荔枝、龙眼种质资源的分类与鉴定

荔枝、龙眼种质资源的分类与鉴定

荔枝和龙眼属于无患子科，是中国著名的南亚热带果树。根据“中国种植业信息网―水果数据库”提供的统计资料,2005年全国荔枝和龙眼的种植面积分别达到580800hm2和677100hm2,总产量分别为1440589t(约占世界荔枝总产量的70%)和1091485t(占世界龙眼总产量的60%左右)。荔枝和龙眼均起源于中国,在中国的分布区域大致相同;荔枝和龙眼的栽培历史长达2000多年,经过长期的自然演化和人工选择形成了丰富的品种资源。此外,从遗传多样性研究的角度来看,二者的研究进程也存在一定的相似性和可比性。本文对国内外荔枝、龙眼种质资源的研究报道进行了综述和讨论,并且就目前荔枝、龙眼品种选育过程中存在的问题及其今后的发展方向进行了分析和展望。1荔枝1.1原产地植物自20世纪50年代以来,随着相继在广东、广西、海南和云南发现野生荔枝,早前关于中国是荔枝原产地的观点进一步得到证实。我国的荔枝种质主要分布在广东、广西、福建、海南、台湾和云南;此外,在四川、贵州、浙江一些具有特殊小气候的地区也有少量种植。通过不断地对各地荔枝种质资源进行综合整理、分类和鉴定,我国的荔枝种质已从20世纪90年代末的222份增加至300多份。1.2荔枝品种的分类和评价1.2.1广东合成冷水势梯度分类标准李来荣等将福建的荔枝品种按果形分为4个类型,即长卵圆形、心脏形、短心脏形和圆形。《广东荔枝志》以果皮上龟裂片的形态和裂片峰尖突或平滑的状况作为主要分类依据的同时,结合花序、叶片和果实的形态、果实成熟期以及果肉的质地和品质等进行分类,将广东的荔枝品种分为7类,即桂味类、笑枝类、进奉类、三月红类、黑叶类、糯米糍类和淮枝类。其后,《广西荔枝志》以果皮龟裂片及裂片峰尖形态作为分类的第一级标准,果形作为第二级标准,其他性状作为第三、四级标准将荔枝分为3大类和7个品种组,并且编制了分类检索表。吴淑娴在《中国果树志荔枝卷》中借鉴前人的分类原则,以果皮龟裂片的特征作为分类标准,把我国的荔枝品种分为3类:龟裂片尖突类型、龟裂片隆起类型和龟裂片平坦类型。1.2.2per同工酶分析刘红兵等和周俊辉等分别对24个广西荔枝品种和35个广东荔枝品种的过氧化物酶(PER)同工酶进行了分析。虽然二者的研究报道中有9个供试品种是相同的,仅“大造”的分类情况较为一致。相比较而言,国外的同工酶分析除了PER还涉及葡糖-6-磷酸异构酶、丙糖磷酸异构酶、醇脱氢酶、顺乌头酸酶、天冬氨酸转氨酶、异柠檬酸脱氢酶、葡糖磷酸变位酶、莽草酸脱氢酶、超氧化物歧化酶、亮氨酸氨肽酶、苹果酸脱氢酶和酸性磷酸酶等。有的作者还提出PER同工酶带型相似的荔枝品种可以通过酸性磷酸酶的同工酶分析加以区分。此外,刘红兵等报道荔枝的PER同工酶酶谱不受叶龄的影响,Degani等也认为荔枝的同工酶普遍存在多态性。品种鉴定方面,彭宏祥等在PER同工酶分析的基础上,提出“沙头迟荔”和“江口荔”是“禾荔(淮枝)”的优良芽变类型;并且初步鉴定认为“钦州红荔”是“黑叶”和“香荔”的自然杂交实生优良后代。1.2.3分类结果的比较对于荔枝品种的分类鉴定而言,最常用的分子标记是RAPD[18,19,20,21,22,23],其次是AFLP、SSR和ISSR。其中Tongpamnak等对47个荔枝品种同时进行了RAPD和AFLP分析。研究结果表明,二者的分类结果相似,但就品种鉴定而言AFLP的效果优于RAPD。一些作者应用分子标记获得的分类结果与形态学分类结果大体吻合,而另一些作者的分类结果与形态学分类结果并不完全一致。Liu等的聚类分析结果则与按照成熟期对荔枝品种进行归类的情况十分接近。就已有的研究报道而言,不仅应用不同分子标记获得的分类结果存在着差异,就是应用同一种分子标记获得的分类结果也不完全一致(表1)。但无论是RAPD还是AFLP的聚类分析结果都表明,荔枝在DNA水平上的遗传多样性并不像形态学上体现出来的那样丰富。目前已鉴定出的同物异名有:“农美9号”和“琼山水果所27号”,“大造”和“早红”,“白叶”和“挂红”,“妃子笑”和“芝麻荔”,“紫娘喜”和“增城大果荔”,“风霜”和“屯昌风霜”等。但也有作者认为“大造”和“早红”是2个不同的品种。此外,王祥和等应用RAPD分析鉴定出“荔13”和“A4”是2个通过实生选种获得的新品种。2龙眼龙眼2.1天麻花粉的起源中心龙眼起源于我国,在广西、海南和云南先后发现了野生龙眼。柯冠武等对我国不同产区野生龙眼和栽培龙眼的花粉形态进行了观察,根据品种间花粉萌发孔的结构差异和花粉外壁纹饰的纹理差别,提出云南是龙眼起源的初生中心,广东、广西和海南是龙眼起源的次生中心。我国的龙眼种质主要分布在广东、广西、福建、海南、台湾、四川和云南等省区,目前已收集到的品种(系)达300多个。2.2物种分类和物种多样性的评价2.2.1福建龙眼种子分类叶中小叶的形态和叶片的大小将龙眼分为大叶型、小叶型和圆叶型。在对福建各个产区龙眼的花、果形态进行系统观察的基础上,柯冠武等以龙眼种子的种顶面观形状作为第一级分类标准,结合胎座束的形状和突起的显隐程度作为第二级分类标准,雌花柱头开裂状以及叶形作为第三级分类标准,将福建10个龙眼主栽品种分为3个品种群(红核仔群、油潭本群和福眼群)6类(红核仔类、东壁类、油潭本类、乌龙岭类、福眼类和水涨类);同时,通过测定叶片PER同工酶对上述形态分类结果加以验证。2.2.2同工酶的分类应用于龙眼品种分类的同工酶分析主要有PER同工酶[37,38,39,40,41,42]、多酚氧化酶同工酶、儿茶酚氧化酶同工酶、细胞色素氧化酶同工酶、过氧化氢酶同工酶和超氧化物歧化酶同工酶等。其中,陈熹等的分析结果与形态分类结果基本一致。此外,其他作者的研究结果表明,龙眼成熟叶片(叶片充分展开后21~60d)的同工酶酶谱具有稳定性,不受梢期、树龄和地理环境等因素的影响。根据已有的研究报道,应用同工酶分析在“储良”ue814、“福眼”、“乌龙岭”和“红核子”等品种获得的分类结果较为一致。品种鉴定方面,苏伟强等在对龙荔的PER同工酶进行分析的基础上提出,龙荔是荔枝与龙眼的自然杂交种,母本为龙眼,父本为荔枝。2.2.3主要的态学分类结果到目前为止,应用于龙眼品种分类的分子标记主要有RAPD和AFLP。其中林同香等的分类结果与形态学分类结果大体吻合,Yonemoto等的分类结果则与大部分供试品种的原产地分布情况较为一致。综合已有的研究结果,国内应用分子标记技术在“石硖”、“储良”和“大乌圆”等品种中获得的分类结果较为一致(表2)。品种鉴定方面,陈有志等应用RAPD分析鉴定出“热引17号”是一个新品种。3分子标记在遗传育种中的应用荔枝和龙眼的分类研究大体经历了3个阶段:根据形态特征进行分类、应用同工酶分析和DNA分子标记进行分类。形态特征常常受到环境条件的影响;而同工酶分析可以检测到的多态性位点十分有限,亲缘关系较近的品种往往其同工酶酶谱也相同。应用分子标记研究荔枝、龙眼种质资源的遗传多样性克服了前述两种研究方法的不足。对荔枝、龙眼的分类鉴定而言,国内目前最常用的分子标记是RAPD和AFLP。根据已有的研究报道,在分子水平上探讨荔枝、龙眼种质遗传多样性的工作有待进一步深入和完善。这部分研究工作之所以受到重视,一方面是由于丰富的种质资源是新品种选育的物质基础;另一方面,当具备各种优良特性的种质材料被发现时,应当及时鉴定、保存或开发利用。目前,荔枝和龙眼的品种选育仍然以实生选种和芽变选种为主。由于品种选育途径单一,良种的类型和数量还远远不能满足生产发展的需要。荔枝、龙眼种质资源中的一些优良性状如焦核、特迟熟、特大果等还未得到充分地发掘利用。近年来,国内外荔枝杂交育种研究已经取得了一定的进展,但是尚未获得新品种;而有关龙眼杂交育种的研究报道则相对较少。为了更好地开展人工杂交育种工作,除了要明确现有种质的遗传背景,正确选择亲本也是一个关键。单靠荔枝、龙眼表型特征的差异性分析选择亲本易受环境干扰[54,55,56,57,58,59,60],相比之下