花椒遺傳結構及系統(tǒng)發(fā)育的研究.pdf

1、花椒屬（Zanthoxylum L.）為蕓香科植物，約250種，分布于北美和東亞地區(qū)，我國有39種14變種?；ń穼僦参锸且环N極具開發(fā)價值的經(jīng)濟樹種，其果皮兼作藥食之用已逾兩千年。花椒（Zanthoxylum bungeanum）原產(chǎn)于我國，栽培歷史悠久，現(xiàn)已廣布于我國南北地區(qū)，種質資源十分豐富。近年來，竹葉花椒（Zanthoxylum armatum DC Prof.）在我國西南地區(qū)也廣泛栽培，成為第二大栽培種。我國幅員遼闊，生態(tài)環(huán)境多

2、樣化，加之長期的自然選擇和人工選育，使花椒和竹葉花椒在栽培過程中的許多表觀性狀表現(xiàn)出高度可塑性，成熟期、果皮顏色、腺點等形態(tài)學指標易受氣候環(huán)境因素的影響而產(chǎn)生連續(xù)性的變異，形成了許多品種或生態(tài)類型，這給種質鑒定和品種之間親緣關系的確定帶來了困難。本文運用單親遺傳的cpDNA序列變異和雙親遺傳的SRAP和SSR標記技術對我國花椒種質資源的遺傳多樣性和種源遺傳結構進行了深入研究，旨在揭示我國花椒種源間親緣地理和系統(tǒng)發(fā)育關系，為栽培花椒的遺傳

3、改良和品種選育提供分子依據(jù)。主要研究結果如下:
　　1.從120對SRAP引物組合中篩選出了多態(tài)性較好、條帶清晰、穩(wěn)定性較好的16對SRAP引物組合，在175個樣本中共擴增出145條譜帶，多態(tài)性比率高達100％?；ń泛椭袢~花椒的變異主要來源于種源內，分別為84％和66％?；ń泛椭袢~花椒的種源間總遺傳多樣性（Ht=0.309和0.227）高于種源內遺傳多樣性（Hs=0.266和0.139）。竹葉花椒種源間的基因分化（Gst=0.38

4、5）高于花椒種源（Gst=0.138），而花椒種源間的基因流(Nm=3.112)高于竹葉花椒(Nm=0.798)。
　　聚類分析表明，175個花椒樣本可分為4大類，第Ⅰ類包括大多數(shù)花椒(Z.bungeanum)的栽培品種，第Ⅱ類為所有竹葉花椒（Z.armatum）的栽培品種和野生品種，第Ⅲ類為無刺花椒，第Ⅳ類為野生種和一些散生的花椒品種。分類結果表現(xiàn)出一定的地理趨勢，陜西和甘肅為花椒種源的過渡區(qū)。
　　2.基于花椒（Z.bu

5、ngeanum）轉錄組數(shù)據(jù)開發(fā)出了11對多態(tài)性較高的SSR引物。用11對引物可明確區(qū)分花椒與竹葉花椒，也可以區(qū)分不同的品種。花椒的遺傳多樣性水平較高于竹葉花椒?；ń贩N源中，河南高廟鄉(xiāng)種源(GMXHJ)的遺傳多樣性水平最高（He=0.521），而竹葉花椒種源中，四川資中種源(ZZZYJ)的遺傳多樣性水平最高(He=0.277)?；ń吩陂L期的栽培過程中經(jīng)歷了瓶頸效應，而竹葉花椒沒有經(jīng)歷瓶頸效應;秦嶺山脈阻隔了嶺南和嶺北花椒種源的基因流，形成

6、了南、北種源獨特的遺傳結構，將花椒以秦嶺為界分為了“南椒”和“北椒”兩類，竹葉花椒單獨為一類。目前栽培的“青花椒”和“頂壇花椒”應歸屬于竹葉花椒（Z.armatum）而不是植物學分類上的青花椒(Zanthoxylum schinifoliumSieb.et Zucc.)。在秦嶺地區(qū)（陜西和甘肅），由于嶺北的花椒種源向嶺南的滲入，形成了花椒種源的過渡地，使得分布于秦嶺南麓風縣、秦安、武都等地的花椒種源中也能夠檢測到嶺北種源的遺傳物質?；ń?/p>

7、和竹葉花椒種源具有高度的遺傳分化水平（Fst=0.3961和0.2156）?；ń泛椭袢~花椒的遺傳變異主要存在于個體內和群體間?；ń贩N源的遺傳距離與地理距離存在顯著相關性(P＜0.05)，符合距離隔離模式（Isolation By Distance，IBD），這種IBD效應是由嶺南群體之間和嶺北群體之間的IBD效應所貢獻的，若只考慮嶺南群體到嶺北群體成對之間的地理距離和遺傳距離的相關性，則不顯著(r2＜0.001，p＞0.1)，進一步表明

8、秦嶺對基因流產(chǎn)生了阻隔作用。
　　3.三個cpDNA序列的64個變異位點將182個樣本分為19種單倍型(H1～H19)。花椒有8種單倍型，竹葉花椒只有3種單倍型，其它花椒種有8種單倍型。總的單倍型多態(tài)性Pi為0.259×10-3，總的核苷酸多態(tài)性Hd為0.588，其中貴州保基鄉(xiāng)(BJX)的種源具有最高的核苷酸多態(tài)性（Pi=0.881×10-3），而河南林州市(LZ)的種源單倍型多態(tài)性（Hd=0.833）。種源間總的平均遺傳多樣性指

9、數(shù)HT為0.600，種源內平均遺傳多樣性指數(shù)HS為0.438，表明種源間存在較高的遺傳分化。群體遺傳分化系數(shù)GST=0.271小于NST=0.373(P＜0.05)，表明花椒種源間存在顯著的譜系地理結構;貝葉斯系統(tǒng)樹將19種單倍型分為四支，花椒和竹葉花椒分別為一支，無刺花椒單獨為一支，其它野生種的單倍型為一支?；ń穼僮嫦确植贾亟@示花椒屬植物的起源地為云貴地區(qū)(D)，現(xiàn)在花椒栽培種的地理分布由花椒和竹葉花椒祖先群體經(jīng)過長距離擴散和幾次地