生物多样性, 2019, 27(2): 168-176 doi: 10.17520/biods.2018224

研究报告

印度蔊菜与无瓣蔊菜形态变异特征的比较及分类关系

涂伟凤1, 张洋,2,3,*, 汤洁2,3, 涂玉琴2,3, 辛佳佳2,3, 姬红利4, 张南峰2, 张弢2

1 江西省农业科学院, 南昌 330200

2 江西省农业科学院作物研究所, 南昌 330200

3 江西省油料作物生物学重点实验室, 南昌 330200

4 中国科学院庐山植物园, 江西九江 332900

Comparison of taxonomic morphological characteristics between Rorippa indica and R. dubia

Weifeng Tu1, Zhang Yang,2,3,*, Tang Jie2,3, Tu Yuqin2,3, Xin Jiajia2,3, Ji Hongli4, Zhang Nanfeng2, Zhang Tao2

1 Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanchang 330200

2 Crops Research Institute of Jiangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanchang 330200

3 Jiangxi Province Key Laboratory of Oil Crops Biology, Nanchang 330200

4 Lushan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Jiujiang, Jiangxi 332900

通讯作者: * E-mail: pengzhang_123@163.com

编委: 王艇

责任编辑: 时意专

收稿日期: 2018-08-13   接受日期: 2019-01-2   网络出版日期: 2019-02-20

基金资助: 国家自然科学基金(31760348)
国家自然科学基金(3156100418)
江西省自然科学基金(20141513010002)
江西油菜产业技术体系首席专家兼育种岗(JXARS-08)

Received: 2018-08-13   Accepted: 2019-01-2   Online: 2019-02-20

摘要

印度蔊菜(Rorippa indica)与无瓣蔊菜(R. dubia)的分类关系仍存在较大争议, 为阐明二者的分类学关系, 本研究综合利用形态指标测量、DNA相对含量检测、体细胞染色体观察和基于SSR分子标记的遗传距离分析等方法, 系统地比较了二者的分类学特征和细胞遗传学差异。结果表明: 印度蔊菜(2n = 48)为六倍体, 无瓣蔊菜(2n = 32)为四倍体。同时, 前者DNA相对含量约为150, 是后者的1.5倍。通过45对SSR分子标记的遗传距离分析得出, 相对于球果蔊菜(R. globosa)与欧亚蔊菜(R. sylvestris), 二者亲缘关系较近, 独立聚类为一支, 但在遗传距离为0.23处可以明确划分为两个种。同时, 利用角果长度和结籽密度两个形态指标可以将二者明显区分为两个种。另外, 二者存在明显的生殖障碍, 通过正反交授粉实验得出: 印度蔊菜与无瓣蔊菜自花授粉的结实率分别为97.73%和95.65%, 而以印度蔊菜为母本的杂交处理结实率为0, 以无瓣蔊菜为母本的杂交处理结实率为47.06%, 但其种子萌发率为0。综上所述, 印度蔊菜与无瓣蔊菜为两个种。

关键词: Rorippa indica ; Rorippa dubia ; 进化 ; 细胞遗传 ; 分类

Abstract

The taxonomic status of Rorippa indica and R. dubia remains controversial. In order to clarify the taxonomic relationship between them, the differences of taxonomic characteristics and cytogenetic between both of them were systematically investigated by means of morphological index measurement, DNA relative content detection, somatic chromosome observation and genetic distance analysis based on SSR markers. Our results showed that R. indica (2n = 48) was hexaploid and R. dubia (2n = 32) was tetraploid. Consistently, the DNA relative content of the former was about 150, which was 1.5 times that of the latter. Genetic distance analysis based on 45 SSR markers indicated sister relationships between R. indica and R. dubia. However, they could be divided into two species when the threshold of genetic distance was set as 0.23, which was the genetic distance between two well separated species, R. globosa and R. sylvestris. Meanwhile, the two taxa could be readily distinguished by pod length and seed density. In addition, obvious reproductive barriers were observed between them. The seed setting rates of self-pollinated R. indica and R. dubia were 97.73% and 95.65%, respectively, while that of R. indica cross-fertilized by the pollens from R. dubia was 0. In comparison, the seed setting rate of R. dubia cross-fertilized by the pollen from R. indica were 47.06%, but the germination rate of these seeds was zero. In conclusion, R. indica and R. dubia should be regarded as two species

Keywords: Rorippa indica ; Rorippa dubia ; evolution ; cytogenetics ; classification

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引用本文

涂伟凤, 张洋, 汤洁, 涂玉琴, 辛佳佳, 姬红利, 张南峰, 张弢. 印度蔊菜与无瓣蔊菜形态变异特征的比较及分类关系. 生物多样性, 2019, 27(2): 168-176 doi:10.17520/biods.2018224

Weifeng Tu. Comparison of taxonomic morphological characteristics between Rorippa indica and R. dubia. Biodiversity Science, 2019, 27(2): 168-176 doi:10.17520/biods.2018224

蔊菜属(Rorippa)植物为一年生或两年生, 隶属于十字花科南芥族, 全世界约有90种(Warwick & Shehbaz, 2006), 我国有9种, 南北各省区均有分布(马成亮, 2003)。其中, 印度蔊菜(Rorippa indica)全草可入药, 具有润肺、止咳和消炎作用(Lin et al, 2014; Hong et al, 2015), 被广泛用于哮喘、支气管炎等呼吸道疾病治疗, 其主要有效成分为蔊菜素和蔊菜酰胺(唐宗俭等, 1974; 奚国良等, 1974)。此外, 印度蔊菜环境适应性强, 具有明显的抗旱(熊任香等, 2011)、抗病(涂玉琴等, 2011)和耐淹(Stift et al, 2008; Sasidharan et al, 2013; Akman et al, 2014)等优良性状, 已作为栽培油菜的重要野生近缘物种, 用于改良油菜的农艺性状(戴兴临等, 2001, 2005; 汤洁, 2010 ( 汤洁 (2010) 甘蓝型油菜与蔊菜远缘杂交亲和性及后代性状遗传变异研究. 硕士学位论文, 江西农业大学, 南昌.))。

蔊菜属植物之间主要的分类依据是角果、花瓣和叶片这三个形态指标。利用蔊菜属植物分类检索表, 可以将不同种清晰区分。但由于印度蔊菜与无瓣蔊菜(Rorippa dubia)的生活周期和植株形态特征较接近, 所以对二者的分类学界定一直存在争议, 也给印度蔊菜的种质资源鉴定、评价和利用带来困难。另外, 印度蔊菜与无瓣蔊菜均存在一定的环境饰变现象, 尤其在干旱条件下角果和花瓣这两个形态指标变异较大, 常造成二者难以辨别。据《中国植物志》记载: 两者应视为两个种, 其重要区别在于无瓣蔊菜植株较柔弱, 花无瓣, 长角果细而直, 种子每室1行; 而印度蔊菜植株较粗壮, 花瓣黄色, 长角果稍短而粗, 种子每室2行(中国科学院中国植物志编辑委员会, 2004)。一些学者认为, 无瓣蔊菜和印度蔊菜是同一种植物的不同变异式样, 应将二者视为同一个种(顾德兴和徐炳声, 1986), 或者把无瓣蔊菜作为印度蔊菜的一个变种看待(Stuckey, 1972)。然而, 马成亮(1997, 2003)和马成亮等(2000)通过系统调查山东地区蔊菜属植物的叶表皮特征、叶片解剖结构以及种子形态等形态指标得出, 印度蔊菜与无瓣蔊菜存在明显差异, 应视为两个种。为了澄清这一问题, 本研究拟从细胞遗传学的角度, 综合利用DNA相对含量分析、体细胞染色体数目观察、基于SSR分子标记的遗传距离分析和人工栽培条件下的形态指标测量等方法, 系统地阐明印度蔊菜与无瓣蔊菜的分类学地位。

1 材料与方法

1.1 实验材料

2017和2018年于江西省九江市永修县、赣州市大余县和南昌市3个地理区域随机选择4个印度蔊菜居群和4个无瓣蔊菜居群。另外, 在SSR分子标记遗传距离分析实验中又增加6个自然居群作为外类群, 以此为参照推断印度蔊菜与无瓣蔊菜的亲缘关系。6个居群分别为: 印度蔊菜的安福县岭上居群和永修县内江居群; 球果蔊菜(R. globosa)的永修吴城居群和永修丁山居群; 欧亚蔊菜(R. sylvestris)的青海大学校园居群和青海大学实验基地居群。共计14个自然居群(表1)。

表1   本研究中印度蔊菜、无瓣蔊菜、球果蔊菜和欧亚蔊菜居群的生境与地理信息

Table 1  Habitat and geographic information of Rorippa indica, R. dubia, R. globosa and R. sylvestris

居群代号
Population code
地点 Locality生境 Habitat经纬度
Location
海拔
Altitude (m)
印度蔊菜居群 Rorippa indica
Ri-1
江西省大余县池江镇
Chijiang Town, Dayu, Jiangxi
田埂和排水渠两侧草丛附近
Near the balk and offtake of the brushwood
25.49° N;
114.55° E
174
Ri-2江西省大余县河洞乡
Hedong Town, Dayu, Jiangxi
空旷的沙土地, 植被较少
Open sandy land with less vegetation
25.31° N;
114.08° E
372
Ri-3
江西省永修县大屋村
Dawu Village, Yongxiu, Jiangxi
溪流旁的碎石滩周围
Near the rocky beach of streams
29.17° N;
115.57° E
32
Ri-4
江西省安福县岭上村
Lingshang Village, Anfu, Jiangxi
废旧房屋墙角碎石缝隙中
Narrow gaps in the rubble near the corner of old houses
27.20° N;
114.58° E
89
Ri-5
江西省永修县内江村
Neijiang Village, Yongxiu, Jiangxi
空旷的沙土地, 植被较少
Open sandy land with less vegetation
29.04° N;
115.81º E
56
Ri-6
江西省农业科学院
Jiangxi Academy of Agricultural
Sciences, Nanchang, Jiangxi
有房屋遮阴, 生于排水沟周围
Around the drain and under the eaves
28.56° N;
115.94º E
45
无瓣蔊菜居群 R. dubia
Rd-1
江西省永修县陈司村
Chensi Village, Yongxiu, Jiangxi
废旧房屋墙角碎石缝隙中
Narrow gaps in the rubble near the corner of old houses
29.31° N;
115.44° E
79
Rd-2
江西省永修县南坑村
Nankeng Village, Yongxiu, Jiangxi
有树木遮阴, 路旁排水沟两侧
Around the drain and under the trees
29.14° N;
115.53° E
203
Rd-3
江西省大余县樟斗镇
Zhangdou Town, Dayu, Jiangxi
冬闲的水稻田内
In the winter leisure farmland
25.58° N;
114.47° E
296
Rd-4
江西省永修县河桥村
Heqiao Village, Yongxiu, Jiangxi
农家菜园内, 土壤肥沃
In the garden with fertile soil
29.29° N;
115.56° E
69
球果蔊菜居群 R. globosa
Rg-1
江西省永修县吴城村
Wucheng Village, Yongxiu, Jiangxi
空旷的沙土地, 植被较少
Open sandy land with less vegetation
29.18° N;
116.00° E
28
Rg-2
江西省永修县丁山村
Dingshan Village, Yongxiu, Jiangxi
废旧房屋墙角碎石缝隙中
Narrow gaps in the rubble near the corner of old houses
29.14° N;
115.98° E
33
欧亚蔊菜居群 R. sylvestris
Rs-1
江西省西宁市城北区
Chengbei District, Xining, Qinghai
空旷的沙土地, 植被较少
Open sandy land with less vegetation
36.73° N;
101.75° E
2,206
Rs-2
江西省西宁市城北区
Chengbei District, Xining, Qinghai
空旷的沙土地, 植被较少
Open sandy land with less vegetation
36.76° N;
101.73° E
2,268

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1.2 方法

1.2.1 DNA相对含量测定

DNA相对含量分析在物种分类和特征描述方面具有重要作用。由于流式细胞仪测定细胞核DNA含量精确度高, 所以本研究参照吴雅琴等(2006)的方法略作修改, 用CyFlow Space流式细胞仪(Sysmex Partec)分别对不同蔊菜居群植株的DNA相对含量进行测定。取新鲜叶片0.5 cm2, 置于培养皿中, 将Sysmex Partec CyStain UV Precise P裂解液400 μL滴在叶片周围, 用刀片将叶片切碎, 以充分提取出完整的细胞核, 将培养皿中的液体用30 μm滤网过滤至样品管中, 然后向样品管中加入Sysmex Partec CyStain UV Precise P染液1,600 μL, 常温下避光染色10 s, 上机测试。

1.2.2 染色体制片与观察

采用幼小雌蕊法(吴建国等, 1999), 于8个蔊菜居群中各选取5株长势良好的植株, 每株分别采集3簇幼嫩花序, 选取幼小花蕾, 用尖头镊子剥离雌蕊并置于0.2%的8-羟基喹啉溶液中处理3 h。将处理后的雌蕊用纯水清洗3遍, 然后用吸水纸吸干雌蕊表面的水分, 并置于卡诺固定液(乙醇∶乙酸= 3:1)内保存。将固定24 h以上的雌蕊用纯水清洗3遍, 然后置于1 N HCl溶液内60℃水浴解离10 min, 常规压片, 卡宝品红染色后观察中期分裂相细胞的染色体形态结构与数目。

1.2.3 基于SSR分子标记的遗传距离分析

本研究利用45对SSR引物分别扩增了6个印度蔊菜自然居群、4个无瓣蔊菜自然居群、2个球果蔊菜自然居群和2个欧亚蔊菜自然居群的叶片总DNA。基于印度蔊菜根、茎、叶、花和角果5个组织转录组测序得到的unigene序列, 运用Primer 3 (默认参数)进行SSR引物设计。采用CTAB法提取蔊菜叶片DNA, 利用多态性高且扩增条带清晰的45对SSR引物进行常规PCR扩增(附录1), 反应体系为10 μL。具体如下: DNA模板2 μL, 10 × Buffer 1 μL, 25 mM Mg2+ 0.8 μL, 10 mM dNTPs 0.2 μL, 5 U/μL Taq聚合酶0.2 μL, 100 μM/L引物各0.3 μL, ddH2O 5.2 μL。PCR反应程序为: 94℃预变性2 min, 94℃变性1 min, 60℃复性30 s, 72℃延伸45 s, 10个循环, 每个循环复性温度降低0.5℃; 94℃变性1 min, 55℃复性30 s, 72℃延伸45 s, 30个循环; 10℃保存。扩增产物采用聚丙烯酰胺凝胶电泳进行检测, 将带型清楚且重复性好的条带按照有和无分别用“1”和“0”标识, 参照Nei和Li (1979)的方法, 利用NTSYSpc2.1软件计算样品间遗传距离。

1.2.4 蔊菜群体温室栽培处理实验

参考顾德兴和徐炳声(1986)的蔊菜栽培处理实验, 在农科院温室内, 通过盆栽实验分别对印度蔊菜与无瓣蔊菜人工栽培居群进行如下处理: (1)对照处理: 适量浇水, 保持土壤湿润; (2)干旱处理: 土壤干旱时不浇水, 使植株长期处在干旱胁迫的条件下; (3)自然居群: 农科院内的印度蔊菜(生于房屋旁的排水沟周围)与南昌县武阳镇的无瓣蔊菜(生于田埂两侧的排水沟周围)自然居群内的植株。待果实成熟后, 每种处理随机选择10个长势良好的植株, 统计每花花瓣数、每角果种子数、种子列数、角果长度和结籽密度等形态指标。

1.2.5 人工授粉实验

在温室栽培条件下分别选取10株健康的印度蔊菜与无瓣蔊菜植株, 进行如下人工授粉处理: (1)自花授粉, 花蕾期去除已开放的花, 套袋隔离; (2)♀印度蔊菜 × ♂无瓣蔊菜, 以印度蔊菜为母本, 人工去雄1-2 d后, 取无瓣蔊菜花粉涂抹柱头; (3)♀无瓣蔊菜 × ♂印度蔊菜, 以无瓣蔊菜为母本, 人工去雄1-2 d后, 取印度蔊菜花粉涂抹柱头。待果实成熟后, 统计授粉花朵数、结实角果数、每角果种子数、种子列数、角果长度、结实率和种子萌发率等指标。

1.2.6 统计分析

采用SPSS 18.0软件中的One-Way ANOVA方法分析温室栽培和人工授粉实验中不同处理间每花花朵数、每角果种子数、角果长度和结籽密度的差异, 各组间两两比较使用Duncan检验。

2 结果

2.1 印度蔊菜与无瓣蔊菜DNA相对含量与染色体数目的差异

通过流式细胞仪对印度蔊菜与无瓣蔊菜共8个自然居群个体的幼嫩叶片进行了DNA相对含量分析。结果表明: 印度蔊菜4个自然居群幼嫩叶片的DNA相对含量分别为153.43、148.52、155.54和154.98, 而无瓣蔊菜4个自然居群幼嫩叶片的DNA相对含量分别为94.85、100.24、93.60和97.70 (图1)。印度蔊菜的DNA相对含量约为无瓣蔊菜的1.5倍。

图1

图1   印度蔊菜与无瓣蔊菜叶片DNA相对含量。(a)印度蔊菜居群Ri-2; (b)无瓣蔊菜居群Rd-4; (c)印度蔊菜居群Ri-6; (d)无瓣蔊菜居群Rd-1; (e)印度蔊菜居群Ri-1; (f)无瓣蔊菜居群Rd-2; (g)印度蔊菜居群Ri-3; (h)无瓣蔊菜居群Rd-3。居群代号同表1。

Fig. 1   Relative content of DNA in leaves of Rorippa indica and R. dubia. (a) R. indica Ri-2; (b) R. dubia Rd-4; (c) R. indica Ri-6; (d) R. dubia Rd-1; (e) R. indica Ri-1; (f) R. dubia Rd-2; (g) R. indica Ri-3; h, R. dubia Rd-3. Population codes see Table 1.


体细胞中期分裂相染色体数目和形态观察结果表明: 印度蔊菜与无瓣蔊菜均为小染色体植物, 体细胞染色体绝对长度在1.21-2.37 μm之间。但二者的体细胞染色体数目存在明显差异: 4个印度蔊菜自然居群个体的体细胞染色体数目均为2n = 48, 而4个无瓣蔊菜自然居群个体的染色体数目均为2n = 32 (图2)。与DNA相对含量的结果一致, 印度蔊菜体细胞染色体数目为无瓣蔊菜染色体数目的1.5倍。由于蔊菜属植物的基本染色体数目为n = 8 (Warwick & Shehbaz, 2006; Mudassir et al, 2011), 所以, 结合以上DNA相对含量分析和体细胞染色体数目观察的结果可以得出: 印度蔊菜为六倍体(2n = 48), 无瓣蔊菜为四倍体(2n=32)。

图2

图2   印度蔊菜与无瓣蔊菜子房壁细胞染色体中期分裂相观察。(a)印度蔊菜居群Ri-2; (b)无瓣蔊菜居群Rd-4; (c)印度蔊菜居群Ri-6; (d)无瓣蔊菜居群Rd-1; (e)印度蔊菜居群Ri-1; (f)瓣蔊菜居群Rd-2; (g)印度蔊菜居群Ri-3; (h)无瓣蔊菜居群Rd-3。居群代号同表1。

Fig. 2   Observation of metaphase division phase from the ovary parietal cells of Rorippa indica and Rorippa dubia. (a) R. indica Ri-2; (b) R. dubia Rd-4; (c) R. indica Ri-6; (d) R. dubia Rd-1; (e) R. indica Ri-1; (f) R. dubia Rd-2; (g) R. indica Ri-3; (h) R. dubia Rd-3. Population codes see Table 1.


2.2 印度蔊菜与无瓣蔊菜自然居群遗传距离分析

实验结果表明: 虽然印度蔊菜与无瓣蔊菜相对于球果蔊菜与欧亚蔊菜聚为一支, 亲缘关系相对较近, 但6个印度蔊菜居群与4个无瓣蔊菜居群又分别聚类为两个小支(图3)。显然, 无瓣蔊菜与印度蔊菜存在明显的遗传差异, 应将二者视为两个种。由于球果蔊菜与欧亚蔊菜明显为两个种, 所以在遗传距离为0.23处划线可以在种的水平上将印度蔊菜和无瓣蔊菜分开。这进一步说明, 基于SSR分子标记的自然居群遗传距离分析同样支持将印度蔊菜与无瓣蔊菜分为两个种, 二者之间的遗传距离(0.27)略大于球果蔊菜与欧亚蔊菜之间的遗传距离(0.23)。

图3

图3   印度蔊菜、无瓣蔊菜、球果蔊菜和欧亚蔊菜居群的遗传距离。居群代号同表1。

Fig. 3   Genetic distance of Rorippa indica, R. dubia, and R. globosaand R. sylvestris. Population codes see Table 1.


2.3 生长环境对植株形态指标的影响

实验结果表明: 在对照处理和自然生长条件下, 印度蔊菜的每花花瓣数分别是3.94 ± 0.24和3.89 ± 0.32个, 干旱处理使其每花花瓣数(3.06 ± 1.24个)显著下降; 而在对照处理和自然生长条件下无瓣蔊菜的每花花瓣数分别是0.43 ± 0.84和0.75 ± 1.20个, 干旱处理使其每花花瓣数显著提高为1.35 ± 1.11个(表2)。干旱处理对每角果种子列数影响较小, 印度蔊菜与无瓣蔊菜分别为2列和1列。尽管干旱处理可以使无瓣蔊菜角果近果柄端的一小部分种子列数增加至2列, 但角果整体上仍可以明显确定为1列。所以, 干旱处理并未引起印度蔊菜与无瓣蔊菜每角果种子列数出现明显变化, 从分类学形态指标的角度考虑, 使用每角果种子列数作为区分二者的形态指标是可靠的。

表2   干旱处理对印度蔊菜与无瓣蔊菜植株形态指标的影响

Table 2  Effects of drought treatments on plant morphology of Rorippa indica and R. dubia

处理
Treatment
每花花瓣数
Petal number
per flower
种子列数
Seed column
角果长度
Pod length (mm)
每角果种子数
Number of seeds
per pod
结籽密度
(粒/cm)
Seed density
(No./cm)
印度蔊菜盆栽对照处理 Control for R. indica3.94 ± 0.24 d216.01 ± 1.17 b82.00 ± 7.20 c5.12 ± 0.15 d
印度蔊菜盆栽干旱处理 Drought stress for R. indica3.06 ± 1.24 c210.19 ± 3.50 a43.92 ± 23.76 a4.07 ± 1.15 c
印度蔊菜自然条件下生长 Natural condition for R. indica3.89 ± 0.32 d216.98 ± 1.06 b93.70 ± 3.92 c5.45 ± 0.33 d
无瓣蔊菜盆栽对照处理 Control for R. dubia0.43 ± 0.84 a129.51 ± 5.21 d65.15 ± 16.13 b2.20 ± 0.31 a
无瓣蔊菜盆栽干旱处理 Drought stress for R. dubia1.35 ± 1.11 b120.20 ± 2.87 c68.71 ± 10.38 b3.41 ± 0.38 b
无瓣蔊菜自然条件下生长 Natural condition for R. dubia0.75 ± 1.20 a127.30 ± 5.24 d66.17 ± 18.92 b2.39 ± 0.38 a

a, b, c, d代表均值间存在显著差异。a, b, c, d indicate significant difference.

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另外, 干旱处理使印度蔊菜与无瓣蔊菜的角果长度和结籽密度2个形态指标出现显著变化。在对照处理和自然生长条件下, 印度蔊菜的角果长度分别是16.01 ± 1.17 mm和16.98 ± 1.06 mm, 干旱处理使角果长度显著下降为10.19 ± 3.50 mm; 同样, 干旱处理使无瓣蔊菜的角果长度由29.51 ± 5.21 mm和27.30 ± 5.24 mm显著下降至20.20 ± 2.87 mm。干旱处理对无瓣蔊菜的每角果种子数影响甚微, 但使印度蔊菜的每角果种子数由82.00 ± 7.20和93.70 ± 3.92个显著下降至43.92 ± 23.76个。干旱处理使印度蔊菜的结籽密度显著降低至4.07 ± 1.15个/cm, 而无瓣蔊菜结籽密度显著增加至3.41 ± 0.38个/cm (表2)。

干旱处理条件下印度蔊菜和无瓣蔊菜在每个形态指标水平上均存在显著差异(表2), 这说明虽然干旱条件下二者形态指标出现明了明显变化, 容易在分类上出现混淆, 但在群体水平上依然存在显著差异。另外, 通过角果长度和结籽密度两个形态指标, 可以将非干旱处理条件下的印度蔊菜和无瓣蔊菜居群完美分开(图4)。即使将干旱条件下的数据一并考虑, 也可以在y = 0.166x + 1这条趋势线附近将印度蔊菜和无瓣蔊菜居群分开。但从图4可以看出, 在干旱条件下, 印度蔊菜和无瓣蔊菜的大部分个体的数据分布均向趋势线附近扩散, 使二者的部分个体在极端条件下趋于相似, 这可能是造成印度蔊菜与无瓣蔊菜在分类学上存在争议的客观原因。

图4

图4   结籽密度与角果长度在印度蔊菜与无瓣蔊菜居群中的分布特点

Fig. 4   Distribution characteristics of seed density and pod length in populations of Rorippa indica and R. dubia


2.4 印度蔊菜与无瓣蔊菜杂交亲合性分析

通过人工控制授粉实验得出: 印度蔊菜与无瓣蔊菜自花授粉的结实率分别为97.73%和95.65%, 而以印度蔊菜为母本的杂交处理结实率为0, 以无瓣蔊菜为母本的杂交处理结实率为47.06% (表3)。可见, 二者之间的杂交处理结实率明显低于各自的自花授粉结实率。另外, 以无瓣蔊菜为母本获得的发育角果的种子列数、角果长度和每角果种子数分别为1列、23.97 ± 8.83 mm和46.16 ± 15.37个, 而无瓣蔊菜自花授粉的发育角果的种子列数、角果长度和每角果种子数分别为1列、29.45 ± 6.52 mm和63.28 ± 10.67个, 这表明二者之间的杂交亲和性存在明显的亲本依赖性, 即以无瓣蔊菜为母本的亲和性更高。

表3   印度蔊菜与无瓣蔊菜杂交授粉实验结果

Table 3  Cross pollination experiment of Rorippa indica and R. dubia

处理
Treatment
授粉花朵数
No. of
pollinated
flowers
结实角果数
No. of
developed
pods
结实率
Seed setting
rate (%)
种子列数
Seed column
角果长度
Pod length
(mm)
每角果
种子数
No. of seeds
per pod
种子萌发率
Seed germination
rate (%)
印度蔊菜自花授粉
Self pollination of R. indica
444397.73215.23 ± 2.16 a90.26 ± 3.89 a96.70
无瓣蔊菜自花授粉
Self pollination of R. dubia
464495.65129.45 ± 6.52 b63.28 ± 10.67 b97.80
♀印度蔊菜 × ♂无瓣蔊菜
R. indica × ♂R. dubia
3600----
♀无瓣蔊菜 × ♂印度蔊菜
R. dubia × ♂R. indica
341647.06123.97 ± 8.83 b46.16 ± 15.37 b0

♀无瓣蔊菜 × ♂印度蔊菜杂交种子干瘪, 在湿润滤纸和MS培养基上均未观察到种子萌发。a, b, c, d代表均值间存在显著差异。

The hybrid seeds (♀R. dubia × ♂R. indica were aborted, and seed germination was not observed on wet filter paper and MS medium. a, b, c, d indicate significant difference.

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然而, 相对于印度蔊菜与无瓣蔊菜自花授粉的种子萌发率(分别为96.70%和97.80%), 二者正反交处理后均未获得有活力的杂交后代(表3)。尽管在无瓣蔊菜做母本的情况下可以获得一定量的发育角果和杂交种子, 但杂交种子均呈现干瘪状, 不能萌发。很显然, 二者群体内的个体间虽然可以自由交配繁殖后代, 但群体间杂交存在明显的生殖隔离现象。结合二者体细胞中期分裂相染色体观察的实验结果可以推测, 印度蔊菜与无瓣蔊菜的体细胞染色体数分别为2n = 48和2n = 32个, 精细胞与卵细胞的染色体数目不同可能在受精过程中造成染色体不能正常配对, 导致受精卵细胞不能正常进行细胞分裂和分化。综上所述, 本研究认为应该将印度蔊菜与无瓣蔊菜视为分类学上的两个种。

3 讨论

印度蔊菜与无瓣蔊菜应视为两个种, 而不是同一物种对不同环境产生的饰变。本研究的结果与其他学者在形态解剖学方面的研究结果相一致, 马成亮(1997, 2003)以及马成亮等(2000)对山东地区蔊菜属植物的叶片解剖结构、种子形态和叶表皮特征的观察同样得出: 印度蔊菜与无瓣蔊菜在诸多形态解剖学性状上存在显著差异, 应视为两个种。另外, 根据二者体细胞中期分裂相染色体数目统计和DNA相对含量分析可以看出, 印度蔊菜与无瓣蔊菜存在明显差异(图1图2)。通过45对SSR分子标记引物的扩增结果得出, 印度蔊菜与无瓣蔊菜的10个自然居群明显聚为两大类(图3)。而且, 通过人工授粉实验得出, 印度蔊菜与无瓣蔊菜间杂交存在明显的繁殖障碍(表3)。虽然无瓣蔊菜作为母本与印度蔊菜杂交可以获得一定量的杂交种子, 但杂交后代存活率低。综上所述, 印度蔊菜与无瓣蔊菜是两个天然存在的种, 具有各自相对稳定的染色体组成和DNA含量, 二者之间存在明显的遗传分化并表现出明显的生殖隔离现象。

蔊菜属植物环境适应能力强, 分布范围广(Klime et al, 2004)。通过人工栽培处理实验可以看出: 在干旱条件下, 印度蔊菜与无瓣蔊菜的形态指标均出现显著变化(表2), 即二者对生长条件均表现出一定的环境饰变, 体现了较强的环境适应能力, 尤其是每花花瓣数、角果长度、结籽密度和每角果种子数在干旱条件下变化较大。这一结果与顾德兴和徐炳声(1986)的结论一致。虽然印度蔊菜与无瓣蔊菜均存在一定的环境饰变现象, 但顾德兴等把二者作为同一物种的不同变异式样是不合适的。因为表型可塑性是植物适应不同生境的重要生态对策(潘晓云等, 2006; 黎磊等, 2016; 潘玉梅等, 2017), 而这种环境饰变现象引起的形态指标变化并未达到影响近缘物种分类的程度。我们通过角果长度和结籽密度两个指标的统计发现, 印度蔊菜与无瓣蔊菜明显分别聚集为两大类, 尽管在干旱处理下二者的数据分布有接近的趋势, 但通过y = 0.166x + 1这条趋势线仍可以将所有印度蔊菜与无瓣蔊菜数据点分开(图4)。这说明在极端环境下通过形态指标区分印度蔊菜与无瓣蔊菜有一定难度, 这可能也是两者容易混淆, 存在分类学争议的主要原因。鉴于此, 本研究通过细胞遗传学的方法鉴定二者的分类学地位是可行的, 这样可以有效避免环境因素带来的误差, 为明确二者的关系提供确凿的证据。

蔊菜属植物种间染色体数量变异明显, 倍性关系复杂(Warwick & Shehbaz, 2006)。马成亮等(2000)认为印度蔊菜与无瓣蔊菜的气孔指数相近, 二者的亲缘关系较近, 无瓣蔊菜可能是印度蔊菜适应环境变异而形成的一个新物种。从我们的SSR分子标记遗传距离分析也初步得出, 印度蔊菜与无瓣蔊菜亲缘关系较近, 相对于球果蔊菜与欧亚蔊菜独立聚为一支(图3)。另外, 从DNA相对含量和体细胞染色体数目的角度分析, 印度蔊菜的这2个指标均为无瓣蔊菜的1.5倍(印度蔊菜为2n = 48条, 无瓣蔊菜为2n = 32条。由Warwick等对十字花科植物染色体数目指数的调查可以推断, 蔊菜属大部分植物的基本染色体数应该为n = 8 (Warwick & Shehbaz, 2006; Mudassir et al, 2011), 结合本研究染色体观察的结果可得出, 印度蔊菜应为六倍体, 而无瓣蔊菜应为四倍体。另外, 蔊菜属植物存在大量的天然二倍体、三倍体、四倍体、五倍体和六倍体, 以及复杂的多倍化演化历史(Munro & Mulligan, 1984; Bleeker & Matthies, 2005; Luttikhuizen et al, 2007)。综上所述, 我们推测印度蔊菜与无瓣蔊菜可能是由同一祖先种经不同程度的染色体多倍化过程演化而来。

致谢: 感谢第三次全国农作物种质资源普查与收集项目对本文野外数据收集的支持, 感谢审稿专家提出宝贵意见和建议。

附录 Supplementary Material

附录1 本研究中采用的SSR引物序列信息

Appendix 1 SSR primer sequence information in the present study

参考文献

Akman M, Bhikharie A, Mustroph A, Sasidharan R ( 2014)

Extreme flooding tolerance in Rorippa

Plant Signaling & Behavior, 9, e27847.

[本文引用: 1]

Bleeker W, Matthies A ( 2005)

Hybrid zones between invasive Rorippa austriaca and native R. sylvestris (Brassicaceae) in Germany: Ploidy levels and patterns of fitness in the field

Heredity, 94, 664-670.

DOI:10.1038/sj.hdy.6800687      URL     PMID:15940276      [本文引用: 1]

Hybrid zones may serve as natural laboratories for evolutionary studies. One common viewpoint is that hybrids may always be less fit than their parents due to genetic discontinuities. An alternative idea is that genotype-environment interactions influence the outcome of natural hybridization. Our comparative study of two different natural hybrid zones between the invasive diploid Rorippa austriaca and the native polyploid R. sylvestris in Germany identified the ploidy level as a major determinant of hybrid fitness. Different ploidy levels and patterns of fitness were detected in different hybrid zones. In one hybrid zone (M眉lheim, Ruhr valley) hybrids were pentaploid and showed a relatively high seed set, whereas in the second hybrid zone (Randersacker, Main valley) hybrids were triploid and displayed extremely low fitness values. Analyses of fitness values in different natural hybrid zones between the same two species may lead to very different conclusions about the evolutionary significance of natural hybridization.

Dai XL, Cheng CM, Pan B, Xiong DT ( 2001)

Preliminary study on compatibility of distant hybridization between rape (Brassica napus) and Rorippa indica

Acta Agriculturae Jiangxi, 13(1), 60-61. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.3969/j.issn.1001-8581.2001.01.012      [本文引用: 1]

用油菜与菜进行了远缘杂交。以甘蓝型油菜为母本时,直接去雄授粉的有两个花序结实,共收获种子39粒,其F1有较大的分离。以菜为母本时,仅子房膨大,角果生长中途停止,但一直未枯死。试验结果表明油菜与菜的远缘杂交有一定的亲和性。

[ 戴兴临, 程春明, 潘斌, 熊德桃 ( 2001)

油菜与蔊菜远缘杂交亲和性研究初报

江西农业学报, 13(1), 60-61.]

DOI:10.3969/j.issn.1001-8581.2001.01.012      [本文引用: 1]

用油菜与菜进行了远缘杂交。以甘蓝型油菜为母本时,直接去雄授粉的有两个花序结实,共收获种子39粒,其F1有较大的分离。以菜为母本时,仅子房膨大,角果生长中途停止,但一直未枯死。试验结果表明油菜与菜的远缘杂交有一定的亲和性。

Dai XL, Cheng CM, Song LQ, Tang J, Xiong RX, Zhang T, Zou XF, Zhang JM ( 2005)

Germplasm enhancement through wide crosses of

Brassica napus × Rorippa india. Journal of Plant Genetic Resources, 6, 242-244. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.3969/j.issn.1672-1810.2005.02.025      URL     [本文引用: 1]

本项研究重点是要探讨通过油菜与蔊菜远缘杂交,将蔊菜的某些优良 性状转移到栽培油菜中的可行性.结果表明甘蓝型油菜与蔊菜进行远缘杂交有较好的亲和性.而且其杂交后代变异明显,出现了许多碎叶型植株和一些类似白菜型的 植株,杂交后代对菌核病有较强的抗性,有许多具有优势的单株.油菜与蔊菜进行远缘杂交对于创新油菜种质资源,培育高产、高抗油菜新品种具有重要意义.

[ 戴兴临, 程春明, 宋来强, 汤洁, 熊任香, 张弢, 邹小芬, 张建模 ( 2005)

油菜×蔊菜远缘杂交创新油菜种质资源研究

植物遗传资源学报, 6, 242-244.]

DOI:10.3969/j.issn.1672-1810.2005.02.025      URL     [本文引用: 1]

本项研究重点是要探讨通过油菜与蔊菜远缘杂交,将蔊菜的某些优良 性状转移到栽培油菜中的可行性.结果表明甘蓝型油菜与蔊菜进行远缘杂交有较好的亲和性.而且其杂交后代变异明显,出现了许多碎叶型植株和一些类似白菜型的 植株,杂交后代对菌核病有较强的抗性,有许多具有优势的单株.油菜与蔊菜进行远缘杂交对于创新油菜种质资源,培育高产、高抗油菜新品种具有重要意义.

Editorial Board of Flora Republicae Popularis Sinicae of Chinese Academy of Sciences( 2004) Flora Republicae Popularis Sinicae. Science Press, Beijing. (in Chinese)

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[ 中国科学院中国植物志编辑委员会( 2004) 中国植物志. 科学出版社, 北京.]

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Gu DX, Hsu PS ( 1986)

The variation pattern Rorippa indica populations in response to different environments

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蔊菜(Rorippa indica(L.)Hiern))和无瓣蔊菜(R.dubia(Pers.Hara)是两个形态相似的近缘种,还是同一种植物的不同变异式样,分类学家历来有不同看法。本文通过不同生境的7个自然群体取样和2个人工控制的栽培群体栽种,以群体为单位,分别测算花蕾中花瓣数和果实内种子列数;对具代表性不同生境的群体取花粉粒进行电镜扫描。结论是:蔊菜和无瓣蔊菜可能是同一种植物的不同变异式样,作为同一种植物来对待也许是合适的。

[ 顾德兴, 徐炳声 ( 1986)

不同环境对蔊菜群体变异式样的影响

云南植物研究, 8, 421-428.]

URL     [本文引用: 3]

蔊菜(Rorippa indica(L.)Hiern))和无瓣蔊菜(R.dubia(Pers.Hara)是两个形态相似的近缘种,还是同一种植物的不同变异式样,分类学家历来有不同看法。本文通过不同生境的7个自然群体取样和2个人工控制的栽培群体栽种,以群体为单位,分别测算花蕾中花瓣数和果实内种子列数;对具代表性不同生境的群体取花粉粒进行电镜扫描。结论是:蔊菜和无瓣蔊菜可能是同一种植物的不同变异式样,作为同一种植物来对待也许是合适的。

Hong L, Guo Z, Huang K, Wei S, Liu B, Meng S, Long C ( 2015)

Ethnobotanical study on medicinal plants used by Maonan people in China

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Biological flora of Central Europe: Rorippa palustris (L.) Besse

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Rorippa palustris is an autogamous short-lived polycarpic herb capable of sprouting from roots. It prefers open wet habitats, such as pond and river shores or emergent pond bottoms. Recently it has expanded into disturbed fertile wetlands. This article reviews the taxonomic status and morphology, the distribution, ecology, life cycle, population biology and genetics of this species.

Li L, Geng YP, Lan ZC, Chen JK, Song ZP ( 2016)

Phenotypic plasticity of aquatic plants in heterogeneous environments: A review

Biodiversity Science, 24, 216-227. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.17520/biods.2015214      URL     [本文引用: 1]

水生植物是一类以草本植物为主、与水紧密相关的生态类群,大多数具有克隆性。面对水环境的变化,水生植物在形态、行为和生理上表现出多样化的表型可塑性,对异质生境具有很强的适应能力。表型可塑性研究已在陆生植物的多个类群展开,然而目前对异质生境下水生植物的生态适应对策,尤其是表型可塑性的研究尚重视不够。本文在阐明克隆植物表型可塑性主要实现方式及其关系、水生环境异质性及其特点的基础上,重点从形态可塑性、觅食行为、克隆整合、克隆分工和风险分摊等5个方面讨论了水生植物如何通过表型可塑性适应异质性水生环境。在今后的水生植物表型可塑性研究中,建议着重探讨以下问题:(1)表型可塑性的变化规律及机理;(2)克隆整合对群落和生态系统的影响;(3)克隆整合与克隆片段化的权衡;(4)不同克隆构型的表型可塑性及其内在机制;(5)表型可塑性的适应性进化;(6)水生植物与其他类群/营养级物种的关系;(7)水生生态系统对全球变化的响应。

[ 黎磊, 耿宇鹏, 兰志春, 陈家宽, 宋志平 ( 2016)

异质生境中水生植物表型可塑性的研究进展

生物多样性, 24, 216-227.]

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水生植物是一类以草本植物为主、与水紧密相关的生态类群,大多数具有克隆性。面对水环境的变化,水生植物在形态、行为和生理上表现出多样化的表型可塑性,对异质生境具有很强的适应能力。表型可塑性研究已在陆生植物的多个类群展开,然而目前对异质生境下水生植物的生态适应对策,尤其是表型可塑性的研究尚重视不够。本文在阐明克隆植物表型可塑性主要实现方式及其关系、水生环境异质性及其特点的基础上,重点从形态可塑性、觅食行为、克隆整合、克隆分工和风险分摊等5个方面讨论了水生植物如何通过表型可塑性适应异质性水生环境。在今后的水生植物表型可塑性研究中,建议着重探讨以下问题:(1)表型可塑性的变化规律及机理;(2)克隆整合对群落和生态系统的影响;(3)克隆整合与克隆片段化的权衡;(4)不同克隆构型的表型可塑性及其内在机制;(5)表型可塑性的适应性进化;(6)水生植物与其他类群/营养级物种的关系;(7)水生生态系统对全球变化的响应。

Lin LZ, Sun J, Chen P, Zhang RW, Fan XE, Li LW, Harnly JM ( 2014)

Profiling of glucosinolates and flavonoids in Rorippa indica (Linn.) Hiern. (Cruciferae) by UHPLC-PDA-ESI/ HRMS n

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Luttikhuizen PC, Stift M, Kuperus P, Tienderen VPH ( 2007)

Genetic diversity in diploid vs. tetraploid Rorippa amphibia (Brassicaceae)

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The frequency of polyploidy increases with latitude in the Northern Hemisphere, especially in deglaciated, recently colonized areas. The cause or causes of this pattern are largely unknown, but a greater genetic diversity of individual polyploid plants due to a doubled genome and/or a hybrid origin is seen as a likely factor underlying selective advantages related to life in extreme climates and/or colonization ability. A history of colonization in itself, as well as a recent origin, and possibly a limited number of polyploidization events would all predict less genetic diversity in polyploids than in diploids. The null hypothesis of higher gene diversity in polyploids has to date hardly been quantified and is here tested in self-incompatible Rorippa amphibia (Brassicaceae). The species occurs in diploid and tetraploid forms and displays clear geographical polyploidy in Europe. On the basis of eight microsatellite loci it can be concluded that the level of gene diversity is higher in tetraploids than in diploids, to an extent that is expected under neutral evolution when taking into account the larger effective population size in the doubled cytotype. There is thus no evidence for reduced genetic diversity in the tetraploids. The evidence presented here may mean that the tetraploids' origin is not recent, has not been affected by bottlenecks and/or that tetraploids were formed multiple times while an effect of introgression may also play a role.

Ma CL ( 1997)

Studies on leaf anatomy of Rorippa in Shandong

Journal of Changwei Teachers College, 16(2), 17-19. (in Chinese with English abstract)

URL     [本文引用: 2]

本文通过石蜡切片对Hai菜属的叶片进行了解剖观察,结果表明Hai菜属叶片中柱鞘纤维的分布可分为两种类型,成束或分散存在,在由湿生→旱生的演化过程中,中柱鞘纤维表现为由分散存在→成束分布的规律,叶片横切面的各指标可以为种的识别提供分类依据。

[ 马成亮 ( 1997)

山东蔊菜属叶片解剖学研究

昌潍师专学报, 16(2), 17-19.]

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本文通过石蜡切片对Hai菜属的叶片进行了解剖观察,结果表明Hai菜属叶片中柱鞘纤维的分布可分为两种类型,成束或分散存在,在由湿生→旱生的演化过程中,中柱鞘纤维表现为由分散存在→成束分布的规律,叶片横切面的各指标可以为种的识别提供分类依据。

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Studies on the seed morphology of Rorippa in Shandong and its systematic taxonomy significance

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DOI:10.3969/j.issn.1000-3142.2003.02.011      URL     [本文引用: 3]

对山东菜属植物的种子,从大小、翅、颜色和种子微形态等方面进行了研究;结果表明该属的种子为卵形或近圆形,呈扁平状;种子表面纹饰为网状或乳突状。与近缘属种子形态的研究表明,菜属和豆瓣菜属亲缘关系较近。因种子的形态特点比较稳定,所以菜属的种子特点可以为其分类、生药鉴定以及演化提供种子形态学方面的证据。

[ 马成亮 ( 2003)

山东蔊菜属种子形态学研究及其系统分类学意义

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对山东菜属植物的种子,从大小、翅、颜色和种子微形态等方面进行了研究;结果表明该属的种子为卵形或近圆形,呈扁平状;种子表面纹饰为网状或乳突状。与近缘属种子形态的研究表明,菜属和豆瓣菜属亲缘关系较近。因种子的形态特点比较稳定,所以菜属的种子特点可以为其分类、生药鉴定以及演化提供种子形态学方面的证据。

Ma CL, Zhang FJ, Huang Y ( 2000)

Studies on the leaf epidermal features of Rorippa in Shandong and its related genera

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用光镜和扫描电镜研究Han菜属叶表皮,结果表明该属植物叶表皮气气类型多为不等型,少数为无规则型;上下表皮都有气孔随机分布,下表皮细胞壁比上表皮细胞壁弯曲程度大,上下表皮角质层具条纹纹饰;气孔指标可作为种的分数依据。Han菜属与近缘属叶表皮特征比较发现,豆瓣菜属的气孔类型为较进化的四细胞型,碎米荠属在叶表皮特征方面与Han菜属相近。

[ 马成亮, 张复君, 黄勇 ( 2000)

山东蔊菜属及近缘属叶表皮特征的研究

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用光镜和扫描电镜研究Han菜属叶表皮,结果表明该属植物叶表皮气气类型多为不等型,少数为无规则型;上下表皮都有气孔随机分布,下表皮细胞壁比上表皮细胞壁弯曲程度大,上下表皮角质层具条纹纹饰;气孔指标可作为种的分数依据。Han菜属与近缘属叶表皮特征比较发现,豆瓣菜属的气孔类型为较进化的四细胞型,碎米荠属在叶表皮特征方面与Han菜属相近。

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New chromosome number reports in some polypetalous species from Kashmir Himalayas

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A mathematical model for the evolutionary change of restriction sites in mitochondrial DNA is developed. Formulas based on this model are presented for estimating the number of nucleotide substitutions between two populations or species. To express the degree of polymorphism in a population at the nucleotide level, a measure called ``nucleotide diversity'' is proposed.

Pan YM, Tang SC, Wei CQ, Li XQ ( 2017)

Comparison of growth, photosynthesis and phenotypic plasticity between invasive and native Bidens species under different light and water conditions

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[ 潘玉梅, 唐赛春, 韦春强, 李象钦 ( 2017)

不同光照和水分条件下鬼针草属入侵种与本地种生长、光合特征及表型可塑性的比较

生物多样性, 25, 1257-1266.]

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Sasidharan R, Mustroph A, Boonman A, Akman M, Ammerlaan AM, Breit T, Schranz ME, Voesenek LA, Tienderen VPH ( 2013)

Root transcript profiling of two Rorippa species reveals gene clusters associated with extreme submergence tolerance

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Complete submergence represses photosynthesis and aerobic respiration, causing rapid mortality in most terrestrial plants. However, some plants have evolved traits allowing them to survive prolonged flooding, such as species of the genus Rorippa, close relatives of Arabidopsis (Arabidopsis thaliana). We studied plant survival, changes in carbohydrate and metabolite concentrations, and transcriptome responses to submergence of two species, Rorippa sylvestris and Rorippa amphibia. We exploited the close relationship between Rorippa species and the model species Arabidopsis by using Arabidopsis GeneChip microarrays for whole-genome transcript profiling of roots of young plants exposed to a 24-h submergence treatment or air. A probe mask was used based on hybridization of genomic DNA of both species to the arrays, so that weak probe signals due to Rorippa species/Arabidopsis mismatches were removed. Furthermore, we compared Rorippa species microarray results with those obtained for roots of submerged Arabidopsis plants. Both Rorippa species could tolerate deep submergence, with R. sylvestris surviving much longer than R. amphibia. Submergence resulted in the induction of genes involved in glycolysis and fermentation and the repression of many energy-consuming pathways, similar to the low-oxygen and submergence response of Arabidopsis and rice (Oryza sativa). The qualitative responses of both Rorippa species to submergence appeared roughly similar but differed quantitatively. Notably, glycolysis and fermentation genes and a gene encoding sucrose synthase were more strongly induced in the less tolerant R. amphibia than in R. sylvestris. A comparison with Arabidopsis microarray studies on submerged roots revealed some interesting differences and potential tolerance-related genes in Rorippa species.

Stift M, Luttikhuizen PC, Visser EJ, Tienderen VPH ( 2008)

Different flooding responses in Rorippa amphibia and Rorippa sylvestris, and their modes of expression in F1 hybrids

New Phytologist, 180, 229-239.

DOI:10.1111/j.1469-8137.2008.02547.x      URL     PMID:18631292      [本文引用: 1]

090004 The river floodplain species Rorippa amphibia , Rorippa sylvestris , and their hybrid Rorippa 0103 anceps were studied here, with the aim of identifying potential species differences with respect to flooding tolerance, and of assessing their expression in F 1 hybrids. 090004 Parents and their F 1 hybrids were subjected to three flooding treatments mimicking natural conditions, and growth-related and leaf morphological traits were compared. 090004 In contrast to R. sylvestris , R. amphibia responded to waterlogging by forming specialized roots, and its growth was not reduced. These traits were dominantly expressed in hybrids. Both species and the hybrids established shoot growth over 2 wk of complete submergence. Only in R. sylvestris was this not at the expense of root biomass, suggesting that R. sylvestris can photosynthesize underwater. Rorippa sylvestris also showed a hyponastic response. Hybrids were intermediate to the parents in this respect. 090004 This study shows that phenotypic expression of parental traits in F 1 hybrids is mostly additive, but can also be dominant. This suggests that a large overlap in habitat use of parents and hybrids is likely. If such an overlap occurs, the main evolutionary consequences of hybridization in Rorippa will be the introgression of genes, as the hybrids are fully fertile.

Stuckey RL ( 1972)

Taxonomy and distribution of the genus Rorippa (cruciferae) in North America. SIDA,

Contributions to Botany, 4, 279-443.

DOI:10.2307/41966420      URL     [本文引用: 1]

http://www.jstor.org/stable/41966420

Tang ZJ, Chen Y, Xi GL ( 1974)

Study on the active ingredients of Rorippa indica

Scientia Sinica, ( 1), 15-20. (in Chinese with English abstract)

URL     [本文引用: 1]

从十字花科植物蔊菜 Rorippa montana(Wall) Small的全草中分得两种结晶,命名为蔊菜素和蔊菜酰胺。其分子式经元素分析和光谱测定,分别定为C_(11)H_(21)NO_2S和 C_(11)H_(23)NO_3S.经红外光谱、核磁共振光谱和质谱推断,并由合成方法证明了它们的结构式分别 为:CH_3SO_2CH_2(CH_2)_7,CH_2CN(rorifone)和CH_3SO_2CH_2(CH_2)_7CONH_2 (rorifamide)。 蔊菜素经100例临床试用(口服:每人200—300毫克/日,连服20天)治疗迁延期慢性支气管炎,显效率为41.9%,总有效率为90.8%,另一组 337例以相同剂量服用30天,显效率54.3%,总有效率88.43%。 蔊菜酰胺药理试验效果不明显,未进行临床验证。

[ 唐宗俭, 陈嬿, 奚国良 ( 1974)

蔊菜有效成分的研究

中国科学, ( 1), 15-20.]

URL     [本文引用: 1]

从十字花科植物蔊菜 Rorippa montana(Wall) Small的全草中分得两种结晶,命名为蔊菜素和蔊菜酰胺。其分子式经元素分析和光谱测定,分别定为C_(11)H_(21)NO_2S和 C_(11)H_(23)NO_3S.经红外光谱、核磁共振光谱和质谱推断,并由合成方法证明了它们的结构式分别 为:CH_3SO_2CH_2(CH_2)_7,CH_2CN(rorifone)和CH_3SO_2CH_2(CH_2)_7CONH_2 (rorifamide)。 蔊菜素经100例临床试用(口服:每人200—300毫克/日,连服20天)治疗迁延期慢性支气管炎,显效率为41.9%,总有效率为90.8%,另一组 337例以相同剂量服用30天,显效率54.3%,总有效率88.43%。 蔊菜酰胺药理试验效果不明显,未进行临床验证。

Tu YQ, Dai XL, Tu WF, Tang J ( 2011)

Identification of resistance to Sclerotinia sclerotiorum and drought resistance, waterlogging tolerance of Rorippa indica seedling

Journal of Plant Resources and Environment, 20(3), 9-15. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.3969/j.issn.1674-7895.2011.03.002      URL     [本文引用: 1]

以3个甘蓝型油菜(Brassica napus L.)品种‘中油821’(‘Zhongyou No.821’)、‘中双9号’(‘Zhongshuang No.9’)及‘中油杂2号’(‘Zhongyouza No.2’)为对照,采用离体叶片菌丝块接种法、人工模拟干旱和湿害胁迫处理法对蔊菜[ Rorippa indica (L.) Hiem]的抗菌核病[Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary]、抗旱和耐湿特性进行了鉴定.结果表明:菌核病菌接种后,蔊菜幼苗叶片的病斑直径为1.75 cm,极显著小于3个甘蓝型油菜品种的病斑直径(3.25 ~3.60 cm).经干旱胁迫后,3个油菜品种的幼苗严重萎蔫,茎粗、根长以及地上部分、根和全株的鲜质量和干质量均极显著低于对照;蔊菜幼苗轻度萎蔫,仅茎粗和根鲜质量分别极显著和显著低于对照,其他生长指标与对照差异不显著;蔊菜幼苗各生长指标的伤害指数均显著或极显著低于3个油菜品种.经湿害胁迫后,蔊菜和3个油菜品种幼苗的总叶片数和绿叶数较对照明显减少、黄叶数增加,但蔊菜幼苗的黄叶数显著少于3个油菜品种;3个油菜品种幼苗的茎粗、根长以及地上部分、根和全株的鲜质量和干质量总体上显著或极显著低于对照,而蔊菜幼苗仅茎粗、根长和根干质量显著低于对照,其他生长指标与对照差异不显著;蔊菜幼苗的茎粗,根长,地上部分、根和全株的鲜质量以及根和全株的干质量的伤害指数均显著或极显著低于3个油菜品种.研究结果显示:蔊菜对菌核病的抗性及抗旱和耐湿性均强于供试的3个甘蓝型油菜品种,是十字花科(Brassiaceae)中对菌核病抗性强、抗旱耐湿的优质基因源.

[ 涂玉琴, 戴兴临, 涂伟凤, 汤洁 ( 2011)

蔊菜幼苗抗菌核病及抗旱和耐湿特性的鉴定

植物资源与环境学报, 20(3), 9-15.]

DOI:10.3969/j.issn.1674-7895.2011.03.002      URL     [本文引用: 1]

以3个甘蓝型油菜(Brassica napus L.)品种‘中油821’(‘Zhongyou No.821’)、‘中双9号’(‘Zhongshuang No.9’)及‘中油杂2号’(‘Zhongyouza No.2’)为对照,采用离体叶片菌丝块接种法、人工模拟干旱和湿害胁迫处理法对蔊菜[ Rorippa indica (L.) Hiem]的抗菌核病[Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary]、抗旱和耐湿特性进行了鉴定.结果表明:菌核病菌接种后,蔊菜幼苗叶片的病斑直径为1.75 cm,极显著小于3个甘蓝型油菜品种的病斑直径(3.25 ~3.60 cm).经干旱胁迫后,3个油菜品种的幼苗严重萎蔫,茎粗、根长以及地上部分、根和全株的鲜质量和干质量均极显著低于对照;蔊菜幼苗轻度萎蔫,仅茎粗和根鲜质量分别极显著和显著低于对照,其他生长指标与对照差异不显著;蔊菜幼苗各生长指标的伤害指数均显著或极显著低于3个油菜品种.经湿害胁迫后,蔊菜和3个油菜品种幼苗的总叶片数和绿叶数较对照明显减少、黄叶数增加,但蔊菜幼苗的黄叶数显著少于3个油菜品种;3个油菜品种幼苗的茎粗、根长以及地上部分、根和全株的鲜质量和干质量总体上显著或极显著低于对照,而蔊菜幼苗仅茎粗、根长和根干质量显著低于对照,其他生长指标与对照差异不显著;蔊菜幼苗的茎粗,根长,地上部分、根和全株的鲜质量以及根和全株的干质量的伤害指数均显著或极显著低于3个油菜品种.研究结果显示:蔊菜对菌核病的抗性及抗旱和耐湿性均强于供试的3个甘蓝型油菜品种,是十字花科(Brassiaceae)中对菌核病抗性强、抗旱耐湿的优质基因源.

Warwick SI, Shehbaz AIA ( 2006)

Brassicaceae: Chromosome number index and database on CD-Rom

Plant Systematics and Evolution, 259, 237-248.

DOI:10.1007/s00606-006-0421-1      URL     [本文引用: 4]

A summary of chromosome numbers has been prepared for the Brassicaceae (Cruciferae) family. Over 9000 chromosome counts have been compiled from the literature. Chromosome numbers are known from 232 of the 338 (68.6%) genera and 1558 of the 3709 (42.0%) of the species in the family. Counts in the excel database have been arranged according to currently accepted taxonomy, and includes for each count, country of origin and reference citation.

Wu JG, Li ZY, Liu Y, Shi CH, Fu TD ( 1999)

A cytological method for determining wide hybrid of rapeseed

Hereditas, 21(5), 51-52. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.3321/j.issn:0253-9772.1999.05.015      URL     Magsci     [本文引用: 1]

[ 吴建国, 李再云, 刘焰, 石春海, 傅廷栋 ( 1999)

一种鉴定油菜远缘杂种的细胞学方法

遗传, 21(5), 51-52.]

DOI:10.3321/j.issn:0253-9772.1999.05.015      URL     Magsci     [本文引用: 1]

Wu YQ, Chang RF, Cheng HH ( 2006)

The principle and method of ploidy analysis by flow cytometry

Journal of Yunnan Agricultural University, 21, 407-409. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.3969/j.issn.1004-390X.2006.04.001      URL     [本文引用: 1]

倍性鉴定在遗传育种中具有十分重要的作用,倍性鉴定的方法一直是育种研究的重要内容之一。由于细胞核G1期的DNA含量反应一个细胞的倍性,因此常常用DNA含量来估计细胞的倍性。流式细胞术(F low Cy-tom etry)是一种快速准确鉴定倍性的方法,其最突出的特点是测量快速,可在短时间内完成测定,而且操作简单。该方法包括完整核DNA的提取和荧光染色,然后根据它们的相对荧光强度来分析DNA的含量。综述了流式细胞分析法在DNA倍性分析中的应用原理和方法,并阐述了流式细胞技术的优缺点。

[ 吴雅琴, 常瑞丰, 程和禾 ( 2006)

流式细胞术进行倍性分析的原理和方法

云南农业大学学报, 21, 407-409.]

DOI:10.3969/j.issn.1004-390X.2006.04.001      URL     [本文引用: 1]

倍性鉴定在遗传育种中具有十分重要的作用,倍性鉴定的方法一直是育种研究的重要内容之一。由于细胞核G1期的DNA含量反应一个细胞的倍性,因此常常用DNA含量来估计细胞的倍性。流式细胞术(F low Cy-tom etry)是一种快速准确鉴定倍性的方法,其最突出的特点是测量快速,可在短时间内完成测定,而且操作简单。该方法包括完整核DNA的提取和荧光染色,然后根据它们的相对荧光强度来分析DNA的含量。综述了流式细胞分析法在DNA倍性分析中的应用原理和方法,并阐述了流式细胞技术的优缺点。

Xi GL, Gu KJ, Zhang HL, Lin ZS ( 1974)

Synthesis of similar compounds of rorifore

Scientia Sinica, ( 6), 585-590. (in Chinese with English abstract)

[本文引用: 1]

[ 奚国良, 顾坤健, 张鸿良, 林子森 ( 1974)

蔊菜素类似化合物的合成

中国科学, ( 6), 585-590.]

[本文引用: 1]

Xiong RX, Tu WF, Tu YQ, Tang J, Dai XL ( 2011)

Identification and comprehensive evaluation on drought resistance of distant filial generation between Brassica napus L. and Rorippa indica

Acta Agriculturae Jiangxi, 23(12), 1-6. (in Chinese with English abstract)

DOI:10.3969/j.issn.1001-8581.2011.12.001      URL     [本文引用: 1]

介绍了抗旱系数、敏感指数、干旱伤害指数、抗旱指数和模糊隶属函数值等评价指标及方法,鉴定和综合评价了甘蓝型油菜与蔊菜远缘杂交后代的抗旱性,其中抗旱系数是评价远缘杂交后代实际抗旱能力最典型、最简便、最有效的方法之一;单株有效角果数、千粒重、单株生产力的抗旱性是决定后代抗旱能力的主要因素;大部分杂交后代在干旱条件下,群体抗旱性明显增强;甘蓝型油菜与蔊菜杂交后,蔊菜抗旱性状的转育可能有利于增强后代群体的抗旱性。

[ 熊任香, 涂伟凤, 涂玉琴, 汤洁, 戴兴临 ( 2011)

甘蓝型油菜与蔊菜远缘杂交后代抗旱性鉴定及综合评价

江西农业学报, 23(12), 1-6.]

DOI:10.3969/j.issn.1001-8581.2011.12.001      URL     [本文引用: 1]

介绍了抗旱系数、敏感指数、干旱伤害指数、抗旱指数和模糊隶属函数值等评价指标及方法,鉴定和综合评价了甘蓝型油菜与蔊菜远缘杂交后代的抗旱性,其中抗旱系数是评价远缘杂交后代实际抗旱能力最典型、最简便、最有效的方法之一;单株有效角果数、千粒重、单株生产力的抗旱性是决定后代抗旱能力的主要因素;大部分杂交后代在干旱条件下,群体抗旱性明显增强;甘蓝型油菜与蔊菜杂交后,蔊菜抗旱性状的转育可能有利于增强后代群体的抗旱性。

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