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研究中心在魔芋遗传多样性研究上取得初步进展

日期:2018-04-17|来源:云南高原生物资源保护与利用研究中心

   魔芋属天南星科多年生植物,我国分布约有20多种。其富含可溶性膳食纤维,对人体降血脂、降血压、降血糖、养颜、减肥等都具有潜在效果。云南高原生物资源保护与利用研究中心立足于曲靖魔芋种植产业发展的实际,着眼于魔芋种质资源的遗传多样性、遗传分化模式及地理分布格局等问题,开展了魔芋遗传多样性方面的研究,并取得了初步的研究成果。
一、具有利用价值魔芋物种的系统发育关系及野生资源遗传多样性评估
虽然魔芋属有200多个物种,但可供食用的不足20个。为了评估这些具有利用价值物种的系统发育关系及遗传多样性。研究中心对7个魔芋种(花魔芋、疣柄魔芋、西盟魔芋、滇魔芋等)的野生群体进行了野外调查采集,首次从物种及群体水平分别评估了遗传多样性及遗传分化,结果显示魔芋群体具有较低的遗传多样性(图1),需对仅分布于石灰山特异生境的攸乐魔芋加强保育措施。该研究为魔芋野生资源的保护利用提供了理论依据(该成果于20177月发表在SCI期刊Mitochondrial DNA part AIF2016=3.35)。E:\shiyuan\uploads\allimg\180417\6-1P41G0230G17.jpg

7种可食用魔芋的系统进化树及网状进化关系

二、栽培驯化对疣柄魔芋的基因组遗传变异的影响
 魔芋是目前为数不多的野生资源与栽培群体同时存在的经济作物,一些研究认为栽培驯化会造成物种基因组遗传多样性的降低。为了验证该理论,研究中心采用简化基因组测序技术(RAD-seq)开展了疣柄魔芋栽培及遗传群体的基因组遗传变异研究。对疣柄魔芋(Amorphophallus paeoniifolius)的2个自然群体及其驯化品种黄魔芋A. paeoniifolius ‘Yellow’)的3个群体进行了RAD测序及数据分析。通过群体遗传分析表明,相较于野生群体,疣柄魔芋的栽培群体具有明显低的遗传多样性与遗传分化(图2),驯化栽培可能造成了疣柄魔芋基因组遗传多样性降低(该成果于201710月发表在SCI二区杂志Scientific ReportsIF2016=4.259)。

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野生及栽培疣柄魔芋的遗传聚类及系统发育关系

三、云南花魔芋资源的遗传多样性研究
 花魔芋因其产量高、适应性好,在我国被大面积栽培。但目前对花魔芋种质资源的发掘利用不够,尚未对花魔芋种质资源进行完整调查及收集,缺乏系统的育种工作。鉴于此,生物中心对云南省内的花魔芋资源进行了调查及样本采集,并对花魔芋群体进行了群体扩增和基因分型。研究表明,云南省的花魔芋群体存在明显的遗传结构与显著的遗传分化(图3),特别是西双版纳地区的样本具有明显的遗传特异性(该成果于20183月发表在SCI期刊Pakistan Journal of BotanyIF2016=0.69)。

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云南省花魔芋群体采样分布及遗传结构

 云南高原生物资源保护与利用研究中心自开展魔芋遗传多样性研究以来,在不到两年的时间里,在魔芋遗传多样性研究方面,累计以第一单位发表/接收SCI论文4篇(其中1篇接收待刊)。未来研究中心将继续立足于云南省高原特色农业发展的需要,深入开展魔芋资源的收集、保护与利用研究,加强与省内外相关机构及生物企业合作,加快科技成果转化,力争将获得的研究成果服务于曲靖地方魔芋种植产业的发展。

[1] Gao Yong, Yin Si, Yang Huixiao, et al. Genetic diversity and phylogenetic relationships of seven Amorphophallus species in southwestern China revealed by chloroplast DNA sequences[J]. Mitochondrial DNA Part A, 2017: 1-8.
[2] Gao Yong, Yin Si, Wu Lifang, et al. Genetic diversity and structure of wild and cultivated Amorphophallus paeoniifolius populations in southwestern China as revealed by RAD-seq[J]. Scientific reports, 2017, 7(1): 14183.
[3] Gao yong, YuanGuofang, Niu Chaojie, et al. Genetic diversity and population structure of the Dvel's tongue arum (Amorphophallus Konjac) in south-western China[J]. Pakistan Journal of Botany, 2018,50(3): 999-1004.

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