菠菜果实和种子形态比较及遗传多样性研究

菠菜果实和种子形态比较及遗传多样性研究我国是世界上最大的菠菜(SpinaciaoleraceaL.)种植国及消费国,但是由于受种质资源材料的限制,可用于育种研究的材料极度溃乏,加大了具备优良商品
性状的菠菜新品种的培育难度,同时,由于菠菜的两个变种在栽培模式和生长习
性方面明显不同,因此观察和分析菠菜两变种的形态学差异和多样性对菠菜育种、种子净度检验和品种鉴定具有重要意义。

本文对菠菜两变种(有刺var. Spinosa Moench和无刺var. inermis Peterm)的31份种质资源的植株、果实和种子形态,果皮、种皮表面微形态进行观察比较和遗传多样性分析,主要研究结果如下:1.
供试材料的植株形态多样性丰富,各数量性状的变异系数从大到小依次为:单株
质量、株高、叶柄长、叶宽、株幅、叶长。

聚类分析将31份供试的菠菜种质分为2个组群,第1组群包含15份材料,
以欧洲品种为主,同时包括了部分亚洲品种,展现出西方品种的植株形态特征,除韩国Purplehandle以外,其他所有的无刺变种均聚到了这一组群;第2组群包含16份材料,以亚洲品种为主,表现出东方品种的植株形态特征,所有有刺变种均
聚到了这一组群;说明菠菜这两个变种在植株形态上具有明显差异。

2.基于AFLP 标记将供试的菠菜种质分成2个组群,第1组群以欧洲种质为主体,也包括少量亚洲种质,遗传背景丰富;第2组群以我国南方种质为主体。

大部分的供试种质能按照地理来源聚类,来自同一国家种质间的亲缘关系较近。

所有供试的无刺变种均被分到第1组群,有刺变种大部分被分到第2组群,
个别品种分到到第1组群,说明在AFLP分子水平上基本能够体现菠菜两变种之间的差异。

3.菠菜无刺变种和有刺变种的果实形态特点有明显的区别,无刺变种果实呈
宽倒卵形,表面无刺;有刺变种果实呈扁圆形,表面具2-3刺,刺的长度和开展品
种间有差异,且不稳定。

在扫描电镜下观察菠菜果实表面,为干燥皱缩形成的不规则、不稳定的细丝状纹饰,两变种间在果皮微形态上无稳定的可区别的特征。

4.在体视显微镜下观察菠菜种子形态特征,种子表面粗糙,无光泽或微有光泽,无刺变种和有刺变种间无明显区别。

没有果皮包被的两变种的菠菜种子很难区分,这给净度检测带来困难。

在扫描电镜下观察,种皮表面纹饰呈清晰的网纹状,为不规则的四边形、五边形或椭圆形等,多为不等径,无刺变种和有刺变种差异明显。

相对而言,无刺变种种皮表面纹饰较规则,网眼深,网眼侧壁直,网眼底部平或稍有起伏,表面为平行
的或不平行的指纹状纹饰;有刺变种种皮表面纹饰不规则,网眼较浅,网眼侧壁外倾呈坡状,网眼底部有明显的不规则波浪状起伏,网眼与网眼挤压,有时相邻两网眼侧壁相互叠压,很难区分。

通过显微CT扫描,显示菠菜种子内部结构,可见沿种皮内壁弯曲的周边型胚、中央是被盘绕的粉质外胚乳,整个胚在种皮表面现出稍突起的环形。

胚根尖略伸长,在种子边缘,胚根尖和子叶端之间形成小凹缺,种脐在凹缺内。

菠菜的两变种在种子内部结构上没有明显而稳定的差异。

本研究结果可为鉴定菠菜两变种提供形态学依据,也为菠菜品种鉴定、种子净度检测及育种提供参考。