中药材佛手的种质资源及遗传多样性研究

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佛手(Buddhas Hand citron),学名Citrus medica L.var.sarcodactylis(Noot.)Swingle,为芸香科柑橘属植物香橼(Citrus medica L.)的变种,十大广药之一,是传统的名贵中药。佛手不仅可供药用,还可发展佛手盆景市场,其挥发油可应用于食品和化妆品等方面,因而具有很大的开发利用价值。但由于长期以来粗放种植,致使品种混杂、退化,病虫害严重,产量和品质参差不齐,严重妨碍了佛手产业的规范化种植和质量控制。本文从植株形态、SSR分子标记两方面对采自浙江金华,重庆南龙,广东肇庆、高要、武垄、潮州、梅州、汕头(来自新加坡)等共八个地方的佛手进行分析,以研究其各种质间的亲缘关系,为佛手GAP规范化种植提供有益的技术支持。 从叶片气孔器特征和花粉两方面研究三种佛手的形态差别,观察和测量了40枚叶片的气孔器和50粒花粉的形状和大小,发现来自浙江、重庆、广东三个佛手品种,在气孔器和花粉形态特征上比较一致,差异较小。 利用Fastprep法成功提取了3省8个佛手居群的基因组DNA,结果发现从当年生已完全展开的叶片提取的DNA质量和得率都较好,完全满足实验需要。利用汕头(来自新加坡)和浙江金佛手群体中的植株DNA,从53对SSR引物中筛选出5对可以扩增出条带清晰、多样性高、反应稳定的引物。其中,CCSM3的扩增产物多态性最高,可以扩增出4条在各居群内具有多样性的条带。其次为P1223可以扩增出3条在各居群内具有多样性的条带。CCSM19和CCSM12这两对引物只能分辨出汕头的佛手个体,多样性最低。在扩增过程中建立了优化的20μl体积的SSR反应体系和PCR反应程序。 利用筛选出的5对SSR引物对8个居群的122个个体进行研究,共发现13个等位基因。采自汕头(种源来自新加坡)的多样性最高,其香农指数Ⅰ、观测杂合度Ho、期望杂合度He分别为0.648、0.733、0.547。其次为广佛手潮州的居群。广佛手高要和川佛手重庆群体的多样性最低,其香农指数Ⅰ、观测杂合度Ho、期望杂合度He都为0,所用引物未能在这两个居群中得到具有多态性的条带。广佛手其余各群体多样性相近。推测佛手群体尤其是我国佛手遗传多样性很低的原因可能是在约700年的栽培历史中,长期营养繁殖、人工选择以及缺乏野生种质交流,导致佛手种质的遗传多样性流失严重,遗传基础变得很窄,基因趋于纯合。 F—统计显示佛手出现了较高的群体间遗传分化(Fst—0.277),群体间基因流小于1(Nm=0.726)也证实了这一结论。采用Mantel统计学检验,比较遗传距离和地理距离的相关性,结果显示佛手群体间的遗传距离和地理距离相关性很高(F=0.903),但显著度很低(P=0.993),结果不可靠。这与本实验的采样主要集中于广东境内,未采到分布于东南亚等地的佛手居群有关。而且国内近年来,佛手干片和鲜果价格持续走低,很多种植户将佛手砍掉,改种其它经济作物,造成采样困难。 本文的研究结果显示:我国佛手种质资源的遗传多样性较低,远远低于新加坡的佛手种质的遗传多样性。研究的佛手群体可明显的分为3大类:采自广东汕头(来自新加坡)的自成一支,与其它种群的遗传距离较大;广佛手5个群体与重庆采的川佛手亲缘关系很近,一共6个居群构成一支;金佛手自成一支,介于新加坡分支和由广佛手、川佛手共同构成的分支之间。推测川佛手很可能是由广佛手传播到当地,在长期的栽培历史中在人工选育下形成的。而广佛手则可能与金佛手来自同一种源,都是来自东南亚国家。
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