杏属植物的生长发育与DNA分子标记的研究进展

邹盼红，邵征绩，向成丽，叶媛丽，刘 航，龙治坚

（1 成都农业科技职业学院园林园艺分院，四川成都 611130；2 西南科技大学生命科学与工程学院）

杏属（Armeniaca Scop.）植物隶属于蔷薇科李亚科，原产于我国[1]。该植物广泛分布于我国北方地区，是该地区集观赏、食用于一体的主要树种之一[2]。目前，我国对杏属植物生长发育和遗传背景的研究取得阶段性的进展，因此，对这方面的工作做粗浅的综述，以期为后续的研究提供相关支撑。

1 杏属植物的生长发育

不同品种的生长发育存在一定的差异，尤其是果实的发育及其成熟的过程。滕玉风等[3]分析不同品种杏的果实和新梢生长发育规律发现，“凯特”“金太阳”“杏王”“金杏梅”等鲜食杏的果实生长发育呈“慢-快-慢-快-慢”的双S 型曲线；“珍珠油”“小树上干”等仁用鲜食两用的品种，其果实生长变化呈“快-慢-快”非典型的双S 型。而所有的供试材料，其果实的可溶性固形物含量均呈“快-慢-快”双S 曲线。同时，新梢在1年中有3 个生长高峰期。魏树伟等[4]分析不同杏新品种果肉的糖酸和挥发性香气成分，结果发现‘鲁杏4 号’的总糖含量显著高于‘金太阳’（对照），‘鲁杏3 号’果实的则低于对照；2 个品种的总酸含量均显著低于对照。尽管2 个新品种的果实香气物质种类与对照相同，但含量的高低存在较大的差异。综合分析发现，‘鲁杏4 号’的各种指标均优于对照‘金太阳’，是值得推广和应用的主要品种之一。尹健[5]研究西伯利亚杏供试材料的鲜果重、核重、仁厚均与出核率呈显著正相关，但是果长和出核率呈显著负相关；而鲜果重、果宽、果厚、仁重、仁厚与出仁率呈显著正相关，但核长与出仁率呈极显著负相关。

野生资源的驯化和引种，以及杂交后代突变体的选育可以丰富杏的种质资源，研究其种质的生长发育有重要的意义。张悦炀[6]综合考察野杏在辽宁喀左地区的适应能力，研究发现野杏适应力极强，可以将西北地区野杏引种到喀左，温度是引种的主要限制因素。在相同立地条件下，野杏的相对电导率与温度呈负相关，CAT、POD、可溶性糖和丙二醛含量均表现出不同的趋势。徐铭等[7]全面研究“金太阳”为亲本的杏杂交F1 代，结果表明F1 代存在早熟的变异株，突变选择性偏向于晚熟亲本的正态或偏态分布；F1 代的个体中，果实变小、可溶性固形物大部分偏低，但遗传力高，亲本高糖性状遗传给后代的能力强，丰产性较好。这表明“金太阳”主要经济性状遗传力较强，可以作为新品种选育的优良亲本，具有广泛的应用前景。

2 DNA 标记在杏属植物中的应用

2.1 随机DNA 分子标记的应用

SSR、ISSR 标记是随机DNA 分子标记类型的主要标记，已经在植物种质资源遗传多样性、亲缘关系、图谱构建、种质鉴定等方面[8]，杏属植物的遗传研究取得阶段性的进展。董胜君等[9]采用正交试验设计优化并建立了野杏的SSR-PCR 反应体系，结果表明，影响反应体系最大的因素是DNA 模板浓度，其后依次为引物＞dNTP＞Mg2+＞Taq 聚合酶；而最优的反应体系包含dNTPs 0.45mmol/L、Mg2+2mmol/L、Taq 酶1.125U、引物0.125μmol/L 和DNA 模板20ng，这为野杏的种质资源遗传多样性分析和亲缘关系鉴定提供了技术支持。斯钦毕力格等[10]利用近缘属的SSR 引物分析杏种质，结果表明，近缘属的SSR 引物在杏中具有较好的通用性，27 对SSR 引物在83 份杏种质中共扩增出203 个等位基因，平均每个位点7.52 个，PIC 值为0.67～0.94，表明所选SSR 引物均为高度多态性引物。刘硕等[11]基于SSR 标记，分析了我国东北和华北的51 份杏种质资源，结果表明，东北和华北的杏种质资源具有相似的遗传基础，但也有一定的差异。主坐标分析发现，大多数华北和东北种质个体间遗传差异较小，说明其遗传背景相对单一，遗传多样性较低。王力[12]基于SSR 标记，研究西伯利亚杏无性系群体的遗传背景，结果表明，132 份西伯利亚杏无性系种质资源可聚为3 大类9亚类。该聚类结果和种源的地理起源基本一致，同时也和种质特征有一定的关联。STRUCTURE 模型的亚群划分结果与聚类基本吻合，表明分类结果的可信度较高。不同地理种源的遗传多样性有较大的差异，其中辽西种源D1 多样性最高，东北东部种源D5 最低，但是各亚群体之间存在有基因流动的现象，其遗传变异以群体内部的变异为主，群体间的变异为辅。章秋平等[13]基于SSR 标记分析140 份杏材料的遗传背景，试验表明，55 对SSR 引物扩增出877 个特异条带，最小等位变异数目与样本群体之间存在Y=149.5ln（X/12）+200.2 的曲线方程，该方程可估算分析杏遗传群体时需要条带数，并且认为这条带应均匀分布在所有染色体上。崔华蕾等[14]采用SSR 标记研究168 份杏的栽培品种，结果表明，杏群体的Nei’s 基因多样度平均值为0.7158，Shannon 遗传表型指数为1.4973，说明杏的总体遗传变异偏高，品种多样性丰富。进一步分析发现，早熟和中熟类群的遗传距离较近，但晚熟与早熟类群的遗传距离较远。孙莉莉等[15]采用SSR 标记研究以27份李、杏种质资源遗传背景，结果表明，25 对SSR 引物共扩增等位245 个条带，多态性比率为97.96%。聚类发现在遗传相似系数0.612 处，27 份试材可以分为李和杏2 大类群。金玲等[16]利用SSR 标记研究山杏优选无性系，结果表明，155 对SSR 引物在97 份材料中共扩增出933 条条带，平均为6.019 个；同时，利用L56、X47H、L79H、P40H 和X47 等5 对引物，构建了供试材料的指纹图谱，该图谱可以将供试材料完全区分。这不仅为山杏种质鉴别提供可能的理论支持，也为山杏的种质创制和选育提供了借鉴。张树林等[17]采用SSR 标记分析河南洛阳仁用杏的遗传多样性及遗传结构，结果表明，大部分洛阳仁用杏与河北逐鹿的仁用杏遗传背景较近，只有2 个洛阳仁用杏与洛阳普通杏和西北利亚杏关系较近。包文泉等[18]利用SSR 标记分析4 个新疆野杏群体遗传多样性和遗传结构，结果发现，供试材料遗传距离介于0.06～0.49，平均为0.24；遗传相似度为0.61～0.94，平均为0.80；试验表明，新疆野杏资源具有丰富的遗传多样性，群体遗传分化程度较低，群体间遗传距离较小，这与新疆野杏群体的大小和悠久的演化历史以及群体间频繁的基因交流相关。进而，该研究人员进一步分析了内蒙古地区13 个西伯利亚杏群体的遗传多样性和遗传结构，结果表明，27 对SSR 引物共获得512 个等位基因。研究表明，内蒙古西伯利亚杏资源具有丰富的遗传多样性，这一特性与其群体的大小、悠久的演化历史以及自身生物学特性相关；内蒙古西伯利亚杏群体间存在中等程度的遗传分化，这可能源于自然地理隔离以及近期人类活动引起的生境片段化[19]。包文泉等[20]将SSR 标记与荧光毛细管电泳相结合，分析了野生杏和栽培杏的遗传，结果表明，我国杏资源遗传多样性丰富，遗传结构较为复杂；西伯利亚杏与栽培杏亲缘关系较远；野生普通杏与栽培杏具有类似的遗传结构，推测野生普通杏为栽培杏原始种；仁用杏遗传多样性较低，遗传背景狭窄。本研究结果可为杏资源新品种选育及持续利用提供重要的理论依据。

ISSR 标记在杏植物的研究中得到了应用。白玉娥等[2]利用ISSR 研究67 份杏的早花和晚花种质资源，结果发现6 条引物获得94 个位点，多态性位点为92 个。早花群体的Na、Ne、H 和I 为1.8936、1.4579、0.2716 和0.4148。晚 花 群 体 则 为1.9681、1.4594、0.2795 和0.4306。进一步分析发现，西伯利亚杏晚花群体比早花群体具有更高的遗传多样性，早晚花群体间存在一定的遗传分化。曹倩等[21]利用ISSR 标记分析新疆野杏种质资源的遗传多样性，结果表明，21 条引物获得了437条条带，多态性条带比率为92.46%。PIC、Ne、H 和I 等遗传参数值分别为0.91、1.5775、0.3341 和0.4990，说明野杏的遗传多样性较为丰富。刘娟等[22]用ISSR 标记研究新疆主栽杏品种（系）的遗传，并构建DNA 指纹图谱，结果表明，UBC809、UBC836、UBC844 和UBC850引物共获得78 个位点，平均多态性位点率为93.13%；供试材料的观测等位基因数为1.9313、有效等位基因数为1.4368、Nei’s 基因多样性为0.2622 和Shannon 信息指数为0.4028。基于上述4 条引物构建的指纹图谱可以将48 个杏品种（系）完全区分，为新品种登记、注册和品种知识产权保护等提供科学依据[23]。

2.2 目的基因和功能性分子标记的应用

目的基因和功能性分子标记可能是目的基因的一部分或与目的基因紧密连锁而受到研究者的重视，在基因克隆、遗传多样性分析、基因表达等方面得到应用。郭玲[24]利用SCoT 标记研究新疆杏（亚）属植物资源的系统发育关系和紫杏的起源，结果表明，24 条在78份供试材料中扩增出228 条条带，多态性为94.16%。聚类发现，在相似系数为0.62 时，‘紫杏’能与所有杏区分开，表明和其他杏的亲缘关系远。分子系统发育学研究发现紫杏与樱桃李存在相似的分子特征，‘紫杏’与樱桃李的系统发育关系更近，说明紫杏母系杂交来源是樱桃李。鉴于紫杏是一个种间杂交类型，其杂交母本来源是樱桃李，‘紫杏’和‘阿里瓦拉’均为中间类型。因此，该研究人员认为紫杏不具有种的分类学地位，建议将其作为杂交种单独列出。王字远[25]基于SCoT 标记研究内蒙古西伯利亚杏10 个种源的种质资源，结果表明，23 个引物共扩增出292 个位点，10 个种源等位基因数、有效等位基因数、Nei's 遗传多样性指数和Shannon's 信息多样性指数分别介于1.3934～1.6230、1.1956～1.3130、0.1181～0.1871 和0.1812～0.2859 之间，其中科右中旗种源的遗传多样性最高，其次是科左后旗；万家沟种源的遗传多样性最低。聚类和主坐标分析均表明，10 个种源可以划分为2 组，其结果与地理来源大体一致。李明等[26]利用SRAP 标记研究伊犁河谷14 个野生杏种群，结果表明，12 对SRAP 引物获得143条条带，多态性比率为85.31%；而伊犁河谷野生杏存在较高水平的种群内遗传变异和较低水平的种群间遗传变异。聚类和遗传结构均显示，伊犁河谷野生杏可按照种源地大体划分为3 个类群，种群间遗传距离和地理距离存在具有统计学意义的相关性。万冬梅等[27]利用SRAP 标记分析山杏无性系的遗传多样性，结果表明，22 对引物扩增出564 条带，多态性达78.5%。种质资源的DICE 介于0.227～0.956，而DICE=0.625 时，可以将供试材料分成8 个类群，从而明确了各种质间的亲缘关系。陈婉婷等[28]基于ITS 序列的克隆和测序，探讨栽培和野生杏种质资源的亲缘关系和分类地位，结果发现，供试材料的遗传多样性丰富，而基于ITS 序列可较好地将杏组植物划分为梅、政和杏、西伯利亚杏、普通杏和杏李5 组，仁用杏与西伯利亚杏的亲缘关系更为相近。相比于普通杏，政和杏与梅的亲缘关系更为相近，应当为梅的一个变种。王晓燚等[29]采用SRAP 和SSR 标记，对98 个F1 代群体进行连锁图谱的构建，结果获得了与父本遗传图谱8 个连锁群，图谱总长为694.8cm，标记间平均图距为11.21cm，平均每个连锁群上有7.75 个标记位点；母本遗传图谱涉及8 个连锁群，图谱总长为924.8 cm，标记间平均图距为10.63cm，平均每个连锁群上有10.87 个标记位点。

3 展望

杏属植物在植株生长发育、种质资源遗传背景等方面的研究取得较大的进展，但相对于其他园艺植物而言，其研究相对滞后，尤其是在种质资源创制、分子遗传连锁图谱构建、基因表达调控等方面。因此，笔者认为后续的研究可以建立突变体库，加大种质资源的创制力度；建立遗传群体，进行分子遗传图谱的构建；加强突变体功能基因的研究和逆境胁迫下基因表达调控研究。