4种甘草属植物EST-SSR引物开发及其亲缘关系分析

通过乌拉尔甘草表达序列标签(EST)数据库查找甘草属的SSR位点,并利用Primer 3.0软件在线设计EST-SSR引物,对来自甘草属4个种22份材料的EST-SSR指纹图谱特征和聚类结果进行分析,为探讨甘草属种间亲缘关系和疑难种的分类地位提供分子依据。结果显示:(1)去掉冗余序列后共得到441条EST序列,获得504个SSR位点,其中二核苷酸为重复单元的序列最多为350个,占69.44%,重复类型中以TC/AT、TA/AG形式的微卫星最为丰富。(2)设计的40对EST-SSR引物,均能扩增出清晰条带,其中15对引物具有多态性,在22份甘草属植物材料中共获得等位基因59个,平均每对引物检测到3.93个等位基因位点,扩增产物多态性比率为89.44%,能很好地表征甘草属种间的等位基因差异。(3)引物Primer 64对4种甘草属植物均能扩增出特异性条带,黄甘草在180和220bp 2个位点分别与光果甘草、胀果甘草基因共享,具有杂交种特征。(4)聚类分析表明,当相似性系数为0.82时,22份材料被划分为四组(与经典分类结果一致),第一组为内蒙古杭锦旗分布的乌拉尔甘草;第二组为新疆巴楚分布的光果甘草、黄甘草;第三组为新疆石河子分布的胀果甘草、黄甘草;第四组为新疆石河子分布的乌拉尔甘草;不同居群的黄甘草遗传分化较大,可能与同域分布亲本种的差异及种间的渐渗杂交有关。研究表明,开发的15对EST-SSR引物在甘草属内具有很好的适用性,可以为该属的种间亲缘关系和种内遗传分化研究及物种鉴定提供分子依据。

光果甘草与乌拉尔甘草开花与传粉方式对生殖及种间关系的影响

通过对光果甘草和乌拉尔甘草花期物候和访花昆虫行为的观察及人工授粉实验,探讨开花模式及传粉方式对生殖成功及种间关系的影响。结果表明:(1)两种甘草的种群水平花期重叠时间长达21d,均表现出"集中大量开花"模式,但乌拉尔甘草呈现分批渐次开花趋势,这对提高生殖成功率,避免近交衰退,维持物种的稳定具有重要意义。(2)两种甘草的访花昆虫在种类和数量上有所不同,但具有共同传粉者——宽板尖腹蜂、意大利蜂和紫木蜂。(3)以乌拉尔甘草为母本、光果甘草为父本的种间杂交结实率为48.3%;以光果甘草为母本、乌拉尔甘草为父本的种间杂交结实率为39.4%,说明种间杂交亲和,不存在生殖障碍。研究认为,花期重叠、共有传粉昆虫及种间杂交亲和使光果甘草与乌拉尔甘草自然种群杂交种的形成成为可能。

甘草属种间杂交种叶绿体DNA父系遗传的发现及分析

通过对甘草属乌拉尔甘草(Glycyrrhiza uralensis)、光果甘草(G.glabra)、胀果甘草(G.inflata)及其人工杂交种组合G.uralensis♀×G.glabra♂、G.glabra♀×G.uralensis♂、G.uralensis♀×G.inflata♂、G.inflata♀×G.uralensis♂共68份材料的核基因ITS序列、叶绿体rbc L、mat K、trn H-psb A基因的序列分析,探讨了甘草属叶绿体DNA遗传方式。结果表明:(1)亲本种和人工杂交种ITS序列长度均为614 bp,其中34份人工杂交种ITS序列存在4处变异位点,且人工杂交种均检测出来自父本、母本ITS序列相同位点碱基的叠加,检测率为100%。(2)亲本种与人工杂交种的叶绿体基因rbc L、mat K、trn H-psb A序列长度相同,共有4处变异位点,人工杂交种在变异位点处的碱基与其相对应的父本碱基一致率高达97.1%。以上结果说明,该研究获得34份人工杂交种为100%杂交成功的F_1子代,核基因ITS序列可用于甘草属杂交种的遗传鉴定;甘草属叶绿体rbcL、mat K、trn H-psb A基因具有父系遗传特性,推测甘草属质体的遗传方式主要表现为父系遗传,这种质体遗传方式的发现为甘草属杂交种和遗传多样性研究提供了新的认识,也为杂交种的亲本鉴定提供分子依据。

光果甘草营养器官不同季节总黄酮消长规律的研究

利用紫外分光光度法对二年生栽培光果甘草不同营养器官、不同季节中总黄酮含量的消长规律进行分析研究,以探索光果甘草中总黄酮含量的消长规律,为生产中确定合理的采收期及其采收部位提供依据。结果显示:不同营养器官中,二年生栽培光果甘草总黄酮含量的高低顺序为:上部叶>中部叶>毛状根>水平根茎>侧根>主根、垂直根茎、上部茎>中部茎、下部茎;4～11月,二年生栽培光果甘草总黄酮含量波动较大,6、9、10月含量较高。综合分析表明:叶和毛状根是总黄酮含量最高的部位,二年生栽培光果甘草最佳采收期为早秋;建议对叶采收入药,综合利用光果甘草资源。

三种甘草属植物的种间杂交亲和性及杂交种子活力

通过新疆分布的3种甘草属植物——乌拉尔甘草（Glycyrrhiza uralensis）、光果甘草（G．glabra）和黄甘草（G．eurycarpa）的人工杂交试验，比较了杂交结果率、杂交种子的萌发参数、幼苗成活率等指标，并对杂交授粉后花粉管萌发、生长过程进行荧光观察，旨在探讨3种甘草属植物的种间杂交亲和性及杂交后代种子活力。结果表明：（1）种间杂交结果率最高为96．67％，最低为55．62％，说明3种甘草种间杂交配子亲和性较高；（2）荧光显微观察表明，各杂交组合在授粉后0．5～2h内花粉均可在柱头上大量萌发，在授粉后48h内花粉管均可到达子房与胚珠受精，说明三种甘草种间杂交不存在配子隔离障碍；（3）杂交种子萌发率、发芽指数、平均萌发时间和幼苗成活率与自然结实种子无显著差异，种间杂交种子活力较高，幼苗成活率均为75％以上。以上结果表明3种甘草属植物的同域分布区，在相同传粉途径下，这三种甘草属植物的种间隔离机制不完善。有发生自然杂交并形成杂交区的可能。

光果甘草二体雄蕊的发育及其适应意义

甘草属(Glycyrrhiza)植物具"9+1"二体雄蕊,其中9枚合生雄蕊的上部花丝分离,分离的花丝在发育过程中存在由早期长、短交错的二组排列方式转变为后期以雄蕊管最长的1枚雄蕊为中心向两边渐次缩短的倒"V"形排列。为了解这种雄蕊发育动态、分化现象及发育成熟后的适应意义,该文以光果甘草(G.glabra)为实验材料,比较了雄蕊发育过程中的形态变化、成熟花粉的理化性质及在传粉中的作用。结果显示:雄蕊发育早期长、短两组雄蕊在花药大小与形状上存在分化,但后期伴随着花丝的快速生长与花粉的成熟、散出,花药大小与形状趋于一致;花粉组织化学成分及授粉成功率无差异,但成熟花粉的数量和花粉活力存在差异;去雄处理虽然使访花者在一天内的两个访花高峰期的访花频次降低,但结实率高于自然对照,说明以异交为主的花去除雄蕊后,降低了雌、雄蕊间的功能干扰,提高了传粉昆虫的授粉率;发育早期长、短交错排列的二组雄蕊到成熟期时发生的倒"V"形排列的转变,使不同数量与活性的花粉分布在花内不同空间,最大化接触访花者,实现了资源节约,提高了雄蕊的雄性适合度,即在有限的空间内用最节约的雄性资源投入、使传粉空间与传粉几率最大化的方式,来提高雄性功能。