中国杏属植物的分类、分布及其亲缘关系研究

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杏属(Armeniaca Mill.)是蔷薇科(Rosaceae)果树中一个重要树种类群,隶属于蔷薇科李亚科(Prunoideae Focke),有10种,地理成分属温带亚洲分布,分布范围从中亚至东西伯利亚、东亚;我国有7种3个变种,是杏属植物原产地之一。杏属植物栽培种在全世界广泛分布,作为重要的果树树种,其起源和种间关系一直为人们所关注。近年来,植物学家们对杏属植物的分类系统及花粉形态、核型分析、分子生物学等方面进行了多方面研究,但对杏属植物种间亲缘关系及现代地理分布格局的相关报道仍较少。   本研究工作在查阅中国科学院植物研究所标本馆(PE)和华南植物所标本馆(IBSC)所有馆藏的杏属植物标本基础上,通过本人野外调查采集了杏属植物主要分布区的标本,选取了我国杏属植物标本进行传统的数量分类学研究;并对其中的5个种、3个变种进行分子系统学研究。旨在从数量分类学和分子系统学上对我国杏属植物的分布及种间亲缘关系进行研究,为杏属的系统演化和资源保护提供依据。主要工作如下:   1.对中国杏属植物进行形态学与数量分类学研究。通过形态学分析最终筛选确定38个性状指标进行数量分析,其中数量性状14个、定性性状24个。主成分分析结果显示,叶柄直径、叶片光滑度、叶大小、核大小、果柄长短、核顶端、核表面纹饰等性状的信息负荷量最大,对杏属植物分类有作用,是杏属植物分类中的主要依据;通过运用以上形态学性状鉴定植物,确定我国杏属植物的种类有7个种、3个变种,包括杏(A.vulgaris Lam.)、山杏(A.sibirica(Linn.)Lam.)、藏杏(A.holosericea(Batal.)Kost.)、紫杏(A.dasycarpa(Ehrh.)Borkh.)、东北杏(A.mandshurica (Maxim.)Skv.)、梅(A.mume Sieb.)、洪平杏(A.hongpingensis Yu et Li)等7个种和毛杏(A.sibirica(Linn.)Lam.var.pubescens Kost.)、光叶东北杏(A.mandshurica(Maxim.)Skv.var.glabra(Nakai) Yu et Lu)2个变种,这一结果与中国植物志记载的种类一样;通过数量聚类分析,可明显的将杏属植物分为两大类,一类包括杏、东北杏、光叶东北杏、紫杏,它们的果核基部对称,核表面稍粗糙,核腹棱较圆,常微钝,显示亲缘关系比较近;另一类包括山杏、毛杏、藏杏、洪平杏和梅,它们的果核基部不对称,核表面粗糙或具有蜂窝状孔穴,核腹面有明显纵沟,显示出相近的亲缘关系。   2.分子系统学研究。基于对我国杏属植物杏、山杏、东北杏、梅、洪平杏5个种,毛杏、光叶东北杏和野杏(A.vulgaris Lam.var.ansu(Maxim.)Yu et Lu)3个变种和樱桃李(Pruuns cerasifera Ehrh.)、李(P.salicina Lindl.)的核基因ITS序列和叶绿体的TrnL-F基因序列的最大简约法(MP)和邻接法(NJ)建立的系统发育树分析,结果显示在核基因ITS序列中杏和光叶东北杏关系相近,而采自新疆的杏(Armeniaca vulgaris Lam.)野生种与樱桃李和李的关系相近;在叶绿体的TrnL-F基因序列中,杏、洪平杏、光叶东北杏序列相似性大,采自新疆的杏野生种与樱桃李关系也较近,东北杏、山杏、毛杏、野杏、梅与李的TrnL-F基因差异不大。将两个序列拼接后所建立的系统发育树无法有效地将杏属植物进行分类,说明杏属植物在核基因ITS序列和叶绿体TrnL-F基因的进化速度缓慢,仅从这两个序列的差异无法说明属内各种间的亲缘关系。   3.结合杏属植物形态学性状数据与基因序列分析,表明采自新疆的杏野生种与李属Prunus植物关系相近,在植物系统演化过程中可能介于李和梅之间,但更接近于梅;杏属植物可能的演化趋势是从李→杏(新疆野生种)→杏(嘉峪关内逸为野生种)→梅;通过研究还支持洪平杏是介于杏和梅之间的种的提法。   4.对我国杏属植物的分布调查研究表明,杏属大致分布在北纬19o-48o之间,覆盖了全国所有省份和地区。从地理分布来看,分布最为广泛的种有三个,分别是:杏、山杏和梅。大致以长江流域为界,杏、山杏主要分布在长江流域以北,梅主要分布在长江流域以南。目前多项其他研究结果表明山杏较杏进化,梅较山杏进化,则我国杏属植物可能呈现出由北向南进化的趋势,即从杏→山杏→梅。研究结果还表明我国是杏属植物的分布中心,新疆是我国栽培杏的起源地,境内分布的杏属植物主要是由新疆的杏的野生种逐步演化而来。   5.通过对东北、华北、华中、西南、华南等杏属植物主要分布区域的调查,结果显示,目前野生杏(杏属植物野生种)大多都能找到,它们生活环境复杂,适应能力强,是进行耐寒、抗旱品种培育的重要种质资源,其中以山杏的分布较为集中,人为破坏影响较小;杏在全国范围内以栽培为主,分布范围广,在新疆伊犁河谷等地有成片的自然群落分布;东北杏、光叶东北杏在东北地区有少量野生;洪平杏分布在湖北神农架林区数量稀少,分布范围狭小。由于近年来各种自然灾害和人为破坏严重,自然条件下保存的杏属植物越来越少,建议有关方面加大保护力度,尽早建立野生杏种质资源圃。
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