论文部分内容阅读
中国特产果树杨梅(Myrica rubra (Lour.) Sieb et Zucc)是杨梅科(Myricaceae)杨梅属的亚热带著名水果。杨梅广泛分布于我国长江以南11个省区,浙江、江苏、福建、重庆等地都形成了大规模的杨梅栽培区域。本研究基于cpDNA psbA-trnH序列和核编码核糖体RNA基因片段ITS序列变异分析了中国特有水果杨梅的系统地位及与杨梅属其他种的系统关系;结合cpDNA序列变异和核SSR分子标记研究了杨梅的群体遗传结构和遗传多样性;运用亲缘地理学和群体遗传学原理探讨了野生杨梅的亲缘地理,与栽培杨梅的亲缘关系和群体遗传分化;分析了栽培杨梅群体(品种)间的关系以及栽培杨梅的驯化栽培起源。主要研究内容与结果如下:1.杨梅的系统地位及中国杨梅属系统发育初步研究基于ITS片段,以胡桃科(Juglandaceae)和壳斗科(Fagaceae)为外类群,对杨梅科的现有材料(包括北美杨梅、印尼杨梅和中国杨梅,共三个属8个种)的系统发育关系进行了研究。研究表明:杨梅科的三个属分别形成了3个很好的支系,其中高山杨梅属(Canacomyrica)位于系统树基部;香蕨木属(Comptona)与杨梅属(Myrica)形成很好的姐妹群关系;来自北美的杨梅属的两个种(M.ceriferhera和M. gala)与东亚杨梅形成了姐妹群,表明了明显的东亚北美间断分布模式。以北美香蕨木(Comptona peregrina)为外类群,用核糖体ITS片段与cpDNA psbA-trnH联合片段对杨梅属的系统发育进行了研究,结果表明广布于东南亚及中国西南的毛杨梅与中国其它三种杨梅形成姐妹群关系;但杨梅与青杨梅、云南杨梅表现为紧密的复合群关系。2.杨梅群体遗传结构和遗传多样性基于cpDNA psbA-trnH序列变异的研究栽培杨梅表现为4种单倍型,野生杨梅表现为6种单倍型,但92%的栽培群体(品种)中只有一种广布单倍型H1。栽培群体单倍型多样性仅为0.086,远低于野生群体的单倍型多样性0.347。栽培群体(品种)的核苷酸多样性仅0.00077,明显低于野生群体0.00279,反映了栽培群体的遗传多样性在栽培驯化和人工高强度选择过程中的丧失。在核基因水平上微卫星(SSR)标记揭示的杨梅品种的观测杂合度(Ho,0.48-0.92)和期望杂合度(HE,0.331-0.688),总体来说其遗传多样性处于中等水平,但特有等位基因含量很少(PR,0~-0.167)。杨梅群体核基因水平较丰富的遗传多样性体现了人为介导的基因流作用。核SSR反映出杨梅野生群体的遗传多样性只是略高于栽培群体,可能是由于杨梅驯化过程中人类常常直接山上挖取野生种质资源,加上杨梅人工驯化时间较短,选择强度较低造成的。cpDNA片段psbA-trnH和核SSR标记的AMOVA分析结果一致反映出野生群体与栽培群体(品种)之间的遗传分化非常小(Fst分别为2.9%和0.02%),也反映了杨梅的驯化时间并不长。3.杨梅野生群体遗传多样性、群体分化及亲缘地理基于cpDNA psbA-trnH序列变异的单倍型研究揭示了杨梅野生群体有6种单倍型。单倍型H2位于单倍型网络图的中心位置,根据溯祖理论推测其为祖先单倍型,该单倍型只分布在广东野生群体中;单倍型H1为广布单倍型,81%的野生群体含有此单倍型;H3单倍型在具有单倍型多样性的野生群体中分布的也比较广,在云南、广西、福建野生群体中都出现了H3单倍型;单倍型H4分布在云南和广西的两个野生群体中;H5和H6分别只出现在一个野生群体中。野生群体的单倍型分布形成了一定的地理格局:具有广布单倍型H1的野生群体集中分布在南岭山脉以北至华东地区,而其他5种单倍型全部分布在南岭山脉以南至西南地区,推测这种地理分布格局是由于冰期后快速扩张形成的。南岭山脉对南北气流的阻挡使南岭山脉南北的气候水热在冬季有较大的差异,H1广泛分布在南岭山脉以北地区,可能是具有H1单倍型的植株更适合较为寒冷的气候。4.栽培品种间的关系核SSR标记可以将现有的品种分为3种基因池,蓝色基因池的栽培品种有10个,绿色基因池的栽培品种有7个,红色基因池的栽培品种有15个,还有5个品种表现出明显的基因混合现象;研究发现不同栽培地点的相同品种基因型趋于一致,例如各地的东魁(SZDK、GZDK、CQGK、FJDK)和荸荠(WXBQ、 CQBQ、YYWQ)品种,这与杨梅栽培一般是通过扦插等营养繁殖手段有关,营养繁殖保持了其品种的稳定性。将核SSR分成的3个基因池与各个品种的农艺学性状相关联分析,发现品种的农艺学性状与基因池分布并无相关性,有待进一步采用二代测序技术等新手段的研究来解决。5.栽培杨梅的起源和驯化基于cpDNA片段psbA-trnH序列的研究结果显示,92%的栽培品种中含有H1单倍型,表明H1单倍型在杨梅栽培驯化种起了主导作用。浙江宁波的YYLZ和JBCJ表现出与云南野生群体(MLP、ZJC)共有单倍型,揭示了它们的可能祖先关联,当然不排除人们从云南引种驯化的可能性。由于本研究cpDNA信息量不足,尚不能由该序列变异推测杨梅的栽培起源,但是可以反映出上述线索,同时也揭示分布于广东省的野生群体GZYS(具有H2这个祖先单倍型)没有参与杨梅的驯化。核SSR分子标记的结果揭示,杨梅群体可以分为3个基因池。不同的栽培群体(品种)和野生群体分布在三个基因池中,揭示现有的杨梅品种可能有三次独立起源,主要在华东的浙江、福建、江西。综合cpDNA、核SSR结果以及人们在驯化植物时的习惯(如就近原则),可以认为栽培杨梅是多地多次从野生群体中选育驯化完成的。从本文野生杨梅的群体分析结果可以认为南岭山脉以南至西南是中国杨梅属的祖先居住地,但特有水果杨梅(Myrica rubra)的驯化最初应该在我国华东地区的浙江和福建开始的。