小穗山羊草两个亚种划分的系统性形态学与遗传学比较

《BMC Genomics》：Systematic morphological and genetic comparisons defining the two subspecies of Aegilops tauschii

　　

摘要

背景

Aegilops tauschii（DD，2n = 2x = 14）是一种被广泛研究的野生物种，因为它是面包小麦的D基因组供体。形态中间型种质是一种特殊的类型，不同于亚种tauschii（圆柱形穗）和亚种strangulata（念珠状穗）。对中间型进化的认识非常有限。亚种结构在形态学和遗传学上的不一致长期以来一直是该物种的一个难题。本研究以小花指数作为客观标准来评定穗形态，解决了这一难题，随后采用荧光原位杂交（FISH）核型分析来分析亚种结构。

结果

在399份研究种质中，238份、56份和105份分别具有圆柱形穗、念珠状穗以及具有轻度念珠状小花的中间型穗。来自亚种tauschii（圆柱形穗）和亚种strangulata（念珠状穗）之间25组互交的所有F₁植株均表现为中间型穗。基于小花指数（SI），336份具有SI数据的种质被明确分为两个类群，即SI-C1（低SI）和SI-C2（高SI），分别对应于此前构建的系统发育谱系L1和L2。使用探针oligo-pTa-535和(CTT)₁₀进行FISH核型分析也将399份种质分为两个类群，即FISH-C1和FISH-C2，与SI-C1和SI-C2完美吻合。FISH标记2D-CTT-4和2D-535可用于准确区分这两个类群。12份种质具有明显的染色体重排，其中大部分来源于伊朗。Ae. tauschii与219个普通小麦品种之间的FISH模式比较显示，小麦D基因组与FISH-C2模式相匹配；特别是来自里海西南部和南部地区的中间型穗种质，其FISH模式与普通小麦相似。

结论

在本研究中，中间型种质被归入亚种strangulata。该处理方式统一了植物学分类与遗传学分类：亚种tauschii在分类学与细胞遗传学和分子谱系SI-C1/FISH-C1/L1一致，而亚种strangulata则对应于SI-C2/FISH-C2/L2。来自里海西南部和南部地区的亚种strangulata中间型穗种质对小麦D基因组做出了重要贡献。