中國蘿卜種質資源遺傳多樣性研究進展

陳發波，李先艷，傅雪梅

（長江師范學院生命科學與技術學院，重慶涪陵，408100）

中國蘿卜種質資源遺傳多樣性研究進展

陳發波，李先艷，傅雪梅

（長江師范學院生命科學與技術學院，重慶涪陵，408100）

中國是蘿卜起源地之一，擁有世界上最豐富的蘿卜種質資源，在長期的進化和選擇中形成了豐富多樣的品種類型。從形態水平、細胞水平、生理生化水平及分子水平等方面綜述了中國蘿卜種質資源遺傳多樣性研究的現狀，提出了我國在蘿卜種質資源遺傳多樣性研究上的不足，并展望了其發展前景。

研究進展；蘿卜資源；遺傳多樣性

1 形態水平上的研究

生物特定的可以測量的外部形態特征可以作為形態標記，如植物生育期、高度、植株形態和產量等。形態標記容易觀察，記錄簡單，傳統分類主要以植物的形態標記為依據，但形態標記易受環境條件的影響，且數量較少。

李鴻漸等[3]根據不同蘿卜品種的春化反應特性，將我國蘿卜品種分成春性系統、弱冬性系統、冬性系統和強冬性系統，其中包括10個亞系、23個品種群，各種群間遺傳差異較大，該研究給蘿卜生產、地區間引種提供了理論依據。連勇等[4]于1982-1984年，在全國進行蘿卜地方品種的調查、收集，在北京地區觀察了285個品種的形態特征，結果表明，中國存在豐富多樣的蘿卜種質資源。曲士松等[5]對16份春蘿卜和104份秋蘿卜進行田間鑒定，結果表明，蘿卜的肉質根皮色有白、綠、淺綠、大紅和水紅，根形有圓形、扁圓形、圓錐形、短圓柱形、長圓柱形和紡錘形；并從中鑒定出風味、生食口感不辣的品種45份，病毒病免疫品種1份、高抗品種29份、抗病品種20份、中抗品種30份，霜霉病高抗品種4份、抗病品種49份、中抗品種45份，黑腐病免疫品種5份、高抗品種65份、抗病品種16份、中抗品種9份；還從中分離、鑒定到3個優良蘿卜品種。楊麗娟[6]對127份蘿卜品種的10個植物學形態性狀進行了分析，結果表明，材料間平均多樣性指數（PIC）為0.70，可將供試蘿卜材料分為4類。利用形態標記對蘿卜種質進行分類時，應考慮根的性狀、顏色和葉的性狀等。韓太利等[7]對33份蘿卜種質資源的葉型（花葉或板葉）、葉柄色、根形、根皮色、肉質根色、肉質根長和肉質根直徑7個性狀進行系統聚類分析，結果表明，當距離為0.9時，可將供試材料分為4類，第I大類為綠皮蘿卜品種，第II大類為紫紅色肉質根蘿卜品種，第III大類大部分為白皮蘿卜品種，第IV大類為紅皮蘿卜品種；供試材料的聚類結果與地理來源沒有直接的關系，一些地理來源不同的種質聚到了同一大類中，在蘿卜栽培過程中,地理隔離對品種的形成也有一定的影響，不同地理來源的種質在遺傳上具有一定的相似性。

2 細胞水平上的研究

一個物種的染色體數目和結構相對穩定，通過染色體核型和染色體帶型分析可鑒定物種間的親緣關系。細胞學標記就是通過分析染色體數目和結構來檢測物種間的遺傳多樣性，一般不受環境影響，但受制片技術的影響較大，標記數量少、統計的誤差較大，較難區分種及變種以下的分類單元。目前對蘿卜核型分析方面的研究已有一些報道，但關于蘿卜染色體的精細結構和特征方面的報道較少。

陳瑞陽等[8]在《中國主要經濟作物基因組染色體圖譜》中報道的蘿卜染色體核型為沙玉輝等[9]采用根尖壓片技術對不同肉質根皮色的蘿卜種質進行核型分析，結果表明，不同皮色蘿卜間染色體數目相同，都屬于1A型；核不對稱系數Nau-dqp08＞Nau-chhong＞Nau-txbyw07，Nau-txbyw07相對Nau-dqp08和Nau-chhong較原始；不同皮色蘿卜種質染色體形態沒有較大的差異，多數染色體為中部著絲點染色體。沙玉輝[10]還研究了11個不同皮色的蘿卜染色體核型特征，結果表明，染色體數均為均為中部和近中部著絲點染色體，多數為中部著絲點染色體；3份材料具有隨體，核型有1A型和2A型，核不對稱系數變幅為55.39%～59.48%，染色體相對長度變幅為8.16%～14.19%，不同皮色的蘿卜間染色體結構遺傳差異不大；利用RAPD和SRAP分子標記對供試材料進行分析表明，皮色相同的蘿卜趨于聚在一起，但具有隨體的蘿卜則跟其皮色相同的蘿卜分別聚在不同的類群，隨體可以用于蘿卜種質資源分類研究。許江等[11]采用根尖壓片技術分析了4種不同肉質顏色蘿卜核型特征，結果表明，不同顏色肉質蘿卜染色體數目相同，核型分別為都未見隨體，有2A型、1B型和1A型，核不對稱系數分別為59.28%、58.61%、57.38%和56.61%；從核不對稱系數看，紅色肉質蘿卜可能是由白色肉質蘿卜進化而來。

從這些研究可以看出，不同的蘿卜品種間具有相同的染色體數目，多數為中部著絲點染色體，染色體長度差異不大，說明不同蘿卜品種之間具有相似的遺傳特性，在起源和演化中存在極為密切的親緣關系。但染色體結構細微上存在一定的變化，這可能與試驗所采用的蘿卜品種不同有關。

3 生理生化水平上的研究

生理生化上的差異反應基因的表達差異，將生理生化特性作為標記，具有便捷、標記數量多、不易受環境影響等優點，已廣泛用于不同物種間遺傳多樣性的檢測。

早在1991年，周長久等[12]調查結果表明，中國蘿卜主要分布在河南省、江蘇省、山東省和安徽省；通過對同工酶酶譜和蘿卜肉質根顏色的分析，推斷中國蘿卜的起源中心在黃淮平原和山東丘陵一帶，初步闡述了中國蘿卜的起源中心。陳惠明等[13]又研究了77個中國栽培蘿卜品種及3個日本栽培蘿卜品種的同工酶差異，結果將80個供試蘿卜品種分成3大類群，包括紅蘿卜品種群，白色、綠/白蘿卜品種群，綠蘿卜品種群，并且各類之間異常差異較大，相互雜交可以產生雜種優勢。楊麗娟[6]將硫代葡萄糖苷作為標記，研究了127份蘿卜材料間的親緣關系，結合表型聚類分析和主成分分析結果，可將127份蘿卜材料分成3類，包括長根型蘿卜、短根型蘿卜和扁圓形蘿卜。張翠萍等[14]系統分析了不同蘿卜種質花蕾的4種酶的差異，結果表明，不同材料間花蕾中酯酶和過氧化物酶的酶譜多態性較好，可用于今后蘿卜材料間的遺傳差異檢測。朱長志等[15]分析了32份抗熱蘿卜材料種子間的蛋白遺傳差異，結果表明，每份材料可檢測出28～39條譜帶，共檢測到41條蛋白譜帶，其中多態性譜帶25條（占61%）；供試材料間相似系數為0.64～0.98，平均為0.79，可將32份耐熱蘿卜分成白皮與紅皮2大類群，肉質根皮色與聚類結果有較高的相關性。

4 DNA水平上的研究

分子標記具有操作簡單、穩定性好、標記數量較多、價格便宜等特點，且不受基因表達與否的限制，因此基于DNA多態性分析的分子標記技術已經成為遺傳多樣性鑒定與評價的通用方法。近年來，關于分子標記技術用于蘿卜種質資源遺傳多樣性研究方面的報道較多。

龔義勤等[16]、李紅雙等[17]、武創等[18]和付衛民等[19]以蘿卜為材料，對RAMP-PCR、SRAP-PCR、ISSR-PCR和EST-SSR PCR技術的反應體系和反應程序進行了優化，為這些標記在蘿卜中的利用提供了依據。孔秋生等[20]利用12個RAPD隨機引物分析了不同國家和地區蘿卜種質資源的遺傳差異，結果共擴增出109條帶，其中多態性帶占66.05%；聚類分析結果表明，可將56份供試材料分為2大類9組；主成分分析將供試材料分為3大類7組，RAPD標記聚類結果與其種質的來源地有一定的相關性。孔秋生等[21]又利用8對AFLP引物對上述56份蘿卜種質的遺傳多樣性進行了研究，共擴增出327條帶，其中多態性帶占39.1%；系統聚類分析可將56份供試材料分為5大類9組，主成分分析將供試材料分為4類7組，2種分類方法所獲結果基本一致；結果表明，來源于不同地區的蘿卜種質資源存在一定的遺傳多樣性，分子標記的聚類結果與蘿卜種質資源的表型基本一致。Wang等[22]用221個AFLP引物對65個歐洲和亞洲的蘿卜品種進行分析，結果表明，供試材料可以分成4類，各類群間遺傳差異較大。韓太利等[7]利用8對AFLP引物對33份蘿卜品種的親緣關系進行了分析，結果表明，每對引物擴增條帶數為35～56條，平均每對引物45.2條，多態性帶占42.10%，表明不同蘿卜品種之間存在豐富的遺傳多樣性；同時利用形態學指標對供試材料進行分析，2種聚類分析均可將蘿卜材料分為3大組，即綠皮蘿卜組、白皮蘿卜組和紅皮蘿卜組，分類結果與根皮色緊密相關。趙麗萍等[23]利用SRAP和AFLP分子標記對不同蘿卜品種間的遺傳多樣性進行研究，SRAP分析表明，共擴增到155條帶，多態性條帶占53.85%，聚類分析將供試材料分為4類；AFLP分析結果表明，可將供試材料分為3類。任雪松等[24]將80個RAPD隨機引物用于胭脂蘿卜的純度鑒定，結果表明，利用引物S50可將胭脂蘿卜及其雜株區分開來。Zhu等[25]利用RAPD、AFLP和SRAP 3種分子標記對17個國內外蘿卜品種進行種質鑒定與遺傳多樣性分析，結果表明，RAPD與SRAP聚類結果與表型的分類結果基本一致，采用不同的分子標記揭示的親緣關系存在一定的差異，基于3種分子標記揭示的親緣關系更加可靠、準確。方平等[26]利用86對SSR引物分析了37份肉質顏色不同蘿卜材料間的遺傳差異，共擴增到976個條帶，其中多態性條帶892個（占91.39%）；共檢測出753個基因型，其中有效基因型443.99個，有效基因型比例為58.96%；Shannon多態性指數在0.44～2.77，平均為1.76；當相似系數為0.81時，可將供試蘿卜分成3類；紅色肉質蘿卜間的遺傳多樣性低于白色肉質蘿卜間的遺傳多樣性，不肉質顏色蘿卜品種間親緣關系較近。Liu等[27]利用RAPD、ISSR和SRAP分子標記分析了35份晚抽薹蘿卜的遺傳多樣性，結果表明，多態性條帶占85.44%、85.2%和85.41%，平均相似系數為0.781、0.787和0.764，可將35份供試蘿卜材料劃分為3個類群，聚類結果與材料來源和主要特征相符，3種分子標記都能用于蘿卜品種間的遺傳多樣性鑒定。

近年來，隨著測序技術的發展，各種植物的基因組和轉錄組測序數據迅速增加，NCBI（National Center for Biotechnology Information）網站上公布了大量的蘿卜EST及基因序列數據。崔娜等[28]分析了287 349條蘿卜EST序列，結果表明，無冗余EST序列有58 105條，全長為38 622.476 kb；通過MISA搜索SSR位點，得到含有SSR位點的EST序列3 523條，共3 718個SSR，平均每10.39 kb就出現1個SSR，蘿卜EST-SSRs出現頻率較高，類型豐富，具有良好的多態性和開發利用價值；并合成183對EST-SSR引物，對12份蘿卜種質、1對親本及其F1進行PCR擴增，驗證引物的有效性，篩選出具有清晰擴增產物、多態性好的引物64對，在親本及F1中表現出差異的引物30對，其中共顯性引物27對。這些引物的利用，為今后蘿卜種質資源鑒定及利用提供了有利的工具。

5 存在的問題及展望

5.1 存在的問題

①蘿卜在我國廣泛栽培，形成了許多不同類型的變種及品種，但對中國蘿卜資源的收集、整理和研究較少，現有研究都是針對某一地區的蘿卜種質資源進行，對蘿卜進行系統的多年多點鑒定較少。而隨著優良蘿卜品種的推廣及農民種植習慣的改變，許多優良的地方種質正逐漸消失，急需加強蘿卜資源的保護與利用。

②對中國蘿卜種質資源的基礎研究相對較少，研究不夠深入。關于蘿卜細胞學特征、生理生化特性、遺傳規律等方面的報道相對較少，特別是關于一些重要性狀的分子遺傳機理研究較少。

③雖然已有較多遺傳標記用于蘿卜遺傳多樣性研究，但相同蘿卜材料在不同遺傳標記分析體系中遺傳距離存在顯著差異，因此，需要開發新的、更準確的遺傳標記。

④隨著人民生活的提高和加工產業的需要，對蘿卜的需求多樣化，如加工藥材、加工蘿卜干、作泡菜、水果蘿卜、提取天然色素等，急需拓展蘿卜種質資源的遺傳多樣性，選育不同類型的品種，以滿足生產和市場的需要。

5.2 展望

①加強蘿卜種質資源的收集、整理和利用，擴大蘿卜種質的遺傳多樣性。

②加強蘿卜種質資源的基礎研究，加強一些重要性狀生理生化、基因定位及基因表達調控機理等方面的研究。特別是一些我國特有的基因資源有待開發和保護，如我國特有的胭脂蘿卜、心里美蘿卜、脈地灣蘿卜、沙窩蘿卜和濰縣蘿卜等。

③加強分子標記在蘿卜資源中的利用，特別是利用測序技術，從核苷酸水平上直接反映蘿卜種質間的遺傳多樣性，實現蘿卜分子標記輔助育種。

④通過系統的遺傳多樣性評價，構建蘿卜核心種質庫，為提高蘿卜種質資源的利用效率奠定基礎。通過遠緣雜交或轉基因技術創造新的蘿卜種質，利用現代生物技術手段，誘導蘿卜單、雙倍體，選育不同類型的蘿卜品種，以滿足人民對蘿卜的不同消費需求。

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As the origin area of radishChina contains most abundant germplasm resources of radish.The paper summarized the research status on genetic diversity of radish germplasm resources in China from the morphological level,cell level,physiological and biochemical level and molecular level,and pointed out the research deficiencies on genetic diversity of radish germplasm resources in China,in addition,put forward its development prospect.

Research advances;Radish genetic resources;Genetic diversity

S631.1

A

1001-3547（2014）06-0005-05

10.3865/j.issn.1001-3547.2014.06.002

重慶市教委科技計劃項目（KJ121304），重慶市科委攻關項目（CSTC2011AB1022）

陳發波（1981-），男，副教授，博士，主要從事作物遺傳育種研究，電話：023-72792193，E-mail：chenfabo963@126.com

2014-01-06