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甘蓝类作物亲缘关系的SSR分析

王冬梅  
【摘要】:甘蓝类作物(Brassica oleracea)包括羽衣甘蓝、普通甘蓝、皱叶甘蓝、紫甘蓝、抱子甘蓝、苤蓝、青花菜、花椰菜以及芥蓝等,在世界各地广泛种植,可用作蔬菜、饲料及观赏,具有重要的经济价值。甘蓝类作物不同变种间杂交授粉均可结实得到有生活力的后代,它们的起源及亲缘关系引起了研究者的极大兴趣。前人对甘蓝类作物的亲缘关系已进行研究并初步明确了普通甘蓝、皱叶甘蓝、紫甘蓝、抱子甘蓝、苤蓝、青花菜、花椰菜的起源及分类地位,但是研究中选用的材料数量及代表性方面尚存有局限性,尤其分子水平的研究相对不足,导致个别变种的起源及亲缘关系上存在争议,特别是芥蓝的起源缺乏充分、可靠的分子证据。有鉴于此,本研究在开发甘蓝EST-SSR标记(陈琛等,2010)的基础上,以一批野生甘蓝及100余份甘蓝类作物的自交系、地方品种和一代杂交种为试材,对野生甘蓝、羽衣甘蓝、普通甘蓝、皱叶甘蓝、紫甘蓝、抱子甘蓝、苤蓝、青花菜、花椰菜和芥蓝等甘蓝类材料进行遗传多样性研究,探讨野生甘蓝与栽培种之间的亲缘关系,分析甘蓝类作物起源及亲缘关系,为甘蓝类作物(特别是芥蓝)的起源及亲缘关系提供分子证据。 首先对甘蓝类材料进行植物学性状调查,并选取有代表性的109份材料的14个植物学性状调查数据按UPGMA法进行聚类分析。在相似系数约0.44处,所选109份甘蓝类材料分为三大类群:(1)野生甘蓝、观赏羽衣甘蓝、普通甘蓝、紫甘蓝、苤蓝和抱子甘蓝;(2)青花菜和花椰菜;(3)芥蓝。接着,应用EST-SSR分子标记对全部183份甘蓝类材料进行亲缘关系分析,61对EST-SSR引物扩增出174条多态性条带,应用NTSYSpc2.11计算材料间的遗传相似性系数和UPGMA聚类分析。EST-SSR在相似系数为0.62处,将所有甘蓝类作物分为三类:欧洲西北部沿海地区类群,包括野生甘蓝、观赏羽衣甘蓝、普通甘蓝、皱叶甘蓝、紫甘蓝、苤蓝和抱子甘蓝;地中海沿岸类群,包括青花菜和花椰菜;中国华南类群,只包括芥蓝。芥蓝独立于其它两个类群,支持芥蓝起源于中国南方的观点,为芥蓝的中国南方起源说提供分子依据。引自英国的野生甘蓝属于B. oleracea,几乎全部聚类于欧洲西北部沿海类群,与观赏羽衣甘蓝、皱叶甘蓝、普通甘蓝、紫甘蓝、苤蓝、抱子甘蓝有较近的亲缘关系。EST-SSR在相似系数约为0.65水平上,除野生甘蓝外的甘蓝类作物材料分为五大类:(1)结球甘蓝(皱叶甘蓝、普通甘蓝和紫甘蓝)和Collards,(2)观赏羽衣甘蓝和苤蓝,(3)抱子甘蓝,(4)青花菜和花椰菜,(5)芥蓝。以上结果表明这五类甘蓝类作物遵循不同的进化途径。最后,为了更准确地揭示甘蓝类作物的起源和变种之间的亲缘关系,在EST-SSR标记的基础上添加一批gSSR标记,对183份甘蓝类材料的亲缘关系进行了进一步的分析。49对gSSR引物扩增获得129条多态性条带。EST-SSR和gSSR综合聚类结果与EST-SSR比较,加入gSSR标记之后苤蓝、观赏羽衣甘蓝、抱子甘蓝和野生甘蓝聚为一类;野生甘蓝的材料聚集更为集中;紫甘蓝和皱叶甘蓝更偏向于聚在普通结球甘蓝的内部。 总之,EST-SSR分子标记是基于大量cDNA的EST片段设计开发而来,其结果多与表型性状相关联,适合于甘蓝类不同变种起源、驯化的研究分析。在加入较多的标记后,本研究得到更为可靠的结果。


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