新疆杏种群亲缘关系及起源研究
杏属蔷薇科(Rosaceae)李属(Prunus)李亚属(Prunophora Focke)杏组(Armeniaca (Lam.)Koch)植物。世界上几乎所有的栽培杏都来自于普通杏(Prunus armeniaca L.)。中国新疆南部环塔里木盆地周缘的喀什、和田和阿克苏等各大绿洲地区是主要的杏产区，也是栽培杏品种最丰富的区域。在我国，野杏(普通杏)主要分布于中国新疆伊犁河谷、塔城等地，是第三纪后期保留下来的阔叶林孑遗物种，对世界栽培杏的驯化起重要作用。本文以不同生态群杏种质为研究对象，基于孢粉学、细胞学、群体基因组学及谱系地理学的方法，主要的研究结果如下： (1)利用光学显微镜和扫描电镜方法，对不同生态群杏种质花粉进行测定和描述。杏花粉粒均为单粒等极，辐射对称，中型或大型，长球形或近长球形，具3孔沟。外壁纹饰以条纹纹饰为主，少数为条纹-拟网纹纹饰和脑状纹饰。聚类结果表明，将六个生态群分为两组。中亚生态群、准噶尔-伊犁生态群和华北生态群杏种质聚为一类。东北亚生态群、欧洲生态群和华东生态群杏种质聚为另一类。在测量花粉性状中，赤轴、萌发沟长、萌发沟宽和条脊宽这四个指标是最有价值的性状。本研究供了杏的花粉形态特征，对今后的系统演化关系研究提供了一定的形态学依据。 (2)采用染色体压片法，对不同生态群杏种质染色体进行研究。结果表明不同地理生态群杏种质体细胞均为二倍体(2n=2×=16)。普通杏为小染色体，未发现随体。所有样本含有不同数量的中部着丝粒染色体或近中着丝粒染色体，核型分类为1A或2A类型。在进化过程中，华北生态群杏种质的核型不对称程度较大。在测量核型参数中，长臂/短臂比值(MAR)和核型对称指数(Syi)是最有价值的参数。聚类分析表明，中亚生态群和准噶尔-伊犁生态群杏种质聚为一类。在核型特征上，中亚生态群与准噶尔-伊犁生态群杏种质具有较近的亲缘关系。确定了不同生态类群杏染色体数目和核型特征，揭示了不同生态类群之间的亲缘关系。 利用流式细胞术评估了普通杏的基因组大小，并获得了染色体倍性。发现不同地理生态群杏种质未发现多倍体，均为二倍体。普通杏的基因组大小从0.590-0.708pg/2C不等，平均基因组大小为0.637pg/2C。野杏的基因组大小均值略小于栽培杏的基因组值。欧洲生态群杏种质的基因组最大，与中亚生态群、欧洲生态群和准噶尔-伊犁生态群的基因组大小存在显著差异(P=0.05)。不同居群间野杏群体基因组大小无显著差异，基因组大小与经纬度、海拔无显著相关性。普通杏种内的基因组大小变异仅有2.33%，在所研究的群体之间存在较低的种内变异，杏组植物基因组大小高度稳定。 (3)采用简化基因组策略，对分布于五个地理类群杏种质进行测序。结果显示，RAD-seq数据提供了417961个高质量的单核苷酸多态性位点。通过聚类分析、群体结构和主成分分析方法，对168份已获得序列样本的遗传多样性和亲缘关系进行分析。准噶尔-伊犁生态群杏种质在个体等位基因数、观测杂合度和核苷酸多样性等方面表现出更高的遗传多样性。我们推测，中亚生态群杏种质是由准噶尔-伊犁生态群驯化而来。本研究还发现，华北生态群和欧洲生态群杏种质的群体结构和基因流都显示具有西伯利亚杏的遗传背景，这两个群体应该被视为杂交群体，通过持续和广泛的基因流动与西伯利亚杏相联系。我们认为普通杏最初起源于中国西北部(伊犁河谷)，后来通过中亚传播，最后传播到欧洲。此外，从野生到栽培杏驯化过程中，受选择性清除的区域包括不同的果实性状基因，糖、香气、酸、类胡萝卜素等。本文了解分布于不同地理生态群之间杏的群体遗传多样性、群体结构和遗传关系，阐明了不同生态群之间的系统发育关系。 (4)利用2个cpDNA片段(trnL-trnF和ycf1)和1个ITS片段，分析了来自20个群体普通杏的遗传变异。结果显示，普通杏的遗传多样性水平较高，遗传分化水平较低。分子方差分析揭示了普通杏的遗传变异主要存在于群体内。NST明显高于GST的值，表明普通杏之间存在谱系地理结构。西伯利亚杏、辽杏和紫杏的遗传背景与普通杏群体具有相同的基因型(T2、T7-T8和T12)，它们可能通过持续和广泛的基因流动与普通杏相联系。中亚、欧洲和华北群体单倍型/基因型成分中混入大量野杏群体(伊犁河谷地区)的单倍型/基因型，可以推测伊犁河谷野杏是中亚、欧洲和华北群体的共同祖先。分布于伊犁河谷地区的野杏群体包含祖先单倍型/基因型，且遗传多样性最高，它们所在地区被视为普通杏的潜在冰期避难所，大约在16.53kyr经历过群体扩张。
新疆杏;种群亲缘关系;遗传多样性
新疆农业大学
博士
园艺学
廖康
2020
中文
S662.2
2021-02-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）