苹果属（蔷薇科）植物杂交起源研究

由于种间杂交、地理隔离和无融合生殖的影响，苹果属成为著名的分类"困难属"，其中种间杂交影响尤为显著，使杂交后代性状变异非常复杂。湖北海棠苹果属中杂交种的代表，它是重要的花木资源和苹果砧木资源植物，在该属系统研究中有重要地位。因此本课题选择湖北海棠为主要研究对象，来揭示苹果属中的杂交起源的机理。一般认为湖北海棠是异源三倍体植物，是某些种间的杂交产物，但它的亲本是什么，众多地理类型的湖北海棠是否同一起源，其演化路线是怎样的，等等，这些问题都不得而知。本课题拟以分子标记手段(SSR等)对湖北海棠各种地理类型和它的推测可能的亲本如山荆子复合体中多个种进行分析，找出杂交亲本。通过对不同地理类型的分析，推断湖北海棠的起源方式和演化路线。通过湖北海棠、变叶海棠等杂交起源植物分析苹果属杂交起源的机理，为杂种植物的开发利用和分类打下基础。

本课题针对苹果属植物杂交现象导致分类困难的问题，选择湖北海棠为研究对象，利用SSR、ITS、matK分别从简单重复序列、核基因组DNA和叶绿体基因组DNA入手研究其与近缘种的关系，推断其可能的杂交亲本和起源演化规律，进而为本属植物的杂交起源演化问题的研究打下基础。SSR实验中，从40对苹果属(Malus Mill.)引物中筛选出18对多态性较强的引物，对采自全国不同地理类型的湖北海棠(Malus hupehensis)及其近缘种以及其他苹果属植物和梨属等外群植物的190份材料进行了遗传多样性分析和杂交亲本鉴定，以揭示不同居群的湖北海棠的遗传多样性、亲缘关系及其可能杂交亲本。共扩增出259对等位基因，等位点数从6到26，平均每对引物检测出14.39个等位点数，基因片段大小在80bp—800bp之间，不同的引物的多态性比率各不相同分别分布在85.71%-100%之间，总多态性比率为94.87%表明不同居群的湖北海棠之间存在较高水平的遗传多样性。NTSYS 软件聚类分析表明，不同地理类型的湖北海棠与山荆子、三叶海棠、丽江山荆子及毛山荆子遗传信息穿插混杂，显示这几种间有极密切的亲缘关系。结合SSR图谱比对，推测湖北海棠的杂交亲本可能是三叶海棠、山荆子或丽江山荆子，并可能为多点起源。.用湖北海棠及其近缘种和苹果属其他植物等共100多份材料，进行ITS和matK序列分析，认为湖北海棠与山荆子、丽江山荆子和三叶海棠有密切的亲缘关系，其中浙江、安徽、江西等地区的湖北海棠与丽江山荆子亲缘关系较近，山东、陕西等地的湖北海棠与三叶海棠和山荆子亲缘关系较近。ITS序列加合位点显示湖北海棠起源与山荆子或毛山荆子与三叶海棠或丽江山荆子的杂交，并且存在基因渗透现象。提示湖北海棠可能为多点起源。研究结果不支持将丽江山荆子降为变种，应恢复作为一个独立的种；支持将三叶海棠移入山荆子组中，而将锡金海棠移入花楸苹果组中；天目山湖北海棠应为湖北海棠的一个新变种天目山海棠（var. tianmuensis F. B. Ding）。 .从SSR、ITS和matK研究得到相似结论，北方的湖北海棠亲本可能为山荆子和三叶海棠，而南方的却可能来自三叶海棠与丽江山荆子。.SSR和ITS、matK研究成果分别整理为两篇论文已投稿荷兰植物学报和林奈植物学报，等待发表。