云南蔷薇属种质资源研究

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蔷薇科(Rosaceae)蔷薇属(Rosa L.)植物全世界约有200多个种和变种,我国分布有95个种,其中云南分布有41种。本文在对云南蔷薇属资源进行调查和收集的基础上,采用表型标记、染色体标记和DNA分子标记,从三个层面对云南蔷薇属植物资源开展系统和全面的遗传多样性研究,旨在探讨蔷薇属种质资源在月季育种中的地位和作用。研究结果,一方面可为月季遗传育种及筛选新的种质资源奠定基础,为拓宽月季杂交亲本的遗传基础提供重要的科学依据;另一方面,还可为蔷薇及月季的种系发生、系统演化、亲缘关系等科学问题积累相应的基础数据;最后,为杂交亲本的选配,提高种间杂交育种的成功率提供理论指导。主要研究结果如下:   1、居群表型变异式样分析   应用居群生物学的原理和方法,对云南5个蔷薇野生种(峨眉蔷薇、大花香水月季、川滇蔷薇、复伞房蔷薇和木香花)天然居群的不同表型性状,进行变异式样分析。结果显示,这5个种的绝大多数性状的F值在居群间和居群内均达到显著或极显著水平,说明它们表型在居群间和居群内均存在着丰富的变异。其中峨眉蔷薇、川滇蔷薇和木香花均为居群间变异大于居群内,说明这三个物种居群间表型分化显著,即居群间多型现象丰富;大花香水月季和复伞房蔷薇为居群内变异大于居群间,说明这两个物种居群内表型变异是其形态性状多态性的主要来源,居群内多态现象丰富。相关性分析表明,5个种的部分性状与地理因子呈显著或极显著相关。利用SAS软件对5个种的居群表型平均值进行的UPGMA聚类分析显示,峨眉蔷薇和川滇蔷薇的居群表型性状与地理距离紧密相关,大体上同一地域范围的居群聚为一类,而大花香水月季、复伞房蔷薇和木香花的居群表型性状与地理距离远近几乎无关。   2、核型分析   本研究对毛叶蔷薇、川西蔷薇、中甸蔷薇、白蔷薇、维西蔷薇、中甸刺玫等6个野生种、‘一季粉’等20个中国古老月季品种(除月月粉外)和27个栽培品种的染色体数目进行了首次报导。系统地研究了39个野生种(变种/变型)和21个中国古老月季品种的核型。结果表明,云南蔷薇属植物核型比较对称,大多数核型类型为lA,还存在1B、2A和2B等类型。云南蔷薇属植物在染色体倍性和核型上存在显著差异,野生种(变种/型)染色体倍性有2x、3x、6x,以及前人从未报导过的蔷薇属自然存在的10倍体。中国古老月季品种则存在2x、3x和4x三种倍性和1A、1B、2A和2B四种核型。现代月季栽培品种几乎全是4倍体。值得注意的是,蔷薇属植物在染色体倍性和结构上发生了极其显著的种间分化,特别是在滇西北横断山区。基于上述结果,讨论了相应的生物学意义,展望了云南蔷薇属植物资源在月季新品种选育中的应用前景。   3、SSR分子标记分析   利用20对SSR引物对40份野生蔷薇种进行聚类分析。结果表明,在相似系数为0.34处,40份材料可分为9大类,这与传统分类基本一致。利用其中的9对引物对40份蔷薇野生种、21份古老月季品种和29份现代月季品种进行遗传分析,共检测到173个位点,每对引物位点变幅为16~25,平均为18.1个,多态性位点率平均达100%。表明这90份蔷薇属种质资源具有丰富的遗传多样性。材料间遗传相似系数变化范围为0.10~0.70,在相似系数为0.267处,90份材料可分为10大类群。研究结果显示,月季组的野生种与古老月季品种‘绿萼’和‘月月粉’有较近的亲缘关系,推测该组野生种对这两个古老品种的形成有一定的遗传贡献;古老月季品种(除‘紫香绒’)与现代月季品种在相似系数为0.39时直接聚类,进一步证明古老月季在现代月季的形成过程中起到较大遗传贡献。   4、ITS和matK序列分析   ITS和matK序列分析显示,除中甸刺玫并入桂味组外,其余野生材料的聚类与传统分类大体一致。合柱组、月季组、蔷薇组和刺梨(小叶组)对古老月季和现代月季品种的形成作出一定的遗传贡献;野蔷薇、光叶蔷薇、香水月季、大花香水月季和紫月季花等物种的基因,渗入到了现代月季品种的基因库中,但现代月季品种的基因库还需进一步扩展。   综上所述,由于喜马拉雅山的造山运动,滇西北横断山区蔷薇属物种在形态和DNA分子水平上发生了剧烈的分化,尤其是在染色体倍性和结构上表现尤为突出。由此认为,滇西北横断山区是蔷薇属植物的分化中心和遗传多样性中心。
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