杏属植物（Armeniaca Mill.）种质资源分子系统学研究

摘要

杏 (Armeniaca Mill．) 是起源于中亚地区的一种古老的温带落叶果树。全世界的栽培杏几乎都属于杏属中的普通杏(A．vulgaris Lam．)这个种，但是，由于生态环境的多样性和栽培杏品种间对生态环境适应能力的差异性与选择性，加上长期驯化栽培和人为的选择，演化形成了不同的地理生态条件下地理生态群和亚群。其中中亚细亚生态群(在中国包括李光杏和南疆栽培杏)、准噶尔．伊犁生态群(新疆野杏)、欧洲生态群和华北生态群是普通杏最主要的分布区，而中亚细亚生态群在杏的起源演化中占有重要地位，位于我国新疆南部的环塔里木盆地各绿洲地带的库车、喀什及和田三个不同亚群为中亚生态群的重要组成部分。本文利用分子系统学的原理和方法采用荧光AFLP标记技术，分析了普通杏四大生态群和中亚生态群的三个亚群遗传多样性和群体遗传结构，旨在深入探讨栽培杏起源演化，并为栽培杏进一步的品种选育提供分子依据。主要研究结果如下： 1．利用荧光AFLP标记技术，采用7对EcoRI/MseI引物对准噶尔．伊犁生态群(新疆野杏)、中亚生态群(南疆栽培杏)、中亚生态群(李光杏)、欧洲生态群和华北生态群的45个类型进行遗传多样性分析。普通杏四个生态群的多态位点数为A=130.86，平均多态位点百分比为P=60.58％，说明普通杏遗传多样性较为丰富。对五个生态群的多态位点数和多态位点百分比分析表明，准噶尔．伊犁生态群(新疆野杏)(A=94.14；P=43.59％)遗传多样性最为丰富，其次为中亚生态群(南疆栽培杏)(A=89.14：P=41.27％)，之后为华北生态群(A=85.71；P=39.68％)和欧洲生态群(A=85.14；P=39.42％)，而中亚生态群(李光杏)(A=81.14；P=37.57％)遗传多样性最低。 2．对四个普通杏生态群的Nei’s基因多样度和Shannon信息指数统计表明，普通杏在种级水平Nei’s基因多样度(H=0.143)和Shannon信息指数(I=0.226)显著或极显著高于群体水平。在群体水平上，准噶尔．伊犁生态群(新疆野杏)的Nei’s基因多样度和Shannon信息指数(H=0.131；I=0.202)高于中亚生态群(南疆栽培杏)(H=0.127；I=0.195)，欧洲生态群(H=0.124；I=0.189)和华北生态群(H=0.116；I=0.180)，但无显著性差异，显著高于中亚生态群(李光杏)(H=0.113；I=0.173)。同时中亚生态群(南疆栽培杏)、华北生态群、欧洲生态群和中亚生态群(李光杏)的Nei’s基因多样度和Shannon信息指数无显著性差异。 3．本研究对普通杏群体遗传结构的参数——遗传分化系数和基因流进行了分析。普通杏四个生态群的遗传分化系数(Gst=0.147)显示，普通杏的遗传变异主要存在于群体内，占总变异的85.3％，而群体间的遗传变异仅占总变异的14.7％。通过遗传分化系数计算得Gst基因流Nm=2.901，说明普通杏四个生态群存在适度的基因交流，人为引种可能是产生基因交流的主要原因，而地理隔离可能是阻碍基因交流的主要因素。 4．普通杏四个生态群的Nei’s遗传一致度在0.9662-0.9906之间，遗传距离在0.0095-0.0345之间，表明普通杏各生态群间相似程度较高，遗传距离较小。其中，准噶尔．伊犁生态群(新疆野杏)和中亚生态群(南疆栽培杏)群体之间的相似性最高，达到99.06％，说明中亚生态群(南疆栽培杏)很可能直接由准噶尔-伊犁生态群(新疆野杏)进化而来。而准噶尔-伊犁生态群(新疆野杏)和欧洲生态群之间相似性最低I<,N>=0.9662，说明普通杏在这两个生态群间遗传分化程度最高。 5．对四个生态群的UPGMA法进行聚类分析发现，准噶尔-伊犁生态群(新疆野杏)和中亚生态群(南疆栽培杏)首先聚在一起，中亚生态群(李光杏)和华北生态群以及欧洲生态群聚在一起，进一步说明准噶尔．伊犁生态群(新疆野杏)和中亚生态群(南疆栽培杏)的遗传相似性最高，遗传关系最近。 6．对普通杏四个生态群的群体遗传多样性和群体遗传结构的分析认为，普通杏起源于准噶尔-伊犁生态群(新疆野杏)，通过人为驯化，在新疆南部形成栽培杏中心，并形成中亚生态群(南疆栽培杏)，之后通过人为引种向东传播形成华北生态群，向西传播形成欧洲生态群。 7．采用UPGMA法对普通杏45个类型和3个外组(梅杏、西伯利亚杏和辽杏)进行聚类分析，结合前人的研究结果，初步认为杏属的演化趋势为：普通杏→辽杏→西伯利亚杏→梅杏。 8．利用荧光AFLP标记技术，采用8对EcRI/MseI引物，对中亚生态群(南疆栽培杏)的三个亚群(库车亚群、喀什亚群和和田亚群)的85个品种类型遗传多样性分析表明：库车亚群遗传多样性最为丰富(A=965；P=60.01％；H=0.1492；I=0.2343)，其次为和田亚群(A=879；P=54.66％；H=0.1465；I=0.2273)，喀什亚群遗传多样性最低(A=867；P=53.92％；H=0.1283；I=0.2030)。说明库车亚群在普通杏品种选育中具有更为广阔的应用前景。 9．中亚生态群(南疆栽培杏)三个亚群的遗传分化系数Gst为0.0882，说明亚群体间的遗传变异主要存在于亚群体内(占91.18％)，而群体间的遗传变异仅占总变异的8.82％。根据遗传分化系数计算得群体间的基因流Nm为5.1689，人为通过偶尔地种子引种可能是其基因交流的主要方式。 10．对中亚生态群(南疆栽培杏)三个亚群的Nei’s的遗传一致度I<,N>和遗传距离 D 的统计表明，库车亚群与喀什亚群之间的遗传相似性最高 (I<,N>=98.11％)，遗传距离最近；喀什亚群与和田亚群之间遗传相似性最低 (I<,N>=97.72％)，遗传距离最远，遗传分化程度较大。 11．对三个亚群85个品种类型的UPGMA聚类显示，库车亚群、喀什亚群和和田亚群的亚群内的大多数品种类型都能聚在一起，仅有极少品种类型混杂在一起，说明中亚生态群(南疆栽培杏)的库车亚群、喀什亚群和和田亚群为相对独立的孟德尔群体，但同时存在部分基因交流。 12．结合普通杏四个生态群的群体遗传多样性和群体遗传结构，以及对中亚生态群(南疆栽培杏)三个亚群的群体遗传多样性和群体遗传结构的分析认为，天山以南的新疆栽培杏品种是由天山以北的伊犁野杏演化而来，并由原始起源中心首先传播到库车，而后沿着丝绸之路向东西方进一步传播。

目录

论文说明:英文缩写符号及其中英文对照表

声明

第一章引言

1问题的提出

2前人研究进展

2.1杏种质资源

2.2普通杏研究进展

2.3分子系统学研究进展

2.4普通杏分子系统学研究进展

3本研究的内容及目标

第二章杏属植物及普通杏四个生态群分子系统研究

1材料与方法

1.1材料

1.2方法

2结果与分析

2.1不同引物组合对普通杏各生态群的荧光AFLP扩增片段的多态性

2.2普通杏群体遗传多样性、群体分化Gst和基因流Nm

2.3普通杏群体间的遗传一致度和遗传距离

2.4聚类分析

3讨论

3.1杏属植物亲缘演化关系

3.2普通杏起源演化

3.3普通杏及其不同生态群遗传多样性

3.4群体遗传分化和基因流

3.5中亚生态群南疆栽培杏在普通杏栽培历史上的重要地位

第三章中亚生态群分子系统学研究

1材料与方法

1.1材料

1.2方法

2结果与分析

2.1不同引物组合对各亚群的荧光AFLP扩增片段的多态性

2.2三个亚群的群体遗传多样性、群体分化Gst和基因流Nm

2.3亚群间的遗传一致度和遗传距离

2.4聚类分析

3讨论

3.1南疆栽培杏种质资源的遗传多样性

3.2南疆栽培杏亚群的群体遗传结构

3.3杏基因由原始起源中心向次生中心的传播

3.4中亚生态群南疆栽培杏的育种前景

小结

1本论文的主要结论

2本论文的创新点

3下一步研究设想

图版

参考文献

致谢

攻读学位期间发表论文