基于分子標(biāo)記的牡丹、芍藥種質(zhì)親緣關(guān)系研究進(jìn)展

摘要：綜述了基于分子標(biāo)記的牡丹（Ｐａｅｏｎｉａ Ｓｅｃｔ． Ｍｏｕｔａｎ）、芍藥（Ｐａｅｏｎｉａ Ｓｅｃｔ． Ｐａｅｏｎｉａ）種質(zhì)親緣關(guān)系研究進(jìn)展，提出了研究中存在的問(wèn)題及相應(yīng)的建議，以便為闡明牡丹、芍藥種質(zhì)的分類(lèi)、起源及進(jìn)化，牡丹、芍藥新品種培育及產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)應(yīng)用奠定基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞：牡丹（Ｐａｅｏｎｉａ Ｓｅｃｔ． Ｍｏｕｔａｎ）；芍藥（Ｐａｅｏｎｉａ Ｓｅｃｔ． Ｐａｅｏｎｉａ）；種質(zhì)；分子標(biāo)記；親緣關(guān)系

中圖分類(lèi)號(hào)：Ｓ６８２．１＋２ 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Ａ 文章編號(hào)：0439－８114（２０12）13－2657-03

牡丹是芍藥科（Ｐａｅｏｎｉａｃｅａｅ）芍藥屬（Ｐａｅｏｎｉａ Ｌ．）牡丹組（Ｓｅｃｔ． Ｍｏｕｔａｎ）的落葉灌木植物，芍藥為芍藥科芍藥屬芍藥組（Ｓｅｃｔ． Ｐａｅｏｎｉａ）的多年生草本植物，兩者均為重要的觀賞性植物和資源植物。牡丹在我國(guó)被尊稱為“花中之王”，其觀賞栽培歷史悠久，唐、明、清皆以牡丹為國(guó)花，其身價(jià)之高無(wú)與倫比［１-４］。芍藥花朵碩大，色彩艷麗，有芳香氣味，是中國(guó)的傳統(tǒng)名花，其富麗堂皇可與牡丹相媲美，被譽(yù)為“花相”［１，２，４］。分子標(biāo)記技術(shù)是繼形態(tài)標(biāo)記、細(xì)胞標(biāo)記和生化標(biāo)記之后發(fā)展起來(lái)的一種較為理想的遺傳標(biāo)記形式，基于ＤＮＡ直接揭示物種的遺傳差異性，具有不受環(huán)境影響、標(biāo)記數(shù)量多、多態(tài)性高、有許多標(biāo)記表現(xiàn)為共顯性或中性等優(yōu)點(diǎn)［５］。本文綜述了基于分子標(biāo)記的牡丹、芍藥種質(zhì)親緣關(guān)系研究進(jìn)展，并提出了研究中存在的問(wèn)題及建議，以便為牡丹、芍藥新品種培育及產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)應(yīng)用提供理論基礎(chǔ)。

１ 牡丹分子標(biāo)記研究

１．１ 牡丹栽培品種間親緣關(guān)系的研究

侯小改等［６］基于擴(kuò)增片段長(zhǎng)度多態(tài)性（Ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ｆｒａｇｍｅｎｔ ｌｅｎｇｔｈ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＡＦＬＰ）標(biāo)記對(duì)３０份牡丹栽培品種進(jìn)行了遺傳多樣性研究，分析顯示其多態(tài)性高達(dá)８６％，品種之間的相似系數(shù)分布在０．５２～０．８３之間，聚類(lèi)分析表明多數(shù)來(lái)源地相同的牡丹栽培品種表現(xiàn)出較為密切的親緣關(guān)系，來(lái)源自不同生態(tài)區(qū)的牡丹栽培品種間的遺傳差異相對(duì)較大。蘇雪等［７］應(yīng)用隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性ＤＮＡ（Ｒａｎｄｏｍ ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ ＤＮＡ，ＲＡＰＤ）技術(shù)對(duì)甘肅栽培紫斑牡丹品種的分類(lèi)進(jìn)行了研究，在１６個(gè)品種中共擴(kuò)增出１２０個(gè)位點(diǎn)，其中１１４個(gè)位點(diǎn)呈多態(tài)性，４個(gè)位點(diǎn)具有品種專(zhuān)一性。Ｈｏｓｏｋｉ等［８］對(duì)中國(guó)和日本的1９個(gè)栽培牡丹品種的親緣關(guān)系進(jìn)行了ＲＡＰＤ分析，供試品種聚類(lèi)后被分為４組，但與經(jīng)典的葉型和花型的分類(lèi)并不完全一致。對(duì)不同花色系的牡丹栽培品種進(jìn)行的ＲＡＰＤ分析結(jié)果表明，在同一花色系內(nèi)的不同品種間和不同的花色系間都有較大的遺傳多態(tài)性，紅色系內(nèi)５個(gè)品種的親緣關(guān)系較近，而藍(lán)色系內(nèi)５個(gè)品種的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)［９］，來(lái)源相同且花色一致的牡丹品種之間的親緣關(guān)系相對(duì)較近，但產(chǎn)地來(lái)源對(duì)牡丹品種親緣關(guān)系的影響要大于對(duì)花色的影響［１０］?；谛蛄邢嚓P(guān)擴(kuò)增多態(tài)性（Ｓｅｑｕｅｎｃｅ－ｒｅｌａｔｅｄ ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＳＲＡＰ）標(biāo)記對(duì)不同花色的牡丹栽培種的遺傳關(guān)系和遺傳多樣性的分析表明，１６個(gè)栽培種中遺傳關(guān)系相近的品種花色不同，ＵＰＧＭＡ聚類(lèi)顯示花色相近的牡丹栽培品種親緣關(guān)系較近，說(shuō)明不同花色的栽培牡丹有一定的遺傳相似性［１１］。Han等［１２］對(duì)來(lái)源于中國(guó)和日本的兩組芽變牡丹品種進(jìn)行了ＳＲＡＰ分析和鑒定，發(fā)現(xiàn)二喬和洛陽(yáng)紅共產(chǎn)生１４９個(gè)位點(diǎn)，多態(tài)性達(dá)８０．５％；Ｓｈｉｍａ－ｎｉｓｈｉｋｉ和Ｔａｉｙｏ共產(chǎn)生５７個(gè)位點(diǎn)，多態(tài)性為６３．２％；兩組芽變品種間共產(chǎn)生４３個(gè)相同的位點(diǎn)，聚類(lèi)分析結(jié)果顯示中、日牡丹品種被分為兩組。

１．２ 牡丹野生種與栽培品種間親緣關(guān)系的研究

孟麗等［１３］對(duì)牡丹組的１１個(gè)野生類(lèi)群和１２個(gè)栽培品種間的親緣關(guān)系進(jìn)行了ＲＡＰＤ研究，結(jié)果顯示革質(zhì)花盤(pán)亞組的野生類(lèi)群與栽培品種聚為一類(lèi)，革質(zhì)花盤(pán)亞組各野生種與栽培品種之間的親緣關(guān)系都比較近，５個(gè)野生種與受試牡丹品種間的平均遺傳距離值為０．４８～０．５７，與牡丹栽培品種間的親緣關(guān)系由近到遠(yuǎn)的順序?yàn)闂钌侥档ぃǎ校?ｏｓｔｉｉ）、四川牡丹（Ｐ． ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔａ）、卵葉牡丹（Ｐ． ｑｉｕｉ）、紫斑牡丹（Ｐ． ｒｏｃｋｉｉ）、矮牡丹（Ｐ． ｊｉｓｈａｎｅｎｓｉｓ）。索志立等［１４-１６］對(duì)楊山牡丹、紫斑牡丹和牡丹栽培品種間的雜交后代進(jìn)行了簡(jiǎn)單重復(fù)序列區(qū)間（Ｉｎｔｅｒ－ｓｉｍｐｌｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅｐｅａｔ，ＩＳＳＲ）標(biāo)記分析，于雜交后代中檢測(cè)到了分別來(lái)自雙親的特征帶，在ＤＮＡ水平上證實(shí)了花瓣基部帶紫斑的栽培牡丹品種雜交起源的可能性。侯小改等［１７］發(fā)現(xiàn)革質(zhì)花盤(pán)亞組與栽培牡丹親緣關(guān)系從近到遠(yuǎn)依次為楊山牡丹、矮牡丹、紫斑牡丹和卵葉牡丹，矮牡丹和卵葉牡丹有較近的親緣關(guān)系。

１．３ 牡丹野生種之間親緣關(guān)系的研究

裴顏龍等［１８］利用ＲＡＰＤ分子標(biāo)記技術(shù)發(fā)現(xiàn)矮牡丹與紫斑牡丹２個(gè)種之間的平均差異是１０．３，矮牡丹的稷山居群個(gè)體與紫斑牡丹的洛陽(yáng)居群個(gè)體之間的差異只有３．０，大部分引物擴(kuò)增的結(jié)果完全一樣，說(shuō)明兩者關(guān)系很近。袁濤［１９］對(duì)牡丹的遺傳多樣性進(jìn)行了ＡＦＬＰ分子標(biāo)記研究，結(jié)果表明野生牡丹的遺傳多樣性極高，矮牡丹、紫斑牡丹、楊山牡丹和四川牡丹聚類(lèi)于革質(zhì)花盤(pán)亞組；黃牡丹（Ｐ． ｌｕｔｅａ）、狹葉牡丹（Ｐ． ｐｏｔａｎｉｎｉ）和大花黃牡丹（Ｐ． ｌｕｄｌｏｗｉｉ）聚類(lèi)于肉質(zhì)花盤(pán)亞組；矮牡丹和紫斑牡丹親緣關(guān)系最近，狹葉牡丹和黃牡丹也較近，而大花黃牡丹和四川牡丹親緣關(guān)系則較遠(yuǎn)。鄒喻蘋(píng)等［２０］利用ＲＡＰＤ分子標(biāo)記對(duì)矮牡丹、紫斑牡丹、楊山牡丹、卵葉牡丹、四川牡丹、滇牡丹（Ｐ． ｄｅｌａｖａｙｉ）和大花黃牡丹７個(gè)種１５個(gè)居群的５９個(gè)供試樣品進(jìn)行了分析，ＵＰＧＭＡ聚類(lèi)結(jié)果表明每個(gè)野生種的所有個(gè)體都能各自聚為１支，種內(nèi)相似系數(shù)為０．６０～０．９０，參試的７個(gè)種能很好地分開(kāi)，與文獻(xiàn)［3］所做的分類(lèi)基本相符。趙宣等［２１］對(duì)采自１５個(gè)野生居群，代表牡丹組８?jìng)€(gè)野生種的１５份材料的ＧＰＡＴ基因片段進(jìn)行了ＰＣＲ－ＲＦＬＰ分析，構(gòu)建的基因樹(shù)表明牡丹組種間關(guān)系與根據(jù)形態(tài)學(xué)證據(jù)提出的牡丹組的種間關(guān)系基本吻合。林啟冰等［２２］應(yīng)用牡丹組全部野生種的Ａｄｈ基因序列分析了牡丹組種間親緣關(guān)系，結(jié)果表明牡丹組的８?jìng)€(gè)種分為２個(gè)具有９０％以上自展值支持的單系分支，在革質(zhì)花盤(pán)亞組內(nèi)的６個(gè)種中，銀屏牡丹（Ｐ． ｓｕｆｆｒｕｔｉｃｏｓａ ｓｓｐ． ｙｉｎｐｉｎｇｍｕｄａｎ）巢湖居群與風(fēng)丹聚在一起，矮牡丹、卵葉牡丹以及銀屏牡丹嵩縣居群聚在一起，紫斑牡丹與四川牡丹聚在一起；另外，從ＡｄｈｌＢ基因樹(shù)看圓裂四川牡丹（Ｐ． ｄｅｃｏｍｐｏｓｉｔａ ｓｓｐ． ｒｏｔｕｎｄｉｌｏｂａ）早于滇牡丹與大花黃牡丹聚在一起并得到很強(qiáng)的支持。

２ 芍藥分子標(biāo)記研究

周紅濤等［２３］應(yīng)用ＲＡＰＤ技術(shù)對(duì)芍藥野生種和栽培品種之間的遺傳關(guān)系進(jìn)行了研究，結(jié)果表明ＲＡＰＤ擴(kuò)增條帶的多態(tài)位點(diǎn)達(dá)８５．２６％，野生種芍藥的多態(tài)性高于藥用栽培群體及觀賞栽培群體的多態(tài)性，野生種芍藥與藥用群體之間遺傳距離最遠(yuǎn)，藥用與觀賞群體之間的遺傳距離最近。郭先鋒等［２４］對(duì)５種芍藥野生種和２６個(gè)栽培品種之間的親緣關(guān)系進(jìn)行了ＲＡＰＤ分析，結(jié)果表明２６個(gè)栽培品種間的遺傳背景相對(duì)一致，并與野生種芍藥（Ｐａｅｏｎｉａ ｌａｃｔｉｆｌｏｒａ）的遺傳基礎(chǔ)最為近密，與其他４種野生芍藥的遺傳差異則較大；栽培品種與野生芍藥的親緣關(guān)系由近到遠(yuǎn)的順序?yàn)槊利惿炙帲ǎ校?ｍａｉｒｅｉ）、草芍藥（Ｐ． ｏｂｏｖａｔａ）、川赤芍（Ｐ． ｖｅｉｔｃｈｉｉ）和塊根芍藥（Ｐ．ａｎｏｍａｌａ）；研究結(jié)果從分子水平揭示出中國(guó)芍藥品種群遺傳背景狹窄，利用野生近緣種改良現(xiàn)有芍藥品種具有廣闊空間。王淼等［２５］改進(jìn)了芍藥ＩＳＳＲ反應(yīng)體系，篩選出４對(duì)具有穩(wěn)定擴(kuò)增結(jié)果的引物，對(duì)２２個(gè)芍藥栽培品種進(jìn)行了親緣關(guān)系分析，聚類(lèi)分析顯示供試芍藥品種可分為３個(gè)組，基于分子標(biāo)記的聚類(lèi)分析結(jié)果與基于形態(tài)學(xué)的聚類(lèi)結(jié)果具有較強(qiáng)的相關(guān)性。于恒秀等［２６］對(duì)芍藥栽培品種進(jìn)行了ＩＳＳＲ標(biāo)記分析，結(jié)果顯示藍(lán)田碧玉與其余７個(gè)品種之間的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)，引物ＩＳＳＲ７和ＩＳＳＲ８擴(kuò)增出的條帶數(shù)最多。胡文清等［２７］采用ＡＦＬＰ分子標(biāo)記對(duì)中國(guó)芍藥代表居群——山西省交城縣崳嶺山居群半同胞家系進(jìn)行了父本組成、繁殖適合度、花粉散布、代際間遺傳多樣性水平和空間遺傳結(jié)構(gòu)的分析，結(jié)果表明芍藥作為一種異交植物花粉散布尺度小，受地理距離的影響顯著，花粉散布符合鄰近距離散布模式；遺傳多樣性水平不高，親本和子代之間的遺傳多樣性水平差別不明顯。

３ 芍藥屬栽培品種及雜交種的分子標(biāo)記分析

中國(guó)科學(xué)院植物園牡丹課題組基于形態(tài)學(xué)觀察發(fā)現(xiàn)牡丹品種“和諧”趨向于芍藥形態(tài)且兼具牡丹的形態(tài)特征，推測(cè)其為牡丹芍藥組間雜交種，基于ＳＲＡＰ標(biāo)記證明“和諧”具有牡丹、芍藥二者各自的特征條帶，從ＤＮＡ水平上證明了“和諧”為牡丹芍藥組間雜交種［２８］。Ｈａｏ等［２９］對(duì)２個(gè)牡丹芍藥組間雜交種、１３個(gè)牡丹品種及１４個(gè)芍藥品種進(jìn)行了ＳＲＡＰ標(biāo)記分析，產(chǎn)生了１９７個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)，其中１８７個(gè)位點(diǎn)顯示多態(tài)性，１６對(duì)擴(kuò)增引物產(chǎn)生的３５個(gè)ＳＲＡＰ標(biāo)記能夠把１４個(gè)芍藥栽培品種區(qū)分出來(lái)。

4 存在的問(wèn)題及建議

目前基于分子標(biāo)記對(duì)牡丹種質(zhì)親緣關(guān)系的研究較多，但對(duì)芍藥種質(zhì)親緣關(guān)系的研究報(bào)道相對(duì)較少；在研究中使用的分子標(biāo)記也多為ＲＡＰＤ、ＡＦＬＰ、ＩＳＳＲ、ＳＲＡＰ等標(biāo)記，許多新型分子標(biāo)記技術(shù)尚未應(yīng)用于牡丹、芍藥種質(zhì)的標(biāo)記研究；由于牡丹、芍藥基因組測(cè)序尚未開(kāi)展，目前尚無(wú)法開(kāi)展牡丹、芍藥種質(zhì)的單核苷酸多態(tài)性（Ｓｉｎｇｌｅ nｕｃｌｅｏｔｉｄｅ pｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ，ＳＮＰ）標(biāo)記研究；另外，基于分子標(biāo)記的牡丹、芍藥種質(zhì)親緣關(guān)系的研究結(jié)果并不一致，或推導(dǎo)的分類(lèi)結(jié)果與基于形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù)得出的結(jié)果存在矛盾。因此，在今后的研究中，建議不斷加強(qiáng)對(duì)芍藥種質(zhì)親緣關(guān)系的研究力度，開(kāi)發(fā)并應(yīng)用更多新型的分子標(biāo)記技術(shù)來(lái)開(kāi)展牡丹、芍藥種質(zhì)的親緣關(guān)系研究，加大科研經(jīng)費(fèi)投入力度，開(kāi)展牡丹和芍藥基因組測(cè)序工程，從而為開(kāi)展ＳＮＰ研究提供平臺(tái)；有機(jī)地將分子標(biāo)記結(jié)果與細(xì)胞學(xué)性狀、表型性狀相結(jié)合，從而得出科學(xué)、合理、令人信服的牡丹、芍藥種質(zhì)的系統(tǒng)進(jìn)化關(guān)系。相信隨著牡丹、芍藥基因組測(cè)序的完成及生物信息學(xué)、比較基因組學(xué)等新技術(shù)的不斷發(fā)展及其與分子標(biāo)記技術(shù)的相互融合、相互滲透，基于分子標(biāo)記的牡丹、芍藥種質(zhì)的親緣關(guān)系研究必將得到更為快速的發(fā)展。

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