中国菱属植物种质资源的分子鉴定及细果野菱遗传结构的研究

对物种进行准确鉴定并考察相关物种间的进化关系是有效建立种质资源库的基础工作之一，同时探明物种内的遗传结构对收集和保护遗传基础是必须的。菱属(Trapa L.)隶属于菱科(Trapaceae) ，为一年生浮水水生草本植物。我国菱属植物资源丰富，其不仅是我国重要的水生粮食和蔬菜作物，也具有很高的药用价值。然而对于菱属植物的分类在我国乃至世界上都极富争议，对其属内进化关系的探讨也不明确，菱属种质混乱的现状阻碍了对其种质资源的有效收集。本研究在我国菱属植物传统形态分类的基础上，运用SSR和AFLP等核基因组标记并结合叶绿体DNA非编码区序列，对菱属的不同类群进行鉴别并探明物种间的亲缘进化关系，同时利用AFLP标记从物种水平考察菱属内分类明确的细果野菱(T. maximowiczii)的遗传结构和扩散机制，这些结果将为我国菱属种质资源的收集、保护、评价提供重要理论依据。

菱属(Trapa L.)，隶属于菱科(Trapaceae) ，为一年生浮水水生草本植物。我国菱属植物资源丰富，是我国重要的水生粮食和蔬菜作物。然而对于菱属植物的分类在我国乃至世界上都极富争议，对其属内进化关系的探讨也不明确，菱属种质混乱的现状阻碍了对其种质资源的有效收集。本研究在传统形态分类的基础上，运用分子标记对其不同类群进行鉴别并探讨物种间的亲缘进化关系和遗传变异水平及分化，同时考察主要菱属物种的遗传结构和扩散机制，这些结果将为菱属种质资源的收集、保护、评价提供重要理论依据。主要结果如下：.本研究收集了长江中下游湖泊和三江平原湿地的13个菱属物种及变种的50余个居群，对其中42个居群的15个检索性状进行了测量，对性状的可塑性及分类学价值进行分析表明：1）果体大小、果颈高度/果冠直径和腰角基围/腰角长度都可将细果野菱和四角刻叶菱与其它野生菱种群分开；2）瘤突、叶片、叶柄、气囊的分类价值不大。.对长江中下游的12种及变种菱属植物进行AFLP扩增来研究分子鉴定和进化关系。依据遗传距离进行UPGMA聚类，结果表明：1）同一物种或者变种的个体优先聚类，说明AFLP标记具有很好的鉴定物种能力；2）八瘤菱、四角大柄菱、四角矮菱之间近缘，四瘤菱和东北菱近缘，菱和四角菱近缘；3) 分子证据上表明短四角菱为四角菱的变种; 4) 细果野菱和四角刻叶菱之间具有一定的进化关系，且两者明显与其它物种的菱属植物分开，这与形态数量学分类所得的结论一致。对东北三江平原的菱属植物进行ISSR标记，发现该标记没有将物种分开，表明对于菱属植物来说AFLP标记比ISSR有更强的分子鉴别能力。.对遗传变异和遗传分化考察发现，长江中下游区域，来源于藕花赛湖的丘角菱具有最高的遗传多样性（HE= 0.105），而藕花赛湖的四瘤菱和龙感湖的东北菱最低（HE=0.006）；对于东北三江平原区域，来源于汤原的丘角菱具有最高的遗传多样性（HE= 0.078），来源于兴凯湖的四角大柄菱（HE= 0.006）的遗传多样性最低；在两个地区，物种间都表现出明显的遗传分化，长江中下游区域和三江平原菱属的遗传变异在物种间的分布分别为67.5%和38.0%。对长江中下游的最为常见的三个物种四角菱、丘角菱和菱分别进行种内的遗传分化考察，发现每个物种中居群之间分化都高达60%以上。