菊花观赏性状的遗传与进化研究

1、菊花观赏性状的遗传与进化研究菊属植物系统进化与菊花起源研究菊属植物种下变异的研究1菊属系统学及菊花探源的研究进展ADVANCES OF RESEARCHES ON PHYLOGENY OF DENDRANTHEMUM AND ORIGIN OF CHRYSANTHEMUM1、目的及意义2、研究概况3、目前正在进行的研究4、相关研究2 菊花（Dendranthema grandiflorum Kitamura）是中国的传统名花。从原始的野生种类经过栽培, 杂交选择和精心的培育，已经逐步发展成为世界上品种最为丰富的栽培植物。据统计，目前全世界菊花品种总数约为三万个，中国超过了3000个，分属22个

2、品种类型。菊花的品种变异的多样性是现代花卉育种的一大奇迹。1.1 世界园艺史上的一大奇迹3中国菊花之美古典菊花的“五美”广泛的生态适应性丰富的变异类型多样的用途1.2 中国园艺学家的一大贡献4 栽培菊花（Florists chrysanthemum）最初诞生在中国，菊花的奇特变异根置于中国传统“花文化” 。育成菊花的基本亲本原种均系中国原产。 起源地？ 起源时间？ 起源方式？ 原始野生种？1.3 中国菊花起源之谜5育种意义文化价值科学价值1.4 研究的意义6问题的提出德国园艺学会中日文化界的争论中国科学界的认识72、研究概况2.1 文献分析2.2 比较形态学研究2.3 引种试验2.4 杂交试验

3、2.5 细胞学研究2.6 数量分类分析2.7 分支分类分析2.8 分子系统学研究2.9 核酸原位杂交试验2.10 核酸序列分析8中国古代菊花谱录研究 调查发现存世或佚失而可考于古书中的菊花谱录共75本，辑有菊花的古代综合性花卉书籍6部。对于存世的古菊谱中的25本进行了分析研究。研究表明：我国菊花早期以黄色、白色、紫色为主，花型多为小花，有平瓣、管瓣、桂瓣的分化，重瓣花已经具备；至明代中后期，菊花品种在花径和重瓣性方面都有显著提高，花型分化多样，“细叶菊”尤显突出，我国现代菊花花型多已出现；清代菊花品种在明代发展的基础上，继续朝同一方向发展，品种数量激增。 2.1 文献分析9文献分析的主要结论四

4、个主要的发展时期： 早期、栽培技术发展期、 品种激增期、缓慢发展期。菊花的国际间交流： 中日、中英、中法、中美。菊花品种主要形成方式的推论： 自然变异； 人工选择； 栽培变异。102.2 比较形态学研究菊花的分类学性状（园艺学研究）中国野生菊属植物的研究（植物学研究）栽培菊花与部分野生种的形态交叉11中国野生菊属植物的研究菊属共记34种，中国原产17种；野外调查（分布状况，形态变异）；引种栽培试验和种下变异分析变异分析。12中国菊属植物的区域分布和垂直分布交叉分布区域花期交叉与种间杂交132.3 引种研究 根据综合评估的方法确定菊属植物在北京地区引种成功的指数。几种菊属植物的引种研究。北京园林

5、，1996，2：17-22142.4 杂交试验菊属7个种的人工中间杂交试验。北京林业大学学报，18（4）：16-21。15杂交试验结果16种间杂交分析172.5 菊属植物细胞学研究栽培菊花起源的细胞遗传学研究。1992，第二届中日植物染色体学术讨论会。18 部分菊属植物核型参数汇编19THE DISTRIBUTION OF 18-26s rDNAD. nankingense 2n=18D. lavendulifolium 2n=18D. indicum 2n=1816m+2sm16m+2sm28m+4sm+4st20菊花起源假设途径212.6 数量分类研究中国菊属植物部分种的数量分类研究，北京

6、林业大学学报，17（4）：9-1422中国菊属一些种的分支分类学研究，武汉植物学研究，15（1）：27-34。2.7 分支分析232.8 分子系统学研究植物遗传多样性概念遗传标记 表型标记、蛋白标记、DNA标记 （RAPD 、 AFLP 、 SSLP）植物系统学概念24菊花起源的RAPD分析 摘要：利用RAPD分析技术，选取22个20个碱基长度的随机引物，对7个野生菊花、14个栽培菊花和5个种间杂种进行了随机扩增。利用UPGMA法对扩增数据进行分析。结果表明：毛华菊、野菊与栽培菊花亲缘关系较近。关键词：RAPD分析， UPGMA法，菊花起源2524个分类单位一次随机扩增的多态DNA2627部分

7、菊属植物的AFLP分析* 利用AFLP技术，对12个菊属分类群进行了聚类分析。实验中选择EcoR和 MseI 这一酶切组合，5个E+3和M+2引物组合及1个E+3和M+3引物组合进行选择性扩增。共得到287条条带，其中多态性条带占85.71%。利用UPGMA方法对扩增数据进行分析， 28图1 不同酶切组合的反应产物 图2 引物E1M10扩增产物 29 结果表明：所选的两个栽培品种滁菊和亳菊差异很小，可归并为一个品种；野菊，甘菊，菊花脑之间的亲缘关系很近，两个栽培品种与毛华菊，野菊，甘菊亲缘关系相对较近，紫花野菊次之，小红菊相对最远。302.9 染色体原位杂交研究 采用染色体原位杂交技术，分别以

8、16-26s rDNA和菊属植物基因组DNA为探针， 从细胞分子生物学水平上 对菊花起源作了进一步研究。31THE DISTRIBUTION OF genome DNA地3的GISH信号A1：染色体的DAPI图象。A2：天柱山毛华菊基因组 DNA在染色体上的 信号分布。32THE DISTRIBUTION OF genome DNA滁菊的GISH信号A1：染色体的DAPI图象。A2：野菊的基因组DNA 在染色体上的信号 分布。 33THE DISTRIBUTION OF genome DNA矮黄的GISH信A1：染色体的DAPI图象。A2：天柱山毛华菊基因组 DNA在染色体上的 信号分布。 3

9、4D. nankingense B. D. lavandulifolium C.D.indicum3536rDNA数量随倍性增高而明显增高。不同基因组间差异很小。37菊属植物存在广泛的种质渗入。38结果表明：菊花起源是属内高度网状化的系统发育模式背景下，杂交、异源多倍化和染色体水平上变异等多种途径进化的结果。毛华菊是栽培菊花的主要起源种，野菊、菊花脑和甘野菊次之，紫花野菊作用最小。392.10 序列分析插入序列分析功能序列分析形态进化的分子机理40若干种菊属植物ITS序列分析 摘要：通过ITS序列分析和叶绿体基因 trnT- trnL片段分析，支持毛华菊、 野菊、甘菊是主要的杂交原始亲本种。关

10、键词：ITS序列， trnT-trnL片段， PAUP分析41424344小结:(1) 菊属植物网状的系统发育式样和菊花起源 网状的系统发育式样 菊属植物网状进化的前提是明显的： 在自然界中杂交很容易发生。 引种有利于打破地理隔离。 GISH结果和PCR-RFLP及AFLP的结果表明各基因组间可能有趋同和混合的现象。ITS 序列的趋于一致化也支持了网状进化的式样。普遍的趋异趋异背景下的趋同45(3 ) 染色体水平的变异 NOR的多态性（栽培种和野生种均有） NOR 的杂合性（暗示了杂种性质） NOR的生物学功能的潜在影响(2 ) 关于菊花主要起源种的商榷 众多的证据证明毛华菊为栽培菊花重要的祖

11、先种 （花形变异；模式材料）紫花野菊在菊花起源中起的作用可能比较小(4) DNA水平的研究 多态性（信息量大） 稳定性 准确性 与传统方法得到的结论相似46菊花起源构想示意图毛华菊 X 野菊原始菊花类群栽培菊花类群紫花 野菊小红菊甘野菊菊花脑473 正在进行的研究菊属植物种下变异分析特出野生种分析小菊品种分类研究大菊品种分类研究菊属植物系统进化相关基因的研究花色机理研究及转基因技术研究48种下变异分析菊属植物存在广泛的种下变异；种下变异的形式和菊花品种变异类型吻合；种下变异在菊属植物中呈现网状分布式样。 毛华菊花朵形态变异，北京林业大学学报，21（3）：92-93。49FLOWER MORPH

12、OLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum舌状花花瓣畸形扭曲，头状花序不整齐。发现于安徽天柱山，海拔740米。50FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum舌状花花瓣成荷瓣型。发现于河南栾川县老君山自然保护区，海拔1450米。51FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum舌状花花瓣截面呈“V”字形。采集于河南栾川县老君山自然保护区，海拔1450米。52FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof

13、 Dendranthema vestitum外围舌状花有管瓣型、匙瓣型和平瓣型。发现于安徽天柱山，海拔730米。53FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum舌状花全部变成匙瓣状，排列整齐。发现于安徽天柱山海拔730米处，溪流边。54FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum罕见的管瓣型舌状花。发现于河南栾川县老君山自然保护区，海拔770米。55FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum舌状花

14、花瓣为匙形，中部的管状花花瓣呈紫色。发现于安徽天柱山，海拔730米。56FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum复瓣类，23轮，舌状花瓣数31枚。发现于安徽天柱山海拔730处。57FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum舌状花花瓣呈鹅黄色，尤以花蕾最为明显。发现于河南栾川老君山自然保护区，海拔1400米。58FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum河南栾川老君山自然保护区内海拔1400米处10平米范围内的毛华菊花朵形态变异。59FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum安徽天柱山海拔700和730米处溪流边的毛华菊花朵形态变异60甜菜碱合成途