凌 瑤，張新全，劉 偉

(1.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，四川 雅安 652014；2.四川農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科學(xué)院草業(yè)科學(xué)系，四川 雅安 625014)

狗牙根(Cynodondactylon)，又叫鐵線草、爬地草，屬于禾本科狗牙根屬，起源于非洲，廣泛分布于歐亞大陸。在我國，狗牙根主要分布于黃河流域及其以南地區(qū)，此外，在華南、華中、西南、西北、華北南部等地均有分布[1]。狗牙根是最重要的暖季性草坪草之一，其植株低矮，抗旱，耐踐踏，質(zhì)地纖細(xì)，色澤好，被廣泛用于各類草坪，且匍匐莖發(fā)達(dá)，是優(yōu)良的水土保持植物。

在國外，美國俄克拉荷馬州立大學(xué)Harlan和Wet將狗牙根分為6個變種[2]，建立了狗牙根分類學(xué)上的骨架。我國狗牙根屬植物有2個種[普通狗牙根和彎穗狗牙根(C.arcuatus)]和1個變種[雙花狗牙根(C.dactylonvar.biflorus)][3]。狗牙根屬植物大致分為9種10變種，但目前為止狗牙根屬仍沒有一個完全滿意的分類方法。

我國雖然有豐富的野生狗牙根種質(zhì)資源，但直到20世紀(jì)后期才開始狗牙根的育種工作。近年來主要以野生狗牙根種質(zhì)資源調(diào)查、分析以及野生種的改良為主，育成的品種較少，而種質(zhì)資源的遺傳多樣性是物種生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，是物種遺傳改良的根本。因此，本研究對其種質(zhì)不同水平的多樣性及育種研究進(jìn)展進(jìn)行綜述，以期為其今后的研究提供參考。

1 狗牙根種質(zhì)資源的遺傳多樣性研究

1.1形態(tài)學(xué)水平 狗牙根形態(tài)學(xué)研究主要是對狗牙根的形態(tài)指標(biāo)的測定、研究和分析。國外很早就有狗牙根的形態(tài)多樣性的研究[4-5]。國內(nèi)研究者根據(jù)狗牙根的形態(tài)指標(biāo)對其進(jìn)行聚類，追蹤其種源劃分其類型，但仍然沒有一個統(tǒng)一的分類標(biāo)準(zhǔn)。鄭玉紅等[6]對我國50份狗牙根種質(zhì)的根狀莖進(jìn)行了形態(tài)學(xué)分析，發(fā)現(xiàn)其根狀莖特征與緯度呈極顯著相關(guān)，可以將其分為淺(無)根莖型、疏淺根莖型、深密根莖型和特深密根莖型四大類型，四類狗牙根與其相應(yīng)的地理分布有較好的吻合度。馬克群等[7]對10個狗牙根和2個非洲狗牙根(C.transvaalensis)種質(zhì)的13個外部形態(tài)性狀進(jìn)行實地觀測和統(tǒng)計分析后認(rèn)為，葉片寬度、節(jié)間直徑、穗支數(shù)、穗支長度、小穗長度、葉片色澤、匍匐莖色澤和柱頭色澤8個外部形態(tài)性狀可作為鑒別這兩個種的形態(tài)學(xué)指標(biāo)；王志勇等[8]選取水平擴(kuò)展系數(shù)、水平生長速率、垂直生長速率、單位周長匍匐莖數(shù)和最長匍匐莖長度5個指標(biāo)，對不同地理分布的33份國內(nèi)外野生狗牙根種質(zhì)和源自中國、澳大利亞和美國的22份狗牙根品種之間的營養(yǎng)繁殖差異進(jìn)行了初步評定。結(jié)果表明，國內(nèi)外狗牙根之間表現(xiàn)出豐富的多樣性，國內(nèi)狗牙根種質(zhì)之間差異較大，且國內(nèi)種質(zhì)變異范圍大于國外狗牙根品種，國內(nèi)狗牙根種質(zhì)和育種材料的垂直生長速度明顯低于國外品種；相關(guān)指標(biāo)間除垂直生長速率外均存在極顯著相關(guān)性；通過聚類，55份代表性狗牙根種源(品種)被分為三大類，即匍匐莖快速繁殖型、中間型和匍匐莖慢速繁殖型，其中，匍匐莖快速繁殖型均為中國本土種質(zhì)。張延輝等[9]分析了152份新疆野生狗牙根的形態(tài)特征，根據(jù)外部性狀等選出具有代表性的60份，通過聚類分析，將60份新疆狗牙根野生材料分為矮生型、中間型、高大型三大類。黃春瓊等[10]根據(jù)96份華南地區(qū)野生狗牙根種源的11個植物學(xué)特征，采用聚類分析將其分為3個形態(tài)類型。

1.2細(xì)胞學(xué)水平 在狗牙根種質(zhì)資源細(xì)胞學(xué)研究方面，目前主要是通過對染色體數(shù)目的分析來確定未知染色體組物種的染色體組成及種源關(guān)系。其染色體基數(shù)為9，體細(xì)胞的染色體數(shù)目為18～54條，主要有二倍體、四倍體、六倍體和三倍體，染色體數(shù)為18、36、54和27。二倍體狗牙根有澳大利亞狗牙根(C.plectostachyus)、非洲狗牙根、印苛狗牙根(C.incompletus)和印度狗牙根(C.bareri)；大部分普通狗牙根和彎穗狗牙根為四倍體，也有二倍體和六倍體[2]；麥景狗牙根(C.magemnisiss)和硬毛狗牙根(C.incompletesvar.hirsutus)多為三倍體[11-12]。郭海林等[13]分析了30份具有代表性的狗牙根種質(zhì)，發(fā)現(xiàn)我國狗牙根種源染色體數(shù)目變異性較大，同一種質(zhì)的不同根尖、同一根尖的不同細(xì)胞，其倍性都不相同，說明染色體多樣性較好，可為育種提供豐富的材料。

龔志云等[14]發(fā)現(xiàn)三倍體狗牙根“矮生百慕大”細(xì)胞內(nèi)染色體數(shù)存在非整倍性變異，變化范圍為2n=27～30,進(jìn)一步利用熒光原位雜交(FISH)技術(shù)以45S rDNA為探針進(jìn)行鑒定，發(fā)現(xiàn)有3條染色體含有45S rDNA，并且都位于著絲粒部位，其中2條染色體在45S rDNA區(qū)雜交信號較強，且易伸長呈線狀結(jié)構(gòu)，雜交信號較弱的一條染色體可能由于45S rDNA含量比較少，所以這一區(qū)域染色體很易在分裂中“拉長”并斷裂形成非整倍體；另外，對10個狗牙根和3個非洲狗牙根的優(yōu)質(zhì)選系的染色體數(shù)目分析表明[15]，非洲狗牙根主要是2n=18，存在少部分染色體數(shù)目的變異，而狗牙根染色體數(shù)目絕大多數(shù)都為18～36，且倍性變異大，供試的選系存在多種染色體倍性水平和非整倍體。

1.3蛋白質(zhì)水平 由于狗牙根具有無融合生殖特性，在其遺傳多樣性檢測中，需要穩(wěn)定高效的標(biāo)記方法，同工酶被廣泛應(yīng)用。Wilkinson和Beard[16]通過葉蛋白圖譜分析了幾種草坪草的葉蛋白變異，PAGE凝膠電泳法也可以用于同工酶差異性檢測[17]。Vermeulen[18]利用組合酶系成功將選系區(qū)分并聚類。鄭玉紅等[19]利用3種同工酶分析了國內(nèi)的15份狗牙根無性系葉片，研究表明，其具有豐富的遺傳多樣性，酶譜的聚類結(jié)果與種源來源地生態(tài)地理環(huán)境具有一定的相關(guān)性。王贊[20]和張小艾[21]利用同工酶成功檢測出西南區(qū)野生狗牙根遺傳多樣性，同時證明同工酶是檢測狗牙根遺傳多樣性的一種高效、經(jīng)濟(jì)的檢測方法。

1.4分子標(biāo)記技術(shù)在狗牙根遺傳多樣性研究中的應(yīng)用 近年來，分子標(biāo)記方法已被應(yīng)用于研究不同狗牙根種質(zhì)遺傳多樣性。Marcone等[22]應(yīng)用RFLP標(biāo)記對10種染了百葉病的狗牙根進(jìn)行PCR擴(kuò)增，發(fā)現(xiàn)感病狗牙根的特異條帶和泰國的染病狗牙根相同，進(jìn)而確認(rèn)為同種甘蔗白葉原生質(zhì)組。Caetano-Anolles等[23-24]利用DNA指紋印跡技術(shù)和DAF方法分析了狗牙根的親緣關(guān)系及Tifgreen和Tifdrawf的遺傳基礎(chǔ)。此后，RAPD、SRAP[25]、AFLP[26-30]、ISSR[31-32]等廣泛應(yīng)用于狗牙根的遺傳多樣性研究。Mehmet等[33]利用RAPD標(biāo)記和DAF研究了狗牙根種內(nèi)和種間的遺傳變異，并采用UPGMA進(jìn)行系譜分析。Wu等[34]利用AFLP標(biāo)記研究了四大洲11個國家的狗牙根種質(zhì)資源的遺傳多樣性，材料間的遺傳相似系數(shù)為0.53～0.98。

梁慧敏[35]利用RAPD對我國的部分野生狗牙根和栽培品種進(jìn)行遺傳多樣性分析，結(jié)果表明，多態(tài)性位點比率超過95%。謝永麗等[36]通過RT-PCR和RACE的方法分別從冷脅迫和鹽脅迫的狗牙根cDNA中擴(kuò)增到了受冷脅迫誘導(dǎo)表達(dá)的BeDREB1基因和受鹽脅迫的誘導(dǎo)表達(dá)BeDREB2，二者的表達(dá)量隨誘導(dǎo)時間發(fā)生變化。這兩個DREB轉(zhuǎn)錄因子家族的新成員在狗牙根中分別與冷脅迫和鹽脅迫的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)有關(guān)。劉偉等[37-38]用RAPD、ISSR和RAMP分析了我國西南地區(qū)野生狗牙根種質(zhì)資源的遺傳多樣性，結(jié)果表明，有較大的遺傳多樣性，且類群同地理分布有一定關(guān)系。易揚杰等[25]采用SRAP分析了對采自我國四川、重慶、貴州、西藏四省區(qū)的32份野生狗牙根材料的遺傳多樣性分析，表明多態(tài)性位點百分率為79.8%，平均GS值為0.759，遺傳多樣性也較豐富。

2 狗牙根育種概況

國外非常重視狗牙根種質(zhì)資源的利用，很早就開展了狗牙根的育種工作。從1930年南非共和國育成第一個坪用狗牙根品種“Royal Cape”開始，國外的育種機(jī)構(gòu)通過雜交育種、輻射育種、無性系選優(yōu)等選育手段，已經(jīng)注冊了許多狗牙根商品品種[40]。僅美國在1995年以前就已注冊登記了38個品種，以后每年都有1～2個新品種注冊登記[39]。在國內(nèi)，狗牙根育種工作始于20世紀(jì)后期，采用輻射誘變、體細(xì)胞無性系變異技術(shù)、無性系選優(yōu)等手段成功育成了一些品種[40]。

3 展望與建議

近年來，隨著生態(tài)環(huán)境的惡化，野生狗牙根種質(zhì)資源的生境遭到破壞，種群和數(shù)量不斷減少，野生狗牙根的遺傳多樣性、生存現(xiàn)狀及其保育研究的開展顯得日益迫切。目前，野生狗牙根傳多樣性研究多停留在其居群遺傳多樣性大小的評價上，沒有深入進(jìn)行居群間和居群內(nèi)的系統(tǒng)評價，至于其居群遺傳特征及居群遺傳動態(tài)變化規(guī)律則尚未涉及。對此，提出幾點建議：1)在全國野生狗牙根分布區(qū)內(nèi)開展野生狗牙根資源的全面普查，摸清其數(shù)量及生存狀況，建立較完整的野生狗牙根種質(zhì)資源庫;2)系統(tǒng)地開展野生狗牙根的生態(tài)學(xué)研究、遺傳多樣性研究及遺傳變異的空間自相關(guān)分析，為進(jìn)一步分析其遺傳潛力和雜交育種提供重要的資料；3)綜合野生狗牙根生存現(xiàn)狀、遺傳多樣性、遺傳變異空間分布格局，采取相應(yīng)的生源地保護(hù)措施；4)加強國際交流與合作，引進(jìn)國外優(yōu)良的狗牙根品種(系)，借鑒國外先進(jìn)的育種手段，加快狗牙根種質(zhì)資源研究和品種改良。

[1]譚繼清，譚志堅.中國草坪地被[M].重慶：重慶出版社，1999.

[2]Boune J M.Morocco’S native perennial turfgrasses are atreasure trove of diversity and they’re disappearing[J]．Diversity，2000，16(1/2)：53-54．

[3]中國科學(xué)院中國植物志編委會.《中國植物志》(第十卷第一分冊)[M].北京:科學(xué)技術(shù)出版社,1990:82-84.

[4]Matthiesen F,Schumacher M J，L?wenstein H.Characterization of the major allergen ofCynodondactylon(Bermuda grass) pollen，Cyn d I[J].Journal of Allergy and Clinical Immunology,1991,88(5)：763-774.

[5]Kang S Y,Lee G J，Lim K B，etal.Genetic diversity among Korean bermudagrass (Cynodonspp.) ecotypes characterized by morphological，cytological and molecular approaches[J].Molecular Cell，2008,25：163-171.

[6]鄭玉紅，劉建秀，陳樹元，等.我國狗牙根種質(zhì)資源根狀莖特征的研究[J].草業(yè)學(xué)報，2003,12(4)：76-81.

[7]馬克群，劉建秀，高鶴，等.狗牙根與非洲狗牙根形態(tài)鑒別性狀的篩選[J].植物資源與環(huán)境學(xué)報，2007，16 (3)：23-26.

[8]王志勇，劉建秀，郭海林.狗牙根種質(zhì)資源營養(yǎng)生長特性差異的研究[J].草業(yè)學(xué)報，2009,18(2)：25-32.

[9]張延輝，阿不來提，李培英.新疆野生狗牙根形態(tài)多樣性研究[J].新疆農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2011，34(1)：6-11.

[10]黃春瓊,周少云,劉國道，等.華南地區(qū)野生狗牙根植物學(xué)形態(tài)特征變異研究[J].草業(yè)學(xué)報,2010,19(5)：210-217.

[11]Rochecouste E.Botanical study on the biotypes ofCynodondactylon[J].Weed Research,1962(2)：1-23.

[12]Wofford D S，Baltensperger A A.Heritability estimates for turfgrass characteristics in bermudagrass[J].Crop Science，1985，25：133-136.

[13]郭海林．劉建秀，郭愛桂,等．中國狗牙根染色體數(shù)變異研究初報[J]．草地學(xué)報,2002,11(1)：70-73．

[14]龔志云，高清松，蘇艷,等.三倍體狗牙根染色體數(shù)變異的分子細(xì)胞學(xué)鑒定[J].園藝學(xué)報，2007，34(6)：1509-1514.

[15]馬克群，劉建秀，胡化廣,等.狗牙根屬部分優(yōu)良選系染色體倍性的初步研究[J].草業(yè)科學(xué)，2006，23(4)：82-85.

[16]Wilkinson J F，Beard J B.Electrophretic identification ofAgrostispalustrisandPoapratensiscultivars[J].Crop Science，1972,12:833-834.

[17]Dabo S M.Bermudagrass cultivar identifacation by use of isoenzyme electrophoretic patterns[J].Euphytica，1990，51：25-31.

[18]Vermeulen P H.Stach gel electronphoresis used for identification of turftypeCynodondactylongenotype[J].Crop Science，1991，31：233-237.

[19]鄭玉紅，劉建秀，陳樹元,等.我國狗牙根種質(zhì)資源多樣性研究——Ⅰ.同工酶分析[J].中國草地，2003，25(5)：52-57.

[20]王贊.攀西地區(qū)野生狗牙根遺傳多樣性與坪用價值研究[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2002.

[21]張小艾.西南地區(qū)野生狗牙根種質(zhì)資源性狀綜合評價及同工酶比較研究[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2002.

[22]Marcone C，Ragozzino A，Seemuller E.Detection of Bermudagrass white leaf disease in Italy and characterization of the associated phytoplasma by RFLP analysis[J].Plant Disease,1997,81(8):862-866.

[23]Caetano-Anolles G，Callahan L M,Gresshoff P M，etal.The origin of Bermudagrass (Cynodon) off-types inferred by DNA amplification fingerprinting[J].Crop Science,1997,37:81-87.

[24]Caetano-Anolles G.Genetic instability of bermudagrass (Cynodon) cultivars ‘Tifgreen’ and ‘Tifdrawf’ detected by DAF and ASAP analysis of accession and off-types[J].Euphytica,1998,101:165-173.

[25]易楊杰，張新全，黃琳凱，等.野生狗牙根種質(zhì)遺傳多樣性的SRAP研究[J].遺傳，2008，30(1)：94-100.

[26]徐愛遐，馬朝芝，肖恩時，等．我國西部地區(qū)薺萊的遺傳多樣性研究[J]．作物學(xué)報，2008，34(5)：754-763.

[27]閏龍，關(guān)建平，宗緒曉．小豆種質(zhì)資源AFLP標(biāo)記遺傳多樣性分析[J]．作物學(xué)報，2007，33(5)：790-798．

[28]Aitken K S,Li J C,Jackson P,etal．AFLP analysis of genetic diversity withinSaccharumoreicinarumwith sugarcane cultivars[J]．Australian Journal of Agricultural Research，2006，57：1167-1184．

[29]Selvi A,Nair N V,Noyer J I，etal.AFLP analysis of the phenetic organization and genetic diversity in the sugarcane cornplex，SaccharumandErianthus[J]．Genetic Resources and Crop Evolution，2006，53：831-842．

[30]齊曉芳，張新全，凌瑤,等.野生狗牙根種質(zhì)資源的AFLP遺傳多樣性分析[J].草業(yè)學(xué)報,2010,19(3):155-161.

[31]Hui Y L，Li L，Yan H L,etal.Genetic diversity of Chinese natural bermudagrass (Cynodondactylon) germplasm using ISSR markers[J].Scientia Horticulturae，2011,127：555-561.

[32]Chun Q H，Guo D L，Chang J B，etal.Estimation of genetic variation inCynodondactylonaccessions using the ISSR technique[J].Biochemical Systematics and Ecology，2010(5)：993-999.

[33]Karaca M，Saha S，Zipf A，etal.Genetic Diversity among Forage Bermudagrass (Cynodonspp)：Evidence from Chloroplast and Nuclear DNA Fingerprinting[J].Crop Science,2002,42:2118-2127.

[34]Wu Y Q，Taliaferro C M，Bai G H，etal.AFLP analysis ofCynodondactylon(L.) Pers.var.dactylongenetic variation[J].Genome,2004,47:689-696.

[35]梁慧敏.狗牙根種質(zhì)資源遺傳標(biāo)記和耐鹽性生物技術(shù)輔助育種[D].北京：北京林業(yè)大學(xué),2003.

[36]謝永麗，王自章，劉強,等.草坪草狗牙根中抗逆基因BeDREB的克隆及功能鑒定[J].中國生物化學(xué)與分子生物學(xué)報，2005，21(4)：521-527.

[37]劉偉.西南區(qū)野生狗牙根種質(zhì)資源遺傳多樣性與坪用價值研究[D].雅安：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)，2006.

[38]劉偉，張新全，李芳，等.西南區(qū)野生狗牙根遺傳多樣性的ISSR標(biāo)記與地理來源分析[J].草業(yè)學(xué)報，2007，16(3):55-61.

[39]張新全.草坪草育種學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，2004.

[40]劉建秀,馬克群.狗牙根(Cynodonspp.)種質(zhì)資源及其遺傳改良研究進(jìn)展[A].陳佐忠,周禾.草坪與地被科學(xué)進(jìn)展論文匯編[C].北京:中國林業(yè)出版社,2006.