中国野豌豆属分子系统学及山野豌豆分子谱系地理学研究

China is one of the three modern distribution centers of Vicia L., with 43 species and 5 variants.Most wild species of the genus have high feeding value andexcellent stress resistance, and Vicia amoena Fisch. exDC. is thought to be most valuable for domestication and cultivation. There are many contentious issues under the classification of the genus and the division of the groups and some controversial species whose classification status have not be confirmed. In order to reveal the evolutionary mechanisms of Vicia, the genus phylogenetic relationship will be resconstructed from the chloroplast gene, nuclear ITS gene and the SSR marker. The genetic structure and genetic variation of Vicia amoena Fisch.exDC. were studied based on the extensive material of natural populations, which will illustrate the genetic mechanisms and the reason for the formation of its geographical distribution pattern. Our study will provide scientific basis for the reasonable protection and efficient utilization of the germplasm resources of ViciaL.it is of great significance to further improve the classification system of the genus Vicia and reveal its evolution mechanism.

我国是野豌豆属Vicia L.植物的世界三大现代分布中心之一，共有43种5变种。本属内多数野生种类饲用价值高、抗逆性强，尤以山野豌豆（Vicia amoena Fisch. ex DC.）的饲草栽培驯化潜力最为巨大。本项目拟在采用叶绿体及核基因序列构建系统发育树的基础上，结合微卫星标记技术，系统分析我国野豌豆属系统发育关系，进而明确本属属下分类单位划分、各分类群间亲缘关系和争议种分类地位；在广泛采集山野豌豆自然分布居群材料的基础上，研究山野豌豆群体遗传结构和遗传变异，阐明其群体遗传模式和地理分布格局成因。本研究将为野豌豆属与山野豌豆种质资源的科学保护与高效利用提供科学依据，对进一步完善野豌豆属分类系统，深入揭示其进化机制具有重要意义。

野豌豆属（Vicia L.）属种间形态相似度较高、易混淆，传统的形态学分类系统中属下分类单位划分、种的界限、变种的划分、种间亲缘关系等仍存在较大的争议。本研究基于161个野豌豆属物种1246份材料的序列数据，推荐ITS，matK，trnH-psbA及其组合条码可作为野豌豆属物种鉴定和种质资源收集评估的理想“DNA条码鉴定系统”；基于此系统，联合rbcL片段及SSR标记对中国野豌豆属物种分子系统关系进行梳理：1）支持将窄叶野豌豆为救荒野豌豆的一个变种；2）支持将阿尔泰野豌豆与广布野豌豆合并为一个种；3）建议将中国野豌豆属部分物种分组稍作调整，具体建议如下：a.支持将四籽野豌豆与小巢菜划分在Ervum亚属中，分组不变；b.大叶野豌豆组（Sect. Cassubicae）并至歪头菜组（Sect. Oroboidea=Sect. Vicilla）；c.支持西南野豌豆组（Sect. Amurense）分组：二色野豌豆，西南野豌豆，精致野豌豆，西藏野豌豆；d.支持将华野豌豆和多叶野豌豆移至细叶野豌豆组（Sect. Cracca）。此外，本项目基于基因组浅层测序数据开发了山野豌豆SSR标记，对中国和野豌豆属中极具栽培利用潜力的天然牧草之一——山野豌豆，在我国的群体遗传模式与地理分布格局进行了初步探索。结果表明我国山野豌豆不同居群间有着丰富的遗传多样性，居群的聚类与地理位置和地形地貌密切相关，这为该种育种改良及种质资源保护提供了理论基础。并且利用开发的SSR标记对野豌豆属的12个种进行遗传多样性分析，结果表明将12个种分为三个集群，其中1）集群Ⅰ包括毛苕子（V. villosa）、广布野豌豆（V. cracca）、光叶苕子（V. villosa subsp. varia）、四籽野豌豆（V. tetrasperma）以及歪头菜（V. unijuga）等5个种；2）集群Ⅱ包括窄叶野豌豆（V.angustifolia）、箭筈豌豆（V. sativa）以及野豌豆（V. sepium）等3个种；3）集群Ⅲ包括西藏野豌豆（V. tibetica）、黑龙江野豌豆（V.amurensis）、法国野豌豆（V.narbonensis）和大叶野豌豆（V.pseudoorob us）等4个种。这些结果阐明了野豌豆属的遗传多样性和种群结构，为了解遗传变异性提供了有用的信息。