中国普通杏（Prunus armeniaca）种质资源遗传多样性及紫杏（P.dasycarpa）起源研究

摘要

杏树是起源于亚欧大陆中部、东部的一种古老的温带落叶果树。中国是世界栽培杏的原生起源中心之一，其拥有的杏种质资源十分丰富。为了对我国丰富的杏种质资源的多样性水平和起源演化有一个全面的了解，我们分别从形态多样性和遗传多样性两个角度对中国普通杏种质资源进行了深入研究。另外，基于前人关于紫杏起源的假说，我们还开展了普通杏和樱桃李的远缘杂交实验，从授粉生物学和分子系统学角度对紫杏的起源进行了探讨。主要结论如下： 1.对华北、中亚和准噶尔—外伊犁三个生态地理群的520余份中国普通杏种质资源的部分生物学性状进行了田间试验和野外考察，结果表明：中国普通杏三大生态地理群品种、类型或株系自交坐果率平均值均≤2.0％，自交不亲和及部分自交不亲和株率均—90％，总体上表现为自交不亲合，但同时也发现了个别自交结实率颇高(9.9-18.0％)的优异种质。 2.在供试的三个生态地理群中，其品种(株系)的平均败育花比率均在40％以上，变异系数均在50％以上。但就某一品种而言，其败育花率在不同年度相对稳定。3.油杏性状在中亚生态地理群品种中的高频表达(76.6％)，而其它两个生态地理群的品种、类型或株系皆为毛杏。 4.相对于伊犁野杏(平均单果重为8.2g)和中亚品种群(平均单果重为23.2g)，大果性状在华北生态地理群中为优势性状(平均单果重为51.4g)。 5.在中国普通杏三大生态地理群中，离核的比率均高于粘核比率，但不同生态地理群中离核频度存在明显差异，其中伊犁野杏类型的离核频度高达94.6％，而华北杏仅为58.8％。 6.三个生态地理群中以中亚杏可溶性固形物含量最高(18.5％)，而华北杏的可溶性固形物含量在华北(13.1％)和新疆(16.1％)两地有极显著性差异，这说明可溶性固形物含量是一典型的数量性状，易受环境影响。 7.伊犁野杏、中亚杏及华北杏甜仁比率分别为0.9％、93.1％和44.4％。甜仁基因在野杏种群中以极低的频率存在，而在中亚生态群中，甜仁是一个占绝对优势的性状。8.用多对来自桃的SSR引物研究了新疆伊犁河谷三个野杏居群(新源、巩留和大西沟)、三个新疆栽培杏品种亚群(喀什、和田和库车)和中国杏三个生态地理群(准噶尔—外伊犁、中亚和华北)的群体遗传结构。多态性带百分率在伊犁野杏居群水平上平均为82.4％，平均每个位点多态性带高达19条，而在生态群水平上多态性带的平均检出率为85.3％，每对引物平均可扩增出18条多态性带。这一结果表明来自蔷薇科其它同科物种的SSR引物在中国普通杏中有较高的多态性和理想的通用性。 9.在生态地理群水平上，准噶尔—外伊犁生态地理群的多样性指数He平均为0.280，中亚生态地理群为0.273，华北生态地理群为0.238，各生态地理群之间差异不显著。以上结果表明中国普通杏各生态地理群的遗传多样性处于中等水平。 10.基因分化系数(Gst=0.137)和杂合基因多样性比率(Fst=0.164)显示伊犁野杏的遗传分化主要存在于居群内(83.6-86.3％)。根据基因分化系数(Gst=0.1508)值，新疆中亚杏各品种亚群的遗传分化主要存在于亚群(84.9％)内，中国普通杏(Gst=0.1791)三大生态地理群的遗传分化大部分发生在于生态地理群内(82.1％)。 11.基于Gst推导出野杏居群间存在着中度的基因流(Nm=2.684)，这种适度的基因流说明居群内现存的遗传多样性水平对遗传漂变并不敏感。Mantel检验显示地理距离是影响野杏基因漂移的最大障碍。类型间和居群间的聚类分析表明新源居群与巩留居群间具有较高的遗传一致性，且二居群具有较高遗传多样性指数，在当地生境下树体生长良好，故应考虑将二居群纳为一体优先进行原位保护。对于新疆中亚杏的各生态亚群，基于Gst测得的基因流Nm为2.3666，人为通过种子引种可能是其基因交流的主要方式。 群体遗传分析表明传统的实生选种、人为引种产生的基因流、绿洲间的地理隔离等因素不同程度地介入了新疆栽培杏的演化进程，使这一品种群呈现出复杂的群体遗传结构：各亚群并不表现为相对独立的孟德尔群体。根据果实形态和地理起源对新疆杏传统分类并不能完全反映出新疆杏品种间的亲缘关系。 12.Mantel测验表明中国普通杏三个生态地理群遗传距离与地理距离无相关性，基于SSR分子数据获得的聚类结果与根据生态适应性进行的分类系统有很好的吻合关系。基因流分析显示华北生态地理群与中亚生态地理群之间的基因交流是畅通的，人为引种是促进这种基因流发生的主要因素。 13.开展了普通杏和樱桃李的种间杂交实验，在组合“曼头玉吕克”ד黄樱桃李”上得到了3株杂种实生苗，经形态和RAPD和SSR分子鉴定均为真杂种。SSR分析表明杂种材料的遗传背景与现代紫杏有较高的遗传一致度，这一结果为紫杏起源于普通杏和樱桃李天然杂交的假说提供了重要的科学证据。

目录

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摘要

英文缩写符号及其中英文对照表

第一章引言

第二章中国普通杏种质资源若干生物学性状的频度分布

第三章中国普通杏种质资源遗传多样性分析

第四章利用普通杏与樱桃李远缘杂交探讨紫杏的起源

第五章结论

参考文献

附图 有关本研究的一些背景资料

附录1本研究中使用的96对SSR引物序列（上海生工合成）

附录2常用缓冲液和银染液的配制

致谢

攻读博士期间发表的论文