全 文 ：园 艺 学 报 , 一
扭 月州
苹果属部分观赏品种与中国野生种的亲缘关系
张 宁 , 沈红香 , 高遐虹 , 姚允聪
’ , 王 洋 , 冯永庆
北京农学院植物科学技术系 , 北京
摘 要 采用 分子标记技术对 种苹果属植物进行遗传多样性和亲缘关系分析 , 其中 个为
国外引进的观赏海棠品种 。 结果表明 , 筛选出的 对分辨率强的引物共扩增出 条带 , 其中多态性带
条 , 多态位点百分率达 。 观赏海棠品种在 分子水平上表现出极为丰富的遗传多样性 。 基
于 系数对 扩增结果进行 一 五 聚类 ,
以相似系数 印 为标准 , 将供试材料分为 组 , 以相似系数 为标准 , 将观赏海棠品种分为 组 。 分
析认为 , 供试的 个观赏海棠品种中有 个品种与我国原产的苹果属植物亲缘关系较近 。
关键词 苹果属 观赏海棠 亲缘关系 遗传多样性
中图分类号 文献标识码 文章编号 一 一 一
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刀印 以 瓜 。邵
归
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甲
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一
邵 ,
,
观赏海棠属于蔷薇科 苹果属 、 , 起源于欧洲 李育农 , , 因其具有观
花 、 观果 、 观叶等观赏价值和较强的环境适应能力而被广泛应用于各种园林景观中 。 然而 , 长期的异
花授粉 , 人工和 自然选择导致观赏海棠的形态特征
、 种质特性 、 适应能力呈现出复杂的多样性 。 研究
这些差异对于有效地利用观赏海棠品种的花 、 果
、 叶等观赏特性具有重要意义 。
, 是一种高效 、 快速
、 可靠的研究资源多样性的分子标记方法 , 曾经广
泛地应用于荔枝 易干军 等 , 彭宏祥 等 , 、 野生苹果 , 、 扁桃 马
艳和马荣才 , 、 樱桃 ,
、 龙眼 易干军 等 ,
、 草幕 张运涛 等 ,
收稿 日期 一 一 修回 日期 一 一
墓金项目 北京市教委科技计划重点项 目 北京市 自然科学基金项 目 旧 北京市科技新星计划人才培养项 目
通讯作者 一 一
园 艺 学 报 卷
等物种的亲缘关系的遗传分析中 。
王涛等 利用 技术分析了我国及世界苹果生产中 个重要苹果砧木间的遗传差异
和亲缘关系 , 将苹果属中的两个亚属的砧木分别聚成花秋苹果亚属和真正苹果亚属两个大组 , 前者包
括拥有河南海棠血统的 个砧木 后者 系 、 系矮化砧木 自成一个聚类组 。 石胜友等
利用 技术对苹果属变叶海棠的不同变异类型进行分析 , 从 水平上探明了变叶海棠的遗传
多样性是变叶海棠与陇东海棠和花叶海棠产生渗人杂交形成的 。 作者拟采用 技术对观赏海棠品
种的遗传多样性和亲缘关系进行研究 , 比较分析观赏海棠品种与我国原产的苹果属植物的亲缘关系 ,
以期为观赏海棠种质资源的有效利用和优良品种的选育提供理论依据 。
材料与方法
试材
供试的 份材料采自北京农学院观赏海棠资源圃 , 份欧李材料采自山西晋城山区 表 。 北
京农学院资源圃于 年建成 , 圃中材料分别来 自美国俄亥俄州农业研究与开发中心
,
、
北京植物园 、 西南大学苹果资源圃和新疆农业大学 。
表 供试材料的名称及来源
伍 涨沮
系统分类归属
李育农 ,
苹果组塞威士苹果系
压
编号 种质名称
塞威士苹果 、 俄
土库曼苹果
‘
新疆野苹果 、二
产地
中亚
土库曼斯坦
新疆伊犁
,
山荆子组山荆子系 紫果丽江山荆子
红花丽江山荆子
昭觉山荆子 认 ’ 二‘
云南 , 四川
,
四川
四川
山荆子组湖北海棠系
弓
弓 罗
四倍体湖北海棠
白花垂丝
,
证 明
西南 华东 , 华南 ,
,
西南 , 华东 ,
山荆子组锡金海棠系 锡金海棠 、 。众 四川 , 云南
,
花揪苹果组三叶海棠系 三叶海棠 、‘ 四川
,
花揪苹果组陇东海棠系 小金海棠
,
爬 臼
褐海棠 胜
四川
北美
花揪苹果组滇池海棠系 西蜀海棠 四川 , 云南 ,
绿苹果组 窄叶海棠 咭。 沙 。 北美
期 张 宁等 苹果属部分观赏品种与中国野生种的亲缘关系
续表
系统分类归属
李育农 ,
栽培种
编号 种质名称
海棠花 从 明代
揪子 尸 如如 政
矮花红 肚
多花海棠 加筋 汉人王
大鲜果
林擒
西府海棠单瓣 仙
西府海棠重瓣 从
产地
华北
湖北
华北 , 华中
日本
辽宁 , 山东‘ ,
云南
华北
华北
了,
,
,
,二
未知 峙山奈子 硫 。。 山东
栽培品种 钻石 旧
红丽
凯尔斯
绚丽
道格
霍巴
火焰
宝石 叮
红玉
雪球 石
草葛果冻 叮
印第安 路
王族
撒氏
雪坠
当娜
红巴伦
丰盛 。
粉芽
路易莎 。 刀
亚当 。
李斯特 。
高原之火 。
春雪
美国
美国
美国 。 ‘
美国
美国
美国
美国
美国
美国
美国
美国
美国
美国
美国
北美
北美
美国
美国
北美
北美
北美 曲
北美
北美
美国 ‘
李属 乃“ 。 欧李 乃“ 艺站 东北
, 山西 , 内蒙
, ,
方法
提取 年 月采集观赏海棠幼嫩叶片 , 立 即放人液氮中 一 ℃ 保存 。 采用改 良
法 , 提取总基因组 。 廿 分析参考 等 的方法 , 银染技
术参考 公司的方法 。
数据统计 将图谱上清晰的条带记为 “ ” , 同一位置没有条带记为 “ ” , 生成 “ ” 和 “ ” 组
成的原始矩阵 。 计算有关相似参数 多态性比例 二 总谱带数 一 共有带数 总谱带数
相似系数 盯 , 公式中 为两个 而 都为 的性
状数 , 表示 为 而 为 的性状数 , 表示 为 而 为 的性状数 。 在 指
园 艺 学 报 卷
纹数据分析时 , 代表两个 的共有条带数 ,
、
代表多态性的条带数 。
应用 一 分析软件 , 采用 盯 相似系数对供试材料的 图谱进行计算 , 得到
相似系数矩阵 。 在此基础上采用 方法进行聚类分析 , 得到亲缘关系树状图 。
结果与分析
扩增片段的多态性
从 对选择性引物组合中 , 筛选 出 对分
辨能 力 强 的 引 物 , 分 别 为 一 一
、
一 一 、 一 一 、 一 一 、
一 一 、 一 一 、 一 一 、
一 一 、 一 一 、 一 一 。
用这 对引物对 份供试材料的基因组 进
行扩增 , 共扩增出 条带 , 其中多态性带
条 。 平均每对引物扩增出 条带 , 多态性条带
平均为 条 , 多态位点百分率达 表
。 可见 , 供试材料之间在 水平上酶切位点
的分布具有广泛的差异 , 其遗传多样性极为丰富 。
图 是引物
一
刀
一 对 份材料的扩增结
果 。
表 供试材料的 扩增结果
溉 加
引物组合 总带数 多态性带数 多态位点百分率
一 了 一
〔 甲
一 一
一 一
一 一
一
一 一
一 一
一 一
一 一
一 一
一 一
总计
图 供试材料的 指纹图谱 刀 ·
一 观赏海棠及国内苹果属植物 欧李 。 序号同表
伽 印
· · 幻
一 璐 璐 尸门 璐 一
期 张 宁等 苹果属部分观赏品种与中国野生种的亲缘关系
遗传多样性聚类分析
基于各材料的 系数矩阵 , 利用 方法进行聚类分析 , 构建了供试材料基因型间的
亲缘关系树状图 图 。
从图 中可见各材料之间的亲缘关系比较复杂 , 并非一种平行分化的关系 。 份供试材料 除
欧李 两两间的 相似系数分布在 一 之间 , 平均达到 , 说明在分子水平上各种
材料间的遗传多样性丰富 。 其中塞威士苹果和土库曼苹果的相似系数最大 , 为 , 表明二者的亲
缘关系最近 窄叶海棠和宝石的相似系数最小 , 为 , 与其它材料的相似系数在 左右 。
以相似系数 为标准 , 可将供试的 份种质 除欧李 分为 组 。 第 组 钻石 、 红
丽 、 绚丽 、 海棠花 、 凯尔斯
、 红玉 、 白花垂丝
、
褐海棠 、
塞威士苹果 、 土库曼苹果 、 揪子 、 新疆野苹果
、
锡金海棠 、 路易莎
、
亚当
、
李斯特 、 高原之火
、 雪 坠 、 当娜 、 三 叶海棠
、 道格
、 霍巴 共 个种质 第 组 火焰
、 雪球
、 丰盛 、 印第安
、 王
族 、 撒氏 、 粉芽 、 小金海棠 、 矮花红 、 紫果丽江山荆子 、 唠山奈
子 、 昭觉山荆子 、 春雪 、 多花海棠 共 个种质 第 组 大鲜果 、 红
花丽江山荆子
、 四倍体湖北海棠 共 个种质 第 组 林擒 第 组 红 巴伦
、 西蜀海棠 、 西府海棠单瓣 、 西府海棠重瓣 共 个种质 第 组 宝石
第 组 草幕果冻 第 组 窄叶海棠 。
图 供试材料 分析 聚类图
几夕返 罗
如图 所示 , 以相似系数 为标准 , 将观赏海棠品种分为 组 。 第 组 , 钻石
、
红丽 、 绚丽 、
凯尔斯 、 霍巴
、 红玉 、 路易莎 、 亚当
、
李斯特
、
高原之火
、 雪坠 、 当娜
、 道格共 个品种 第 组 ,
园 艺 学 报 卷
火焰
、
雪球
、
丰盛
、
印第安
、 王族
、
撒氏 、 粉芽
、
春雪
、 红 巴伦共 个品种 第 组 , 宝石 第
组 , 草幕果冻 。
图 份观赏海棠 分析 聚类图
件
从聚类图 中可以看出各种种质间的亲缘关系及其在分类上的系统位置 。 第 组包括大多数国外
引进的观赏海棠品种 , 结果显示它们之间的亲缘关系较近 。 第 组中还包括揪子
、
新疆野苹果等国内
种 。 其中 , 塞威士苹果与土库曼苹果 、 揪子之间亲缘关系最近 。 证据 , 表
明东方苹果 。 和塞威士苹果 的亲缘关系很近 。 土库曼苹果
对 。 站 , 场 是东方苹果的一 个亚种 , 因此也与塞威士苹果
关系较近 。 塞威士苹果与新疆野苹果有同祖关系 李育农 , 。
本研究认为二者亲缘关系很近 , 但仍存在一定差异 。 有研究认为揪子没有野生种 , 属于杂种起源
的栽培种类 , 但其亲缘关系还不清楚 。 过氧化物酶同工酶的研究表明 , 揪子的酶谱中混有塞威士苹果
和山荆子的特征带 李育农 , , 推测它是塞威士苹果的后代 。 但塞威士苹果是否为揪子的亲本
还需要结合胞质基因组标记 , 如叶绿体 标记
、 线粒体 标记等进行验证 。 红玉与白花垂丝有
较近的亲缘关系 , 路易莎 、 亚当 、 李斯特与新疆野苹果等国内野生种有较近的亲缘关系 , 雪坠 、 当娜
与三叶海棠有较近的亲缘关系 。 第 组可再分为两小组 , 国外引进品种聚为一组 , 国内种质聚为一
组 。 其中 , 春雪与山荆子有较近的亲缘关系 。 第 组中 , 丽江山荆子与湖北海棠聚在一起 , 在世界苹
果属植物分类系统 李育农 , 中同属于山荆子组 。 同为国内栽培种的林擒单独归为一组 第
组 , 与其它栽培种亲缘关系较远 。 第 组中 , 单瓣与重瓣西府海棠之间相似系数为 , 亲缘关系
较近 , 但仍存在一定差异 , 其中红巴伦与西蜀海棠亲缘关系接近 。 国外引进品种宝石
、
草毒果冻分别
各成一组 第 组和第 组 , 与大部分国外引进品种差异较大 。 第 组 中只包括绿苹果组中的窄叶
海棠一个种 , 与其它供试材料之间距离较远 。
期 张 宁等 苹果属部分观赏品种与中国野生种的亲缘关系
讨论
世界上 种苹果属植物中我国拥有 种 韩振海 等 , , 其中蕴藏着大量的可用于观赏的
种类和类型 , 如海棠花 、 西府海棠 、 垂丝海棠
、
湖北海棠
、 山荆子等 。 由于这些种质遗传背景复杂 ,
基因组杂合度高 , 其形态学性状和生理代谢常受环境影响 , 给种质的鉴定 、 评价和利用带来困难 。 种
质在 分子水平上的差异结果表明 , 来 自同一遗传背景的不同种类和类型在 带型上具有较
好的一致性 , 这为适合观赏种质的筛选 、 鉴定与评价提供了依据 。
本研究从国外引进了 个观赏性状优良的品种 。 据文献 。 , 记载 , 这些品种是
由起源于亚沙的山荆子 、 普通苹果 尸 、 多花海棠 少
、 海棠
果 尸 如 、 垂丝海棠 、 三 叶海棠 和起源于北美的奥涅海棠
加
、 草原海棠 司
、 野香海棠 杂交选育形成 。 从本研究结果 中发
现尽管国外引进的观赏海棠品种 条带多样性非常丰富 , 但也具有相对高的相似性 , 表明亲缘关
系较近 。
对观赏海棠品种进行聚类 , 以相似系数 划分 , 分为 组 。 第 组 中 , 除雪坠 、 当娜 、 道格
为白花品种外 , 其余均为红花或粉红色花 第 组大部分为白花品种 , 其中火焰和雪球亲缘关系最
近 。 草幕果冻 、 宝石各为一组 , 与大多数观赏海棠品种亲缘关系较远 。 此外 , 还可以看出除了草葛果
冻 、 宝石两个品种外 , 这些引进的观赏海棠品种与起源于我国苹果属的植物有着较近的亲缘关系 。 如
钻石 、 红丽
、
绚丽 、 凯尔斯这些红花品种与原产于我国华北的海棠花 红色变种 聚在一起 红玉
红粉花
、 褐海棠 白或粉红花 与原产于我国西南
、
华东的白花垂丝聚在一起 粉红色品种路易
莎 、 亚当 、 李斯特与土库曼苹果 、 揪子 、 新疆野苹果聚在一起 火焰 、 雪球 、 印第安 、 撒氏 、 粉芽等
白色品种与原产于我国的小金海棠 白花 聚在一起 春雪 白花 与同为白花的紫果丽江山荆子 、
昭觉山荆子 、 多花海棠聚在一起 红巴伦 红花 与西府海棠 粉红花 聚在一起 。
分类结果显示 , 大部分观赏海棠品种在花色上与同组的原产于我国的苹果属植物表现一致 , 但也
有一些例外 , 如红花品种丰盛 、 王族与大部分白花品种聚在一起 雪坠 、 当娜等白花品种与三叶海棠
淡粉色花 聚在一起 。 这些结果对于筛选和培育我国原产的苹果属种质资源中适合观赏的类型具有
较大的指导意义 。
从我国原产的苹果属植物的特性分析 , 山荆子花为白色 , 花量大 , 杂交亲和力强 , 生长势强 , 结
实率高 , 适应性广 , 是我国苹果栽培的重要砧木类型 , 也常用作苹果育种的亲本 。 海棠花 、 垂丝海
棠 、 三叶海棠 、 西府海棠花繁叶茂 , 花色
、 果色艳丽 , 树形树姿的观赏性强 , 易于繁殖 , 其间有些种
类可以直接用于观赏栽培 , 有些种类可经过进一步评价筛选后形成新的观赏类型 , 有些还可以作为育
种材料通过杂交 、 诱变及分子育种的方式培育成新的类型 。
本研究除对观赏海棠栽培品种与我国苹果属植物的亲缘关系进行分析外 , 还对我国苹果属种质资
源种类间的亲缘关系进行了分析 。 结果同样表明 , 其种类间多样性丰富 , 但一些种类如塞威士苹果 、
土库曼苹果 、 揪子
、 新疆野苹果等亲缘关系较近 , 矮花红
、 紫果丽江山荆子 、 唠山奈子 、 昭觉山荆
子 、 多花海棠等亲缘关系接近 。 这对于有效地利用我国苹果属植物资源具有重要的参考价值 。
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韩振海 , 牛立新
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李育农 苹果属植物种质资源研究 北京 中国农业出版社 一
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黄自然 , 蔡长河
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