摘要
凤仙花属（ImpatiensL.）植物花期长，花色丰富艳丽多彩、花形奇特，极具观赏价值和较高的食用药用价值，因此具有很好的开发潜力。本研究较系统地收集整理川西南片区（峨眉山自然保护区、宝兴县、盐边县、木里县和攀枝花等地）的凤仙花属植物共33个种（其中含4个变种、7个未确定种），通过电镜扫描对其花粉、叶表皮和种皮的微形态学进行观察研究，并利用AGAMOUS基因序列和限制性内切酶测序（RAD-seq）构建系统发育树对其亲缘关系和遗传多样性进行了比较分析，为川西南地区凤仙花属植物的种质资源开发利用、引种驯化以及遗传育种等方面提供了一定的基础数据和参考价值。主要研究结果如下： 1.以源自川西南地区的31种凤仙花属有叶植物为材料，通过扫描电镜观察分析其叶表皮微形态的相关特征。分析发现：除了未确定种2的上下表皮都具有气孔器之外，其余凤仙花植物的气孔器均存在于叶片下表皮。气孔器有五种类型，其中无规则型占比最多；叶表皮角质层纹饰大致分为细小突起、薄片状和近光滑表面三种类型。基于叶表皮微形态特征进行主成分分析和聚类分析，将川西南地区31种凤仙花属植物分为三大类，其中棒凤仙花亚属植物与凤仙花亚属植物可明确分开。 2.以源自川西南地区的22种凤仙花属有种子植物为材料，通过扫描电镜观察分析其种皮微形态的相关特征。分析发现：种皮纹饰大致可分为网状型、突起型和附属型3种类型，并可再细分为细网状亚型、负网状亚型和条纹状亚型等7个亚类型；种子形状根据长宽比分为4种：卵圆形、倒卵形、椭圆形和狭卵形。对种皮微形态特征进行主成分分析表明，综合重要性状为种子长度、种子宽度和种皮纹饰，聚类分析将这些凤仙花分为三大类，同叶表皮微形态观测结果一样的是棒凤仙花亚属植物可与其它组明显分割开来。 3.以源自川西南地区的26种凤仙花属有花植物为材料，通过扫描电镜对其花粉微形态特征进行了观察。分析发现：该属花粉均为单粒花粉，花粉赤道面观多为椭圆形、距圆形和胶囊状，稀为三角状圆形；极面观形状多为距圆形或胶囊状；花粉都具有萌发沟，常见的为4沟，稀为3沟和5沟，其中5沟花粉需要后期着重分析讨论；花粉粒均为网状表面纹饰。凤仙花不同种花粉的差异主要表现在花粉形状大小、萌发沟和网眼中的颗粒密集程度，特别是附属颗粒状的存在与否。基于花粉微形态特征进行主成分分析和聚类分析，将川西南地区26种凤仙花属植物分为三大类。 4.本研究对风仙花属植物AG基因进行PCR扩增，构建了系统发育树，将所采集的川西南地区凤仙花属植物划分为三个分支，发现部分小分支上的类群与其微形态聚类分析谱系图的结果基本吻合。对所采集凤仙花属植物共24个个体DNA进行建库和测序，得到49.221Gb高质量数据，每个样品平均有2127.678M，共得到137,303个高质量的SNPs，所有样品中的Q20和Q30比例分别是97.79%和93.73%，表明它们的测序结果质量很高，转换与颠换比值（Ts/Tv）为1.90。基于SNPs对24个种进行的系统进化树分析、遗传结构分析、主成分分析还有基因流分析表明，可将其划分为3个谱系，其中棒凤仙花亚属被单独划分为一支，凤仙花亚属的7个组则被划分在另外两支上，其中石山组总是和棒凤仙花亚属的植物聚的很近，表明两者的亲缘关系较近，目前尚未见有报道天全凤仙花的明确分组，而在本研究中被明确划分在棒凤仙花亚属中。从基于AG基因和RAD-seq构建的系统发育树与基于微形态特征进行的聚类分析进行比较，发现两种方法所得结果相似，但RAD-seq测序技术的精确度比微形态分类研究的结果更高，分组更为明确清晰。 综上所述，川西南凤仙花属植物之间的亲缘关系和系统发育情况得到了形态学、微形态学、分子生物学三方面数据的相互映证。
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