變?nèi)~海棠(Malus toringoides Hughes)的遺傳多樣性及其進(jìn)化研究.pdf

1、變?nèi)~海棠（Malus toringoides（Rehd.）Hughes）屬于薔薇科（Rosaceae）蘋果屬（Malus Miller）隴東海棠系（Series Kansuenses Rehd.）。變?nèi)~海棠屬于兼性無融合生殖種。作蘋果砧木利用，具有抗逆性強(qiáng)、半矮化、豐產(chǎn)和提高果實(shí)品質(zhì)等優(yōu)良性狀，是極重要的蘋果砧木資源。變?nèi)~海棠的形態(tài)特征、種質(zhì)特性（耐鹽、耐旱、耐熱、耐寒、耐澇、抗腐爛病和根腐病等）、分布的生態(tài)環(huán)境等均呈現(xiàn)出復(fù)雜的多樣性；

2、在不同的形態(tài)類型間其抗逆性呈現(xiàn)出明顯的差異，也是蘋果屬植物中具有多種高抗性的種類，是極重要的蘋果種質(zhì)資源。本研究以變?nèi)~海棠馬爾康、柯河和下阿壩3個(gè)居群的90個(gè)個(gè)體為材料，從表型、核基因ITS序列和葉綠體片段（TrnS-TrnG和TrnQ-rps16）序列三個(gè)方面檢測(cè)了變?nèi)~海棠的遺傳多樣性。同時(shí)，利用對(duì)細(xì)胞核rDNA的ITS序列和葉綠體基因組的DNA序列變異，在DNA分子水平上揭示變?nèi)~海棠與隴東海棠和花葉海棠之間的親緣關(guān)系，探討變?nèi)~海棠的

3、起源、ITS區(qū)進(jìn)化和變?nèi)~海棠母系遺傳系統(tǒng)。主要研究結(jié)果如下： 1.以變?nèi)~海棠3個(gè)自然居群為研究對(duì)象，對(duì)其葉長、葉寬、葉形指數(shù)、刻距、刻基距、缺刻指數(shù)、每花序花朵數(shù)、每花朵花柱數(shù)、果實(shí)橫徑、果實(shí)縱徑和果形指數(shù)等12個(gè)表型性狀進(jìn)行多樣性分析。結(jié)果表明：變?nèi)~海棠表型性狀的變異極其豐富，不同性狀間表現(xiàn)出不同程度的多樣性，葉形態(tài)變異最大。居群間和居群內(nèi)均存在廣泛的遺傳變異，居群間的表型分化系數(shù)（Vst）為16.83％，居群內(nèi)變異（83.1

4、7%）高于居群間變異。變?nèi)~海棠表型總多樣性指數(shù)為2.034，居居群內(nèi)多樣性指數(shù)為1.699，居群間的多樣性指數(shù)為0.335，表明居群內(nèi)變異是變?nèi)~海棠表型性狀的主要變異來源。 2.以窄葉海棠（M angustifolia Michx.）、草原海棠（M.ioensis Britt.）和臺(tái)灣林檎（M.doumeri Chev.）作為外類群，對(duì)變?nèi)~海棠及其假定親本的種間特異位點(diǎn)和系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系進(jìn)行了分析，并用軟件RDP3beta27對(duì)變?nèi)~

5、海棠的ITS序列進(jìn)行了重組檢測(cè)。結(jié)果表明，變?nèi)~海棠居群有三種ITS拷貝變異類型：（1）與隴東海棠相似的ITS拷貝；（2）與花葉海棠相似的ITS拷貝；（3）雜合的ITS拷貝。在ITS基因樹上三類ITS拷貝分別與兩個(gè)推測(cè)親本單獨(dú)聚在一支（自展值分別為100%和92%）；雜合的ITS拷貝雖與花葉海棠聚在伺一大支（B），但雜合的ITS拷貝在B支內(nèi)形成具有94%自展值支持的次級(jí)分支。重組檢測(cè)支持雜合ITS拷貝是假定親本ITS重組進(jìn)化的產(chǎn)物。上述結(jié)

6、果為變?nèi)~海棠的雜種起源提供了進(jìn)一步的分子證據(jù)。 3.在變?nèi)~海棠的柯河（KH）和下阿壩（XB）兩個(gè)居群中，找到了親本之一（花葉海棠）的特異ITS拷貝，而隴東海棠特異的ITS拷貝未能被檢測(cè)到。此外，在三個(gè)居群中發(fā)現(xiàn)的雜合的ITS拷貝類型，其變異式樣介于兩親本之間，且呈現(xiàn)一定的連續(xù)性。這一結(jié)果表明變?nèi)~海棠的ITS序列存在致同進(jìn)化現(xiàn)象，并且這種ITS致同進(jìn)化屬于定向致同進(jìn)化。 4.變?nèi)~海棠TTS核苷酸序列樣性（p=0.03359

7、±0.00201，θw＝0.03874±0.00943）均高于隴東海棠（p=0.01893±0.00128，θw＝0.02174±0.00917）和花葉海棠（p=0.01518+0.00203，θw＝0.01710±0.00773），表明變?nèi)~海棠遺傳多樣性豐富。隴東海棠大郎足居群與變?nèi)~海棠種間基因交流程度存在差異，與變?nèi)~海棠馬爾康居群基因流（Nm=0.2662）大于與變?nèi)~海棠柯河居群基因流（Nm=0.1824）和與變?nèi)~海棠下阿壩基因流（

8、Nm=0.1801）?；ㄈ~海棠與變?nèi)~海棠三個(gè)居群間存在較為頻繁的基因交流，基因流Nm值都大于1。變?nèi)~海棠三個(gè)居群間遺傳分化有限（Gst為0.00227-0.00988，F(xiàn)st為0.01896-0.05329），基因交流強(qiáng)烈（Nm為3.7252-15.7688>3）。AMOVA分析結(jié)果顯示變?nèi)~海棠遺傳變異主要來源于居群內(nèi)部（97.41%）。 5.綜合比較葉綠體兩個(gè)片段所有6個(gè)信息位點(diǎn)和7個(gè)Indel，變?nèi)~海棠的在隴東海棠和花葉海棠

9、這兩個(gè)葉綠體片段的變異位點(diǎn)上，幾乎和花葉海棠完全一致。以Prunus hortulana作為外類群，分別基于TrnS-TrnG和TrnQ-rps16葉綠體數(shù)據(jù)構(gòu)建的MP樹，同時(shí)構(gòu)建了TrnS-TrnG和TrnQ-rps16序列的合并分析后的MP樹，結(jié)果一致支持變?nèi)~海棠和花葉海棠二者親緣關(guān)系較它們?nèi)魏沃慌c隴東海棠的關(guān)系更密切。隴東海棠與變?nèi)~海棠的遺傳距離大于花葉海棠與變?nèi)~海棠的遺傳距離；變?nèi)~海棠種內(nèi)3個(gè)居群的葉綠體缺乏變異。AMOVA分