新疆野苹果果实若干性状的遗传多样性分析

对新疆野苹果(Malus sieversii)果实主要性状进行遗传多样性分析,结果表明:所调查新疆野苹果果实若干性状均表现出丰富的遗传多样性,数值型性状的变异系数基本在10%以上,其中总黄酮、可滴定酸含量和单果重、果柄长的变异系数均在25%以上,描述型性状的遗传多样性指数平均为0.92,其中果实形状的遗传多样性指数达1.476,主成分分析结果表明新疆野苹果在果实大小及形态方面遗传多样性最为突出。同时为新疆野苹果特异单株的筛选提出了几点建议。     

中国新疆野苹果[Malus sieversii(Lebed.)Roem.]群体遗传结构的SSR分析

以中国新疆伊犁地区的巩留县莫合镇库尔德宁、新源县交吾托海、霍城县大西沟和塔城地区的裕民县巴尔鲁克山4个种下居群的109个新疆野苹果实生株系为材料,利用8对苹果SSR引物进行群体遗传结构的研究。结果表明:8对SSR引物在4个居群中可平均扩增出16条带,其中巩留县居群多态性带数百分比最高为89.06%,各位点平均Nei基因多样度为0.257;4个群体共扩增出128个位点,在种级水平及巩留县、新源县、霍城县和裕民县4个居群水平多态性位点百分比分别为100%、88.28%、84.38%、87.50%、78.12%,种级水平Nei基因多样度(H=0.2619)和香农信息指数(I=0.4082)大于种下居群,4个种下居群Nei基因多样度和香农信息指数比较巩留县>霍城县>新源县>裕民县;巩留县居群和新源县居群遗传一致度最大,遗传距离最近;根据基因分化系数(GST=0.064)值,测得的基因流Nm为7.265。UPGMA聚类分析结果表明,巩留县和新源县居群遗传关系最近,霍城县居群次之,裕民县居群远离其他3个居群,巩留县、新源县、霍城县和裕民县4个居群是相对独立的群体,但同时存在部分基因交流。所有参数分析表明,巩留县遗传多样性最丰富,故在制定原位种质保护计划时应优先考虑巩留县居群。     

新疆野苹果(Malus sieversii(Ledeb.) M.Roem.)植物学性状遗传多样性及相关性分析

为加强野苹果种质资源利用与研究,促进野苹果研究工作,以3年来调查收集的新疆野苹果(赛威士苹果)的129个单株资源为材料,对单果重、果实纵横经、叶片大小等12个数量性状和叶片颜色、叶尖类型等5个质量性状进行遗传多样性及相关性分析。分析结果表明:叶片颜色、叶尖类型、叶姿、叶缘、叶面状态5个质量性状分布频率较集中;单果重、果实纵横经、叶柄长、叶片长宽、可溶性固形物、干周、树高均存在较大变异,变异系数幅度为16%~51%。各性状多样性指数也较大,均值为1.9264,叶片长的多样性指数最小为1.7359;果梗长的多样性指数最大为2.0525。新疆野苹果资源拥有丰富的遗传多样性,在于果实相关性状的多样性指数高,且变异幅度大,表明丰富的遗传多样性是新疆野苹果资源的重要特征。     

中国新疆野苹果天然群体遗传多样性SSR分析

摘要：本研究以新疆巩留、新源、霍城、托里4个居群下的12个新疆野苹果群体为材料,应用涉及12个连锁群的17对SSR引物进行了群体微卫星位点等位基因和基因型差异分析,从地理居群、海拔高度、引物类型角度对新疆野苹果天然群体遗传多样性和遗传结构进行了 探索。结果表明：17对SSR引物在新疆野苹果中种内多态位点百分率达100%;XY1、HC2群体的基因多样性较高。聚类结果显示,同一居群下的群体分在相同的组中;巩留居群与新源居群的遗传关系最近,霍城居群次之,托里居群最远。不同地区间遗传多样性,霍城居群最高,托里居群最低。海拔高度对群体遗传结构影响较小,除了观测杂合度与海拔存在弱正相关外,大多数遗传参数与海拔无相关性。新疆野苹果群体内变异大于群体间,群体间分化很小,基因流较高。     

新疆野苹果挥发性化合物组分的遗传多样性研究

以中国新疆伊犁地区巩留县莫合镇的新疆野苹果(Malussieversii(Lebed.)Roem.)30个实生株系及国光、元帅、富士、金冠等苹果(MaluspumilaMill.)品种的成熟果实为试材,采用顶空固相微萃取和气相色谱质谱联用技术,分析香气成分,旨在为探讨新疆野苹果与栽培苹果的亲缘关系及为新疆野苹果资源保护利用提供基本资料。结果表明,①根据新疆野苹果与栽培苹果共有挥发性化合物种类数计算相似系数,其大小与苹果品种(类型)的演化历史相吻合;②新疆野苹果各实生株系挥发性化合物总含量、各类挥发性化合物种类数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,参试的30个实生株系间差异明显,遗传多样性极为丰富;进一步与4个栽培苹果品种挥发性化合物组分进行比较,结果发现,新疆野苹果与栽培苹果品种化合物种类数在5以上、含量在0.04mg/L的化合物均属于酯类、醇类、醛类和酮类,说明新疆野苹果与栽培苹果的主要挥发性化合物组分基本一致,上述研究结果支持“新疆野苹果可能是栽培苹果的祖先种”的结论,但有48种成分为栽培苹果特有的挥发性化合物成分,在新疆野苹果检测不到,其中乙酸丙酯及苯乙醛等6种成分为特征香气成分。因此,栽培苹果可能是杂种起源;③从新疆野苹果30个实生株系中共检测到包括酯类、醇类、酮类、醛类、酸类、苯衍生物、杂环类、萜类、烃类、缩醛类和内酯类等11类化合物177种,其中缩醛类和内酯类化合物在栽培苹果品种中没有检测到,90种成分为新疆野苹果特有成分,1-丁醇及大马酮等7种成分为香气值大于1的特征香气成分。因此,新疆野苹果作为栽培苹果遗传改良的珍贵资源,进行“利用保存”的潜力很大。     

新疆野杏种质资源表型性状多样性研究

为了明确新疆野杏种质资源的遗传多样性和变异特点,以新疆伊犁地区3个野杏居群为研究对象,采集了135个单株样品,测定其植株35个形态特征相关指标,利用DPS 7.05软件对表型指标和主成分进行分析,采用UPGMA法对3个居群的欧氏距离进行聚类分析。结果显示:(1)数值性状和非数值性状的Simpson和Shannonweaver指数均为霍城居群最高(0.979 9、4.729 9;0.981 9、4.770 1),巩留居群居中(0.975 5、4.385 7;0.978 6、4.416 0),新源居群最小(0.944 7、3.241 9;0.945 2、3.277 1),说明霍城居群的表型最丰富,巩留居群居中,新源居群的表型多样性最差。(2)各居群间不同性状变异系数的变异幅度在6.16%~54.58%之间,大部分性状的变异系数都在10%以上;霍城居群和新源居群均为果形指数的变异系数最小,遗传较稳定,巩留居群叶片长宽比的变异系数最小;3个居群均以硬度的变异系数最大,另有单果重、鲜核重和壳厚的变异系数也普遍较大。(3)新源居群与巩留居群间的欧氏距离为20.445 3,其亲缘关系最远;霍城居群与新源居群间的欧氏遗传为19.218 6,其亲缘关系最近。(4)35个性状的主成分分析中前14个主成分的累计贡献率为80.64%,说明叶片长度、叶片宽度、叶片长宽比、叶基形态、叶尖形态、着色类型、单果重、鲜核重、鲜仁重、果实形状、可溶性固形物等是造成新疆野杏表型差异的主要因素。     

基于ITS序列的新疆野苹果系统发育分析

利用PCR和DNA测序技术,获取3个居群新疆野苹果的ITS序列,并结合GenBank里已有的中亚地区的新疆野苹果、欧洲苹果、栽培苹果和东方苹果的ITS序列进行比对分析,利用MEGA5.0软件选择＂ Krima2-Paramenter＂核酸距离模式获得遗传距离矩阵,用邻接法（neighbor-joining,NJ ）进行独立的系统发育分析,结果显示,所有供试材料的ITS1的长度为209~224 bp,GC含量为66.1%~66.9%,ITS2的长度为201~290 bp,GC含量为65%~71.5%,遗传距离为0~0.21,进化树分为三支.新疆野苹果的遗传多样性与地理分布有正相关关系,不同居群之间存在基因交流.     

新疆野苹果叶绿体DNA变异与遗传进化分析

利用4对叶绿体DNA引物对来源于新疆巩留、霍城和新源3个地区的242份新疆野苹果种质资源的4个非编码区trn H-psb A、trn S-trn G spacer+intron、trn T-5′trn L和5′trn L-trn F进行了扩增,基于4个叶绿体基因间区的序列变异,从母系遗传的角度评价了遗传变异和不同居群的遗传进化关系。结果表明:4个叶绿体DNA非编码区经测序、拼接、比对和合并之后的片段长度为3812 bp,共有171个多态性变异位点,其中包含6个单一突变位点、16个简约信息位点和149个插入-缺失位点。在242份新疆野苹果种质中,trn H-psb A、trn S-trn G spacer+intron、trn T-5′trn L和5′trn L-trn F区域的变异位点的数量分别为68个、25个、77个和1个,单倍型数量分别为36个、6个、6个和2个,合并之后的叶绿体DNA片段的单倍型为52个。核苷酸多样性和单倍型多样性最高的区域均为trn H-psb A(Hd=0.773,Pi=0.01982),最低的为5′trn L-trn F(Hd=0.025,Pi=0.00002)。242份新疆野苹果种质4个叶绿体DNA区域合并后的遗传多样性较高(Hd=0.806,Pi=0.00291)。Tajima′s D检验中,4个cpDNA区域合并后片段在P0.05水平上显著,4个cpDNA区域整体不遵循中性进化模型,自然选择的压力是新疆野苹果遗传进化的主要动力。新疆野苹果的遗传变异主要存在于居群内部,新疆巩留和新源居群间的遗传距离较近,与霍城居群间遗传距离相对较远,居群间的遗传分化与地理距离相关。3个地区的新疆野苹果各自经历着遗传分化但又存在频繁的基因交流,有向新疆新源的新疆野苹果演化的趋势。     

中国苦荞麦及其近缘种的遗传多样性研究

采用等位酶电泳技术测定了四川,云南省27个县,市的苦荞麦及其近缘种共8种1变种50个居群的遗传多样性和分化,经过7个酶系统的12个位点的检测,完成了遗传多样性,杂合性基因多样度比率,遗传距离和遗传一致度的测量,结果表明,栽培苦荞麦的遗传多样性较低,各种野荞麦的遗传多样性较高,这些种的近交繁育系数F值－0．54－0．80,为随机交配的居群,杂合体过多,营养繁殖为主的金荞麦的FST值最高,相对较多的遗传多样性存在于居群间,长柄野荞麦相对较少的遗传多样性存在于居群间,更接近于自由交配,苦荞麦及其近缘种种间的遗传一致度平均值55．30％－65．20％,与种子植物属内种间遗传一致度平均值接近,指出细柄野荞麦是与栽培的苦荞麦和荞麦的亲缘关系最近的野生种,金沙江流域是苦荞麦及其近缘种的分布中心和起源中心。     

新疆桑属植物栽培居群的遗传多样性研究

应用RAPD分子标记对新疆不同地区栽培的桑属植物2种3个分类群共11个居群进行了遗传多样性研究。结果表明,新疆桑属栽培植物中虽然存在较为丰富的遗传多样性,多态位点比率(PPB)为87．39％,Shannon多样性指数为0．3997,但在栽培居群内的遗传变异水平相对较低;在不同居群间遗传变异水平仔住很人差异,各居群的多态位点比率(PPB)为4．5％至45．95％,Shannon多样性指数为0．0312至0．2339;白桑(Morus alba L．)及其变种鞑靼桑(Morus alba L．var．tatarica)居群内的遗传变异水平远高于黑桑种(Morus nigra)。新疆桑属植物栽培居群内较低的遗传变异水平与其采用扦插等无性繁殖方式有关。分析全部的遗传变异显示,11个栽培居群之间的基因分化系数(Gst)为0．3541,其中桑及其变种9个居群间的基因分化系数为0．4597,黑桑种2个居群问的基因分化系数为0．4728。AMOVA分析表明,在全部遗传变异中,黑桑种和白桑种2个物种之间的遗传变异占59．16％,居群间遗传变异为17．46％。遗传距离和聚类分析也表明,黑桑种和白桑种及其变种鞑靼桑之间存在很大的遗传分化。     

新疆天山野生果树研究及保护

根据多年调查和初步统计,新疆天山山区的野生果树种类有81种,由于新疆天山野果林生态系统受到人类经济活动的强烈影响,野果林分布范围缩减、面积下降,物种减少,有的濒临灭绝状态,必须引起重视,本研究提出了新疆野生果树资源保护和可持续利用的建议及对策：（1）加强新疆野生果树种质资源的收集和保存;（2）开展资源调查、评价与利用工作,保育和开发利用并重,实现资源的永续利用;（3）应及早建立新疆新源野苹果林自然保护区和霍城大西沟野生樱桃李自然保护区。     

不同抗性苹果砧木叶片抗坏血酸代谢对干旱胁迫的响应

以抗旱性强的苹果砧木新疆野苹果[Malus sieversii (Ledeb.) Roem.]和抗旱性弱的平邑甜茶[M.hupehensis (Panlp.) Reld.]叶片为试材,在20%PEG-6000模拟干旱胁迫条件下,研究了抗坏血酸(AsA)含量、氧化还原状态、合成和代谢相关酶活性对干旱胁迫的响应。结果显示,在正常水分条件下,新疆野苹果和平邑甜茶叶片间AsA含量及代谢相关酶活性差异不显著。干旱胁迫过程中,二者之间叶片AsA、谷胱甘肽(GSH)、总谷胱甘肽和总抗坏血酸含量变化趋势基本一致,但新疆野苹果叶片中的含量增加幅度明显大于平邑甜茶;且与平邑甜茶相比,新疆野苹果叶片具有较高的L-半乳糖酸-1,4-内酯脱氢酶(GalLDH)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)和谷胱甘肽还原酶(GR)活性及AsA/DHA(脱氢抗坏酸)和GSH/GSSG(氧化型谷胱甘肽)比率。研究表明,干旱胁迫下,新疆野苹果能够维持较高的AsA合成和再生能力,并具有维持高AsA水平特性,这可能与其具有较强的抗旱性相关。     

Chloroplast diversity in the genus Malus: new insights into the relationship between the European wild apple (Malus sylvestris (L.) Mill.) and the domesticated apple (Malus domestica Borkh.)

To unravel the relationship between the European wild apple, Malus sylvestris (L.) Mill., and its domesticated relative M. domestica Borkh., we studied chloroplast DNA variation in 634 wild and 422 domesticated accessions originating from different regions. Hybridization between M. sylvestris and M. domestica was checked using 10 nuclear microsatellites and a Bayesian assignment approach. This allowed us to identify hybrids and feral plants escaped from cultivation. Sixty-eight genotypes belonging to 12 other wild Malus species, including 20 M. sieversii (Ledeb.) Roem. accessions were also included in the analysis of chloroplast diversity. Marker techniques were developed to type a formerly described duplication and a newly detected transversion in the matK gene. Chloroplast DNA variation was further investigated using PCR-RFLP (Polymerase Chain Reaction-Random Fragment Length Polymorphism), and haplotypes were constructed based on all mutational combinations. A closer relationship than presently accepted between M. sylvestris and M. domestica was established at the cytoplasmic level, with the detection of eight chloroplast haplotypes shared by both species. Hybridization between M. sylvestris and M. domestica was also apparent at the local level with sharing of rare haplotypes among local cultivars and sympatric wild trees. Indications of the use of wild Malus genotypes in the (local) cultivation process of M. domestica and cytoplasmic introgression of chloroplast haplotypes into M. sylvestris from the domesticated apple were found. Only one of the M. sieversii trees studied displayed one of the three main chloroplast haplotypes shared by M. sylvestris and M. domestica. This is surprising as M. sieversii has formerly been described as the main maternal progenitor of the domesticated apple. This study hereby reopens the exciting discussion on the origin of M. domestica.     

新疆野苹果不同地理分布与树龄的叶片解剖结构特征

以新疆野苹果为材料,对不同居群及不同树龄叶片解剖结构特征进行了分析研究。结果表明：新疆野苹果叶片属于异面叶,由上表皮、栅栏组织、叶脉、海绵组织和下表皮组成;不同居群新疆野苹果叶片厚度及细胞排列方式有差异,巩留、额敏及托里的野苹果栅栏组织增厚,且栅栏组织/海绵组织比值增大;新源的野苹果叶片及栅栏组织较薄,栅栏组织/海绵组织比值偏低;不同树龄新疆野苹果叶片厚度随着树龄的增大而呈变薄的趋势,多年生野苹果及野苹果“树王”栅栏组织及海绵组织层数最少,厚度较薄。这些结果暗示新疆野苹果通过各部分结构的协调生长来保证光合作用效率,以适应不同的生长环境以及处于不同发育时期的生长状况。本研究为新疆野苹果原位保护、保育提供了实验依据。     

Identifying evolutionarily significant units for conservation of the endangered Malus sieversii using genome‐wide RADseq data

Malus sieversii, a wild progenitor of the domesticated apple, is an endangered species and is assigned second conservation priority by the China Plant Red Data Book. It is urgent to carry out in situ conservation of this species, but previous studies have not identified evolutionarily significant units (ESUs) for conservation management. In this study, we investigated the genetic diversity and relationships of six M. sieversii populations from China using integrated analysis of microsatellite (nSSR) data, genome‐wide SNPs and previous results in order to propose a reasonable conservation management. The results showed that levels of genetic diversity were inconsistently reflected by our nSSR and previous studies, suggesting that indices of genetic diversity are not effective to identify priority conservation areas for M. sieversii. Based on the selection criteria of ESUs for endangered species conservation, ESUs should reflect lineage divergence, geographical separation and different adaptive variation. Our phylogenetic tree based on genome‐wide SNPs yielded a clear relationship of divergent lineages among M. sieversii populations, leading to new different from those of previous studies. Three independent lineages, including the pairs of populations Huocheng‐Yining, Gongliu‐Xinyuan and Tuoli‐Emin, were identified. The geographic distances between populations among the different phylogenetic lineages were much greater than those within the same phylogenetic lineage. A cluster analysis on environmental variables showed that the three independent lineages inhabit different environmental conditions, suggesting that they may have adapted to different environments. Based on the results, we propose that three independent ESUs should be recognized as conservation units for M. sieversii in China.     

New insight into the history of domesticated apple: secondary contribution of the European wild apple to the genome of cultivated varieties

The apple is the most common and culturally important fruit crop of temperate areas. The elucidation of its origin and domestication history is therefore of great interest. The wild Central Asian species Malus sieversii has previously been identified as the main contributor to the genome of the cultivated apple (Malus domestica), on the basis of morphological, molecular, and historical evidence. The possible contribution of other wild species present along the Silk Route running from Asia to Western Europe remains a matter of debate, particularly with respect to the contribution of the European wild apple. We used microsatellite markers and an unprecedented large sampling of five Malus species throughout Eurasia (839 accessions from China to Spain) to show that multiple species have contributed to the genetic makeup of domesticated apples. The wild European crabapple M. sylvestris, in particular, was a major secondary contributor. Bidirectional gene flow between the domesticated apple and the European crabapple resulted in the current M. domestica being genetically more closely related to this species than to its Central Asian progenitor, M. sieversii. We found no evidence of a domestication bottleneck or clonal population structure in apples, despite the use of vegetative propagation by grafting. We show that the evolution of domesticated apples occurred over a long time period and involved more than one wild species. Our results support the view that self-incompatibility, a long lifespan, and cultural practices such as selection from open-pollinated seeds have facilitated introgression from wild relatives and the maintenance of genetic variation during domestication. This combination of processes may account for the diversification of several long-lived perennial crops, yielding domestication patterns different from those observed for annual species.     

缙云山常绿阔叶林四川大头茶果实中矿质营养元素含量及季节动态

本文测定了缙云山常绿阔叶林中四川大头茶果实中Ｎ,Ｐ,Ｋ,Ｃａ,Ｍｇ,Ｃｕ,Ｚｎ,Ｆｅ,Ｍｎ９种矿质营养元素的含量,研究了这些元素的季节吸收特点与繁殖分配,并探讨了这些元素与某些土壤化学因素之间的关系,结果表明：四川大头茶果实在生长期内矿质营养元素含量随季节而变化,各元素平均含量顺序为：Ｎ＞Ｋ＞Ｃａ＞Ｍｇ＞Ｐ＞Ｍｎ＞Ｆｅ＞Ｚｎ＞Ｃｕ。土壤中化学因子与四川大头茶果实中常量元素含量之间的关系密切,果实中Ｎ含量受土壤中Ｎ,Ｐ,Ｋ含量的综合影响,土壤有机质最终会影响到果实中Ｎ,Ｐ,Ｋ,Ｃａ的吸收,矿质元素的果实繁殖分配量与果实净生物生产量分配之间不存在特定的比例关系。果实元素分配所占比例的大小顺序为Ｐ＞Ｎ＞Ｋ＞Ｃａ＞Ｆｅ＞Ｍｇ＞Ｍｎ＞Ｚｎ＞Ｃｕ。