（蔬菜学专业论文）中国芥菜遗传多样性与亲缘关系研究.pdf

浙江人学硕士学位论文巾辔舞菜遗传多样链与亲缘关系磅究 摘要 本研究借助r a p d s 标记和微p 星标记对2 9 份中国芥菜材料的遗传多样性以及亲缘关 系进行了分析莆l 评价。实验结果表明，本次实验所采用的两种分子标记对2 9 个芥菜类材料 检测出了不同的多态性水平。r a p d s 标记检测出平均7 3 8 3 的多态性，微p 星标记检测 出了平均8 2 1 的多态性。本实验所采用的i i 对微。l ! 星引物总共扩增出了1 0 1 条多态性谱 带，平均每对引物扩增出7 2 l 条多态性谱带。本实验所采用的r a p d s 标记，总共2 2 条随 机引物扩增山了1 2 4 条多态性谱带，平均每条引物扩增出了5 6 4 条多态性谱带。以谱带的 有无为原则，建立了j a c c a r d 遗传距离矩阵，并且在建立距离矩阵的基础上，以s t a t i s t i c a 统计软竹。建立了3 3 份材料遗传多样性和亲缘关系的系统树图。通过s a ss o f t w a r e 检验检 测了两种分子标记分析结果的相关性，相关系数达到o 8 8 6 9 。另外，在两种分子标记基础 数据合并的基础上，建立了一个联合数据距离矩阵并重新以s t a t i s t i c a 统计软件建立了 3 3 份材科遗传多样性和亲缘关系的系统树图，分析结粟表明，联合的系统树图表现的材料 间的亲缘关系在一定程度上比单个的分子标记更台理。r a p d s 标记分析的结果表明，如根 芥菜里的本人头菜祁杨庙大头菜被聚类于个小组内；还有苇芥菜里的特大捧菜和芥笋； 薹用芥菜里的黑叫恭菜和枇杷叶辣菜；茎瘤芥菜里的浙桐3 、4 号和温州的圆叶榨菜；叶芥 菜里的人叶黄种雪里蕻、金丝芥菜和花叶芥菜：具有卷心或结球特性的结球芥菜、包心芥 菜和人肉包心芥菜；以及芽芥菜里的花叶儿菜与妹儿菜。3 3 份材料之阃的平均遗传距离为 o 5 2 3 ，遗传距离最小值为1 9 号材料包心芥与2 6 号材料人肉包心芥之间的o 0 9 8 ，最人值 为3 号材料杨庙人头菜与3 1 号材料温州盘菜之间的o 8 3 4 。 微甲星标记聚类分析把中国芥菜分成了两个人组，3 个根用芥菜材料被划分到了个 小组内，同样，3 个芽芥菜类裂同处丁一个小组内，还有结球芥、包心芥；金丝芥与花叶 芥；盖埘芥菜里的梅菜与枇杷叶辣菜；茎用芥菜里的圆叶榨菜与浙桐3 号等都构成了符合 形态学分类的分组，作为中国芥菜的一个原始亲本种的人自菜与小白菜处于较远的亲缘关 系，而与温州 j ；t 菜处丁一个小组内。中国芥菜内部的遗传距离的平均值为0 6 3 8 ，参加实验 的材料个体问摄人遗传距离是4 号材料特大棒菜与3 1 号材料温州盘菜之间的0 - 8 5 9 ，最小 是1 6 号材料结球芥与1 9 号材料包心芥之间的o 0 9 9 。 阿种分子标记的聚类图中都有部分材料的划分与形态学划分不相符，特别是叶刖芥菜 内部，籽h j 芥菜作为个典掣的材料，在两种分子标记方法中处j j 不同的分类地何。 本实验表明，不同的分f 标记对相同的作物群体揭示u 的遗传多样性水平神i 变异水甲 l v 浙江大学硕士学位论交中蔼替菜遗传多样性与亲缘关系磅究 有著异。但是无论r a p d s 标记还是微p 旱标记结果都揭示出中国芥菜有较高的变异水甲 和丰富的多样性。我n 得出以f 结论：( i ) 中国芥菜的遗传多样性水平和变异水平很高， 能达到8 0 以上。( 2 ) 人部分芥菜材料的形态学分组状况在以两种分子标记数据为基础的 系统树状陶中得剑了相当程度的再现。具有比较接近的表犁特征的材料往往表现山比较接 近的亲缘关系。这也说明，基r 分子标记的聚类结果与按照形态学对中国芥菜亲缘关系的 的划分基本吻合。就中国芥菜而言，形态学特征差异可以揭示出这些材料个体问或群体间 遗传背景的筹异。( 3 ) 中国芥菜与其两个原始亲本种一一白菜和黑芥相比较，与白菜的亲 缘大系较近。( 4 ) r a p d s 和微一星分子标记技术在对亲缘关系较接近的中国芥菜材料间的 遗传多样性评价中十分有效。不同的分子标记对相同遗传群体的遗传变异和多样性水平的 分子检测能力不同。并且，将不同的分子标记的基础数据合并通过联台数据去建立亲缘 关系系统树。可能会比单个分予标记对群体的遗传多样性以及亲缘芙系的评价更具有客观 性。 关键词：芥菜，遗传多样性，亲缘关系，r a p d s 标记，微卫星标记，s s r 标记 v 浙江大学硕士学位论文中国芥菜遗传多洋憔与亲缘关系研究 a b s t r a c t t h e g e n e t i cd i v e r s i t yo f 2 9 b r a s m c a j u n c e aa c c e s s i o n sw a si n v e s t i g a t e du s i n gr a p d s a n d m i c r o s a t e l l i t em a r k e r s t h et w oa s s a y sd i f f e r e di nt h ea m o u n to fp o l y m o r p h i s md e t e c t e d m i c r o s a t e l l i t e sd e t e c t e da h i g h e ra v e r a g ep o l y m o r p h i s m o f8 2 1 t h a nt h e a v e r a g e p o l y m o r p h i s m o f 7 3 8 3 d e t e c t e db yr a p d sm a r k e r s at o t a lo f1 0 1p o l y m o r p h i cb a n d sw i t ha n a v e r a g eo f7 2 1 b a n d sp e rp r i m e rp a i rw e r eg e n e r a t e db y11m i c r o s a t e l l i t ep r i m e rp a i r s 1 2 4 p o l y m o r p h i cb a n d sw e r ea m p l i f i e db y2 2a r b i t r a r yp r i m e r sw i t ha na v e r a g eo f5 6 4b a n d sp e r p r i m e r t w og e n e t i cs i m i l a r i t y m a t r i c e sw e r ee s t i m a t e db a s e do nb a n dp r e s e n c eo ra b s e n c e 。 g e n e t i cd i v e r s i t yt r e e s ( d e n d r o g r a m s ) w e r ed e r i v e df r o mi n d i v i d u a lm a r k e ro fr a p d sa n ds s r a n dc o m p a r e du s i n gs a ss o f t w a r et e s t t h ec o r r e l a t i o nc o e f f i c i e n tw a s0 8 8 6 9b e t w e e nr a p d s a n ds s rm a r k e r s a n o t h e rd e n d r o g r a mw a sc o n s t r u c t e db a s e do nt h ec o m b i n e dd a t ao ft h et w o m o l e c u l a rm a r k e r s i tg a v eab e t t e rc l a s s i f i c a t i o nr e s u l tt h a na n yi n d i v i d u a lm a r k e r a c c o r d i n g t ot h er e s u l t so f r a p d s a n a l y s i s ，a c c e s s i o n1 a n d3w h i c h b e l o n g t or o o tm u s t a r d w e r ec l u s t e r e di n t oam i n o rg r o u p ，a c c e s s i o n4a n d6w h i c ha r eb o t hl o n gs t e mm u s t a r dw e r ei na m i n o rg r o u p ；a c c e s s i o n7 ，8a n d9w h i c hb e l o n gt os t e mm u s t a r dw e r ei n am i n o rg r o u p ； a c c e s s i o n1 2 ，1 4a n d1 5w h i c hw e r ea l lb r o k e n - l e a f m u s t a r dw e r ec l u s t e r e di n t oam i n o rg r o u p ； a c c e s s i o n1 6 ，1 9a n d2 6w h i c hh a ds i m i l a rh e a d i n gt e n d e n c yw e r ec l u s t e r e di n t oam i n o rg r o u p ； g e n e t i cd i s t a n c ea m o n gt h e3 3a c c e s s i o n si na v e r a g ew a so 5 2 3 t h em a x i m u mo n eo 8 3 4i s b e t w e e na c c e s s i o n3a n d3 1 ，a n dt h em i n i m u mo n eo 0 9 8i sb e t w e e na c c e s s i o n1 9a n d2 6 t w om a i ng r o u p sw e r ef o r m e db yt h ec l u s t e ra n a l y s i sb a s e do nm i c r o s a t e l l i t e ，t h r e er o o t m u s t a r d so f a c c e s s i o n1 ，2a n d3w e r ec l u s t e r e di n t oo n eo f t h et w og r o u p s ，a n di nt h eo t h e rm a i n g r o u p ，t h r e es p r o u tm u s t a r d sw e r ei n am i n o rg r o u p ；t w oa c c e s s i o n so f1 6a n d1 9w h i c hh a d h e a d i n gt e n d e n c yw e r ei nam i n o rg r o u p ；t w os t e mm u s t a r d a c c e s s i o n so f7a n d9w e r ec l u s t e r e d i n t oam i n o rg r o u p d f f e r e n t l yf r o mt h er e s u l to fr a p d sa n a l y s i s ，o n ea c c e s s i o no f 3 2w h i c h b e l o n g t ob r a s s i e ar a p as h o wac l o s er e l a t i o n s h i pw i t ha c c e s s i o n3 1i n s t e a do f a c c e s s i o n3 0 t h e g e n e t i cd i d t a n c ea m o n gt h e 3 3a c c e s s i o n si na v e r a g ew a s0 6 3 8 ，t h em a x i m u mo n e0 8 5 9 b e t w e e na c c e s s i o n4a n d3 la n d t h e m i n i m u mo n eo 0 9 9b e t w e e na c c e s s i o n1 6 a n d1 9 t h em o l e c u l a rc l a s s i f i c a t i o no f o fl e a fm u s t a r da c c e s s i o n s w a sd i f f e r e n tf r o mt h e c l a s s i f i c a t i o nf r o mm o r p h o r l o g i c a lm e t h o d a n dt h es e e dm u s t a r do fa c c e s s i o n2 5 ，w h i c hw a s a 浙江大学硕士学位论文中国芬菜遗传多样性s 亲缘关系研究 u n i q u eo n e ，w a sn o t i ns a m ep o s i t i o ni nt h ed e n d r o g r a m so b t a i n e df r o mt h et w om o l e c u l a r m a r k e r s t h et w om e t h o d o l o g i e s g a v ed i f f e r e n tv i e w so f t h ea m o u n to fv a r i a t i o np r e s e n t ，b u tb o t ho f t h e ms h o w e dah i 曲l e v e lo f g e n e t i cv a f i m i o ni nb r a s s i c a j u n c e at h ef o l l o w i n gc o n c l u s i o n s c a n b ed r a w nf r o mt h i ss t u d yw h e t h e rb a s e do i lr a p d sd a t ao rm i c r o s a t e l l i t ed a t a ：( i ) t h ed e g r e eo f g e n e t i cv a r i a t i o nw i t h i n t h es t u d i e da c c e s s i o n sw a sn o t a b l yg r e a ta n d ( i i ) s e v e r a lg r o u p so f a c c e s s i o n sw h i c hh a ds i m i l a r p h e n o t y p e w e r e c o n s i s t e n t l y r e v e a l e d b y t h e d e n d r o g r a m s g e n e r a t e db y r a p d sa n dm i c r o s a t e l l i t e sd a t a t h ea c c e s s i o n sw i t hs i m i l a rm o r p h o l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i ca l w a y sh a dac l o s er e l a t i o n s h i p t h et r a d i t i o n a lc l a s s i f i c a t i o no fb r a s s i c a j u n e e a w a s p a r t l y i na c c o r d a n c ew i t ht h er e s u l tm a d eb ym o l e c u l a rd a t a i no t h e rw o r d s ，t h e m o r p h o r l o g i c a l c h a r a c t e r i s t i cd i f f e r e n c ec o u l di n d i c a t es o m eo ft h e i rg e n e t i cb a c k g r o u n d d i f f e r e n c e ( i i i ) c h i n e s em u s t a r dc r o p sh a v e c l o s e r r e l a t i o n s h i p sw i t h o n eo ft h e i ra n c i e n t p a r e n t a ls p e c i e sb r a s s i c ar a p a ( i v ) t h ed n a b a s e dm a r k e r sw i l lb em o r eu s e f u li nd e t e c t i n g g e n e t i cd i v e r s i t yi nc l o s e l yr e l a t e da c c e s s i o n s b u tt h ec a p i c i t yo f d i f f e r e n tm o l e c u l a rm a r k e r sf o r c l a s s i f y i n gt h eg e n e t i cr e l a t i o n s h i po fc l o s e l yr e l a t e d a c c e s s i o n sw e r ed i f f e r e n t ，i na d d i t i o n ，a d e n d r o g r a mt h a t t o o ki n t oa c c o u n ta l l f r a g m e n t sp r o d u c e db yr a p d sa n d m i c r o s a t e l l i t e s r e f l e c t e db e t t e rt h er e l a t i o n s h i p st h a nd i dd e n d r o g r a m sb a s e do no n l yo n et y p eo f m a r k e r s k e yw o r d s ：c h i n e s em u s t a r d ，g e n e t i cd i v e r s i t y , m i c r o s a t e l l i t e s ，p h y l o g e n e t i cr e l a t i o n s h i p ， r a p d s s s r v l l y 7 3 2 9 t , 7 单位代码- ： ! ! 三i ! 中国芥菜遗传多样性与亲缘关系研究 论文评阅人：l 鎏! 王望鱼生垒：蛩! ! 支圣 答辩委员会主席：! 盆聋血。熬整! 4 i 1 基叠 答辩委员会成员：拉色j 鱼l 兰l 互直驻幽f 屯 竭主! 璺 骂盏互逝i ! 当篮重十f 乞 睡：丑聋二：1 越凿! i 婚 盛1 9 五签盥i i 4 二丛 致谢 目月如梭，时光飞逝，三年的研究生学习生涯即将在这清爽的夏日随风而 去，唯一留下的是丰收的喜悦、对美好未来的幢憬和浓厚的感激之情。 在我异地求学期阃，非常荣幸地得到了导师张明方教授的悉心指导和谆谆 教导。导师在我生活学习的许多细节上都给了我无微不至的关照，在学业上更 是倾注了大量的心血从开始的实验方案设计，实验材料的准备，到实验数据 的整理分析，以及论文的写作，导师都对我进行悉心地指导。导师对我个人修 养和科研水平的提高起到了非常关键的作用。更重要的是，导师对我未来的人 生道路上前进的方向也给予了重要的指点。导师对科研事业的热情和专注，为 人的善良正直，都在我记忆深处留下了永恒的印象，并将激励我在未来人生道 路上更加坚定地前进。值此论文完成之际，我谨代表我个人对恩师多年来对我 的教诲和帮助表示最诚挚的感谢! 在论文的写作过程中要特剐感谢农学系的徐海明博士，在数据分析关键环 节给了我热心的帮助和不厌其烦的指导。还有本所的陈竹君教授、喻景权教授， 陈 q 萍副教授，钱琼秋高级工程师、向王旬工程师、王涛老师等为我实验的顺利 完成提供了的便利和无私的帮助，在此，向他们表示真诚的感谢! 在平时的生活和实验操作的过程中还直接得到了扬景华博士、董德坤博士、 闰静、李春顺、徐春霞、杨国志、齐晓华、葛亚明、王艳菊、朱雪云、许智颖、 张硕、缑艳霞、孙瑶、师恺、傅丰庆、丁桔、王礼、张艳、孟秋峰等同学的大 力帮助和支持，还有同寝室的赵普庆和黄细松同学在生活上的帮助和关心，在 此一并致谢! 最后我还要特别感谢我的家人多年采给我的关心和一贯的支持，为了我的 学业，他们的确付出了太多。再次感谢所有关心帮助过我的老师、同学、亲人、 朋友，祝他们身体健康，万事如意f 付杰 2 0 0 5 年5 月于杭州华家池 浙江大学硕士学位论文中国莽菜遗传多样性s 亲缘关系研究 1 日l l 吾 芥菜( b r a s m c a j u n c e at o s s ) 是十字花科芸釜属的重要经济作物，是我国南方重要的加】， h j 蔬菜。芥菜涉及四个类碰，即褐莽( b r a s s i c aj u n c e a ) 、黑芥( b r a s s i c an i g r a ) 、埃塞俄比弧 芥( b r a s s i c ae 盘r i 把) 以及自芥( s 加印虹a l b a ) ，它们均可以作为油料作物，但最初是h j 其种耵 作为调味料，“m u s t a r d ”一词就是来源丁| 采用种子磨碎调制作为调味品之意。 中国芥菜经历了明显的进化和分化过程。住中国芥菜的四个类型中，褐芥( b r a s s i c a j u n c e a ) 在欧亚人陆长期繁衍过程中在东方分化出了黄籽芥菜，更重要的是，在中国分化出 了形态各异的菜用芥菜。芥菜的变异主要表现为植株形态和其他相关品质的多样性变异。 其根部、茎部、叶部和花薹均演变成供食用的器官，尤其是叶用芥菜和茎用芥菜在形态上 的多样性更为丰富。有的n l 片又长= 义宽，有的既短义窄；有的叶片近乎全缘，有的却分裂 呈多重i 亓l 叠的细羽丝状有的n t 。片警椭圆形，有的却旱披针形；有的叶柄肥厚，中肋发达， 有的在州柄或中肋上膨大成为人叶瘤，成为最优供食则的部分：有的其中肋和叶片台抱， 譬卷心状，有的心叶叠抱成球状，有的短缩茎上的侧芽发育成数十个分蘖，全株警叶丛状。 而革用芥菜的差则分化成棒状肉质苇或成为近球形的各种形状的瘤茎，构成最可食_ i j 的部 分，还有以发达的肉质侧芽为主要食用部分的饱子芥菜。中国芥菜的遗传多样性非常丰寓， 对其种质资源的遗传多样性以及各变种、品种、类型间的亲缘关系进行深入的研究很有现 实意义。 中国的菜h j 芥菜内部分化的程度和深刻程度都超过了欧洲地中海沿岸原产的以多样性 丰富著称的甘监( b r o s m c ao l e r a c e ol ) 。在我国广阔复杂的自然条件羊稽耕细作的农业技 术孕育f ，经过自然和人为的选择形成了许多新的弧种、变种、类型和品种。中国芥菜 的发展演化历史1 f 常久远，从中国祖先公元前6 世纪对籽芥菜的栽培，到公元5 - 6 世纪传 到四川盆地并分化出叶h j 芥菜，1 6 世纪在1 7 1 1 i l l 盆地东部k 江流域地区分化出作为榨菜原料 的鉴瘤芥，剑公元11 世纪为止，中国芥菜的栽培已经遍及我国的全部，现在不同变种雨i 凡 有不同使崩目的的品种的继续分化和培育，以及相互引种扩展和开发利i j 正在进彳。本研 究就我国境内部分具有代表性的中国芥菜的遗传多样性和相关进化信息，用分子生物学手 段进行了初步探讨。 对芥菜( 口s f ( 口“n c p 口c o s s ) 的科学研究相关的学术论蒋主要集中丁 印度、巴基斯坦和 一些人面积种植籽j h 芥菜的国家，而我国国内中国芥菜的相关研究起步比较晚，不过现在 研究的体系j l i 在逐步走向成熟年完善。目前f i - 对, v 困芥菜的资源收集、评价，遗传、变异、 浙汀大学硕士学位论文中函芥菜遗传多样牲与亲缘关系蜡究 进化相笑的研究止在进行。长期以米，中国芥菜的起源问题一直存在很人的争议很多国 家的学者一直在从事这方面的研究l ：作，他们做了大范罔的调查，寻找芥菜的野生种和近 缘植物。从形态学、分类学、细胞以及分子遗传学进行了深入的研究。m o r i n a g a ( 1 9 3 4 ) 提 出芸薹属的染色体有a 、b 、c 三绢原始型以及a b 、a c 、b c 三组次生犁的假说认为芥菜 ( b r a s s i c aj u n c e a ) 是由2 n = 1 6 、染色体组为b b 的黑芥与2 n = 2 0 、染色体组为a a 的芸薹 ( b r a s s i c ar a p a ) 天然杂交后再自然加倍形成的双二倍体( 2 n = 3 6 ，染色体组为a a b b ) 进化而 来。在1 9 3 4 1 9 6 5 年问，芥菜得到了多次人i ，合成，从而使芥菜的起源方式得到了公认， 但中国芥菜的原始起源中心仍旧不清楚。本文就中国芥菜与其原始亲本种的亲缘关系问题 也进行了相关的探讨。 中国芥菜主要有四川省和浙江省两个产业化主产任。四川省在变种或品种的数帚和栽 培面积方面均居全国首位，四川省有4 大类，1 4 个变种，4 0 0 余份品种材料，1 6 个变种， 刘佩英等认为四川盆地是中国芥菜的次生起源中心，即中国芥菜的分化中心。作为尔南 沿海的一个省份，浙江省芥菜的栽培面积锒人并且以芥菜为原材科的相关产业也很发达， 咀榨菜为主的中国芥菜的加 产品在全国很有名气。芥菜种植是浙江省许多地区农民刨收 的主要手段。因此开展对中国芥菜的遗传多样性研究和调查有利丁浙江省芥菜相关的农业 产业结构调箍，所以我们在近几年陆续展开了中国芥菜的人范围种质资源收集j ：作，进行 了有目的的引种和地方品种类型的调查登记工作。 近年来我国国内对芥菜的相关研究不是很多，特别是针对资源的收集和评估方面的 研究更少，以分子生物学为手段的研究也缺乏必要的创新，过去的许多研究都停留在形态 学调商和同1 ：酶的分析以及染色体观察方面。本研究就是在国内对中国芥菜的资源的收集 和前人相关研究的基础上，对部分具有代表性的品种类型材料的遗传多样性进行了分子水 平的分析评价，我们希望在这次实验结果的基础上，能继续深化对中国芥菜的相关研究， 力求更科学、更全面地把中国芥菜的遗传多样性相关的问题研究推向一个新的阶段，希望 本妻验作为针对中国芥菜的一项基础研究，能对浙江乃至全国莽菜育种1 ：作和基础研究的 进一步发展有所帮助。 浙江大学硕士学位论文中函芥菜遗传多样性与亲缘关系砚究 2 文献综述 2 1 概述 芥菜( b r a s s i c a j u n c e a c o w ) 是我国十字花科( c r u c i f e r a e ) 芸薹属( b r a s s i c a ) 中栽培历史 悠久的一类作物，属于常白花授粉植物，但在自然条什f 也存在7 5 - 3 0 的异花授粉率 ( a b r a h a m ，1 9 9 4 ：r a k o w w o o d s ，1 9 8 7 ) 。其栽培历史可以追溯到公元前六世纪。在陕两西 安“、卜坡遗址”考占中发掘出了距今6 8 0 0 年以前的碳化菜种，经鉴定确认为属于芥菜一 类的种子。曲汉的尹都尉砖中的“种芥篇”记载“赵魏之郊谓之大芥其小者谓 之辛芥，或谓之幽芥。”表明芥菜在当时已有植株大小的变异。芥菜是由黑芥( b ，s i c 。n i g r a k o c h ) 和芸薹( b r a s s i e ar a p al ) 天然杂交而形成的异源四倍体植物( 中国农业百科全， 1 9 9 0 ) 。从长沙马千堆一号汉墓中发掘出韵芥菜种子及有芥菜相关记载的竹筒表明东汉时期 长江中f 游芥菜的栽培已相当普遍。芥菜在我国有j “泛的分布，鉴r 中国芥菜的经济价值 对其起源、分类、和遗传学方面的研究很有必要。过去受科研技术水平限制，仅能对中国 芥菜的遗传多样性现象进行传统的统计学分析，而随着分子生物学实验技术的发展，现在 已经能在分| f 水平上对中国芥菜的遗传多样性进行研究特别是近年来分子标记技术的迅 速发展更加速了中国芥菜的相关研究。中国芥菜的遗传变异的类型很多，要了解中国芥菜， 就有必要对该物种的各个分支的亲缘关系进行系统和深入的研究。 2 2 芥菜的分布 陈材林等对我国2 0 个省的近1 0 0 0 份材料的栽培学调肖表明：除高寒地区和干旱地区 蚍外在全国箨省都有芥菜栽培，不存在分布的边界，并且不同的地区分布的集散程度、类 型和品种数鼙也有较大差异( 陈材林，周光凡等1 9 9 0 ) 。中国芥菜对生态条件的要求既有 相对的一致性义有显著的差异性；在地域豹分布上表现出j “泛性也表现出区域性。芥菜分 布的区域有三个：秦岭淮河以南，青藏高原以尔剑东南沿海地区是我国芥菜的主要栽培地 区：秦岭淮河以北，人兴安岭以南，呼和浩特艮城兰州一线以南以尔的地区，是 我国芥菜的次要栽培地区；呼和浩特妊城兰州一线以北以西的地区和青藏高原， 是我国芥菜的零晕分布的区域( 陈材林，周光凡等，1 9 9 0 ) 。中国的栽培芥菜主要分布在华 南以及长江中f 游各省区，无论往变异类型的 富程度还是在品种资源数域的分布方面， 四j i l 省都居全国各省2 首，并士要集中r 四川盆地内，住芥菜的类型、变种、晶种和数姑 的分布上，盆地内i i - 四j i l 全省的9 5 以上( 刘佩英，1 9 9 6 ) 。 浙江大学硕士学位论文 中函莠菜遗传多样性s 亲缘芙袤磷究 2 3 芥菜的分类 陈材林等对我国境内1 0 0 0 多份芥菜材料进行了系统的观察分析，并根据形态结构的稳 定性和显著的筹异性，将芥菜种分为根芥、苇芥、薹芥、叶芥四类，共1 6 个变种( 陈村林， 周光凡等11 9 9 0 ) 。经检验发现各类群的染色体数目均为2 n = 3 6 ，这1 6 个变种之间不存在 中间类型，并且相互之间不存在生殖隔离，所以这1 6 个芥菜的分类群体均属于“种”以r 的范畴，麻划分为芥菜的变种( 杨以耕，陈材林等，1 9 8 9 ) 。这些变种的分类结果如f ： 分类名称以及分布的地区 根用芥菜大头芥( v a tm e g a r r h i z a s e ne t l e e ) ，在我国大部分地区均有栽培 茎用芥菜 笋子芥( 肠 c r a s s i c a u l i sc h e ne ty a n 曲，主要分布在四川和江胡 羊瘤芥w a rt u m i d at s e ne tl e e ) ，主要分布于四) l l l l 浙江 抱子芥( g e m m i f e r a l e ee tl i n ) 主要分布在四川 叶用芥菜 大叶芥( p 缸r u g o s a b a i l e y ) ，r 。泛分布在我国黄河以南地区 小叶芥( v a t f o l i o s ab a i l e y ) ，主要在我国的鹾南有栽培 白花芥( v a tl e u e a n t h wc h e ne ty a n g ) ，仅在四川有发现 花n t 。芥f 佑tm u l t i s e c l ab a i l e y ) ，在上海、江苏、浙江都有栽培 长柄芥( v a r 1 0 n g e p e t i o l a t ay a n g e tc h e n ) ，主要分布在四川 风尾芥( v a t ：l i n e a r 帕l i as u n ) ，在四川有少量栽培 叶瘸芥( 陷rs l r u m a t at s e ne tl e e ) ，在四川i 、浙江等省有分布 宽柄芥( 砌rl a t i p al i1 ，在四川、江苏、浙江、陕西等地都有栽培 卷心芥( 妇ri n v d u t ay a n ge tc h e n ) ，在四川有普遍栽培 结球莽( v a r c a p i t a t ah o r t ) ，主要在广东、福建有栽培 分孽芥( v a tm u l t i c e p st s e n e tl e e ) ，在全国箨省都有栽培 薹州芥菜薹芥( v a nu t i l i sl i ) ，变种在四j i l 、浙江、r 尔等省都有栽培，按照 花茎和侧薹的肥人程度可以分为多薹型和单薹型两个主要类型 2 4 芥菜的多样眭 经过漫长的年代，中国芥菜在自然选抒和人f ：选择的共同影响r 形成了一系列的变异 类型。芥菜变异的程度之人在所有的栽培作物中是罕见的，是芸薹属植物在进化上的一个 典型种类。陈材林对我国境内的芥菜材料多年的栽培调卉表明，芥菜的遗传变异主要烂表 现为根、苹、叶和花器官的变异( 陈材林，周光凡等，1 9 9 0 ) 。芥菜根器官在进化过程中， 主根特化成各种肉质的营养储藏器官；萃器官变异主要有二个方向，茎增大，增租，加 k 形成莴笋状的肉质苹。莩上着生瘤状的突起，突起的肉质的瘤和肉质的摹都可以食h | ； 植株的腋芽在茎膨人的时候随着膨人，与肉质的莩兆同构成可食埘的部分；叶芥的变异 办向主要是叶形态变化n i 柄加艮变肥厚，可食用性增援，q 柄的中部或f 部着生瘸状 的突起肥厚多汁的肉瘤可以食圳。叶器官的变异是芥菜的器官变异中的展典刑的。卷心 4 浙江大学硕士学位论文 中舀芬荣遗传多样性与亲缘关系醌究 芥菜、结球芥菜变种蚤抱的心口是可食埘的帮分；花器官的变异主要指花盛的变异，经过 低温春化后，有些芥菜类碰的花薹提前抽出前且形成肥人的肉质可食用结构。芥菜的变异 还包括植株颜色或叶片颜色以及花蕾的颜色的变异，其中白花芥菜就是很有特色的一种变 异类型。( 刘佩英。1 9 9 6 ) 2 5 遗传多样性研究 目前，中国芥菜的遗传多样性相关的研究已经有很多途径，通常可以通过对历史资料 考证、品种间的形态学比较以及生物化学、分子生物学年细胞遗传学分析的方法来进行。 2 5 1 历史考证 我国的芥菜栽培有着悠久的历史，对不同历史时期的相关材料的研究很有可能找到诸 如具体作物的起源和演化的痕迹。根据对古代文化遗址的考察、出十文物的佐证和对大量 历史书籍的奁阅得出的证据证明，在我国境内首先产生的是叶川芥菜类群，随后产生的是 根h j 芥菜和薹_ i j 芥菜类群，最后产生的是茎_ h j 芥菜类群( 刘佩英，1 9 9 6 ) ，长期以来，中国 芥菜的变异一商没有停止过，并且随着种内变异类型的增多，变异的深度也在逐渐加大， 在四个类群的内部也发生了强烈的分化变异直到形成现在的以1 6 个变种类型为代表的中 国芥菜的栽培群体和白然群体。 2 5 2 形态学分析 中国芥菜的遗传变异首先直观地体现在植株个体形态的变化上，因此，从形态学分析 的角度对中国芥菜的变异类型之间的相似性和差异性进行调有研究可以获得芥菜种内分类 群体之间的亲疏关系。陈材林( 陈材林，周光凡等，1 9 9 0 ) 等把在国内收集的1 0 0 0 多份材料 进行了1 0 年的栽培观察，重点从形态学的角度进行了调查比较分析。对一般的植物学性状 如株高、开展度、叶形、叶长、n 宽、叶色、叶柄的长宽厚、分蘖的多少，以及花、果、 种子和并种变异类型的特殊性状，比如根芥的肉质根的形状和人小，叶芥的叶的形状，人 小等进行了调轰研究表明，在1 6 个具有典璎性状的变种之间存在许多中间过渡类型，这止 楚中国芥菜的进化和演化的细微的迹象，也可以说，中国芥菜从远古到现在经历了相当细 化的遗传变异过程，更重要的是我们从这些过渡类型可以看清芥菜种内从一个变种到另一 个变种的演化过程。 2 5 3 同工酶分析 对同i ，酶的多态性分析是调布生物群体遗传多样性的一条彝观的t 化途径( d i a s l j s 浙江大。乎硕七学位论文中函莽菜遗传多样毪与亲缘关系磅究 e t a l ，1 9 9 4 ) 。形态特征的表刑特征分析的方法由r 环境变化的影响存在很人的局限性 ( n i e l s o n 1 9 8 5 ) ，而同1 ：酶受基冈控制，并且同i ：酶在进化中有一定的稳定性，在一定程度 上反映 n 了生物的系统发生和进化亲缘关系，因此可以用于对植物的不同分类群问进行比 较从而获得物种之闻的亲缘关系为分类学提供生物化学的证据( 陈学群，周源等，1 9 9 3 ) 。 同i ：酶分析已经被j “泛用于各种遗传多样性和遗传距离指数和杂台性水平等遗传参数的研 究( m i c h a e l - m e ta 1 1 9 9 7 ) 。 2 5 3 1 酯酶同工酶分析 酯酶同j ：酶分析也被应用于中国芥菜的遗传多样性的研究。陈学群等采蚪 芥菜四人类 群的j 6 个变种的4 4 份代表品种的成熟花蕾和种子为材料进行了酯酶同r 丁：酶分析，结果， 种子和花蕾的酶带类型基本相同，将各变种和类群间的相互比较最终得到的酶谱距离作为 变种间和类群间的区分的指标( 刘佩英，1 9 9 6 ) 。通过对酯酶同i ：酶分析以及酶谱距离的测 定得到四个类群内和类群间的平均的酶谱距离。平均酶谱距离的实质是在生物化学水平上 类群间的遗传差异和亲缎关系的量化，反映的是生物类群间的遗传距离。研究结果表明根 芥、萃芥、薹芥均可能是从叶芥演化而来的。薹芥类群与其他的类群相比较，其酯酶同一l ： 酶的距离相差最大，并且其酶谱的表现类型也与其他类群差异较人，这表明薹芥与其他类 群的亲缘天系晟远，由此推断薹芥可能是芥菜物种演化过程中产生的一个独立的分支( 刘佩 英1 9 9 6 ) 。同时，四夫类群问的平均酶谱的距离要大丁- 类群内的平均酶谱距离，说明锌类 群间的亲缘关系要比各类群内的变种间的亲缘关系远。虑该在芥菜种以f 和变种以上再定 为四个芥菜弧种，即根芥距种，叶芥哑种，萃芥弧种刹薹芥弧种( 陈学群，周源等，1 9 9 3 ) 。 2 5 3 2 过氧化物同工酶分析 过氧化物酶也是一种重要的同i 酶分子标记。芸薹属作物的过氧化物同i ：酶酶谱的比 较表明如果两者的过氧化物同i ：酶的谱带近似那么两者的亲缘关系就比较近( 吴沿友，蒋 九余等，1 9 9 6 ) 。对栽培芥菜、野生芥菜，以及其原始亲本( 黑芥j j 白菜) 的过氧化物酶禾j 细胞 色素氧化酶同l ：酶的分析表明，我国西北地区也可能是芥菜的起源地，我国栽培芥菜的j 泛分布是野生芥菜演化的直接结果( 陈学群，周源等，j 9 9 3 ) 。上述两种同i ：酶的分析表明 芥菜的酶谱是黑芥与白菜酶谱的完箍的叠加，而酶谱蠢加现象的本质是基因的叠加，在 定科度上让明芥菜是白菜和黑芥的罱代。栽培芥菜f j 野生芥菜在过氧化物同i ：酶利细胞色 素氧化酶同l 酶的特征酶谱上表现一致，说明它们的来缘天系饭近。 6 浙江大学硕 学位论文中国芥菜遗传多样性与亲缘关系磅究 2 5 3 3 酸性磷酸酶同工酶分析 童南垒笛研究了芥菜不同类型的品种和其原始亲本种白菜( b r a s s i c ac a m p e s t r i sl 1 和黑 芥( b r a s s i c a n i g r ak o c h ) 的酸性磷酸酶同i ：酶酶谱的表现，结果表明，芥菜的酸性磷酸酶同 l ：酶酶谱表现与自菜、黑芥的酸性磷酸酶的酶谱有较强的同源性( 童南奎，陈世儒，1 9 9 0 ) 。 芥菜不同类型的品种与其酸性磷酸酶同j 二酶酶谐表现之间也有一定的关系，在形态学上对 芥菜的翊分，包括叶芥、裂叶芥、瘤叶芥、结球芥、基部分支芥、苇芥、根芥几太类型( 陈 世儒，童南奎，1 9 8 5 ) ，它们的形态有明显的差异。芥菜的各种变异类型在酸性磷酸酶同j ： 酶的酶谱表现上也有一定的差异，但芥菜品种在酶谱上表现的差异并不与它 、j 在彤态上豹 差异完全一致，仅用芥菜三叶期幼苗的酸性磷酸酶同丁酶还不能区分芥菜的不同类型的品 种_ j 同一r 酶来划分芥菜的类型可能与从形态上划分的结果不一致( 童南奎陈t h ：儒，1 9 9 0 ) 。 s e k h o n 等预测印度芥菜f l 来自丁。双亲间同一l 酶的遗传距离的杂种优势，检验基于同i ：酶 的多样性的互作在预测杂种优势中的作用，结果通过把以同1 ：酶为基础的遗传距离分为普 通遗传距离和特殊遗传距离，将特殊遗传距离与形态特征的特殊配合力联合有可能提高杂 种优势的预测度。( s e k h o nm s e ta 1 1 9 9 5 ；l a b a n ak s e ta 1 1 9 8 4 ；k u m a rk e ta 1 1 9 8 5 ) 2 5 4 核型分析 生物的染色体的变化与生物的进化有直接的关系，对生物的染色体的核型分析可以为 生物的进化羊i l 遗传变异以及遗传的多样性提供细胞遗传学的证据。根据l e v i t s k y 提出的核 犁的对称性与不对称性的概念可以分析物种的进化趋势，一。般来说，对称的核型是原始的， 但核剩的不对称性的的增加却不总是与外部形态的转化同步。对芥菜的6 个变种进行的染 色体的核型分析，从核型进化的趋势来看，芥菜的核型有可能是由不对称向对称发展，与 l e v i t s k y 的核犁进化趋势的观点不一致( 童南奎，1 9 9 1 ) 。利容干等对芬菜的1 2 个变种进行 分析的结果表明：在核型水平