菊花觀賞性狀的遺傳與進(jìn)化研究

1、菊花觀賞性狀的遺傳與進(jìn)化研究菊屬植物系統(tǒng)進(jìn)化與菊花起源研究菊屬植物種下變異的研究1菊屬系統(tǒng)學(xué)及菊花探源的研究進(jìn)展ADVANCES OF RESEARCHES ON PHYLOGENY OF DENDRANTHEMUM AND ORIGIN OF CHRYSANTHEMUM1、目的及意義2、研究概況3、目前正在進(jìn)行的研究4、相關(guān)研究2 菊花（Dendranthema grandiflorum Kitamura）是中國的傳統(tǒng)名花。從原始的野生種類經(jīng)過栽培, 雜交選擇和精心的培育，已經(jīng)逐步發(fā)展成為世界上品種最為豐富的栽培植物。據(jù)統(tǒng)計，目前全世界菊花品種總數(shù)約為三萬個，中國超過了3000個，分屬22個

2、品種類型。菊花的品種變異的多樣性是現(xiàn)代花卉育種的一大奇跡。1.1 世界園藝史上的一大奇跡3中國菊花之美古典菊花的“五美”廣泛的生態(tài)適應(yīng)性豐富的變異類型多樣的用途1.2 中國園藝學(xué)家的一大貢獻(xiàn)4 栽培菊花（Florists chrysanthemum）最初誕生在中國，菊花的奇特變異根置于中國傳統(tǒng)“花文化” 。育成菊花的基本親本原種均系中國原產(chǎn)。 起源地？ 起源時間？ 起源方式？ 原始野生種？1.3 中國菊花起源之謎5育種意義文化價值科學(xué)價值1.4 研究的意義6問題的提出德國園藝學(xué)會中日文化界的爭論中國科學(xué)界的認(rèn)識72、研究概況2.1 文獻(xiàn)分析2.2 比較形態(tài)學(xué)研究2.3 引種試驗(yàn)2.4 雜交試驗(yàn)

3、2.5 細(xì)胞學(xué)研究2.6 數(shù)量分類分析2.7 分支分類分析2.8 分子系統(tǒng)學(xué)研究2.9 核酸原位雜交試驗(yàn)2.10 核酸序列分析8中國古代菊花譜錄研究 調(diào)查發(fā)現(xiàn)存世或佚失而可考于古書中的菊花譜錄共75本，輯有菊花的古代綜合性花卉書籍6部。對于存世的古菊譜中的25本進(jìn)行了分析研究。研究表明：我國菊花早期以黃色、白色、紫色為主，花型多為小花，有平瓣、管瓣、桂瓣的分化，重瓣花已經(jīng)具備；至明代中后期，菊花品種在花徑和重瓣性方面都有顯著提高，花型分化多樣，“細(xì)葉菊”尤顯突出，我國現(xiàn)代菊花花型多已出現(xiàn)；清代菊花品種在明代發(fā)展的基礎(chǔ)上，繼續(xù)朝同一方向發(fā)展，品種數(shù)量激增。 2.1 文獻(xiàn)分析9文獻(xiàn)分析的主要結(jié)論四

4、個主要的發(fā)展時期： 早期、栽培技術(shù)發(fā)展期、 品種激增期、緩慢發(fā)展期。菊花的國際間交流： 中日、中英、中法、中美。菊花品種主要形成方式的推論： 自然變異； 人工選擇； 栽培變異。102.2 比較形態(tài)學(xué)研究菊花的分類學(xué)性狀（園藝學(xué)研究）中國野生菊屬植物的研究（植物學(xué)研究）栽培菊花與部分野生種的形態(tài)交叉11中國野生菊屬植物的研究菊屬共記34種，中國原產(chǎn)17種；野外調(diào)查（分布狀況，形態(tài)變異）；引種栽培試驗(yàn)和種下變異分析變異分析。12中國菊屬植物的區(qū)域分布和垂直分布交叉分布區(qū)域花期交叉與種間雜交132.3 引種研究 根據(jù)綜合評估的方法確定菊屬植物在北京地區(qū)引種成功的指數(shù)。幾種菊屬植物的引種研究。北京園林

5、，1996，2：17-22142.4 雜交試驗(yàn)菊屬7個種的人工中間雜交試驗(yàn)。北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，18（4）：16-21。15雜交試驗(yàn)結(jié)果16種間雜交分析172.5 菊屬植物細(xì)胞學(xué)研究栽培菊花起源的細(xì)胞遺傳學(xué)研究。1992，第二屆中日植物染色體學(xué)術(shù)討論會。18 部分菊屬植物核型參數(shù)匯編19THE DISTRIBUTION OF 18-26s rDNAD. nankingense 2n=18D. lavendulifolium 2n=18D. indicum 2n=1816m+2sm16m+2sm28m+4sm+4st20菊花起源假設(shè)途徑212.6 數(shù)量分類研究中國菊屬植物部分種的數(shù)量分類研究，北京

6、林業(yè)大學(xué)學(xué)報，17（4）：9-1422中國菊屬一些種的分支分類學(xué)研究，武漢植物學(xué)研究，15（1）：27-34。2.7 分支分析232.8 分子系統(tǒng)學(xué)研究植物遺傳多樣性概念遺傳標(biāo)記 表型標(biāo)記、蛋白標(biāo)記、DNA標(biāo)記 （RAPD 、 AFLP 、 SSLP）植物系統(tǒng)學(xué)概念24菊花起源的RAPD分析 摘要：利用RAPD分析技術(shù)，選取22個20個堿基長度的隨機(jī)引物，對7個野生菊花、14個栽培菊花和5個種間雜種進(jìn)行了隨機(jī)擴(kuò)增。利用UPGMA法對擴(kuò)增數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。結(jié)果表明：毛華菊、野菊與栽培菊花親緣關(guān)系較近。關(guān)鍵詞：RAPD分析， UPGMA法，菊花起源2524個分類單位一次隨機(jī)擴(kuò)增的多態(tài)DNA2627部分

7、菊屬植物的AFLP分析* 利用AFLP技術(shù)，對12個菊屬分類群進(jìn)行了聚類分析。實(shí)驗(yàn)中選擇EcoR和 MseI 這一酶切組合，5個E+3和M+2引物組合及1個E+3和M+3引物組合進(jìn)行選擇性擴(kuò)增。共得到287條條帶，其中多態(tài)性條帶占85.71%。利用UPGMA方法對擴(kuò)增數(shù)據(jù)進(jìn)行分析， 28圖1 不同酶切組合的反應(yīng)產(chǎn)物 圖2 引物E1M10擴(kuò)增產(chǎn)物 29 結(jié)果表明：所選的兩個栽培品種滁菊和亳菊差異很小，可歸并為一個品種；野菊，甘菊，菊花腦之間的親緣關(guān)系很近，兩個栽培品種與毛華菊，野菊，甘菊親緣關(guān)系相對較近，紫花野菊次之，小紅菊相對最遠(yuǎn)。302.9 染色體原位雜交研究 采用染色體原位雜交技術(shù)，分別以

8、16-26s rDNA和菊屬植物基因組DNA為探針， 從細(xì)胞分子生物學(xué)水平上 對菊花起源作了進(jìn)一步研究。31THE DISTRIBUTION OF genome DNA地3的GISH信號A1：染色體的DAPI圖象。A2：天柱山毛華菊基因組 DNA在染色體上的 信號分布。32THE DISTRIBUTION OF genome DNA滁菊的GISH信號A1：染色體的DAPI圖象。A2：野菊的基因組DNA 在染色體上的信號 分布。 33THE DISTRIBUTION OF genome DNA矮黃的GISH信A1：染色體的DAPI圖象。A2：天柱山毛華菊基因組 DNA在染色體上的 信號分布。 3

9、4D. nankingense B. D. lavandulifolium C.D.indicum3536rDNA數(shù)量隨倍性增高而明顯增高。不同基因組間差異很小。37菊屬植物存在廣泛的種質(zhì)滲入。38結(jié)果表明：菊花起源是屬內(nèi)高度網(wǎng)狀化的系統(tǒng)發(fā)育模式背景下，雜交、異源多倍化和染色體水平上變異等多種途徑進(jìn)化的結(jié)果。毛華菊是栽培菊花的主要起源種，野菊、菊花腦和甘野菊次之，紫花野菊作用最小。392.10 序列分析插入序列分析功能序列分析形態(tài)進(jìn)化的分子機(jī)理40若干種菊屬植物ITS序列分析 摘要：通過ITS序列分析和葉綠體基因 trnT- trnL片段分析，支持毛華菊、 野菊、甘菊是主要的雜交原始親本種。關(guān)

10、鍵詞：ITS序列， trnT-trnL片段， PAUP分析41424344小結(jié):(1) 菊屬植物網(wǎng)狀的系統(tǒng)發(fā)育式樣和菊花起源 網(wǎng)狀的系統(tǒng)發(fā)育式樣 菊屬植物網(wǎng)狀進(jìn)化的前提是明顯的： 在自然界中雜交很容易發(fā)生。 引種有利于打破地理隔離。 GISH結(jié)果和PCR-RFLP及AFLP的結(jié)果表明各基因組間可能有趨同和混合的現(xiàn)象。ITS 序列的趨于一致化也支持了網(wǎng)狀進(jìn)化的式樣。普遍的趨異趨異背景下的趨同45(3 ) 染色體水平的變異 NOR的多態(tài)性（栽培種和野生種均有） NOR 的雜合性（暗示了雜種性質(zhì)） NOR的生物學(xué)功能的潛在影響(2 ) 關(guān)于菊花主要起源種的商榷 眾多的證據(jù)證明毛華菊為栽培菊花重要的祖

11、先種 （花形變異；模式材料）紫花野菊在菊花起源中起的作用可能比較小(4) DNA水平的研究 多態(tài)性（信息量大） 穩(wěn)定性 準(zhǔn)確性 與傳統(tǒng)方法得到的結(jié)論相似46菊花起源構(gòu)想示意圖毛華菊 X 野菊原始菊花類群栽培菊花類群紫花 野菊小紅菊甘野菊菊花腦473 正在進(jìn)行的研究菊屬植物種下變異分析特出野生種分析小菊品種分類研究大菊品種分類研究菊屬植物系統(tǒng)進(jìn)化相關(guān)基因的研究花色機(jī)理研究及轉(zhuǎn)基因技術(shù)研究48種下變異分析菊屬植物存在廣泛的種下變異；種下變異的形式和菊花品種變異類型吻合；種下變異在菊屬植物中呈現(xiàn)網(wǎng)狀分布式樣。 毛華菊花朵形態(tài)變異，北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報，21（3）：92-93。49FLOWER MORPH

12、OLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum舌狀花花瓣畸形扭曲，頭狀花序不整齊。發(fā)現(xiàn)于安徽天柱山，海拔740米。50FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum舌狀花花瓣成荷瓣型。發(fā)現(xiàn)于河南欒川縣老君山自然保護(hù)區(qū)，海拔1450米。51FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum舌狀花花瓣截面呈“V”字形。采集于河南欒川縣老君山自然保護(hù)區(qū)，海拔1450米。52FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof

13、 Dendranthema vestitum外圍舌狀花有管瓣型、匙瓣型和平瓣型。發(fā)現(xiàn)于安徽天柱山，海拔730米。53FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum舌狀花全部變成匙瓣?duì)?，排列整齊。發(fā)現(xiàn)于安徽天柱山海拔730米處，溪流邊。54FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum罕見的管瓣型舌狀花。發(fā)現(xiàn)于河南欒川縣老君山自然保護(hù)區(qū)，海拔770米。55FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum舌狀花

14、花瓣為匙形，中部的管狀花花瓣呈紫色。發(fā)現(xiàn)于安徽天柱山，海拔730米。56FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum復(fù)瓣類，23輪，舌狀花瓣數(shù)31枚。發(fā)現(xiàn)于安徽天柱山海拔730處。57FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum舌狀花花瓣呈鵝黃色，尤以花蕾最為明顯。發(fā)現(xiàn)于河南欒川老君山自然保護(hù)區(qū)，海拔1400米。58FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum河南欒川老君山自然保護(hù)區(qū)內(nèi)海拔1400米處10平米范圍內(nèi)的毛華菊花朵形態(tài)變異。59FLOWER MORPHOLOGICAL VARIATIONSof Dendranthema vestitum安徽天柱山海拔700和730米處溪流邊的毛華菊花朵形態(tài)變異60甜菜堿合成途