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黄瓜种质遗传多样性的形态和分子评价及其亲缘关系研究

李锡香

  黄瓜是一种重要的世界性蔬菜,但是因为自然侵蚀和品种的杂优化,黄瓜栽培品种的遗传背景日渐狭窄。因此,开展黄瓜的遗传多样性和亲缘关系研究,对了解黄瓜遗传多样性分布和种质间的遗传关系,鉴别和发现新的基因源,促进黄瓜种质资源的收集保存和有效利用具有非常重要的意义。本研究首次综合采用形态、RAPD和AFLP标记对70份来源和类型不同的代表性黄瓜种质的遗传多样性进行了系统评价和分类研究。对黄瓜种质34个形态性状的鉴定和分析,其平均形态多样性指数为1.521。中国黄瓜种质的质量性状和数量性状的平均多样性指数分别为1.050和1.783,明显高于国外的0.753和1.647。同时发现中国和国外黄瓜种质的形态多样性分别体现在不同的性状上。证明中国黄瓜种质具有较丰富的形态多样性,不同来源的种质具有其特异性。基于形态数据的聚类分析,70份种质被分为五大组群,印度野生种质处在最远的位置,西双版纳黄瓜次之;中国与欧美栽培品种被分别聚在不同的平行组群,聚类结果比较好地反映了黄瓜种质间的形态相似性及其与地理区域之间的关系。利用29个RAPD引物对66份黄瓜种质基因组DNA的分析,共扩增出了253条带,其中195条为多态性带,比例为77.08%。供试种质间平均期望杂合度为0.388。中国种质的平均期望杂合度为0.348,略高于国外引进种质。长江以南黄瓜种质的遗传多样性高于长江以北,华南型种质的遗传多样性高于华北型种质。这在DNA水平上证明中国黄瓜种质具有较广的遗传背景,美国和荷兰的黄瓜资源的遗传背景较狭窄。同时发现不同引物所揭示的多样性差异很大,不同来源的种质的特异带和缺失带体现在不同引物的扩增中,说明引物的选用对遗传多样性的全面了解是十分重要。供试种质依RAPD标记被分为八个组群。其聚类结果与形态聚类结果有一定的关系,西双版纳黄瓜明显地与其他种质分开了,欧美的绝大多数种质也被聚到了一起,但是,除西双版纳外的中国范围内的其他栽培种质的遗传关系与形态特征和地域分布虽然存在一定的相关性,但没有必然的关联。利用8对AFLP引物在70份黄瓜种质中共扩增出了425条带,其中多态性带数为286条,比例为66%。平均每对引物扩增出53条带和35.8条多态性带。不同引物所揭示的不同来源种质的特异带和缺失带不同,由此得到的种质间平均期望杂合度差异较大。再一次说明引物的选用在遗传多样性分析中的重要性。供试黄瓜种质的平均期望杂合度为0.376。中国种质的平均期望杂合度为0.387,明显高于国外种质的0.291。这进一步说明中国黄瓜种质的基因多样性较丰富。按AFLP标记,70份种质被分为三大组群,即西双版纳黄瓜组群,C.sativus var.Hardwickii野生黄瓜组群和其他栽培黄瓜组群。西双版纳黄瓜与栽培黄瓜的距离最远,印度野生黄瓜次之。栽培黄瓜组群可以进一步分为四个亚组。按一定的遗传距离可以将中国和国外栽培种质分开。大多数华南型和华北型种质归属于不同的亚组。不过,聚类图上所体现的中国栽培种质间的遗传关系虽然与形态特征和地理分布存在一定的联系,但没有必然的关系。比较 RAPD和 AFLP两种方法在评价黄瓜遗传多样性中的有效性,发现 AFLP每对引物产生的总带数和多态性带数明显高于RAPD,但其多态性带的比例较低。AFLP标记所揭示的种质间的距离范围较RAPD标记大。通过比较66份黄瓜种质的RAPD标记和 AFLP标记的相似系数矩阵或聚类分析的协表征矩阵,H者的相关系数较低,说明本研究中 RAPD标记和 AFLP标记所揭示的黄瓜种质间的遗传关系不太一致。通过对 66份黄瓜种质的 AFLP和 RAPD标记的整合和聚类分析,可以将它们分为五个组群,其分类较各种标记的单独使用更为合理地揭示了种质间的遗传关系。这说明,方法间的不可替代性和各种标记综合利用的互补作用和可行性。综合分析本研究结果,从形态和分子方面均证明中国是黄瓜基因多样性中心之一,北方地区黄瓜遗传多样性的演化和分布除受自然因素的影响外,受人文因素的影响较之南方更大。西双版纳黄瓜与其他野生和栽培种质的距离较远,群体内遗传多样性较低,说明它是一类处在演化的较初级阶段的特殊群体。印度野生黄瓜亦远离栽培种质,具有许多栽培种质没有的特性和基因位点。这两类黄瓜种质无论是在分类上,还是在育种材料遗传背景的拓展上均有重要的地位和价值。外来栽培种质虽然遗传背景较窄,但是,也有一些中国栽培种质没有的特性或基因,所以有必要加强黄瓜种质资源的收集和评价,进一步拓宽中国黄瓜种质资源基因库。……   
[关键词]:黄瓜;种质;遗传多样性;形态;RAPD;AFLP;聚类分析
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国农业科学院2002年