全 文 ：基于分子生物技术的栗属植物
遗传多样性研究进展
秦玉星 ,龚榜初
(中国林业科学研究院亚热带林业研究所 ,浙江 富阳　311400)
摘　要:栗属植物具有很高的经济价值 ,因而其物种的遗传多样性一直以来是研究者关注的热点。从同工酶和 DNA 分子标记等
分子生物技术方面 ,对分布于亚洲 、欧洲以及美洲的栗属植物群体遗传多样性 、遗传结构及遗传分化研究状况进行了系统的阐述 ,
并在此基础上对栗属植物遗传多样的研究前景进行了展望。
关键词:栗属(Castanea Mill.);遗传多样性;分子标记
中图分类号:S664.2　　文献标识码:A　　文章编号:1006-060X(2007)04-0038-03
　　壳斗科(Fagaceae)栗属(Castanea Mill.)植物原
划分为12个种 ,分布于北半球温带及亚热带[ 1] 。后
因为种间界定不明显 ,将美洲榛果栗 6 个种:C.
pumila 、C .Ozarkensis(Ashe)、C.ashei(Sidw.)、C .al-
nifolia(Nutt.)、C .floridena(Ahe)和 C .paucispina
(Ashe)等归并为榛果栗 1个种[ 2] ,因此栗属现有 7
个种 。我国分布有 3个种 ,即中国板栗(C.mollissi-
ma)、茅栗(C.seguinii)和锥栗(C .henryi);日本和朝
鲜半岛为日本板栗(C .crenata);美洲分布美洲栗
(C.dentate)和榛果栗(C.pumila)2个种;欧洲 、非洲
和西亚分布欧洲栗(C.sativa)1个种。
我国丰富的栗属植物资源是品种改良和新品种
选育的基础 ,因此 ,研究我国栗属遗传资源具有非常
重要的作用。笔者就基于分子生物技术的栗属遗传
资源多样性的研究进行了阐述 。
1　同工酶水平遗传多样性
欧洲首先对欧洲栗的遗传多样性展开了研究 ,
Pigliucci等[ 3-4]和 Villani 等[ 5-7]对土耳其 、意大利 、
法国等地的欧洲栗 50个居群约 1 400个样品的 11
种同工酶进行研究 ,揭示了其种的遗传变异水平及
群体遗传结构 ,并结合形态 、生理 、生态等因子进行
了相关性研究 ,发现土耳其同类群的遗传多样性显
著大于意大利和法国的同类群 ,土耳其西部的欧洲
栗同类群与意大利的同类群在居群分子遗传基础上
收稿日期:2007-03-09
基金项目:浙江省自然科学基金资助项目(Y304348),国家林
业局重点资助项目(9707)
作者简介:秦玉星(1978-),男 , 山东莒南县人 ,在读硕士生 ,
研究方向为森林培育。
差异比较小 ,确认了土耳其是欧洲栗的遗传多样性
中心 。Fineschi等[ 8] 则认为欧洲栗几乎没有地理上
的结构变化;对美洲板栗的研究也得出同样的结
果[ 9] 。Dane等[ 10]通过调查来自该属东亚和北美种
群发现中国板栗的遗传变异最大 ,而美洲栗的遗传
变异最小 ,并得出结论为美洲板栗和中国板栗 、美洲
榛果栗 、锥栗的遗传分化时间估计距今已有 1 000
万 ～ 1 300万 a。
郎萍 、黄宏文等[ 11]首先对栗属 3个中国特有种
即中国板栗 、茅栗和锥栗的 30个居群 12个酶系统
的 20个位点进行了遗传多样性与遗传结构分析 ,表
明中国板栗在种和居群水平上都具有较茅栗 、锥栗
高的遗传多样性 。而对中国板栗 21个自然居群间
等位酶遗传变异的空间自相关分析及 F2 统计分析 ,
其结果表明:中国板栗在种和居群水平上都具有较
茅栗 、锥栗高的遗传多样性;并揭示了长江流域的神
农架及周边地区为中国板栗的遗传多样性中心[ 12] 。
张辉等[ 13-14] 认为在同一水平上 ,板栗遗传多样性
水平显著高于欧洲栗 ,揭示了其丰富的遗传变异及
其高水平的分化度可能与其生境的多样性 、风媒异
交等因素造成的长距离的基因漂变有关 ,并初步推
测出西南为板栗遗传多样性中心 。这与黄宏文
等[ 11-12]研究结果有差异 。
2　DNA分子标记水平遗传多样性
国外 ,Galderisi U 等[ 15]研究意大利的欧洲栗时
建立了 RAPD标记的程序 ,并区分了意大利欧洲栗
的各个品种。Schffer M 等[ 16]的研究与同工酶标记
的土耳其是欧洲栗的遗传多样性中心 ,并且从土耳
其东部向地中海地区扩散的结果一致[ 5-7] 。
　湖南农业科学　2007 ,(4):38 ～ 40　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　Hunan Agricultural Sciences　
DOI :10.16498/j.cnki.hnnykx.2007.04.044
Fineschi S等[ 17]认为欧洲栗的遗传变异与人类的活
动有很大的关系 。应用同工酶和 AFLP 分析表明 ,
分布于朝鲜的日本板栗不同于分布于日本的 ,它可
能是中国板栗与日本板栗的杂交种[ 18] 。Marinoni
等[ 19]利用欧洲栗中分离到的 33 个简单序列重复
(SSR)在品种 Garrone Nero 的 5个样品中筛选出 24
个多态性位点 ,每个位点检测到 2 ～ 7个等位基因 。
Yamamoto等[ 20] 在日本板栗中应用(AG)/(TC)富集
的基因组文库发展了 15个SSR位点 ,每个位点产生
1 ～ 16个等位基因 ,其中 14个具多态性 ,证实日本
板栗是从野生日本板栗中筛选出来的 ,并具有相同
的遗传背景。Tanaka Takahisa等[ 21]对日本北部 7个
地区 245份野生板栗用 5对 SSR引物进行遗传多样
性研究 ,检测到 79 个等位基因 ,表现出高的遗传多
样性 ,发现栽培种大都是自野生种中选育出的 。
国内 ,在研究北京 、浙江 、江苏和湖北等主栽板
栗品种时 ,以不同的特异标记或标记组合对各品种
进行了分子鉴别 ,构建了 DNA 指纹图谱 ,并对这些
品种进行了遗传多样性分析 ,用聚类方法得到燕山
板栗明显不同于外来品种[ 22-26] 。沈永宝等[ 27]认为
福建建瓯茅栗显示了较高的遗传多样性 ,此结果与
郎萍等[ 11]人的研究结果存在一些差异 。周连第[ 28]
等对 86个板栗品种进行了分子水平的遗传多样性
研究 ,表明供试板栗群体内分化比较严重;通过对
AFLP 分析的各个步骤进行反复试验 , 证明了以
AFLP———荧光法来分析板栗品种资源分子水平遗
传多样性是可行的方法。王克荣等[ 29]研究中 、日 、
美栗疫病菌的遗传结构时指出 ,中国子群体间遗传
结构有明显的分化 ,日本子群体间的遗传结构差异
不明显 。肖正东等[ 30] 运用富集技术构建富集中国
栗微卫星的基因组文库 ,从筛选出的10个微卫星中
设计出5对引物用于分析安徽省的 14个板栗品种 ,
聚类结果与品种来源基本一致。王英等[ 31] 对茅栗
随机大居群以及其中各亚居群的遗传结构进行了空
间自相关分析 ,认为大别山分布的野生茅栗为一个
缺乏空间结构的随机大居群 ,茅栗亚居群之间频繁
的花粉流削弱了地理隔离导致的遗传漂变或分化作
用在维系居群随机遗传结构中具有的重要作用。
3　研究展望
我国有丰富的栗属资源 ,对于栗属植物的遗传
多样性研究也取得了可喜的进展 ,但还存在薄弱的
环节 ,应当重视和进一步加强栗属植物资源的保护
和研究工作 ,建议开展以下方面的工作:
(1)栗属植物物种和种质资源是栗属植物遗传
育种的基础 ,要加强栗属种质资源的保护 ,注重种质
资源保存新技术的研究 。重视栗属植物的遗传多样
性研究 ,防止其野生种的灭绝或者丢失。
(2)利用分子生物学技术广泛而深入开展栗属
种质基因资源的鉴定 、克隆以及结构序列的分析研
究 ,建立主要品种的遗传图谱 ,进行重要经济性状
(抗逆和品质)的基因定位研究 ,为开展种质资源生
物多样性 、品种鉴定和分子标记辅助育种等研究打
下基础 。
(3)强化现代生物技术在栗属遗传育种和遗传
多样性方面的应用 。在利用分子生物学技术研究遗
传多样性时 ,同功酶和 RAPD 标记研究的比较多。
但无论是哪个方法研究遗传多样性时 ,其取样量相
对其广阔的栗属植物分布来说不是很大 ,因此应加
大研究多样本才能对栗属植物的遗传多样性进行系
统而全面的分析。
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(上接第 37页)
种子分为需光种子 、忌光种子和中性种子[ 4] 。本实
验发现凤仙花在周期性光照和全黑暗条件下的萌发
率无显著差异 ,说明凤仙花种子萌发对光照不敏感 ,
光照不是凤仙花种子萌发的必要条件 。相反 ,光照
可以提高滇水金凤和黄金凤种子的萌发率和发芽
势 ,对萌发指数和活力指数也有一定的影响 ,说明光
照可促进滇水金凤和黄金凤种子的萌发 。
植物种子的萌发受多种内 、外因素的影响 ,有的
种子具有休眠特性[ 5] 。本研究表明 ,滇水金凤和黄
金凤种子发芽率较低 ,原因一可能是种子采收时未
完全成熟 ,需要经历一段后熟过程;原因二可能是采
收后运输过程中温度过高 ,通风状况不好 ,致使活力
下降迅速;最主要的原因是滇水金凤和黄金凤种子
具有休眠特性。
凤仙花原产印度 、中国和马来西亚 ,分布于高海
拔 、低温地区 ,如种子萌发前经过一段时间的低温过
程 ,可能会促进某些酶活化剂的产生 。因此 ,滇水金
凤 、黄金凤种子萌发前进行 Prechill处理 ,其发芽率 、
发芽势 、活力指数均比对照组有显著提高 ,其中发芽
率提高了 20.6%、13.5%,发芽势提高了 26.4%、
21.9%,活力指数提高了 59.5%、16.2%;也就是说
此处理在某种程度上可以打破凤仙花种子的休眠 ,
促进萌发 ,也可能是对环境长期适应的结果。
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