Page 19 - 《广西植物》2022年第12期

１２ 期 李镇兵等: 木芙蓉三个品种及近缘种的叶绿体基因组比较分析 ２ ０ ０ ９

像木芙蓉ꎬ区别仅为前者全株具糙硬毛和粗糙的 究ꎬ极大地阻碍了木芙蓉品种的系统发育和优良
毛被ꎬ而后者全株为星状绒毛ꎬ因此ꎬ有学者提出 性状改良研究ꎮ 由于 ｃｐＤＮＡ 并非都是母系遗传ꎬ
两者可能不是明确的 ２ 个种 ( 冯国楣ꎬ１９８４)ꎮ 此 只是在大多数被子植物中为母系遗传ꎬ因此在裸
外ꎬ木 芙 蓉 与 台 湾 芙 蓉 很 容 易 杂 交ꎬ 坐 果 率 为 子植物中主要为父系遗传ꎮ 此外ꎬ少部分被子植
５７.８９％ꎬ 这 与 木 芙 蓉 品 种 之 间 杂 交 的 坐 果 率 物 的 ｃｐＤＮＡ 存 在 父 系 遗 传 和 双 亲 遗 传 的 现 象
６２.５０％相差无几ꎬ而木芙蓉与朱槿杂交坐果率为 (Ｎｅａｌｅ ＆ Ｓｅｄｅｒｏｆｆꎬ １９８９)ꎬ 为 了 探 索 木 芙 蓉 的
８.３３％ꎬ与木槿杂交成功率更低ꎬ这在某种程度上 ｃｐＤＮＡ 遗传方式ꎬ我们选取一个杂交组合中的 ３
反映了亲缘关系的远近ꎮ 遗传信息不足通常使我 个木芙蓉品种ꎬ首次对木芙蓉品种及其近缘种台
们无法充分了解栽培植物和近缘种ꎬ明确栽培种 湾芙蓉 ｃｐＤＮＡ 进行比较分析和系统发育分析ꎮ
和野生近缘种之间的遗传变异对将近缘种的有利 本研究拟探讨以下科学问题:(１) 木芙蓉 ３ 个

性状引入栽培品种至关重要( Ａｍａｒ ｅｔ ａｌ.ꎬ ２０１９)ꎮ 品种及其近缘种台湾芙蓉的 ｃｐＤＮＡ 有什么进化特
因此ꎬ我们需要开发更多的遗传信息ꎬ以便能够比 征ꎻ(２)木芙蓉与其近缘种台湾芙蓉间有怎样的亲

较栽培种的遗传差异ꎬ并快速和准确地鉴定它们ꎬ 缘关系ꎻ(３)在 ｃｐＤＮＡ 的组成和结构方面ꎬ能否开
从而更有效地利用这些物种(Ｐｅｎｇ ｅｔ ａｌ.ꎬ２０２１)ꎮ 发出品种鉴定的分子标记或 ＤＮＡ 条形码ꎻ(４) 探
叶绿体基因组(ｃｐＤＮＡ)大小为 ７５ ~ ２５０ ｋｂꎬ大 究木芙蓉 ｃｐＤＮＡ 的遗传方式ꎮ 本研究结果将为木
多数植物的 ｃｐＤＮＡ 由大约 １２０ 个基因组成ꎬ包括 芙蓉的品种鉴定、进化研究和植物遗传改良、优良
转运 ＲＮＡ (ｔＲＮＡ)、核糖体 ＲＮＡ ( ｒＲＮＡ) 和蛋白 品种选育提供重要的第一手遗传资料ꎮ
质编码基因( ｐｒｏｔｅｉｎ￣ｃｏｄｉｎｇ ｇｅｎｅꎬ ＰＣＧｓ)ꎮ ｃｐＤＮＡ
因结构简单、高度保守、拷贝数多而分子量少的特 １ 材料与方法
点ꎬ已被应用于分子标记开发和系统发育等研究
中(杨俏俏等ꎬ２０１９)ꎮ 越来越多的研究表明ꎬ叶绿 １.１ 木芙蓉品种材料来源
体基因工程在植物遗传改良方面具有很大优势ꎬ ３ 个 木 芙 蓉 品 种 采 自 成 都 市 植 物 园
叶绿体已经成为植物遗传转化的新工具( 母连胜 (１０４°８′１１″ Ｅ、３０° ４５′ ５２″ Ｎ)ꎬ 分 别 为 ‘ 单 瓣 白’
等ꎬ２０１７)ꎮ 前人关于木芙蓉的研究大多集中在木 ( Ｈ. ｍｕｔａｂｉｌｉｓ ｃｖ. Ｄａｎｂａｎｂａｉ )、 ‘ 金 秋 颂 ’ ( Ｈ.
芙蓉栽培育种( 王莹ꎬ２０１７ꎻ石小庆等ꎬ２０２１) 和化 ｍｕｔａｉｂｉｌｉｓ ｃｖ. Ｊｉｎｑｉｕｓｏｎｇ)、 ‘ 牡 丹 粉’ ( Ｈ. ｍｕｔａｂｉｌｉｓ
学成分上( 蔡露等ꎬ２０２１ꎻ 王艺等ꎬ２０２１)ꎬ鲜有关 ｃｖ. Ｍｕｄａｎｆｅｎ)ꎮ 这 ３ 个品种为杂交组合ꎬ其中‘ 单
于木芙蓉品种间以及与其近缘种间亲缘关系的研 瓣白’是母本ꎬ‘牡丹粉’ 是父本ꎬ‘ 金秋颂’ 为子一
究ꎮ 近 年 来ꎬ 有 学 者 在 木 芙 蓉 和 台 湾 芙 蓉 的 代ꎬ这样有利于对木芙蓉叶绿体的遗传方式进行
ｃｐＤＮＡ 分析和亲缘关系研究上取得了一定的进 探讨ꎮ 从生态特性来看ꎬ‘ 单瓣白’ 和‘ 牡丹粉’ 为
展ꎬＡｂｄｕｌｌａｈ 等(２０２１) 第一次对包括木芙蓉在内 早花品种ꎬ花期为 ６—９ 月ꎬ‘金秋颂’ 为中花品种ꎬ
的 ３ 个物种的 ｃｐＤＮＡ 进行了测序和比较分析ꎬ但 花期为 ９—１０ 月ꎮ 从形态上来看ꎬ‘ 金秋颂’ 为重
其研究对象为整个锦葵科的 ３ 个不同属植物ꎬ范 瓣花ꎬ雄蕊退化ꎬ有子房但不结实ꎬ另外 ２ 种结实ꎮ
围偏大ꎮ 本 团 队 的 Ｘｕ 等 ( ２０１９) 对 台 湾 芙 蓉 的 ‘单瓣白’ 为单瓣花ꎬ花白色ꎬ‘ 牡丹粉’ 和‘ 金秋
ｃｐＤＮＡ 进行了报道ꎻ张璐等(２０２１) 采用扫描电镜 颂’分别为粉色和红色ꎮ ‘ 牡丹粉’ 的花形似牡丹
观察了一些木芙蓉品种的花粉显微结构ꎬ并探讨 且平均花径比前两者大ꎮ 近缘种台湾芙蓉的花期
了其分类学意义ꎮ 花粉稳定性极强ꎬ在一定程度 始于 １０ 月下旬ꎬ结实ꎬ花为单瓣ꎬ白中带粉ꎮ 花的
上能反映植物演化和亲缘关系ꎬ并对物种鉴定有 形态如图版Ⅰ所示ꎮ
一定的分类价值(彭焕文等ꎬ２０１８)ꎬ但基因组层面 １.２ 基因组 ＤＮＡ 的提取和测序
的分子数据具有海量的遗传信息ꎬ通常认为与基 采集 ３ 个木芙蓉品种新鲜健康的叶片ꎬ用改良
因组层面的研究相结合有助于更精确和深入地进 ＣＴＡＢ 法从叶片组织中提取总基因组 ＤＮＡꎮ 使用
行亲缘关系和物种鉴定的研究ꎮ 而迄今为止公布 １％ 琼 脂 糖 凝 胶 电 泳 和 荧 光 染 料 ( Ｑｕａｎｔ￣ｉＴ
的木芙蓉品种的遗传信息很少且未有对木芙蓉品 ＰｉｃｏＧｒｅｅｎ ｄｓＤＮＡ Ａｓｓａｙ Ｋｉｔ)评估 ＤＮＡ 产物的质量
种间及其与近缘种台湾芙蓉间的 ｃｐＤＮＡ 相关研 和浓度ꎮ 采用 Ｉｌｌｕｍｉｎａ ＴｒｕＳｅｑ Ｎａｎｏ ＤＮＡ ＬＴ 文库