全 文 ：园 艺 学 报 2008，35(9)：1261—1268
Aeta Horticulturae Sinica
新疆野生樱桃李果实部分表型性状的遗传多样性分
析
刘崇琪 一，陈学森 ，王金政 ，陈晓流 ，王海波 ，田长平 ，吴传金
( 山东农业大学，作物生物学国家重点实验室，山东泰安 271018； 章丘市林业局，山东章丘 250200； 山东省果树
研究所，山东泰安 271000)
摘 要：以中国新疆伊犁地区霍城县大西沟乡的新疆野生樱桃李 (Pru cerasifera Ehrh．)47个实生
株系的成熟果实为试材，从果实形态性状 、可溶性固形物和矿质元素含量以及挥发性化合物组分等不同层
面对野生樱桃李遗传多样性进行了研究，旨在为新疆野生樱桃李的资源保护、合理利用和遗传改良提供基
本资料。结果表明：①新疆野生樱桃李实生株系的果实形状主要为圆形，少数为椭圆形、卵圆形、卵形和
宽卵形，果实颜色有黄色、红色、紫红色和黑色等 4种类型 ，野生樱桃李果实纵径、横径 、单果质量 、果
形指数以及可溶性固形物含量均存在一定程度的变异，遗传多样性较为丰富，其中以单果质量的变异系数
最大 (9．13％)；②新疆野生樱桃李实生株系果肉组织的zn、Ca、Mg、Mn、Fe及 cu等 6种矿质元素含量
变异丰富，其中以Fe元素的含量 (平均值为21．2 mg·kg )和变异系数 (26．99％)最高，进一步筛选
高铁性状单株的潜力很大；③从新疆野生樱桃李 12个实生株系中共鉴定出醇类、醛类 、酯类、酮类 、烃类
及杂环类等6类 83种挥发性化合物，各实生株系挥发性化合物总含量、挥发性化合物种类及其含量以及主
要挥发性化合物分离比率与含量等存在广泛的遗传变异，遗传多样性较为丰富，其中以甲酸己酯含量最高
(平均值为4．33 txg·g )，是野生樱桃李果实香气形成的重要特征性化合物。
关键词：李；野生樱桃李；表型性状；矿质元素；挥发性化合物；遗传多样性
中图分类号 ：S 662．3 文献标识码：A 文章编号：O513—353X (2008)09—1261-08
Studies on Genetic Diversity of Phenotypic Traits in W ild M yrobalan Plum
(Prunus cerasifera Ehrh．)
LIU Chong．qi’·
，
CHEN Xue．sen ，WANG Jin—zheng ，CHEN Xiao—liu ，WANG Hai—bo’，TIAN Chang—
ping ，and WU Chuan-jin
( State Key Laboratory of Crop Biology，Shandong Agricultural University，Taian，Shandong 271018，China； Zhangqiu
Forestry Bureau，Zhangqiu，Shandong 250200，China； Shandong Institute of Pomology，Taian，Shandong 27 1000，China)
Abstract：Ripe fruits of wild myrobalan plum obtained from 47 seedlings at Daxigou，Huocheng County，
Xi~iang Uygur Autonomic Region of China were studied by morphological trait，soluble solids content，
mineral element，volatile component．The purpose of the study was to acquire basic data for the conservation
and utilization of the species．The results indicated that considerable genetic variations in these aspects：Verti—
cal length，transverse length，shape index，fruit mass，soluble solids content．Among them，fruit mass，the
variation coefficient of which was the highest(9．1 3％)．As investigated，the shape of the fruit was mainly ro．
tundity，and the colors of the fruit were red，black，yellow，mauve．Variation coefficient of mineral elements
(Ca，Mg，Fe，Cu，Mn，Zn)，which revealed wider variation range and rich genetic diversity．Among them，
Fe，the content and the variation coeficient ofwhich were the highest(21．2 mg·kg～and 26．99％ )，it has
large potential for futher selection．Ripe fruits of 12 wild myrobalan plum seedlings were analyzed using head
收稿日期：2008—05—09；修回日期：2008—08—18
基金项目：国家自然科学基金项目 (30471 196)；山东省农业良种产业化工程项 目
通讯作者 Au~or for correspondence(E-mail：chenxs@sdau．edu．cn)
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space—solid phase microextraction and gas chromatography—mass spectrometry．The results showed considerable
genetic variations in these aspects：The total content of volatile components，the classes and contents of each
compounds classes，the segregation ratio，and content of main components．There were 83 compounds in total
belonging to 6 classes detected in 1 2 wild myrobalan plum seedlings，including esters，alcohols，ketones，al·
dehydes，heterocycle and hydrocarbons．Among them，formic acid，hexyl ester，the content of which was the
highest(4．33 g·g )，was impo~ant character impact odors．
Key words：plum；wild myrobalan plum；phenotypic traits；mineral element；volatile components；
genetic diversity
由新疆野苹果 [Malus sieversi(Ldb．)Roem．]、野生樱桃李 (Prunus cerasifera Ehrh．)、野杏
(Armeniaca vulgaris Lam．)及野核桃 (Juglans regia L．)等组成的伊犁野果林是在中亚荒漠地带山地
罕见的 “海洋性”阔叶林类型，是第三纪暖温带阔叶林的孑遗群落，是北方落叶果树遗传育种十分
珍贵的基因库 (张新时，1973)。但由于掠夺式的资源开发及农田开垦等因素而导致新疆野生果树资
源破坏严重，野果林面积急剧减少，濒临灭绝。因此，进一步加强野生果树资源遗传多样性等方面的
研究，对于资源的保护与利用具有重要意义 (王磊 等，2006；冯涛，2007)。
国内一些学者近几年来对伊犁野果林进行了较多的考察与研究，对于新疆野苹果的遗传多样性，
已从形态、化学成分 (香气、糖酸组分、矿质元素)及分子水平等多个方面进行了研究 (林培钧和
崔乃然，2000；刘静 等，2004；冯涛 等，2006a；Chen et a1．，2007；Zhang et a1．，2007；张小燕
等，2008)，何天明等 (2007)对伊犁野杏的若干生物学性状的频度分布进行了研究，并与华北、中
亚 2个中国杏种质资源生态地理群作了比较分析；刘晓丽等 (2007)对新疆野核桃居群的遗传结构
进行了研究，优化并建立了新疆野核桃 SSR的反应体系。作者在已建立野生樱桃李再生体系 (刘崇
琪 等，2008)的基础上，进一步从果实形态性状、可溶性固形物与矿质元素含量以及挥发性化合物
组分等不同层面，对野生樱桃李遗传多样性进行了研究，旨在为新疆野生樱桃李的资源保护、合理利
用和遗传改良提供基本资料。
1 材料与方法
1．1 材料
试验于2005-2007年在山东农业大学作物生物学国家重点实验室进行。试验材料为采自新疆伊
犁地区霍城县大西沟乡 (约东经81。3O ～8l。40 ，北纬4J4。30 ～44。35 )的野生樱桃李。为保证试材
具有足够的代表性，在野生樱桃李林中不同方位随机选取实生株系，共选取47个实生株系，使其覆
盖野生樱桃李林的95％以上。每个株系于8月中下旬采集成熟度基本一致的果实 1～2 kg，第2年在
相同株系上采集作为重复。于采收当天空运回实验室进行样品处理及各项指标的测定。
1．2 方法
1．2．1 形态学数据及可溶性 固形物含量测定
每个株系随机取已基本成熟的10个果实，分别用游标卡尺和电子天平测量果实纵径、横径以及
单果质量；选取成熟度基本一致的3个果实，用手持糖量计测量每个果实的可溶性固形物含量。
1．2．2 矿质元素含量的测定
每株系随机选取已基本成熟的果实20～50个，测定矿质元素 (Ca、Mg、Fe、Cu、Mn及 Zn)含
量。参照冯涛等 (2006b)的原子吸收分光光度法，采用硝酸一高氯酸消化法对样品进行处理。所用
仪器为英国产 PYE SP9．400型原子吸收分光光度计，空气流量为35单位，乙炔气流量为20单位。测
定波长 ：Ca 422．7 nm，Mg 285．2 nm，Fe 248．3 nm，Cu 324．8 nm，Mn 279．5 am，Zn 213．9 nm。
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9 期 刘崇琪 等 ： 新疆 野 生 樱桃李果实部分表型性状 的遗传多样性分析
1 ． 2． 3 果 买挥 发 性 化 合 物 的 测 定
试验材料为从采集的 4 7 个株系 中选取 的具有 一 定代表性 的 12 个实生株系 ， 包含 了果实颜色为黄
色 、 红 色 、 紫红 色和黑色等 4 种类型 。
所用仪器 由 日本 岛津公 司 G c — M s Q P 2010 P lus 气相 色谱 一 质谱联 用 仪和美 国 P E 公 司 T urboM a—
trix 4 0 H S 顶空进样器组 成 。 R tx - 1 M S (30 m × 0． 25 m m × 0． 25 m m ) 色谱柱 。 25 m L P E 顶空进 样瓶 ，
铝制瓶盖 和硅橡胶垫 。
气相色谱条件参考冯涛等 (2006a ) 和 C hen 等 (2007 ) 的方法并略作修改 。 色谱条件 ： 进样 15
温度 200 ℃ ； 起 始 温 度 4 0 ℃ ， 保 持 l m in ； 以 4 ℃ ? m in 一 升 至 130 oC ； 再 以 7 oC ? m in
一 。上 升 到
230 oC 。 载气 H e (99 ． 999 ％ )， 流速 1 ． 27 m L ? m in ～ 。
质谱条件 ： 电离方式 E I ， 电子能量 70 eV ， 离子源温度 200 oC ， 接 口 温度 180 oC 。 扫描质量范 围
4 5 ～ 4 50 am u 。
定性方法 ： 未知化合物质谱 图经 计算机 检索 同时与 N IS T library 和 W iley library 两 个质谱库相 匹
配 ， 并结合人 工 图谱解析和资料分析 ， 仅报道正 反 匹 配度均大于 800 (最大值 1 ooo) 的鉴定结果 。
定量 方 法 ： 按 峰面 积 归 一 法求得 各成分 相对 质量 百 分含 量 ， 并选 择 3 一 壬 酮 为 内标进行 精确
测 量 。
2 结果与分析
2? 1 野 生樱桃李果 实形 态性状及 可 溶性 固形 物 含量 的变异与遗传 多样性
对 4 7 个新疆 野生樱桃李实生株系的果实形状 及 果 实颜 色进行 观 测 ， 结果表 明 ， 多数株 系 的果 实
为圆形 ， 少 数为椭 圆形 、 卵圆形 、 卵形 和宽卵形 ， 果实颜色有黄色 、 红 色 、 紫红 色和黑色等 4 种类 型
(图 1 )。
图 1 新疆 野 生 樱桃 李果 实 形 态 的多样 性
F ig? 1 M orphologicaldiversity in w ild m yrobalan plum (P run us cerasifera E hrh
?
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1264 园 艺 学 报 35卷
野生樱桃李果实纵径、横径、单果质量、果形指数及可溶性固形物含量均存在一定程度的遗传多
样性，其中以单果质量的变异幅度最广，变异系数最大 (9．13％)，遗传多样性最为丰富 (表 1)。
表1 野生樱桃李果实形态性状及可溶性固形物含量的变异
Table 1 Variations in fruit traits and soluble soHds contents in wild myrobalan plum
2．2 野生樱桃李果实矿质元素含量遗传多样性
对47个新疆野生樱桃李实生株系果肉组织的zn、ca、Mg、Mn、Fe及Cu等6种矿质元素含量进
行测定。结果 (表2)表明：在所测定的6种矿质元素中，Mg的变异系数最低 (6．98％)，Fe的变
异系数最高 (26．99％)；6种矿质元素含量以 Fe最高 (21．2 mg·kg )，说明进一步筛选高铁性状
株系的潜力很大。
表2 野生樱桃李果实矿质元素的变异
Table 2 Variations in mineral elements in wild myrobalan plum
2．3 野生樱桃李果实挥发性化合物的遗传变异与遗传多样性
2．3．1 种类及含量的遗传变异
对 12个新疆野生樱桃李实生株系挥发性化合物进行内标法定量，结果 (表3)表明，挥发性化
合物总含量差异显著，每个实生株系的平均值为 11．3712 Ixg·g～，变异幅度为 9．9248—13．3716
Ixg·g～ 。
表 3 野生樱桃李挥发性化合物种类与含量的变异
Table 3 Variations in categories and contents ofaronla components in wild myrobalan plum
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9期 刘崇琪等：新疆野生樱桃李果实部分表型性状的遗传多样性分析
从 l2个实生株系中共鉴定出83种挥发性化合物，平均每个株系有37种挥发性化合物，变异幅
度为27～45种，株系间存在一定差异。根据83种挥发性化合物结构特点，对这些化合物进行分类和
统计分析，结果见表3。
从表 3可以看出，醇类、醛类、酯类、酮类、烃类和杂环类等各类挥发性化合物中的种类数及其
含量在株系间差异显著，其中酯类挥发性化合物中的种类数最多 (13．5)，含量最高 (6．5877 pLg·
g )，酮类挥发性化合物中的种类数最少 (0．5)，含量最低 (0．0014 g·g )，表明野生樱桃李果
实挥发性化合物是以酯类为主。
2．3．2 主要挥发性化合物含量的遗传变异
野生樱桃李挥发性化合物含量大于0．1 P．g·g 的有24种 (表4)。
从表4可以看出，在24种化合物中，甲酸己酯的含量最高 (4．330 g·g )，是野生樱桃李果
实香气形成的重要特征性化合物。
各种化合物在实生株系中 “有：无”的分离比率差异很大，甲酸己酯、(E)一乙酸 一2一己烯 一
1一酯、(Z)一3一己烯 一l一醇、(E)一2一己烯 一1一醇、己醛、壬醛、2一羟基苯甲醛、(E)一2一己
烯醛、2一乙烯基呋喃等9种化合物在 12个实生株系中均能检测到，而 (Z)一乙酸 一3一己烯 一1一
酯、(E)一丙酸一2一己烯 一1一酯、乙酸己酯等 l5种化合物仅在部分株系中检测到，并表现出多种
多样的有：无的分离比率。
表4 野生樱桃李主要挥发性化合物含量的变异
Table 4 Variations in contents of main volatile compounds in wild myrobalan plum
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3 讨论
野生果树资源遗传多样性等方面的研究是保护与利用的重要基础，近几年已取得了一定进展。冯
涛等 (2006b)从表型性状层面对新疆野苹果遗传多样性进行了研究，其中平均单果质量的变异系数
在30％以上，表现出丰富的遗传多样性，是我国苹果起源中心之一，这可能与新疆野苹果在伊犁野
果林中的分布广泛、生境复杂有关；刘晓丽等 (2008)用 SSR分析研究表明，伊犁野核桃遗传多样
性较差，这可能与其分布的局限性有关。本研究结果表明，在野生樱桃李果实纵径、横径、果形指数
以及单果质量等形态性状的变异系数中，虽然以单果质量的变异系数最高，但仅为9．13％，其遗传
多样性远低于薪疆野苹果，造成这一结果的原因可能与野生樱桃李分布单一和资源破坏严重有关。调
查发现，在新疆伊犁野果林中，野生樱桃李仅分布在霍城县婆罗科努山的大 、小西沟，同时由于掠夺
式的资源开发及农田开垦等因素导致野生樱桃李群落面积不足50年前的 1／3，资源破坏相当严重，
急需保护。
刘正辉和刘大钧 (2007)研究表明，植物微量元素的吸收和积累过程主要受遗传因素控制，可
以通过选择和杂交等常规手段培育高铁含量小麦品种；美国加州大学的Uauy等 (2006)从野生小麦
中克隆了能调控衰老提高颗粒蛋白质、锌及铁含量的基因NAC；利用高铁含量的地方品种、改良品
种、野生亲缘植物和人工合成小麦在内的 1 500份种质资源作为亲本，和其它高产、抗病品系的杂交
选育工作已经进行到高代选择，并有望在近期内将候选品系投人大田试验和室内分析 (刘正辉和刘
大钧，2007)；杨月欣等 (2002)检测了李子果实中铁元素的含量，其平均值为0．006 mg·g～。本
试验对47个新疆野生樱桃李实生株系矿质元素的研究结果表明，Fe元素不仅含量的变异系数最高
(26．99％)，而且含量也最高 (平均值为21．2 mg·kg )，单株 Fe含量最高的可达 78．7 mg·kg～。
这种高铁性状单株可能是由长期进化中铁的高效营养基因型来决定的，这一结果与张小燕等 (2008)
在新疆野苹果矿质元素研究中关于高钙性状单株的论述相似。因此，进一步研究新疆野生樱桃李高铁
的分子机理，挖掘、鉴定铁高效基因型，对李品种的品质育种具有重要的意义。
本试验中对野生樱桃李挥发性化合物的研究结果表明，野生樱桃李果实含有醇类、醛类、酯类、
酮类、烃类及杂环类等6类 83种化合物，且各实生株系挥发性化合物总含量、挥发性化合物种类及
其含量以及主要挥发性化合物分离比率与含量等存在广泛的遗传变异，其中甲酸己酯作为野生樱桃李
主要挥发性化合物之一，在参试株系中均能检测到，其含量最高 (平均值为4．330 Ixg·g )。国内
外在对苹果 (Ploto& Daniel，1999；Chen et a1．，2007；王海波 等，2007)、杏 (陈美霞 等，
2004)、甜樱桃 (Bernalte et a1．，1999；张序 等，2007)、梨 (陈计峦 等，2005)、葡萄 (Guth，
1997)的果实香气研究中均未发现甲酸己酯存在，而本课题组曾在水晶梨中检测到这种成分，含量
为0．061 txg·g (未公开资料)，甲酸己酯可能是野生樱桃李果实香气形成的重要特征性化合物。
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《作物学报》是中国科学技术协会主管、中国作物学会和中国农业科学院作物科学研究所共同主办、科学出版社
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