摘要
燕麦（Avena sativa L.，2n=6x=42，AACCDD）是多倍化研究的模式植物，粮饲兼用兼具食疗功能。由于基因组间重组和易位，燕麦A基因组起源争议尚未解决。我们在前期系统学研究基础上，以燕麦及A基因组谱系骨干亲本为研究对象，开展燕麦属(Avena)叶绿体基因组系统发育研究，提出燕麦A基因组起源假说，采用原位杂交方法，筛选基因组特异的细胞学标记。主要研究结果如下: 叶绿体基因组系统发育研究发现，燕麦属叶绿体基因组具有典型环状结构，包含大单拷贝区(Large single copy，LSC;80，014-80，132bp)、小单拷贝区(Small single copy，SSC;12，575-12，679bp)和一对反向重复区（Inverted repeats，IRA and IRB;21，603-21，614bp）。燕麦属叶绿体基因组包含131个基因，其中84个蛋白质编码基因，8个核糖体编码基因，39个转运RNA基因。前10位高度多态的基因核苷酸多样性(Pi)值从0.0036(rps19)到0.0093(rpl32)，前10位的高度多态的基因间区Pi值从0.0084(psbH-petB)到0.0240（petG-trnW-CCA）。所有蛋白质编码基因经历纯化选择。串联重复序列、插入/缺失、单核苷酸多态性的位置关系，支持串联重复序列在燕麦属叶绿体基因组多样性中扮演关键角色。根据叶绿体基因组及LSC重组区域的系统发育证据，支持燕麦属是一个单系类群，包含两个进化支（CladeⅠ和CladeⅡ）。燕麦属叶绿体基因组多样性是由高度多态的基因和基因间区、LSC区分子间重组、串联重复和插入/缺失或单核苷酸多态性的位置关系导致的。燕麦属CladeⅠ包括两个亚进化支，长颖燕麦（A.longiglumis）位于CladeⅠ的基部位置。推测燕麦属与其他单子叶、双子叶植物共享的突变热点区域，可能适合科级水平的系统发育重建。 基因组原位杂交结果表明，长颖燕麦基因组探针与燕麦A/D基因组杂交信号较强，长颖燕麦与燕麦染色体近端粒位置的重复序列相似性较高，6对染色体近端粒位置发生基因组间易位，1对位于C基因组染色体，5对位于A/D基因组染色体。SSR-FISH结果表明，(ACT)9、(GCCA)6和(GATA)6能鉴别燕麦C基因组，为燕麦单染色体鉴定提供辅助标记。 综上所述，燕麦属叶绿体基因组学研究发现，串联重复序列与插入/缺失或单核苷酸多态性的相关性具有统计学意义，推测长颖燕麦可能是燕麦属A基因组古老的供体种。迄今为止，多数SSR探针能鉴定燕麦属C基因组染色体，期待基于基因组学的分子细胞遗传学研究，为A、D基因组特异的SSR探针开发提供思路。燕麦属叶绿体基因组学演化动力学研究结果，以及C基因组特异SSR探针的开发，为燕麦遗传育种提供理论基础。
NETL