基于形态学和分子标记的枇杷属自然分类系统研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:ld2001
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枇杷属植物(Eriobotrya Lind1.)属于蔷薇科苹果亚科,约有30个种或变种,均原产于中国南部或东南亚的越南、老挝、柬埔寨和缅甸等国。普通枇杷(E.japonicaLind1.)是枇杷属中唯一的栽培种,虽然有着丰富品种资源,但其遗传多样性水平相当狭窄。近年来栽培枇杷产业不断发展,通过种间远缘杂交转移野生枇杷优良遗传性状进行品种改良日益为人们所需,而种间亲缘关系是实现这一目标的基础。这就对枇杷属植物系统学研究提出了新的要求。  迄今,应用形态学、孢粉学、细胞学(核型分析)和分子学(分子标记)等方法对枇杷属植物进行属下分类的研究已有不少,也取得了一些进展,甚至有对建立系统学的初步探索。但由于进行研究的枇杷属材料较少,特别是极少涉及东南亚枇杷种类,因此尚未建立较完善的枇杷属植物系统学。  本研究对枇杷属植物进行深入的资源调查和复查、扩大其分布的记录、对调查到的枇杷属植物进行迁地保存、形态学补充描述、数值分类学研究、RAPD分子标记聚类分析等研究,进一步完善了枇杷属植物系统学。取得的主要研究结果如下:  1、对枇杷属植物地理分布的补充调查。根据本课题组积累的资料和中国科学院北京植物所、华南植物园、昆明植物园、广西植物研究所等标本馆里所收藏的枇杷属植物标本上所提供的线索,有针对性地对国内外枇杷属植物进行补充调查。在国内着重对云南、西藏以及广东的枇杷属植物进行调查,特别是在西藏林芝、亚东、聂拉木和吉隆地区对枇杷属植物分布进行了三次复查。国外调查则主要为越南、老挝和缅甸等东南亚国家的原产野生枇杷。  通过调(复)查,获知香花枇杷在广东的分布范围广泛,这有利于人们将其作为栽培枇杷的砧木和提取叶片有用物质制作止咳药,从广义上说,这一发现提高了野生枇杷种质资源合理利用。获得了怒江枇杷、腾越枇杷、黄毛枇杷等中国原产种和细叶枇杷、椭圆托叶枇杷、波宜兰枇杷、长叶柄枇杷和椭圆枇杷贝特罗变型等若干种东南亚野生枇杷的地理分布资料,包括地理坐标(经、纬度)、海拔和生境状况等。调查获得的台湾枇杷武葳山变型、怒江枇杷、腾越枇杷、椭圆托叶枇杷和长叶柄枇杷等的分布新记录,不但增加了人们对有关地区枇杷遗传多样性的了解,而且对于枇杷种质资源的保护和利用、起源与进化的研究都有特别重要的意义。  2、迁地保存工作。对调查新获得的枇杷属植物材料进行成功的迁地保存,不但为本研究后续工作的取材起到关键的保证作用,而且也将成为我国枇杷属植物种质资源保存工作的一个重要组成部分。  3、枇杷属植物形态学性状的补充描述。本研究针对枇杷属植物性状原有记载不完整或缺失的实际情况,通过大量的调查和观察,对一批性状进行了补充描述。对10个枇杷属植物种进行了性状补充描述,尤其是对14个枇杷属植物的叶片性状进行了详细的调查,完善了枇杷属植物形态学的描述,这为后续的数值分类研究奠定了可靠基础。兼具理论意义与实用价值。  4、形态学性状的数值分类学研究。对枇杷属植物的重要性状,尤其是花和叶的主要性状进行归纳,为数值分类的性状编码提供依据。选择了以花和叶为主体的53个性状进行数值分类。聚类的初步结果表明:从邻属和枇杷属基本种的角度看,形态数值聚类图与传统的分类学的结果基本相符:尽管聚类图中仍有少数种的归类问题值得商榷,但其提供了很有价值的分类信息:不但能对枇杷属与其近缘属清楚分界,而且将枇杷属植物分成了5个大类,显示出数值分类在枇杷属植物分类上应用的合理性。  5、枇杷属植物的RAPD分子标记聚类分析。23条引物对枇杷属及其近缘属共39个植物材料扩增出509个RAPD位点,平均每条引物为22.13,多态性达到100%。应用UPGMA进行聚类,从获得的树状图可以得到三点基本结论:①RAPD应用于枇杷属分类的基本结果是可信的。②有几组植物的RAPD分子标记聚类与形态学特征具有明显的相关性。最突出的例子是小叶片的种,小叶枇杷和窄叶枇杷等;类似的情况还包括:腾越枇杷和怒江枇杷、大花枇杷和香花枇杷等。③有些种似乎难以与其他种聚类,例如椭圆托叶枇杷、齿叶枇杷等,以及台湾枇杷和栎叶枇杷各有一个变种。其原因需要进一步深入研究和分析。  6、将本研究的形态学、分子标记结果和前人的细胞学和分子标记的研究结果相结合,同时利用研究材料数量上的优势,综合形态学、细胞学和分子标记这“三个层次”的研究资料构建枇杷属植物的系统学,提出了枇杷属植物分为Ⅰ、Ⅱ两个大类。Ⅰ类为小叶类、Ⅱ类为中、大叶片类。Ⅱ类细分为5个亚类:ⅰ.腾越枇杷和怒江枇杷亚类,ⅱ.叶背多茸毛亚类,ⅲ.香、大花亚类,ⅳ.热带型大叶片类和ⅴ.华南分布类。
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