【畢業(yè)學(xué)位論文】（Word原稿）南瓜種質(zhì)資源多樣性及親緣關(guān)系的AFLP分析蔬菜學(xué)碩士論文

密級(jí) 論文編號(hào)： 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院 學(xué)位論文 南瓜種質(zhì)資源多樣性及親緣 關(guān)系的 析 of of I 摘 要 南瓜屬作物在世界范圍內(nèi)廣泛分布，中國(guó)更是南瓜種植大國(guó)，具有豐富的南瓜種質(zhì)資源。南瓜具有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分和極高的藥用價(jià)值，因此，南瓜的開(kāi)發(fā)利用受到越來(lái)越多蔬菜學(xué)家的關(guān)注。然而，長(zhǎng)期以來(lái)南瓜屬種質(zhì)資源的搜集、保存、開(kāi)發(fā)以及利用并沒(méi)有得到足夠的重視，品種混雜現(xiàn)象嚴(yán)重。所以，廣泛搜集南瓜屬種質(zhì)資源，加強(qiáng)南瓜屬種質(zhì)資源 的整理、開(kāi)發(fā)利用以及種質(zhì)保存工作十分必要。本研究搜集了 88 份來(lái)源和類型不同的代表性南瓜屬種質(zhì)，開(kāi)展南瓜屬作物遺傳多樣性和親緣關(guān)系研究，旨在從分子水平探討南瓜屬種質(zhì)資源的多樣性分布、親緣關(guān)系以及在分類學(xué)上的地位，鑒別和發(fā)現(xiàn)新的基因源，為種質(zhì)資源的收集、整理、保存和開(kāi)發(fā)利用提供一定的理論和實(shí)踐依據(jù)。主要研究結(jié)果如下： 本研究采用 形態(tài)學(xué)和分子角度對(duì) 88 份南瓜屬蔬菜的遺傳多樣性以及親緣關(guān)系進(jìn)行了探討。 通過(guò)對(duì) 64 對(duì) E+2/M+3 引物組合的篩選，選出 10 對(duì)多態(tài)性較高，且?guī)吻逦囊锝M合。這 10 對(duì)引物組合共獲得 515 條清晰可辨的標(biāo)記，其中有 202 條多態(tài)性標(biāo)記， 多態(tài)率最高的引物組合為 而最低的組合為 為 所以引物的選用對(duì)全面揭示南瓜屬種質(zhì)資源的遺傳多樣性是非常重要的。 同時(shí)使用 種軟件，通過(guò) 所得的多態(tài)性標(biāo)記進(jìn)行聚類分析，兩種軟件聚類分析得出的結(jié)果完全一致，在相似性系數(shù)分別為 將供試材料分成了四大類群，即中國(guó)南瓜類群、美洲南瓜類群、印 度南瓜類群和黑籽南瓜類群。在四個(gè)類群中，黑籽南瓜和美洲南瓜的親緣關(guān)系最近，和中國(guó)南瓜的親緣關(guān)系次之，和印度南瓜的親緣關(guān)系最遠(yuǎn)；三個(gè)常見(jiàn)的栽培種，即中國(guó)南瓜，美洲南瓜和印度南瓜三者之間，美洲南瓜和中國(guó)南瓜的親緣關(guān)系較近，與印度南瓜的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。 中國(guó)南瓜類群 以中國(guó)南瓜為主，該類群包括的種質(zhì)數(shù)量較多，各種質(zhì)間的葉形、瓜型、果實(shí)顏色等的差異也較大，這些種質(zhì)的遺傳多樣性與我國(guó)南瓜栽培歷史比較悠久，栽培地域遼闊，生態(tài)環(huán)境多種多樣有關(guān)， 這從 為南瓜屬種質(zhì)資源的收集、開(kāi) 發(fā)利用以及新品種的選育提供了重要的參考依據(jù)。 關(guān)鍵詞：南瓜，遺傳多樣性，親緣關(guān)系， is So to of a on of of is So it is to 88 or in to on of is to to of as In to 8 10 +2/M+3 4 A 15 of 02( On of by of 88 be . . . . . . . . . . of . to It NA 錄 摘要 引言 1 第一章 文獻(xiàn)綜述 3 瓜的起源與演化 3 瓜的分類 3 瓜遺傳多樣性的研究 5 傳多樣性的概念及其研究意義 5 瓜遺傳多樣性研究 8 子標(biāo)記技術(shù)在植物起源、演化及分類上的應(yīng)用 8 要分子標(biāo)記技術(shù)的類型及基本原理 8 子標(biāo)記技術(shù)在南瓜遺傳多樣性 研究中的應(yīng)用及研究進(jìn)展 16 研究的目的和意義 16 第二章 南瓜遺傳多樣性及親緣關(guān)系研究 18 料和方法 18 試材料 18 間性狀調(diào)查 19 驗(yàn)地點(diǎn)和 設(shè)計(jì) 19 驗(yàn)材料植物學(xué)性狀調(diào)查 19 子標(biāo)記方法 19 取及濃度檢測(cè) 20 應(yīng)體系及銀染程序的建立 20 丙烯酰胺凝膠電泳 22 據(jù)處理與分析 23 第三章 結(jié)果與分析 24 間試驗(yàn)材料植物學(xué)性狀調(diào)查結(jié)果 24 應(yīng)體系的建立以及對(duì)南瓜屬蔬菜遺傳多樣性的檢測(cè) 28 濃度與純度 28 切連接及預(yù)擴(kuò)增 28 擇性擴(kuò)增 29 瓜屬蔬菜種質(zhì)資源遺傳多樣性及親緣關(guān)系的 類分析 32 第四章 討論與結(jié)論 38 論 38 術(shù)研究生物遺傳多樣性的優(yōu)勢(shì) 38 于南瓜屬植物的 系探索 38 染技術(shù)存在的問(wèn)題的克服辦法 40 不同聚類軟件聚類圖比較及拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可靠性分析 40 瓜屬蔬菜親緣關(guān)系探討 40 研究對(duì)于南瓜屬植物遺傳育種的作用 41 論 42 參考文獻(xiàn) 43 附錄 47 致謝 48 作者簡(jiǎn)歷 50 1 引言 南瓜 (葫蘆科南瓜屬的一個(gè)植物種群，是人類社會(huì)栽培較古老的作物之一，人類種植南瓜的歷史可以追溯到公元前 4050 年，最早的中國(guó)南瓜和墨西哥南 瓜的碎片在公元前5000 3000年就已經(jīng)存在了。 南瓜具有良好的栽培特性，對(duì)環(huán)境條件的適應(yīng)性強(qiáng)，在世界范圍內(nèi)廣泛栽培。據(jù)聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織（ 計(jì)資料， 2002年全世界南瓜種植面積為 137萬(wàn)公頃，總產(chǎn)量 1691 萬(wàn)噸，在世界蔬菜作物種植產(chǎn)值中，南瓜居第位，年銷售產(chǎn)值達(dá) 40 億美元。 2002 年我國(guó)的南瓜種植面積約為25萬(wàn)公頃，占世界面積的 19%，總產(chǎn)量 410萬(wàn)噸，占世界當(dāng)年產(chǎn)量的 趙一鵬等， 2004)。 在過(guò)去的很長(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)，南瓜只是用作救災(zāi)救荒，以及淡季蔬菜的替代品，或者被用作動(dòng)物飼料，被人們 視為“上不了臺(tái)面”的粗糧。但是隨著對(duì)南瓜營(yíng)養(yǎng)價(jià)值研究的深入，人們發(fā)現(xiàn)，南瓜不僅具有豐富的營(yíng)養(yǎng)成分，還具有很高的藥用價(jià)值。南瓜中胡蘿卜素、鉀和磷含量豐富 , 胡蘿卜素含量可與胡蘿卜、番茄相媲美；南瓜還含有果膠、南瓜多糖、甘露醇、寡氨酸、生物堿、南瓜籽堿、葫蘆巴堿、色素、降血糖多肽物質(zhì)等。其中，南瓜多糖有降血糖、血脂、提高肌體免疫力之功效；果膠具有很好的吸附性 ,能粘接、消除體內(nèi)細(xì)菌毒性和其它有害物質(zhì) ,預(yù)防和治療動(dòng)脈粥樣硬化 ,保護(hù)胃腸道粘膜免受粗糙食品刺激 ,促進(jìn)潰瘍愈合；葫蘆巴堿有減肥和降血糖的作用；南瓜中還含有豐 富的 生物 ,能降低肌體對(duì)致癌物質(zhì)的敏感程度 ,防止癌變 ,還含有一種可分解亞硝銨的酶 ,對(duì)防癌也有一定的作用 (李新崢等 ,2004)。隨著人們對(duì)南瓜認(rèn)識(shí)的不斷深入，南瓜走上了高檔餐桌，成為人們的膳食新寵。 南瓜種質(zhì)資源非常豐富，就其含的物種的量而言，超過(guò)了蔬菜中的兩大家族蕓薹屬（ 番茄屬 (豐富的種質(zhì)資源類型以及世界范圍內(nèi)栽培條件的多樣性帶來(lái)了南瓜屬蔬菜極為豐富的多樣性，被譽(yù)為多樣性之最 (王鳴， 2002)。南瓜的多樣性包括：生育期的多樣性，既有早熟、中熟、晚熟類型；植株 形態(tài)多樣性：包括長(zhǎng)蔓、短蔓、中蔓、矮生等類型；果實(shí)形狀多樣性，有球形、扁圓形、葫蘆形、橢圓形等；果實(shí)大小多樣性，大的果實(shí)達(dá)到幾百公斤，小的果實(shí)只有幾十克；果實(shí)色彩多樣性，有紅、白、黃、綠、復(fù)色等；利用多樣性，可鮮食、籽用、藥用、觀賞、加工等。但是，如此豐富的種質(zhì)資源似乎并沒(méi)有得到人們廣泛地開(kāi)發(fā)利用，就我國(guó)而言，目前南瓜的栽培主要以民間栽培為主，品種混雜，同物異名和同名異物現(xiàn)象嚴(yán)重，為南瓜種質(zhì)資源的收集、保存和利用造成了一定的困難，所以加強(qiáng)南瓜種質(zhì)資源的調(diào)查、整理、利用，對(duì)稀有種質(zhì)資源的保存成為南瓜植物育種工 作中迫切需要解決的問(wèn)題。 在中國(guó)乃至世界范圍內(nèi)，對(duì)南瓜的研究工作相對(duì)較少，傳統(tǒng)的遺傳多樣性與親緣關(guān)系研究一般從形態(tài)學(xué)角度進(jìn)行，目前已有學(xué)者用同工酶電泳和 術(shù)對(duì)南瓜親緣關(guān)系進(jìn)行研究，但是總的看來(lái)，研究群體的代表性還不夠，并且，由于研究方法的限制性，研究?jī)?nèi)容也無(wú)法更加深入地進(jìn)行。所以采用更加可靠的分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)南瓜屬的遺傳多樣性以及親緣關(guān)系進(jìn)行深入探討是一項(xiàng)十分重要的研究課題。 本研究以不同地區(qū)不同類型的代表性南瓜屬種質(zhì)為材料，在前人研究的基礎(chǔ)上采用 子標(biāo)記技術(shù)開(kāi)展了南瓜種質(zhì)資源遺傳多樣性、親緣 關(guān)系和分類的研究，主要目標(biāo)如下： 2 1 了解供試南瓜種質(zhì)資源在不同水平上的遺傳多樣性狀況； 2 分析不同來(lái)源南瓜種質(zhì)遺傳多樣性的特點(diǎn)； 3 明確不同類型南瓜種質(zhì)資源的遺傳進(jìn)化關(guān)系和分類地位。 本研究為南瓜的起源、演化和分類提供新的理論依據(jù)，為進(jìn)一步的遺傳多樣性評(píng)價(jià)和核心種質(zhì)構(gòu)建提供技術(shù)支持，進(jìn)而提高南瓜種質(zhì)資源收集、鑒定、評(píng)價(jià)、管理、利用和創(chuàng)新的效率，更有效地為育種和生產(chǎn)服務(wù)。 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 3 第一章 文獻(xiàn)綜述 瓜的起源與演化 南瓜是葫蘆科（ 瓜屬（ 菜作物， 2n=2x=40。 1936 年，園藝學(xué)家、浙江大學(xué)教授吳耕民先生，依據(jù)法國(guó)羅典的分類意見(jiàn)，將南瓜的 3 個(gè)主要栽培種命名為：中國(guó)南瓜、印度南瓜和美洲南瓜（林德佩， 2000），但是，中國(guó)、印度和美國(guó)并不是這三種南瓜栽培種的初生起源中心。 目前，公認(rèn)的南瓜屬植物起源于美洲大陸，具體由兩個(gè)中心地帶：一是墨西哥和中南美洲，是美洲南瓜 ( 攪瓜 )、中國(guó)南瓜 (、墨西哥南瓜 (名灰籽 南瓜 )，可能還有黑籽南瓜 (栽培種的初生起源中心。二是南美洲的秘魯南部、玻利維亞和阿根廷北部，是印度南瓜 (栽培種的初生起源中心（ 962; 983）。 20 世紀(jì) 20 年代起，美國(guó)、前蘇聯(lián)等國(guó)家派出多批探險(xiǎn)考察隊(duì)赴墨西哥、危地馬拉、秘魯?shù)葒?guó)調(diào)查南瓜栽培植物及其野生近緣種的起源和分布。美國(guó)懷特克等在墨西哥奧克沙卡 (窟的考古發(fā)掘中的出土物證明，早在公 元前 8500 年，人類就開(kāi)始食用美洲南瓜，而人類開(kāi)始栽培美洲南瓜則在公元前 4050 年。最早的中國(guó)南瓜和墨西哥南瓜殘片是懷特克等在墨西哥奧坎波(窟和秘魯胡阿沙普雷塔 (址的出土發(fā)掘中發(fā)現(xiàn)，存在于公元前 50003000 年。至于南美洲唯一起源的印度南瓜，據(jù)卡特等的發(fā)掘報(bào)告，在秘魯圣里約哈納斯 (址，出土的印度南瓜殘片不早于公元前 1800 年（林德佩， 2000；趙一鵬等， 2004）。 目前，南瓜已經(jīng)在世界范圍內(nèi)大面積種植，但是其多樣性中心依然集中 在它的起源地，中國(guó)南瓜從墨西哥城南經(jīng)過(guò)中美洲，延伸至哥倫比亞和委內(nèi)瑞拉北部。墨西哥南瓜從墨西哥中部延伸至尤卡坦半島抵哥斯達(dá)黎加。美洲南瓜主要在墨西哥北部。黑籽南瓜從墨西哥中部，經(jīng)中美洲高原沿安第斯山抵智利中部。而印度南瓜的多樣性中心則集中在南美阿根廷、玻利維亞北部，秘魯南部和智利北部（林德佩， 2000）。 瓜的分類 據(jù)英國(guó)著名葫蘆科分類學(xué)家杰弗里研究，葫蘆科是一個(gè)中等大科，全世界大約有 130 個(gè)屬900 個(gè)種（ 980）。在我國(guó)，據(jù)中國(guó)植物志 73 卷第 1 分冊(cè)記載，我國(guó)葫蘆科植物有 32 個(gè)屬154 個(gè)種 35 個(gè)變種。南瓜屬植物是葫蘆科中葫蘆亞科（ 個(gè)組成部分之一。據(jù)艾斯奎納斯 阿爾卡扎等報(bào)道，全世界的南瓜屬植物中栽培南瓜及其野生近緣種共有 27 個(gè) (983)。 在表 除了與人類關(guān)系比較密切的五大栽培種：中國(guó)南瓜、印度南瓜、美洲南瓜、黑籽南瓜、墨西哥南瓜外，還有抗病的野生南瓜種質(zhì)，如：高抗白粉病的阿克丘賓南瓜和龍德里南瓜，高抗病毒病的厄瓜多爾南瓜，高抗白粉病、病毒病的馬提尼南瓜，可作為油料作物的油瓜（由于這些南瓜種質(zhì)在 國(guó)內(nèi)不太常見(jiàn)，所以并沒(méi)有明確的定名，以上只是音譯名），以及其他一些在國(guó)內(nèi)不太常見(jiàn)的類型。 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 4 表 瓜屬種名錄 名 種名 習(xí)性 生態(tài)環(huán)境 染色體 2n 產(chǎn)地 用途 C. 度南瓜 l 年生栽培 低地種 40 全球 熟果、花、葉、種子可食 西哥南瓜 1 年生栽培 低地種 40 全球 熟果、花、葉、種子可食 國(guó)南瓜 1 年生栽培 低地種 40 全球 熟果、花、葉、種子可食 洲南瓜 1 年生栽培 低地種 40 全球 熟果、花、葉、種子可食 德列南瓜(擬 ) 1 年生 濕地，低地 40 阿根廷 雜草 C. 利福尼亞南瓜 多年生野生 旱生、低地 40 美國(guó)南加州 亞利桑那州 雜草 雜草 形南瓜 (擬 ) 多年生野生 旱生、低地 40 墨西哥 雜草 形南瓜 (擬 ) 多年生野生 旱生、低地 40 墨西哥 雜草 C 形南瓜 (擬 ) 多年生野生 旱生、低地 40 美國(guó)，墨 西哥 雜草 瓜 (擬 ) 多年生野生 旱生、低地 40 美國(guó)，墨西哥 雜草，潛在油料 拉特南瓜(擬 ) 一年生野生 濕地，低地 40 墨西哥 雜草 洛提南瓜(擬 ) 多年生野生 旱生，低地 40 墨西哥 細(xì)南瓜 (擬 ) 多年生野生 濕地，低地 40 墨西哥 利南瓜 (擬 ) 1 年生野生 濕地，低地 40 墨西哥 德里南瓜(擬 ) 多年生野生 濕地，低 地 40 危地馬拉、伯利茲 高抗白粉病 C 提尼南瓜(擬 ) 1 年生野生 濕地，低地 40 墨西哥 抗白粉病，病毒病 C 勒南瓜 (擬 ) l 年生野生 濕生低地 40 墨西哥 阿克丘賓南瓜 (擬 ) 1 年生野生 濕生低地 40 美國(guó)佛羅里達(dá)州 高抗白粉病 掌狀南瓜 (擬 ) 多年生野生 旱生，低地 40 美國(guó)南加州 爾雙南瓜(擬 ) 多年生野生 濕生低地 40 墨西哥足葉南瓜(擬 ) 多年生野生 濕生低地 40 墨西哥生根南瓜 (擬 ) 多年生野生 濕生低地 40 墨西哥 糙葉南瓜 (擬 ) 多年生野生 旱生、低地 40 墨西哥北部 果南瓜 (擬 ) l 年生野生 濕生低地 40 墨西哥國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 5 續(xù)表 德克薩斯南瓜 (擬 ) 1 年生野生 濕生低地 40 美國(guó)得克薩斯州 黑籽南瓜 多年生栽培 高地種 40 墨西哥一智利 作瓜類砧木，抗病，耐低溫 瓜多爾南瓜 (擬 ) 野生 低地 40 厄瓜多爾 高抗病毒病 在我國(guó)常見(jiàn)的南瓜屬植物有四個(gè)栽培種：即中國(guó)南瓜 (又名倭瓜、飯瓜；印度南瓜 (又名筍瓜；美洲南瓜 (又名美國(guó)南瓜、西葫蘆；黑籽南瓜 (徐東輝， 2004）。這四個(gè)栽培種中黑籽南瓜屬多年生高地栽培種，因其獨(dú)特的抗性和適應(yīng)性，一半用于砧木南瓜，故 可以明顯的與其他三種區(qū)分開(kāi)，其他三種南瓜的主要特征見(jiàn)下表 (利用表中的特征可以鑒別這幾個(gè)栽培種。 表 國(guó)南瓜，印度南瓜和美洲南瓜的主要特征 C . 官 中國(guó)南瓜 度南瓜 洲南瓜 蔓 中等硬度，細(xì)，莖五棱 軟，粗，近圓形 硬，有棱溝 葉 葉裂淺或五角形，葉脈分叉處有白斑，有絨毛 葉裂淺 葉裂淺，圓或心形 ,無(wú)白斑，右中 等長(zhǎng)刺毛 葉裂深，卵形，部分有白斑，背有刺毛 花 花冠裂片大，展開(kāi)，雄蕊細(xì)長(zhǎng) 花冠裂片外垂，雄蕊粗短 花冠裂片狹長(zhǎng)，雄蕊粗短 果梗 硬，細(xì)長(zhǎng)，有棱，基部膨大呈五角型 軟，圓筒形，草質(zhì)，不膨大 硬，短，基部稍膨大，有棱 果肉 細(xì)或有膠質(zhì)纖維 細(xì) 粗 種臍 鈍，稍對(duì)稱 尖，對(duì)稱 鈍，對(duì)稱 種緣 隆起，色較暗，鈍 光滑，色與種面同，鈍 光滑，有窄邊，鈍 用途 果實(shí)種子供食用 果實(shí)種子供食用 果實(shí)種子供食用 瓜遺傳多樣性的研究 傳多樣性的概念及其研究意義 遺傳多樣性（ 生物多樣性 (重要組成部分，所以要講遺傳多樣性，我們必須首先引入生物多樣性的概念。根據(jù)聯(lián)合國(guó)生物多樣性公約，生物多樣性(指所有來(lái)源的活的生物體中的變異性，包括陸地、海洋和其他水生生態(tài)系統(tǒng)及其所構(gòu)成的生態(tài)綜合體（ et 1993 ，陳靈芝， 1993）。生物多樣性是生物及其環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體以及與此相關(guān)的各種生態(tài)系統(tǒng)的總和，包括數(shù)以百萬(wàn)計(jì)的動(dòng)物、植物、微生物和它們所擁有的基因以及它們與生存環(huán)境形成的復(fù)雜的生態(tài)系 統(tǒng)，所以當(dāng)今世界所面臨的人口、資源、環(huán)境、糧食、能源五大問(wèn)題都與生物多樣性密切相關(guān)，解決好生物多樣性問(wèn)題是保證人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重要前提。生物多樣性包括四個(gè)層次：遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)多樣性和景觀多中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 6 態(tài)性（馬克平， 1993），其中遺傳多樣性（ 生物多樣性的核心。 廣義的遺傳多樣性是指地球上所有的生物所攜帶的遺傳信息的總和，但是一般所指的遺傳多樣性是指種內(nèi)的遺傳多樣性，即種內(nèi)個(gè)體之間或一個(gè)種群內(nèi)不同個(gè)體的遺傳變異總和 (錢(qián)迎倩，1994)。種內(nèi)多樣性是物種以上的各種水平 多樣性的最重要的來(lái)源。對(duì)遺傳多樣性的系統(tǒng)研究始于達(dá)爾文（ 1809 1882）的物種起源，他將生物中普遍存在的有遺傳傾向的變異現(xiàn)象稱為多樣性。遺傳多樣性的主要來(lái)源是 子結(jié)構(gòu)的突變，在物種長(zhǎng)期的進(jìn)化過(guò)程中，物種與環(huán)境條件相互適應(yīng)，發(fā)生基因水平的變異，反映在植物上的就是植物遺傳物質(zhì)即 生突變，不同的生態(tài)環(huán)境使這些突變向著不同的方向發(fā)展，在長(zhǎng)期的選擇過(guò)程中一些適應(yīng)環(huán)境的突變被積累下來(lái)，形成了各種環(huán)境下的不同個(gè)體類型，于是就有了我們現(xiàn)在所看到的多種多樣的生物，以及物種之間、之內(nèi)的差別。 不同植物類型遺 傳變異的來(lái)源也不同，對(duì)大范圍連續(xù)分布的異交植物來(lái)說(shuō)，遺傳變異的大部分存在于群體之內(nèi)，同一群體，個(gè)體之間會(huì)產(chǎn)生不同的變異類型；而對(duì)自交為主的植物來(lái)說(shuō)，群體之間的遺傳變異明顯大于群體之內(nèi)；至于以無(wú)性系為主的植物，因?yàn)槊總€(gè)無(wú)性系內(nèi)大部分位點(diǎn)都是純合的，形態(tài)變異也很小，而不同無(wú)性系之間都有很大或明顯的差異，遺傳變異分布在無(wú)性系之間（夏明， 1999）。 遺傳變異既是生物保持生物特性穩(wěn)定遺傳的基礎(chǔ)，也是物種發(fā)生、選擇、進(jìn)化的基礎(chǔ)。一個(gè)物種或群體的進(jìn)化潛力和抵御不良環(huán)境的能力既取決于種內(nèi)遺傳變異的大小，也有賴于遺傳變異的 群體結(jié)構(gòu) (V. 1991)。一個(gè)物種或群體遺傳多樣性越大或遺傳變異越豐富，對(duì)環(huán)境變化的適應(yīng)能力就越強(qiáng)，越容易擴(kuò)展其分布范圍和開(kāi)拓新的生存環(huán)境。物種或群體中遺傳變異的大小與進(jìn)化的快慢成正比（董玉琛， 1995；馬克平等， 1994）。 遺傳多樣性的研究具有重要的理論和現(xiàn)實(shí)意義。首先，物種或居群的遺傳多樣性大小是長(zhǎng)期進(jìn)化的產(chǎn)物，是其生存和發(fā)展的前提，一個(gè)居群（或物種）遺傳多樣性越高或遺傳變異越豐富，說(shuō)明這一居群（或物種）對(duì)環(huán)境變化適應(yīng)的能力越強(qiáng)，越容易擴(kuò)展其分布范圍和開(kāi)拓新的環(huán)境。研究證明生物居群中遺 傳變異的大小與其進(jìn)化速度成正比，因此可以通過(guò)對(duì)一些物種遺傳多樣性的研究推測(cè)其起源與進(jìn)化的歷史。其次，生物起源與進(jìn)化知識(shí)，為動(dòng)植物的分類進(jìn)化研究提供有益的資料，進(jìn)而為動(dòng)植物育種和遺傳改良奠定基礎(chǔ)。再次，遺傳多樣性是保護(hù)生物學(xué)的核心之一，通過(guò)對(duì)物種遺傳多樣性的研究了解種內(nèi)變異的大小，時(shí)空分布以及與環(huán)境條件的關(guān)系，從而制定有效的措施保護(hù)人類賴以生存的遺傳資源，挽救瀕于滅絕的物種，保護(hù)受威脅的物種。 自 19 世紀(jì)達(dá)爾文的物種起源發(fā)表以來(lái)，遺傳多樣性的研究就在世界范圍內(nèi)發(fā)展開(kāi)來(lái)，檢測(cè)遺傳多樣性的方法也隨著生物技術(shù)的 提高和實(shí)驗(yàn)手段的改進(jìn)而不斷的發(fā)展，總的來(lái)說(shuō)遺傳多樣性的研究方法主要有以下幾種。 態(tài)標(biāo)記 形態(tài)標(biāo)記是指那些在生物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程中，遺傳力較高的容易被識(shí)別的質(zhì)量性狀和差別較大的數(shù)量性狀，是最直觀的、可以進(jìn)行描述的形態(tài)學(xué)特征特性（王志峰， 2003）。如植物的果實(shí)形狀、株高、花的性型等等。由于簡(jiǎn)單直觀，容易觀察記載，長(zhǎng)期以來(lái)形態(tài)學(xué)標(biāo)記被廣泛的應(yīng)用于植物的分類和種質(zhì)資源鑒定，一些植物的形態(tài)學(xué)指標(biāo)也是植物分類的重要依據(jù)。 形態(tài)學(xué)標(biāo)記分為質(zhì)量性狀的標(biāo)記和數(shù)量性狀的標(biāo)記，對(duì)于質(zhì)量性狀，由于不易受到環(huán)境條件中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 7 的 影響，遺傳力較強(qiáng)，可以明顯的用簡(jiǎn)單的方法加以區(qū)分鑒別；對(duì)于數(shù)量性狀而言，由于數(shù)量性狀易受到環(huán)境條件的影響，不同的栽培條件會(huì)產(chǎn)生不同的調(diào)查結(jié)果，所以，在以數(shù)量性狀為標(biāo)準(zhǔn)調(diào)查植物的性狀時(shí)，必須在相似的環(huán)境條件下進(jìn)行，并且要先設(shè)計(jì)一套嚴(yán)格的調(diào)查標(biāo)準(zhǔn)，力爭(zhēng)使調(diào)查結(jié)果客觀。在注意到這一點(diǎn)之后，許多的研究者利用形態(tài)學(xué)標(biāo)記對(duì)于植物的分類以及形態(tài)標(biāo)記輔助選擇育種方面取得了很多的成果（欒非時(shí)， 2001；王志峰， 2003）。 形態(tài)學(xué)的缺點(diǎn)是數(shù)量較少，往往不足以區(qū)分所研究的材料，并且數(shù)量性狀的遺產(chǎn)機(jī)制比較復(fù)雜，遺傳表達(dá)易受到基因 互作及環(huán)境條件的影響，遺傳力較低，遺傳不穩(wěn)定，所以形態(tài)學(xué)標(biāo)記的應(yīng)用受到一定的限制。 胞學(xué)標(biāo)記 1903 年， 遺傳因子同染色體結(jié)合起來(lái)，形成了細(xì)胞遺傳這一學(xué)科。染色體數(shù)目及結(jié)構(gòu)的變化常常引起表型的變化，因此染色體的變化可以作為一種遺傳標(biāo)記。 細(xì)胞學(xué)標(biāo)記(要是指利用染色體核型 (染色體數(shù)目、大小、隨體、著絲點(diǎn)位置等 )及帶型 (帶、帶、帶等 )為指標(biāo)進(jìn)行的遺傳標(biāo)記。 核型指染色體總數(shù)、染色體組數(shù)、每條染色體的大小和形態(tài)及著絲點(diǎn)的位置等 。人們可以通過(guò)染色體的變化 (諸如缺體、單體、三體、缺失、重復(fù)、易位等 )來(lái)了解物種起源和生物進(jìn)化。染色體分帶 (借助于一套特殊的處理程序，使染色體顯現(xiàn)出深淺不同的帶紋，常見(jiàn)染色體帶型有 C 帶、 G 帶、 R 帶、 Q 帶等（李竟雄，1997）。染色體的數(shù)目、位置、大小與染色深淺具有相對(duì)的穩(wěn)定性。因此它完全可以作為一種遺傳標(biāo)記來(lái)區(qū)分不同物種和同一物種的不同種群。 細(xì)胞學(xué)標(biāo)記的缺點(diǎn)在于 染色體分帶技術(shù)的技術(shù)性較強(qiáng)，易受實(shí)驗(yàn)條件的影響，且大多數(shù)染色體具有這種細(xì)胞學(xué)標(biāo)記數(shù)目有限，導(dǎo)致細(xì)胞學(xué)標(biāo)記對(duì) 某些不具有特異性帶型的染色體或片段進(jìn)行鑒定時(shí)結(jié)果的可靠性略差（李柱剛， 2001）。 細(xì)胞學(xué)標(biāo)記在以往的研究中也發(fā)揮了重要的作用。彭正松等（彭正松等， 1998）通過(guò)對(duì)圓錐小麥高親和種質(zhì)的 C 帶分析，證明染色體重排是小麥屬植物進(jìn)化中可遺傳變異的來(lái)源之一。另外，關(guān)于利用細(xì)胞學(xué)標(biāo)記的研究還有很多（彭正松等， 1997；黃榮福等， 1996；賀昌銳等， 1996），這些研究在物種遺傳變異和進(jìn)化關(guān)系上提供了可靠的依據(jù)。 化標(biāo)記 生化標(biāo)記 (主要是指同工酶標(biāo)記，是鑒定外源 研究物種起源進(jìn)化的有效工具，與形態(tài)學(xué)標(biāo)記相比，生化標(biāo)記能夠提供更多的差異信息， 1952 年， 次獲得兩種類型的乳酸脫氫酶的結(jié)晶體，并證明它們?yōu)橥っ?，即?lái)源相同、催化反應(yīng)性質(zhì)相同而分子結(jié)構(gòu)不同的蛋白質(zhì)分子。蛋白質(zhì)是遺傳物質(zhì)表達(dá)的產(chǎn)物，因此同工酶可以作為遺傳標(biāo)記（李柱剛， 2001）。同工酶也與特殊的生理功能和細(xì)胞代謝有關(guān)，它作為生理指標(biāo)的同時(shí)，也可以探討基因的進(jìn)化和物種的演變，以及生物發(fā)育過(guò)程中基因的表達(dá)與調(diào)控。同工酶標(biāo)記有以下優(yōu)點(diǎn)： 1. 表現(xiàn)為共顯性，可區(qū)分雜合、純合、隱性基因； 2. 所 需材料少，簡(jiǎn)便，在種子或幼苗期就可以進(jìn)行檢測(cè)； 3. 表現(xiàn)穩(wěn)定，不受人工和自然選擇的淘汰（ D,1983）。同工酶標(biāo)記的缺點(diǎn)在于：同工酶的表達(dá)存在階段特異性和器官特異性，這就給同工酶資料的收集增加了難度 （ 沈法富 ,1997;張魯剛， 1998）。所以，同工酶標(biāo)記真正可以利用的位點(diǎn)很少。 子標(biāo)記 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 8 分子標(biāo)記分廣義和狹義兩種。廣義的分子標(biāo)記是指可遺傳的并可檢測(cè)的 列或蛋白質(zhì) ,包括生化標(biāo)記在內(nèi)。狹義的分子標(biāo)記只包括 記。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展 ,人類發(fā)明了一些基于 標(biāo)記。 1974年 是最早發(fā)展的分子標(biāo)記。 1987年 傳圖譜（ ，1980） ,開(kāi)創(chuàng)了分子標(biāo)記應(yīng)用的新紀(jì)元。 近 20年來(lái) ,特別是在人類基因組研究計(jì)劃的推動(dòng)下 ,分子標(biāo)記的研究與應(yīng)用得到了迅速發(fā)展。 與形態(tài)標(biāo)記、細(xì)胞標(biāo)記、生化標(biāo)記相比 ,分子標(biāo)記有以下優(yōu)點(diǎn) :直接以 形式表現(xiàn) ,在植物的各個(gè)組織、器官及整個(gè)發(fā)育時(shí)期均可檢測(cè)到 ,不受階段特異性、器官特異性和環(huán)境的限制；表現(xiàn)為共顯性 ,可以能 夠鑒別出純合基因型與雜合基因型 ,對(duì)隱性的農(nóng)藝性狀選擇有利；數(shù)量多 ,覆蓋整個(gè)基因組；表現(xiàn)為“中性” ,目標(biāo)性狀與不良性狀無(wú)必然的連鎖；多態(tài)性高 ,自然中廣泛存在著變異 ,不需要遺傳材料進(jìn)行特殊的處理（賈繼增， 1996）。 瓜遺傳多樣性研究 南瓜所屬的南瓜屬是一個(gè)大的族群，全世界的南瓜屬植物中栽培南瓜及其野生近緣種共有 27個(gè) (983)，它起源于美洲，但在世界各地廣泛栽培，經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的進(jìn)化形成了很多的栽培種，目前與人們的生活密切相關(guān)的共有四個(gè)栽培種：即中國(guó)南瓜 (印度南瓜 (美洲南瓜 (黑籽南瓜 (并且每一個(gè)栽培種又有許多的類型和品種。就其所含物種的數(shù)量而言，超過(guò)了蔬菜中的兩大家族蕓苔屬 (番茄屬(因此南瓜屬蔬菜擁有十分豐富的基因庫(kù)，從而也導(dǎo)致了南瓜屬蔬菜在表型性狀上的多樣性，如：南瓜的果實(shí)形狀有長(zhǎng)、圓、橢圓、扁圓、長(zhǎng)頸、曲頸、梨形甚至還有皇冠型、飛蝶形；果實(shí)的顏色有黑、綠、墨綠、紅、白、橙紅、金黃等等；南瓜的種子也具有多種多樣的特征，種 子大小、形狀、色澤以及種皮的的厚度等都有其他物種無(wú)法比擬的多態(tài)性。 南瓜遺傳的多樣性直接帶來(lái)了其用途的多樣性，南瓜因其豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值被制成各種制品供人們食用，因其高產(chǎn)性被用于家畜的飼料，因其果實(shí)不同的形狀和豐富的顏色被用于觀賞，黑籽南瓜因?yàn)榭共】鼓嫘詮?qiáng)而被用作砧木，另外，隨著人們對(duì)南瓜營(yíng)養(yǎng)成分認(rèn)識(shí)的加深，其醫(yī)療價(jià)值和保健作用越來(lái)越多的被人們關(guān)注。 在生物學(xué)領(lǐng)域關(guān)于南瓜遺傳多樣性的研究也在逐漸展開(kāi)，主要集中在不同南瓜中親緣關(guān)系的探討方面， 用 術(shù)分析了非洲南部本地中國(guó)南瓜資源的遺傳多 樣性（ 2000）；李海真等用 術(shù)對(duì)南瓜屬三個(gè)種中 23 個(gè)品種（系）的起源關(guān)系進(jìn)行了鑒定（李海真， 2000）；孫正海等用過(guò)氧化物同工酶標(biāo)記對(duì)南瓜屬三個(gè)種 41 份種質(zhì)的遺傳多樣性進(jìn)行了研究（孫正海， 2004，）。這些研究，不僅對(duì)供試的材料之間的親緣關(guān)系進(jìn)行了鑒定，也為不同南瓜品種之間起源、進(jìn)化關(guān)系提供了可靠的證明，對(duì)于南瓜的雜交育種提供了可靠的依據(jù)。 子標(biāo)記技術(shù)在植物起源、演化及分類上的應(yīng)用 要分子標(biāo)記技術(shù)的類型及基本原理 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院碩士學(xué)位論文 第一章 文獻(xiàn)綜述 9 分子標(biāo)記是指以生物大分子的多態(tài)性為基礎(chǔ)的 遺傳標(biāo)記（張海英 ,2002）。分子標(biāo)記技術(shù)因其不受環(huán)境條件的影響，多態(tài)性高，信息量廣而在生物技術(shù)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。廣義的分子標(biāo)記技術(shù)包括兩類，即：同工酶標(biāo)記和 記，狹義的分子標(biāo)記只是指 記，以下部分對(duì)主要分子標(biāo)記的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用作簡(jiǎn)要概括。 工酶標(biāo)記（ 同工酶是指一個(gè)以上基因座位編碼的酶的不同形式，同工酶作為一種直接的基因產(chǎn)物在作物遺傳育種中得到了廣泛的應(yīng)用。同工酶的分析方法是從植物組織的蛋白粗提物中通過(guò)電泳和組織化學(xué)染色法將酶的多種形式 轉(zhuǎn)變成肉眼可辯的酶譜帶型?，F(xiàn)在已開(kāi)發(fā)出酯酶同工酶、過(guò)氧化物同工酶等幾十種同工酶系統(tǒng)。與形態(tài)標(biāo)記、細(xì)胞學(xué)標(biāo)記相比，同工酶標(biāo)記有以下的優(yōu)點(diǎn)： 1. 受環(huán)境因素的影響較小，表現(xiàn)出相對(duì)的穩(wěn)定性； 2. 表現(xiàn)近中性，對(duì)植物經(jīng)濟(jì)性狀一般沒(méi)有大的不良影響。 同工酶標(biāo)記的主要原理是：同工酶的差異主要由決定酶蛋白本身的等位基因或非等位基因的不同造成的，因此只要酶的變異上存在明顯的差異，就可以對(duì)同一物種內(nèi)不同種、變種、品種、品系間的遺傳變異進(jìn)行有效的檢測(cè)，從而確定它們彼此間的親緣關(guān)系。目前，已經(jīng)通過(guò)比較不同同工酶酶譜帶之間的差異， 對(duì)很多物種的親緣進(jìn)化關(guān)系進(jìn)行了比較。 同工酶標(biāo)記探討了 12 個(gè)桃栽培種之間的親緣關(guān)系（ 2001） , 利用同工酶標(biāo)記對(duì)幾個(gè)早花姜的品種進(jìn)行了分類；曹輝慶利用同工酶和 記對(duì)葡萄親緣關(guān)系進(jìn)行了研究（曹輝慶， 2002），鄭曉鷹對(duì)大白菜（鄭曉鷹， 1997）的親緣關(guān)系進(jìn)行了研究。 由于等位基因的同工酶受共顯性等位基因的控制，互補(bǔ)性及雜種性酶譜可以在雜種中表現(xiàn)出來(lái)，因而同工酶標(biāo)記也是檢測(cè)雜種種子純度的有效方法。漆小泉 用兩種同工酶對(duì)甘藍(lán)與大白菜一代雜種及雙親幼苗純度進(jìn)行了分析（漆小泉， 1993）；鄭曉鷹等用過(guò)氧化物酶及酯酶同功酶鑒定了大白菜雜交種純度（鄭曉鷹， 1994）；此外，紀(jì)穎彪對(duì)黃瓜