新疆核桃资源的遗传多样性及系统进化研究

新疆核桃资源的遗传多样性及系统进化研究

我国是世界核桃原产中心之一,已有2000多年栽培历史。新疆是我国重要的

核桃产区,核桃资源丰富,包括大量的野生种及栽培种类型,且栽培地域十分广泛。

本研究以新疆和田、叶城、库车、若羌、温宿核桃林场栽培种、神木园及伊

犁野核桃种质为主要研究材料共75份,其他地域收集的核桃、山核桃及枫杨等

24份为对照材料,采用EST-SSR分子标记对新疆核桃种质资源遗传多样性进行评

估,旨在为新疆核桃资源保存及品种保护提供理论依据,为核桃常规育种及分子

育种研究奠定基础；同时基于ITS2序列及二级结构分析核桃科物种的进化关系。

主要研究结果如下：1.核桃EST-SSR引物的开发和评估基于NCBI公共数据库中

核桃EST序列分析得到398个SSR候选位点。

去除掉SSR位点两侧过短等不适宜设计引物的序列后,从中设计引物123对,

利用不同区域样品构建的陕西、温宿、和田、叶城、西藏、山东DNA混合池以及

枫杨对照DNA池筛选引物；最终开发出41对扩增清晰的多态性引物。2.新疆核

桃种种质资源遗传多样性研究利用筛选出的41对核桃EST-SSR引物,对99份样

品中进行评估。

以新疆核桃为主要研究研究对象,比较新疆和田、叶城、温宿栽培种和伊利

野核桃群体发现有效等位基因数(ne)、Nei’s遗传多样性指数(h)和香农信息指

数(I)分别为1-1.3492、0-0.2506、0-0.4124。新疆核桃总群体遗传多样性为

0.0884,群体内的遗传多样性0.0763,说明各群体内的多态性较低,群体间的多

态性水平差异较小。

新疆区域内,和田和温宿栽培种与伊犁野核桃群体间的遗传距离最大

(0.1096)、遗传相似度最小(0.9801),温宿栽培种和伊利野核桃之间的遗传相似

度最高(1),而遗传距离最小(0)。新疆核桃群体间较高的相似性和较低的遗传距

离说明新疆核桃群体的遗传多样性较低。

从Nei’s(1973)和香农遗传多样性指数(1972)两个指数可以看出,和田地区

指数高于其它区域,所以和田地区拥有较丰富的基因遗传多样性。基于Nei’s

距离的的遗传变异巢式方差分析(AMOVA)结果表明,45.73%的遗传变异来自群体

间,而群体内的遗传变异则高达54.27%。

新疆核桃群体间基因流0.85。分析新疆核桃遗传距离与地域分布距离之间

的关系结果表明新疆核桃种群的遗传距离和地理距离不存在显著的相关性,说明

新疆核桃资源的扩散可能与人类活动有关,而非自然传播。

利用Nei’s遗传距离聚类发现和田地区核桃是独立的组；(若羌1+库车23)

与(库车24+神木园06-3)并行为姐妹群并且聚类到叶城群体内形成了复合群体；

(叶城+库车+神木园)的复合群体与温宿栽培种群构成姐妹群；若羌3聚类到了

(叶城复合群+温宿栽培种群)外围；神木园06-10聚类到了(和田+叶城复合群)

外围；伊犁野核桃群体构成单独的群体,与温宿新早丰(XZF)构成姐妹群；(和田+

叶城复合群)与伊犁野生核桃群+新脆丰(XCF)构成了并行的姐妹群关系。叶绿体

SSR分析结果发现新疆不同地理分布的古老实生种和现代栽培种核桃群体之间

叶绿体遗传没有差异,初步推断新疆栽培种核桃的母本起源是相同的。

3.核桃科物种的进化关系研究比较研究核桃科内50个物种的ITS2序列及二

级结构发现,序列比对后可变位点130个,其中73个为简约信息位点。

Neighbour-joining聚类树结果表明核桃科(Juglandaceae)划分为化香树

PLATYCARYOIDEAE亚科其中包括(化香树属Platycarya+(山核桃属Carya+喙核桃

属Annamocarya)),核桃亚科JUGLANDOIDEAE亚科其中包括(核桃属Juglans+(青

钱柳属Cyclocarya+枫杨属Pterocarya))和黄杞ENGELHARDIOIDEAE亚科(黄杞属

Engelhardia+(枫桃属Oreomunnea+果黄杞属Alfaroa))。