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扁桃(Amygdalus.communisL.),又称巴旦杏,英文名almond(美国杏仁),是世界四大干果之一,具有非常重要的经济价值。野扁桃(A.ledebourianaSchleche.)是扁桃的野生近缘种,为我国新疆特有的孑遗植物,具有生长迅速、抗寒、耐旱、适应性强等特点,是扁桃育种的重要遗传种质资源。长期以来,“良种缺乏”一直是制约我国扁桃生产的重要因素,而目前大多数研究都侧重于从国外引进和驯化栽培扁桃新品种,对新疆野扁桃的育种价值并未引起足够的重视。
新疆野扁桃主要以分割的岛状居群分布在新疆准噶尔盆地西北部山区的狭窄地带生长,但目前只在裕民县巴尔鲁山建立了自然保护区。本研究采集了新疆的7个自然居群(基本覆盖了其全部分布区)的野扁桃,综合利用微卫星分子标记(SSR)、气相色谱-质谱-计算机联用(GC-MS)以及线粒体片断序列(mtDNAsequence)等方法和技术对野扁桃的遗传多样性和居群遗传结构、脂溶性化学成分变异、系统发育关系等问题进行探讨,以期为制定原地或迁地保护策略、科学利用野扁桃资源提供科学依据。
本研究主要结果如下:
1)采用两类不同性质的微卫星标记(Genomic-SSR和EST-SSR,各7对)对野扁桃的遗传多样性和居群遗传结构进行分析。结果表明:野扁桃居群之间存在显著的遗传分化,目前只有裕民的居群建立了自然保护区,但塔城、托里和阿尔泰的居群是遗传上相对独立的进化单元,在今后的自然保护区规划或迁地保护计划中应该给予充分重视;野扁桃的遗传多样性水平(A=2.93,He=0.26,Ho=0.32,I=0.47)低于作为对照的两个栽培品种(A=4.00,He=0.63,Ho=0.86,I=1.15),且Genomic-SSR检测到的遗传多样性低于EST-SSR,这可能是由于本研究中使用的SSR引物是根据栽培扁桃的现有引物筛选而来,且EST-SSR的物种间转移率高于Genomic-SSR;
2)应用GC-MS方法对裕民(自然保护区内)和托里(尚未建立自然保护区)两个野扁桃居群的脂溶性化学成分进行了比较研究。结果表明:野扁桃的脂肪酸主要包括9种成分(棕榈酸、油酸、亚油酸、硬脂酸、棕榈油酸、芥酸、花生酸、花生油酸和亚麻酸),其中后6种是在野扁桃中首次报道;两个居群在不饱和脂肪酸含量上存在显著差异,托里居群的油酸含量高于裕民居群,而裕民居群棕榈油酸含量高于托里居群。
3)广义桃属系统发育关系的确定将大大有助于在扁桃品种选育过程中更好的利用野生资源。此前的相关系统发育研究工作主要利用核基因和叶绿体基因序列,本研究尝试利用线粒体片断序列来构建桃属(Prunus)的系统发育树。基于线粒体nadl基因第2内含子的不同方法(邻接法、最大简约法、最大似然法)的构树结果都支持李亚属和桃亚属为一个类群(自展值81％),而樱亚属,稠李亚属和桂樱亚属为一个类群(自展值88％);而had5的两个内含子序列构树结果的分辨率和自展值都很低。
总之,本论文初步揭示了新疆野扁桃自然居群的遗传多样性和居群结构,从分子遗传标记和脂溶性化学成分两方面表明野扁桃是栽培扁桃育种过程中非常有价值的种质资源,而且托里、阿尔泰等居群与目前已经建立自然保护区的裕民居群之间存在显著的分化,是遗传上相对独立的进化单元,需要在将来的保护区规划或迁地保护中给予充分重视。在此基础上,提出了扁桃育种过程中如何充分利用野扁桃资源的一些相关问题,为今后进一步深入研究打下了基础。