山杏種質資源遺傳多樣性研究方法及現狀

王璐，曹穎

(遼寧省林業種苗管理總站,遼寧 沈陽 110036)

山杏種質資源遺傳多樣性研究方法及現狀

王璐，曹穎

(遼寧省林業種苗管理總站,遼寧 沈陽 110036)

山杏是亞洲特有的經濟樹種，在我國北方地區廣泛分布，開展山杏遺傳多樣性研究有著重要意義。本文主要從形態標記、細胞標記、蛋白質標記和DNA標記等四方面介紹遺傳多樣性的研究方法，以及山杏種質資源的研究現狀，為今后對山杏種質資源遺傳多樣性的研究奠定基礎。

山杏；種質資源；遺傳多樣性；研究方法

山杏(Armeniacasibirica)，薔薇科(Rosaceous)，杏屬(ArmeniacaMill.)，一般為落葉喬木，作為亞洲特有的既具有生態性又具有經濟性的樹種，它主要分布的地區為俄羅斯的西伯利亞地區，蒙古的東部、東南部地區以及我國的內蒙古、黑龍江、吉林、遼寧、山西等地區，在新疆和西藏等部分地區也有一定分布[1]。山杏花可作為蜜源；山杏木材可制作家具；山杏肉含多種維生素和礦物質等；山杏仁營養成分很高，也是重要的中藥材。山杏具有抗寒、抗旱、耐高溫、耐瘠薄等特性，能夠固沙保土、涵養水源、美化環境。但由于山杏長期處于無人問津的狀態，使其有價值的、具有優良性狀的種質資源未被發現和認識[2-4]。

遺傳多樣性，廣義上是指地球上所有生物攜帶的遺傳信息的總和，即在個體形態、細胞和分子等水平上的種內或種間的遺傳變異程度[5,6]。遺傳多樣性的變異主要體現在個體的表型、細胞學的特征、DNA序列和基因位點等方面。遺傳多樣性是物種發展的核心，與物種的進化速率呈正相關，即遺傳多樣性越豐富，該物種順應環境的生長能力就越強，更有利于其生長領域擴散[7]。對物種遺傳多樣性的研究不但能夠剖析其進化史、了解其進化潛力，還能夠揭示其遺傳變異的水平、時空分布和環境條件三者之間的關系[8]。因此分析遺傳多樣性是保護資源必不可少的工作之一[9]。

1 遺傳多樣性研究方法

1.1 形態標記

形態標記，是指通過肉眼觀察可以辨識的特征，即基因的外在表現形式，是基因和環境條件共同調控的。非人工干預條件下，極少出現單基因控制的性狀，稀有突變等耗時過長且多為有害突變，可以通過某性狀出現次數或頻率的數量化處理，以分布表或圖的形式來表現單基因性狀。多基因性狀可以通過計數、測定、稱量等方式進行衡量，并對獲得的數字材料進行數理統計和遺傳參數計算等，從而反映遺傳變異程度。

1.2 細胞標記

細胞標記，是指對細胞內染色體的變異進行的標記，其中染色體的變異主要有染色體數量、組數、大小、隨體、著絲點等的變異。植物顯微鏡和組織切片技術的發展使得人們可以較為準確的通過細胞標記來研究物種的分類與演化，但細胞標記材料制備難度較大、易受觀察時機與制片技術的影響，且大多數種、變種或變型染色體數目、形態極為相似、難以區分，同時染色體標記數目的有限性限制了細胞標記的使用。

1.3 蛋白標記

蛋白標記，是指對植物新陳代謝產生的獨特生化產物的標記，主要有同工酶、等位酶和種子貯藏蛋白等標記。

1.4 DNA標記

DNA標記是基于物種DNA的遺傳多樣性的標記方法[12]。DNA標記可以檢測不同研究材料間遺傳物質的相似性、親緣性及進化地位[13]，個體遺傳變異性和穩定性較高，其優點包括：不受環境條件、發育期和顯隱性基因型等限制；標記點位多，且大多點位多態性水平高；大多標記表現為共顯性，能夠辨別雜合和純合基因型，并完整的表達基因型等[14]。按技術原理可將DNA標記分為以下三類：

(1)以分子雜交為基礎的標記技術(Southern雜交)。如限制性片段長度多態性標記(Restriction Fragment Length Polymorphism, RFLP)等。RFLP是第一個被用于遺傳學研究的DNA標記技術[11,15]。

(2)以聚合酶鏈式反應(polymerase chain reaction, PCR)為基礎。如簡單序列重復標記(simple sequence repeats, SSR)、簡單重復序列間擴增(inter-simple sequence repeats, ISSR)、擴展片段長度多態性標記(aillphfied fragment length polymorphism, AFLP)等。

(3)以基因組測序結果為基礎的分子標記。如表達序列標簽(expressed sequences tags, EST-SSR)、單核普酸多態性(single nucleotides polymorphism, SNP)等。

2 山杏遺傳多樣性研究現狀

近些年來，國外在山杏種質資源研究領域取得了很大進展，篩選出來一批優良的種質資源[10]。應用分子生物技術研究山杏種質資源取得一定進展。從開展形態標記研究、細胞標記研究、蛋白質標記研究到如今的DNA標記研究，山杏種質資源的遺傳結構、遺傳變異和演化歷史越發清晰。與國外發達國家相比，我們對山杏種質資源研究領域研究較少，與我國所擁有的山杏資源現狀極不協調，而對山杏的調查研究幾乎為零。

2.1 形態標記分析

趙桂玲[2]對遼寧西部地區開展山杏種質資源及遺傳多樣性的調查研究工作，采用訪問調查、路線普查與樣點調查相結合的方法對山杏種質資源進行實地調查。通過對數量性狀變異研究和正態性的檢驗結果可以得出，在山杏群體內部花、葉、果實、核、仁等的數量性狀呈現正態分布的結論，由此可知，這些性狀是由多基因控制的[21]。通過形態標記，發現山杏變異在形態方面，主要表現在花、葉、果實、核、仁、樹、抗逆性等7個方面，分析后得出冠幅是與山杏產量最相關的樹體因子的結論，而樹高、干徑、綠層高等樹體因子與產量也有一定關系[2]。

李明、趙忠等[22]運用SPSS和DPS分析方法，得出如下結論：山杏種質資源變異類型較多，種質資源豐富，主要由自交不親和、不同地域間引種和受環境條件影響等原因造成；數量性狀變異較大，其中葉面積、果重、核重、出核率變異較為突出，由此可見山杏品種改良潛力巨大；核、仁的數量性狀及其葉柄長度、葉形指數、果實指數等與核重、仁重等豐產經濟性狀呈顯著相關。這一結論為選育高產品種提供主要選擇指標。[22]

趙海娟，劉威生等[23]運用SPSS數據統計分析方法分析品質性狀與植物學性狀的關系，得出單果品質性狀與其葉片長度、寬度和葉柄長度呈正相關性。

2.2 蛋白質標記分析

趙桂玲運用蛋白質標記(山杏葉片POD同工酶和種子可溶性蛋白PAGE技術)，證實晚花、豐產的可遺傳性[2]。

劉明國，趙桂玲等運用PAGE技術分析方法對山杏POD同工酶及種子可溶性蛋白質進行分析，研究晚花、豐產、抗凍等優良遺傳特性及分類，山杏葉片POD同工酶和種子可溶性蛋白質多態、有活力且穩定，并具有準確性高和所含信息量大等特點，可以作為遺傳變異標記。山杏種子可溶性蛋白SDS-PAGE電泳分析發現，山杏種子可溶性蛋白質含量豐富(約200g/kg)、蛋白質譜帶清晰、穩定，是進行山杏遺傳分類研究的重要依據。[24]

李明、趙忠等在形態標記基礎上，選取具有典型形態的山杏，運用考馬斯亮藍G-250染色法和SDS-PAGE電泳法對種子可溶性蛋白質含量等進行檢測分析，結果表明山杏遺傳范圍廣，有較大潛力改良其育種。[25]

2.3 DNA標記分析

劉華波、王哲等運用SSR分子標記技術的分析方法，對山杏進行遺傳多樣性分析。根據有效等位基因數(Ne)、期望雜合度(He)和Shannon信息指數(I)等3個遺傳多樣性參數分析，發現山杏具有較高的遺傳多樣性，由此可以為山杏種質資源收集保護奠定基礎。[26]

馬麗娟，郭太君等[27，28]以及白玉娥、烏日恒等[4]運用ISSR分子標記技術研究山杏種質資源遺傳多樣性，根據多態性條帶百分比(PPL)Nei’s基因多樣性指數(H)、Shannon信息指數(I)、等位基因數(Na)、效等位基因數(Ne)等遺傳多樣性參數，得出如下結論：山杏的遺傳變異平均分布于種群內部；山杏種間也有基因交流；晚花群體遺傳多樣性高于早花群體；早花群體與晚花群體之間存在遺傳分化。

萬冬梅、吳月亮等[29]運用SRAP分子標記，對25個山杏無性系的遺傳多樣性進行分析研究，并運用NTSYS計算，發現山杏多態性高，同時也明確了各種質之間的親緣關系，研究結果為山杏雜交育種親本選擇提供依據。

3 分析與展望

山杏作為亞洲特有的經濟樹種，能夠為我們帶來不可估量的生態、經濟價值，研究其遺傳多樣性可以了解起源馴化，并為良種選育和資源保護提供重要理論依據及技術基礎。遺傳多樣性的研究方法多種多樣，其中DNA標記方法最受青睞，它可以彌補形態標記、蛋白質標記等方法中的缺陷，但是DNA標記也不是適用于任何情況的理想標記方法，所以形態標記、蛋白質標記與多種DNA分子標記的結合運用將會成為未來遺傳性狀的主要研究方法。在擴大山杏調查范圍的同時，運用更加科學合理的技術手段，將會更好地研究山杏種質資源遺傳多樣性，為山杏種質資源的保存提供依據，為山杏良種選育奠定更好的基礎。

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1005-5215(2017)05-0080-03

2017-03-12

王璐(1990-)，女，遼寧沈陽人，大學，工程師，現從事林木良種培育研究.

S602.4

A

10.13601/j.issn.1005-5215.2017.05.029