蠟梅屬系統(tǒng)發(fā)育及蠟梅栽培起源研究.pdf

1、蠟梅（Chimonanthuspracox）是蠟梅科蠟梅屬植物，為我國特產(chǎn)，是著名的冬季園林觀花植物。在中國大部分省市廣泛栽培，栽培歷史悠久。本研究通過運(yùn)用單親遺傳的cpDNA序列變異和雙親遺傳的nrDNA的擴(kuò)增長度多態(tài)性（AmplifiedFragmentLengthPolymorphism，AFLP）探討了蠟梅的栽培起源?；贗TS、cpDNA序列和ITS+cpDNA聯(lián)合序列構(gòu)建了蠟梅屬的系統(tǒng)發(fā)育樹，結(jié)合形態(tài)學(xué)分類數(shù)據(jù)，探討了蠟梅屬

2、內(nèi)種間關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上對蠟梅屬內(nèi)物種提出分類處理建議。主要研究內(nèi)容與結(jié)果如下:
　　 1)蠟梅屬的系統(tǒng)發(fā)育與物種界定運(yùn)用ITS和cpDNA的三個(gè)片段，以美國蠟梅（Calycanthusfloridus）為外類群，對蠟梅屬進(jìn)行了分子系統(tǒng)學(xué)分析，ITS分析揭示了蠟梅屬6個(gè)種分成明顯的2個(gè)分支:西南蠟梅（Ch.campanulatus）與蠟梅（Ch.praecox）有明顯的親緣關(guān)系，支持率很高;山蠟梅（Ch.nitens）、浙江蠟梅

3、（Ch.zhejiangensis）、柳葉蠟梅（Ch.salicifolius）和突托蠟梅(Ch.grammatus)形成另一支。在第2支的四個(gè)種中，表現(xiàn)出柳葉蠟梅與突托蠟梅關(guān)系更近，浙江蠟梅與山蠟梅近緣;cpDNA序列分析的結(jié)果也支持西南蠟梅和蠟梅之間的親緣關(guān)系，但對其他四個(gè)種分辯率不高。ITS和cpDNA聯(lián)合數(shù)據(jù)分子樹確立了西南蠟梅與蠟梅的姐妹群關(guān)系，推測兩者來自一個(gè)共同祖先，從花期、花色、葉揉碎后無氣味等相似特征上更說明他們之間的

4、近緣關(guān)系;同時(shí)表明山蠟梅與浙江蠟梅近緣，柳葉蠟梅和突托蠟梅近緣。
　　 對蠟梅種內(nèi)不同群體的關(guān)系進(jìn)行的分析表明，野生蠟梅中湖北?？?WBK)、神龍架(WSLJ)和宜昌(WYCH)的群體形成一個(gè)亞支，揭示地理位置較近的群體來自共同祖先的可能性很大，基因交流比其他群體之間更容易;湖北武漢(CWH)栽培群體和重慶巫溪(WWX)野生群體形成另一個(gè)亞支，揭示了武漢栽培群體中部分個(gè)體可能來自于重慶巫溪野生群體;其他各群體均表現(xiàn)為平行枝，說明

5、蠟梅的種下變異很少，無論栽培的群體還是野生的群體都一樣，需要進(jìn)一步群體遺傳學(xué)的研究。
　　 本研究的外部形態(tài)性狀數(shù)據(jù)的PCoA分析也表明浙江蠟梅和山蠟梅相互重疊，難以區(qū)分。在分布區(qū)上，山蠟梅在湖南、福建、廣西、貴州等地均有分布，但浙江未見分布，而浙江蠟梅僅分布于浙江龍泉，因此，結(jié)合形態(tài)、分子及地理分布特征，我們認(rèn)為浙江蠟梅是山蠟梅分布區(qū)的最東邊界的一個(gè)群體，可能只是山蠟梅的一種生態(tài)型(ecotype)，而不是獨(dú)立的分類單位。因此

6、，贊成將浙江蠟梅合并入山蠟梅，作為山蠟梅的異名處理。浙江蠟梅、突托蠟梅和山蠟梅曾統(tǒng)稱為山蠟梅復(fù)合體，在形態(tài)上的微小變異可能是環(huán)境因素的影響造成的。本文ITS和形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)研究結(jié)果也表明突托蠟梅在分子水平以及葉片大小、形態(tài)和花被片等形態(tài)方面與浙江蠟梅和山蠟梅存在一定區(qū)別，不支持并入山蠟梅，需要進(jìn)一步增加基因片段進(jìn)行深入的研究。
　　 2)基于cpDNA和AFLP的蠟梅栽培起源基于cpDNA的trnH-psbA、trnS1-G1和tr

7、nS2-G2片段和全基因組AFLP分子標(biāo)記3個(gè)引物組合EcoRI-CAA(FAM)/MseI-TC，EcoRI-TTT(FAM)/MseI-AGG和EcoRI-CAA(FAM)/MseI-TA，對蠟梅13個(gè)栽培群體、8個(gè)野生群體進(jìn)行了全面的群體遺傳和親緣地理研究。結(jié)果表明在蠟梅21個(gè)群體282個(gè)個(gè)體中，三個(gè)葉綠體片段共檢測到9個(gè)多態(tài)位點(diǎn)，共有9種單倍型。單倍型網(wǎng)絡(luò)圖呈現(xiàn)以在群體中出現(xiàn)頻率最高的A單倍型為中心的星狀拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，以1-3步衍生

8、出B、C、D、E、F、G、H、I單倍型。野生群體共有7種單倍型（占單倍型總數(shù)的77.8％），但僅2個(gè)野生群體(12.5％)具有單倍型多態(tài)性，而栽培群體有6種單倍型，其中有8個(gè)栽培群體(61.5％)具有單倍型多態(tài)性。野生群體與栽培群體有4種共有單倍型(A、B、C、D)，后裔單倍型中有5個(gè)單倍型為群體特有，4個(gè)共有單倍型是在不同的野生群體內(nèi)發(fā)現(xiàn)。結(jié)果表明野生群體具有較高的單倍型多樣性和核苷酸多樣性:hT=0.819，πT=0.0011;AM

9、OVA分析表明栽培群體和野生群體的中基因流Nm分別為0.52和0.14，表明都已經(jīng)發(fā)生遺傳分化，栽培群體內(nèi)的遺傳變異與群體間的遺傳變異分別為50.81％和49.19％，而野生群體的遺傳變異主要存在群體之間(78.12％)。cpDNA序列單倍型揭示了在蠟梅野生群體中，遺傳變異大部分存在于各個(gè)群體間，栽培群體中，群體間的遺傳變異與群體內(nèi)的遺傳變異沒有明顯差異。從單倍型分析顯示蠟梅的栽培起源為多地多次起源。
　　 AFLP結(jié)果表明30

10、9個(gè)條帶(98.41％)具有多態(tài)性。核基因水平表明遺傳多樣性程度最高的群體是重慶靜觀(CCQ)栽培群體（h=0.1518），遺傳多樣性最低的是四川峨眉山(CEMS)栽培群體（h=0.0724）。野生群體遺傳多樣性水平略高于栽培群體（野生群體的h=0.2834;栽培群體的h=0.2383）。AMOVA分析同樣揭示在蠟梅野生群體中，遺傳變異大部分存在于各個(gè)群體間，栽培群體中，群體間的遺傳變異與群體內(nèi)的遺傳變異沒有明顯差異。
　　 2

11、1個(gè)蠟梅群體間的分化指數(shù)分別為0.7478(cpDNA)和0.6187(AFLP)。PCoA分析、Neighbor-Joining分析、UPGMA分析和Structure計(jì)算結(jié)果揭示所有臘梅群體由兩個(gè)不同基因池組成，形成了兩個(gè)種內(nèi)譜系。13個(gè)栽培群體中有8個(gè)與野生的重慶巫溪(WWX)和浙江臨安(WLA)共有相同基因池，而廣西陽朔(CYS)、江西撫州(CJXF)、湖南湘潭(CXT)、福建福州(CFZ)和安徽合肥(CHF)5個(gè)栽培群體與其余

12、6個(gè)野生群體具有相同基因池。綜合cpDNA和AFLP，可以推測蠟梅可能是多地、多次的起源。浙江臨安所在的中國東部為現(xiàn)代栽培蠟梅的一個(gè)可能起源地，重慶巫溪、四川萬源、貴州貴陽所在的中國西南地區(qū)為現(xiàn)代栽培蠟梅的另一個(gè)可能起源地。這一結(jié)果與蠟梅現(xiàn)在的栽培中心結(jié)果相吻合。江西撫州(CJXF)、湖南湘潭(CXT)和安徽合肥(CHF)的栽培群體的地理位置位于西部重慶和東部浙江之間的我國中部地區(qū)，具有多個(gè)單倍型，包括特有單倍型，該地區(qū)是否存在另外的野

13、生群體，值得深入研究。
　　 上述研究也揭示蠟梅在栽培過程中受到的奠基者效應(yīng)、人工選育和克隆繁殖等因素影響不明顯，未經(jīng)歷明顯的遺傳瓶頸，加上商業(yè)、文化上的廣泛交流，使栽培群體保持較高的遺傳多樣性。
　　 基于上述分析，本研究對中國特有的觀賞植物蠟梅的就地保護(hù)和遷地保護(hù)提出要重視重點(diǎn)群體的就地保護(hù)，并對重點(diǎn)栽培群體的所有成員進(jìn)行遺傳普查，建立基因檔案，以便對一些特殊個(gè)體進(jìn)行重點(diǎn)保存和利用。并提出不同的群體中擁有各自的特異單