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杧果(MangiferaindicaLinn.)是重要的热带、亚热带水果之一。4000多年前已有栽培,分布于几乎所有的热带、亚热带国家和地区。我国的杧果是唐代从印度引入的。近年来,我国华南几省杧果种植业发展很快,至2004年底,全国杧果种植面积1.33万ha,总产量70.96万t,其中广东省即有20万t左右。经过长期的引种和栽培驯化,我国目前约有100多个杧果品种或品系。对这些品种的分类和鉴定是杧果生产和研究中一个重要课题。传统的分类方法主要依据形态特征,一直未能建立起一套科学的杧果种质资源的鉴定与分类体系,这极大地影响了我国对杧果种质资源的评价与利用。如何尽可能地完善形态分类方法,同时结合分子生物学技术,对杧果的遗传多样性及其分类进行系统的研究,已成为杧果种质资源研究的瓶颈问题。
本项目在对我国丰富的杧果种质资源生物学特性、农艺性状及抗性性状进行系统研究的基础上,应用AFLP(AmplifiedFragmentLengthPolymorphism)分子标记技术,从DNA分子水平上研究杧果种质资源的遗传多样性,对我国丰富的杧果种质资源进行鉴别、分类,希望以此为杧果种质资源的评价与利用提供理论依据。由于炭疽病是杧果栽培生产和采后贮运中的主要病害之一,作为杧果种质资源遗传多样性研究的一个特例,本文还探讨了杧果种质资源抗炭疽病的遗传多样性。
首先,参照国际植物遗传资源研究所(IPGRI,InternationalPlantsGeneticResourcesInstitute)制定的杧果种质资源描述符,结合国内生产和研究实际,制定了我国的“杧果种质资源描述数据质量控制规范”,既为本研究的取材建立了基础,又可为今后形态标记应用于生产及科研提供较为科学系统的依据。进一步对杧果主要品种的叶片、花序、果实及品质等主要性状的遗传多样性进行了分析,并列出了31个品种的具体数据作为实例,表明杧果形态标记及品质性状存在丰富的遗传多样性。
本研究建立了适用杧果AFLP分析的DNA提取方法和AFLP荧光标记分析方法。提取的DNA片段较大,质量及纯度均能满足AFLP分析的要求。筛选出适用于杧果遗传多样性分析的引物组合14对。这14对引物组合在31份杧果种质中共扩增出1761条带,其中多样性带比例为97%。平均每对引物产生125.8条带和121.6条多样性带。可见,AFLP检测杧果种质资源分子标记多样性的效率很高。
本研究的AFLP分析方面涉及123份杧果品种(种质),包括两个部分。第一部分包括31个主要品种,研究AFLP在杧果种质资源亲缘关系、品种鉴别中的作用,然后在此技术基础上,进行了第二部分其它92份种质资源的AFLP标记研究,主要探讨杧果种质分类、起源及杧果属部分种间关系。
以31份杧果种质的1761个位点的谱带数据为原始矩阵,计算两两种质间的相似系数,最大者为0.6265,最小者为0.2549。以0.48的相似系数为阈值,31份杧果资源被分为7大组群。在相似系数0.63的水平上,其它92份种质资源可分为14组。
本研究表明杧果种质资源AFLP聚类结果与胚性没有明显的相关性,与果皮颜色关系也不密切,同一起源地的品种也并不能完全聚在一类。以前人们根据胚性、果皮颜色或起源地对杧果进行的分类,并不能反映杧果品种间的亲缘关系,而基于AFLP标记的杧果分类体系更能反映杧果品种间的亲缘关系。
14对引物均可将上述31个品种完全区别开来,其中E-ACA/M-CAT和E-AGC/M-CTC引物组合多态性最大,达100%,可用于杧果品种识别。而且AFLP标记可将一个芽变株系与原品系完全区分开来,14对引物组合在这两份种质上共产生了216个差异位点,平均每对引物产生15个差异位点。
AFLP分析的结果表明,在我国保存的杧果资源中,还存在着一些品种命名问题例如泰国生食杧与Keawsaweng。普通杧果、泰国杧果、林生三个种比较,普通杧果与林生杧果亲缘关系较近而与泰国杧果亲缘关系较远,与泰国杧果亲缘关系则较远。
对分布在广西百色市那坡县平孟镇的野生杧果进行了调查,初步明确该地区确有野生杧果,其形态与普通杧果相似。从AFLP标记的结果来看,它们也仍可归类为普通杧果,与栽培杧果不能分开;尽管它们与林生杧果、泰国野生杧果等杧果属其它种也较为接近。因此,分子生物学证据初步表明分布在广西那坡县平孟镇的野生杧果属于普通杧果的野生类型,可能是栽培杧果的野生类型而不是杧果属的其它种。
本研究运用杧果炭疽病高致病性菌株,并结合大田调查结果,对保存在中国热带农业科学院南亚热带作物研究所杧果种质资源圃的杧果品种抗性遗传多样性进行了初步鉴定。结果表明,大部分的杧果品种为感病品种,其中爱文杧、乳杧、海豹、龙井大杧等为高感品种;紫花杧、金煌、实选-4、Spooner为高抗品种;台农一号、粤西一号、台牙、贵妃、Mallika、桂香、红3等为中抗品种;在所有供试品种的抗病鉴定中,没有发现免疫品种。AFLP聚类的结果表明,尽管杧果按炭疽病抗性可分为高抗品种和高感品种,但种质资源的抗性与AFLP标记分类结果没有相关性。