枇杷是草本植物吗？野生枇杷自然杂交的分子证据中

文 | 小魏档案

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种间杂交长期以来一直被认为是植物进化和物种形成的关键过程。对自然杂交过程的理解不仅有助于澄清分类学的不确定性，还有助于阐明许多适应的起源。

植物多样性的维持和物种形成过程，自然杂交发生在Pyrinae亚族的属中和属内，其中包含许多经济上重要的水果，如苹果，木瓜，梨和枇杷。

在Pyrinae的16个属中观察到了属间杂交，而属内杂交预计会更加频繁，并且在Pyrinae的许多属中都发现了，包括Amelanchier，Crataegus和Sorbus。

Pyrinae属之间和内部自然杂交的普遍性表明，杂交可能在Pyrinae的进化中发挥重要作用，并为培育新的果实品种提供了巨大的机会。

Eriobotrya Lindl.属是Pyrinae的一个小型属，由大约26种组成，分布在喜马拉雅，亚洲东部和马来西亚西部。

日本鳞翅目林德，俗称枇杷，是整个东南亚栽培的重要果树，而野生枇杷仅分布于中国云南、四川、湖北、广西和广东。

在中国发现的21种枇杷中，除枇杷外，秋季开花的有15种，包括枇杷、大杜海枇杷和马利波恩斯：枇杷。 等威尔斯。

自然发生于四川和云南，大渡苜蓿分布于四川汉源和石面两个县，而马利波仅分布于云南麻坡。

E.prinoidesvar. daduheensis具有许多日本E.prinoides和E.prinoides的中间形态特征，以及独特的花粉形状和过氧化物酶同工酶模式。

后来根据核型和过氧化物酶同工酶数据，它被认为是日本枸杞子和枸杞子之间的种间杂交种。在该研究中，所有三个分类群都被报告为具有相同染色体的二倍体。

此外，大杜海棠的核型为3A型或2A型，大杜茜的核型在粳稻和桫椤之间过氧化物酶同种异体酶中表现出一定的相加性。

梁等人的核型分析得到了不同的结果，其中所有三个类群都是2A型。因此，他们重新考虑E. prinoides var. daduheensis是E.japonica的一个独特变种。

这些有争议的结果主要基于常规方法，如形态学分析、核型和同种异体测定，这些方法足以为许多物种提供令人信服的结论。

这些物种显示出高度的形态可塑性或由杂交以外的力量引起的中间形态特征。

对于Pyrinae亚族中的大多数物种，多倍体化，apomixis和杂交的频繁发生使得基于这些常规方法的杂交事件的识别更加困难。

最近，单拷贝或低拷贝核基因已成功用于鉴定植物杂交。苹果基因组序列的完成为开发外显子引物和内含子交叉引物以检测Pyrinae亚族成员的DNA序列变异提供了充足的EST。

在这项研究中，从两个地点对三个类群各取样20多个个体，并对1个低拷贝核基因和2个叶绿体DNA片段进行测序。

以解决以下两个问题：大杜海苣苔是种间杂交种吗？如果是这样，杂交的程度是多少？这些杂交个体是F1还是更新一代的混合动力车，还是两者兼而有之？

通过这些努力，我们进一步讨论了可能导致杂交发生的因素，杂交对其亲本物种的影响，以及面对基因流动时物种完整性的可能机制。

E.prinoidesvar. daduheensis的分类地位一直存在争议。它被认为是E.prinoides的变种，E. prinoides和E.japonica之间的天然杂交种，或日本E.japonica的变种。

然而，由于抽样非常有限，没有关于其地位的令人信服的结论。在这项研究中，我们旨在通过对四个核基因和两个叶绿体区域进行测序来表征其状态。

以便在两个位置对Eriobotrya的三个分类群进行足够的样本。在33个核基因和35个叶绿体区域，日本桫椤和桫椤之间均存在一些固定的核苷酸取代，表明这两个物种分离良好。

大多数E.prinoidesvar. daduheensis个体在至少一个核基因中显示出E.japonica和E.prinoides的核苷酸添加剂，提供直接证据，证明是E.japonica和E.prinoides之间的杂交种。

其余两个个体DP6和DP8也是杂交种，因为DP在所有四个核基因上都是P型，在叶绿体区域是J型，DP在两个核基因上是P型，在另外两个核基因上是J型。

在十个个体中，在四个随机选择的核基因中观察到日本枸杞子和枸杞子的核苷酸添加性，表明它们可能是1杂交种。E.prinoidesvar. daduheensis的其他个体必须是后代杂交种。

在10个推定的F中1在两个叶绿体位点分别在7个和3个个体中观察到杂交种，J型和P型，表明两个物种都可以作为雌性亲本。

在这项研究中，来自3个核基因的1个单倍型是 E.prinoidesvar. daduheensis 独有的。这些可能是由于亲本物种的未采样多态性，或杂交种中的新突变。

分子分析表明，9个典型E. prinoidesvar. daduheensis 个体中有21个可能是F1杂交种，而非典型E.prinoidesvar. daduheensis的14个个体中只有一个。

这些结果表明，典型的E.prinoidesvar. daduheensis含有许多F1杂交种，而大多数非典型E.prinoidesvar. daduheensis是后代杂交种。

从苹果发展而来的四个核基因也成功地应用于Eriobotrya和Rhaphiolepis，以及Pyrinae的其他属，如Cotoneaster和Sorbus。

这表明这4个核基因可作为通用核标记广泛应用，用于Pyrinae物种的杂交鉴定和系统发育分析。

日本枸杞和枸杞子的地理分布、花形态和开花期可能为这些物种之间的杂交提供了充足的机会。这两个物种分布于中国四川的猿面和汉源，在栖息地上部分同源。

日本桫椤树喜欢较高的海拔，而桫椤树喜欢较低的海拔。日本桫椤和桫椤的开花时间也有重叠：这两个物种的花期从16月到2007月。

在25年的田间调查中，我们发现日本桫椤、桫椤和 桫椤同时开花。 这两个物种的整体花形态非常相似，除了花序的大小和样式的数量，秋季的蜜蜂和冬季的雀鸟是它们共享的传粉者。

简而言之，E.japonica和E.prinoides有足够的机会在它们一起发生的地方自然地相互杂交。

在这项研究中，25个被调查的个体中有35个被证实是后代杂交种，这表明F1杂交种可以与亲本物种回交，并可能发生渗入。

在我们的实地调查中，发现了数百个E. prinoidesvar. daduheensis个体，因此渗入的可能性很大。

虽然在粳稻或枸杞子的采样个体中没有观察到渗入的信号，但不能排除这种可能性，因为只分析了四个核基因和叶绿体DNA。E.japonica和E.prinoides占据不同的高度范围，略有重叠。

差异适应可能在杂交和潜在渗入的情况下保持日本桫椤和桫椤的物种完整性。日本桫椤和桫椤之间的渐进杂交可能有助于增加其野生种群的遗传多样性。

这可能有利于它们在全球气候变化迅速的背景下长期生存。同时，当地人可以使用自然杂交个体来选择枇杷的新品种。

两种枇杷树种的野生个体被广泛用作嫁接枇杷品种的砧木，因此许多野生种群已被破坏。这些Eriobotrya物种的现状需要有效的保护。

在这四个核基因和两个叶绿体区域，日本枸杞子和枸杞子表现出固定的核苷酸取代。TPP2有1个固定核苷酸取代，GDSL1有2个核苷酸取代和一个90-bp插入缺失。

GDSL1有1个核苷酸取代，WD有核苷酸取代和一个bp插入缺失，红细胞L psbB区有核苷酸取代。

接下来，我们重点关注在E.prinoidesvar. daduheensis中进行序列分析时，在E. japonica和E.prinoides之间表现出固定差异的位点。

为方便起见，如果其序列色谱图分别是日本枸杞子和枸杞子的加性，与日本枸杞子相同，与大杜海棘菌相同，我们将每个个体的序列类型指定为H、J和P型。

在35个大杜海氏枸杞子中，33个个体至少在一个核基因中显示出日本枸杞子和枸杞子的核苷酸添加性。

在35个大杜海氏棘蚴个体中，观察到23个个体在所有2个核基因上具有H型，6个个体在至少一个核基因中携带H型。

对于其余两个个体，一个在所有四个核基因上都是P型，另一个在四个核基因上是P型或J型。

在具有典型大杜海氏抨击虫特征的9个个体中，有1个个体在所有四个核基因上均呈H型，而对于大杜海棠，在这些核基因中，这些非典型个体中只有两个在两个核基因中具有J型。

在两个叶绿体区域，分别在28个和7个大杜海恩斯个体中观察到J和P型。尽管在所有四个核基因中都观察到DP6与P型，但它在叶绿体区域表现出J型。

在所有四个核基因中检测到H型的10个个体中，分别在7个和3个个体中观察到J型和P型。

对于单倍型分析，日本桫椤在基因TPP2、GDSL1和GDSL2上比桫椤属具有更高的多样性水平。

这种情况在基因WD上正好相反，其中E.japonica只有一个单倍型，E.prinoides有三个单倍型。在叶绿体区域，未观察到种内变异。

这些单倍型都没有被日本E.japonica和E.prinoides在所有四个核基因和两个叶绿体区域共享。对于E.prinoidesvar. daduheensis，大多数单倍型与E. japonica或E.prinoides相同。

还有七个独特的单倍型，其中六个与日本E.prinoica或E.prinoides的单倍型之间只有一个突变步骤。

种间杂交长期以来一直被认为是植物进化和物种形成的关键过程。它在Pyrinae亚族的属中相当常见。

在Eriobotrya中，Pyrinae的一个小树属，E.prinoidesvar. daduheensis已被公认为E.prinoides的变种，E. prinoides和E.japonica之间的自然杂交种，或E .japonica的变种。

在这三个Eriobotrya分类群的89个个体中对四个核基因和两个叶绿体区域进行了测序，这些个体来自它们共存的两个位置。

在所研究的日本枸杞子和叶绿体之间的每个核和叶绿体位点中都发现了一些固定的核苷酸取代或间隙。

在35个大杜海棠中，33个个体在至少一个核基因中表现出日本枸杞子和枸杞子的核苷酸添加性，其中10个个体在所有28个核基因中都含有核苷酸添加剂。

E.prinoidesvar. daduheensis的大多数单倍型也与E. japonica和E.prinoides的单倍型相同。在两个叶绿体区域中，分别有7个个体与日本E.和E.prinoides相同。

我们的研究为E.prinoidesvar. daduheensis的杂交状态提供了令人信服的证据。大多数杂交个体是后代杂交个体。E.japonica和E.prinoides都可以作为雌性父母。

面对杂交和潜在的渗入，差异适应可能会保持E. prinoides和E.japonica的物种边界。基于4个低拷贝核基因和2个叶绿体区域的序列数据，为大杜欣桫椤杂交起源提供了令人信服的证据。

发现大多数杂交个体可能是后代杂交种。我们的研究表明，低拷贝核基因在Pyrinae亚族杂交种鉴定中的成功应用，本研究中开发的引物可以应用于Pyrinae的其他属。