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猕猴桃为多年生雌雄异株植物,在我国拥有丰富的野生资源和很高的遗传多样性水平。中华猕猴桃复合体(中华猕猴桃原变种及美味猕猴桃变种)是猕猴桃属植物中商业化栽培最成功、最具有经济价值和开发潜力的物种。猕猴桃与其他农作物相比,商业化栽培历史相对较短,其栽培品种与野生种在遗传上并没有太大的差异,仅代表猕猴桃种质资源的很小一部分,因此有效地发掘和利用猕猴桃野生种质资源,对猕猴桃品种的遗传改良和新品种的选育至关重要。本文在对中华猕猴桃复合体野生资源进行资源收集和调查的基础上,开展中华猕猴桃自然居群遗传结构、杂交渐渗以及特异种质资源红肉猕猴桃自然分布规律、生态适应性和遗传多样性等方面的研究,主要研究结果如下:
1.采用AFLP分子标记技术对中华猕猴桃复合体植物主要分布区域的20个自然居群进行遗传多样性及遗传结构进行分析。中华猕猴桃自然居群具有较高的遗传多样性水平,5对引物共扩增出330条条带,其中多态性条带为292条,多态性百分率为88.5%;居群水平上,Nei基因多样性(HE)介于0.180~0.265之间,平均为0.234。居群间遗传分化系数(GsT)为0.260,表明居群间具有中等水平的遗传分化。STRUCTURE聚类分析结果表明20个居群可划分为3个组,组间具有不同程度的遗传混合情况,所划分的3个组分别处于中华猕猴桃植物自然分布的不同地理区域,而且区域间的生态气候条件各不相同。分子方差分析表明遗传变异主要存在于居群内个体间(69.55%),且组内居群间(14.27%)以及组间(16.19%)的遗传变异也达到了显著水平。中华猕猴桃自然居群间(尤其是处于同域分布区域的居群)具有复杂的遗传关系很可能是由于迁移、杂交渐渗、生态气候适应性等多种因素造成的。中华猕猴桃野生资源遗传多样性及遗传结构分析结果将会对猕猴桃资源管理保护和遗传育种提供理论指导。
2.对中华猕猴桃复合体红肉猕猴桃资源进行调查和收集,共在19个采样地(县市)找到56份红肉猕猴桃野生资源。红肉猕猴桃野生资源整体上与中华猕猴桃复合体分布区域相仿,只是范围较窄,且处于不连续点状分布状态,资源量也较少。中华猕猴桃红肉类型主要分布于海拔较低(500~900m),年均温、七月份均温相对较高,气温年较差较大的区域,如秦岭-伏牛山区和江西西北部低山地带;而美味猕猴桃红肉类型则适合于海拔较高(800~1500m),年均温、七月份均温较低,气温年较差较小的区域,如巫山-大巴山-武陵山以及四川盆地东部山区。地理分布及生态适应性分析结果说明来自不同区域、不同种类的红肉猕猴桃资源适应于不同的生境,而海拔、温度和降水量等因素都会影响猕猴桃果肉红色性状的表达,因此在今后的红肉猕猴桃育种及商业推广过程中中要充分考虑到特定种质资源的适合分布区域及生态适应性等问题。
3.对52份红肉猕猴桃野生资源和2份品种资源(包括软枣猕猴桃红肉类型、中华猕猴桃红肉类型和美味猕猴桃红肉类型)进行果实性状以及AFLP遗传多样性分析。红肉猕猴桃种质资源在果实性状和DNA分子水平上都存在丰富的变异和较高的遗传多样性水平。4对AFLP引物共扩增出259个多态性位点,多态性位点百分率为90.56%,Neis基因多样性和Shannons信息指数分别为0.318和0.477;资源间遗传相似性系数介于0.568~0.883之间,平均为0.714。遗传聚类分析和主坐标分析将54份资源划分为4个组,软枣猕猴桃红肉类型单独聚为一类;中华/美味猕猴桃红肉类型亲缘关系较近且有按地理来源优先聚类的趋势。果实性状数据和AFLP数据之间具有极显著的相关性(r=0.581,P<0.001),二者可结合用于红肉猕猴桃资源评价利用和保护管理工作中。
4.对中华猕猴桃复合体内不同果肉颜色类型的猕猴桃(红肉vs.非红肉)进行遗传多样性和遗传分化分析。结果表明红肉类猕猴桃在整体水平上具有较高的遗传多样性水平;红肉类与非红肉类猕猴桃之间的遗传分化程度非常低(FsT=0.011);在区域水平上,红肉类与非红肉类猕猴桃之间的遗传分化也极低或基本上没有遗传分化(伏牛山区域FST=-0.015;武陵山区域FST=0.043)。聚类分析和主成份分析结果表明同一分布区域内的红肉类与非红肉类猕猴桃的遗传关系较近,二者聚在一起;不同区域的红肉类猕猴桃遗传关系则较远。因此我们推断不同地理区域分布的红肉类猕猴桃资源可能是由多地理独立起源的方式产生。