主页 > 梨果 >

基于遗传多样性的中国油用玫瑰种质资源分类与评价

/2019-01-17 17:07

  【摘要】:在香料生产上,国内外都广义地将蔷薇属(RosaL.)中可以从花朵里提取精油的一类植物统称为油用玫瑰。玫瑰花和玫瑰精油具有独特的保健和香料价值,被广泛的用于食品、医药、化工等行业。我国的油用玫瑰资源相当丰富,但目前被开发利用的却很少,栽培品种命名比较混乱,且精油的产量和品质也说法不一。为了解决国内油用玫瑰资源开发利用中存在的这些问题,以及为进一步开发利用和种质创新提供依据,开展本课题。首先通过调研,收集全国代表性的油用玫瑰资源,基于DNA分子标记、形态标记和生化成分标记,分别对其遗传多样性进行研究,之后综合三部分的研究结果,对中国油用玫瑰进行综合分类与评价。研究还对中国主栽油用玫瑰品种的精油成分和含量等进行了评价。最后,为了从代谢机理上探究影响精油产率的因素,克隆了萜类代谢上游关键酶基因DXR,并对其表达模式进行了分析。主要研究结果如下:

  1、资源调查得知我国的油用玫瑰资源相当丰富,在野生种、基地栽培品种和现代月季中的芳香品种中都有分布。本研究收集的37份资源覆盖了《中国植物志》中记载有油用价值的全部6个组,另外包括28份源自全国各玫瑰基地的品种和2个杂交茶香月季(HT)品种。我国目前的油用玫瑰基地可分为两类:传统玫瑰基地和引种玫瑰基地。目前这两类基地都有不断扩大的趋势,表现为栽培范围和面积的扩大,栽培品种的多样化,同时普遍存在盲目引种现象,带来了品种名称的混乱。玫瑰生产利用方面,国内品种食用较多,国外引入品种加工精油较多,总得来说,加工设备参差不齐,整体水平较低,缺乏科学指导。

  2、采用叶绿体matK基因序列比对和ISSR分子标记两种分子标记的方法,形态标记结合数量分类以及直接热脱附结合GC-MS检测分析玫瑰花瓣成分的生化标记方法,对37份油用玫瑰分别进行聚类分析。综合几部分聚类分析结果得出,品种主要分为三类,国内玫瑰品种类,国外油用玫瑰品种类和HT品种类,借鉴将蔷薇(国外油用玫瑰)品种归为蔷薇组的分类方法,将玫瑰品种都归为桂味组,重建各组之间的关系,发现两种分子聚类结果类似,蔷薇组、HT品种同月季组、合柱组、桂味组的一个玫瑰野生种聚得较近;形态和成分聚类相似,蔷薇组和桂味组聚为一类,HT品种类同其并列。分子聚类可更好反映进化关系,形态和成分聚类在直观体现种质之间相似性方面更有优势。就品种命名混乱的现象,根据本研究结果和最新的栽培植物命名法规对不合理的油用玫瑰名称进行更名。在此基础上,提出了中国油用玫瑰应用分类系统。分类系统以传统分类和分子聚类反映的种源为基准,以生化成分聚类反映的化学型为补充,结合以形态为基础的品种分类,分为四级:一级为组/类,二级种/亚类,三级品种,四级地区品种,各资源对应的形态和生化成分特征以检索表的形式呈现。并根据检索表,对中国油用玫瑰进行了综合评价。

  3、将国内5个主要的玫瑰基地设为实验点,选取了13个主要油用玫瑰品种为试材,用水蒸气蒸馏法,统一的提取设备和条件提取精油,同时设置品种间、同一品种在不同地区的对比,以及不同处理方法的试验组合,共获得油样16份,进行了理化性质、香气和精油成分的对比分析。对精油成分的分析得出16份油样中共检出相对百分含量大于0.05%的成分108个,可分为九类。根据成分的类别及相对含量的多少可将16份油样分为四种类型:国外引种油用玫瑰为醇-烷烃-烯烃型,CH、MFS、FH、PF为醇-酯-酮-酚型,ZZ和PZ为醇-酯-酚型,PK和KS为醇-酯-酮型。对相对含量平均数大于0.1%的成分进一步主成分分析,发现6个主成分在对成分负荷分正负两类,正向负荷的成分国内品种含量高,大多以花香、果香、药香,油脂香气为特征;负向载荷的成分国外品种含量高,有更多的清香、青香、木香。同一品种在不同地区栽培及不同前处理方法处理不会影响化学型,但在某些成分含量上会发生变化,从而影响香气。就处理组选取了主要成分和微量香气成分进行了处理后变化趋势的详细分析,发现有处理后正向载荷成分升高和负向载荷成分降低的规律。最后分别就凝固性和出油率同精油相关成分或成分组合做了相关性分析。

  4、玫瑰精油的成分主要是单萜类,主要通过萜类代谢的MEP途径合成的。DXR基因是MEP途径上游影响萜类合成的最关键的限速酶基因。为了从分子水平探讨DXR基因在玫瑰精油合成中的作用,我们从一个油用玫瑰栽培品种紫枝中克隆了DXR基因全长,从几个品种中也扩增得到该基因序列并进行比对和聚类分析,之后通过荧光定量PCR技术分析了该基因的表达情况。结果显示RhDXR基因cDNA全长为1915bp,包含1419bp碱基长度的开放阅读框,编码472个氨基酸。比对和生物信息学分析发现RhDXR和其他已获得的植物的DXR有很高的相似性,氮端都包含三个保守结构域。系统分析显示RhDXR位于一个比较进化的高等植物分支中。基于DXR序列的6个油用玫瑰品种的聚类分析结果和基于DNA分子、形态、生化成分多样性的玫瑰应用分类系统中体现的关系是一致的。基因表达模式分析显示该基因在不同组织中的表达顺序从高到低依次为花托、叶片、花萼、雌蕊、雄蕊、花瓣,在不同花发育时期的表达水平依次为完全开放期(S3)、蕾期(S1)、半开放期(S2);6个品种花瓣颜色分为两种色系,在色系相同的情况下DXR基因的表达和精油的产率呈正相关。

基于遗传多样性的中国油用玫瑰种质资源分类与评价