利用RAPD和SRAP标记揭示泰国香蕉Pisang Awak亚种遗传分化与‘Mali-Ong’组培苗变异规律

本研究针对泰国主栽香蕉品种‘Kluai Namwa’（Pisang Awak，ABB基因组）表型变异大、形态分类困难的问题，采用RAPD和SRAP分子标记对28份泰国香蕉种质（涵盖AA、BB、ABB基因组）及16份‘Mali-Ong’组培苗进行遗传分析。结果显示：RAPD和SRAP多态性分别达93.6%和92.5%，成功区分A、B基因组贡献，并鉴定出‘Kluai Hak Muk’烹饪蕉的特异性条带；‘Mali-Ong’组培苗呈现高度克隆一致性（平均相似度0.858）。该研究为香蕉种质资源保护、品种鉴定及育种提供了重要分子依据。

　　

香蕉（Musa spp.）是全球重要的水果作物，尤其在热带和亚热带地区，对农村生计、营养和粮食安全至关重要。在泰国，香蕉不仅是主食，还是具有文化和经济意义的主要农产品，小农户对年产量超过130万吨贡献显著，其中‘Kluai Namwa’（Pisang Awak）是主要栽培品种。除了本地消费，香蕉还被加工成附加值产品，如晒干香蕉、香蕉片和香蕉粉，支持农村经济和农业工业部门。

在众多香蕉品种中，ABB基因组的三倍体杂交种尤为突出，它们由两个Musa balbisiana（BB）染色体组和一个M. acuminata（A）染色体组组成，以抗逆性、抗病性和环境适应性著称。东南亚最重要的ABB品种之一是Pisang Awak，在泰国称为‘Kluai Namwa’。这个传统品种可能起源于M. acuminata和M. balbisiana的自然杂交，后者作为母本。受精过程中的非分离事件导致其三倍体染色体数（2n=3x=33）。由于适应性和耐旱性，‘Kluai Namwa’在泰国长期栽培，被认为起源于此。Namwa香蕉表现出显著的遗传变异，有十多个亚种，在果皮颜色、果肉颜色、株高和整体形态上略有不同。然而，区分这些亚种具有挑战性，因为这些变异可能很细微且受环境影响。一个值得注意的亚种‘Kluai Namwa Mali-Ong’，因其细腻质地和温和甜味而备受重视，不仅在本地市场受欢迎，还广泛用于Phitsanulok省的社区产品，对当地经济贡献显著。然而，对该亚种的需求常超过本地生产能力，导致从邻国进口，可能影响产品质量，尤其是加工品。

遗传多样性对于作物改良、保护以及应对环境胁迫和疾病至关重要。在香蕉中，这种多样性源于M. acuminata和M. balbisiana祖先之间的杂交，产生不同基因组组（AAA、ABB、AAB）和倍性水平（二倍体、三倍体、四倍体）。东南亚作为香蕉多样性的主要中心，拥有许多本地栽培品种，包括‘Kluai Namwa Mali-Ong’，其特征尚未充分描述。了解遗传分化和稳定性对于保护和育种计划至关重要，尽管泰国有悠久的栽培历史和地区种植材料交流。

传统分类方法，如形态学分析，由于环境条件和栽培实践的影响，分辨率往往有限，突显了需要更准确和稳健的分子方法。许多研究使用多种分子标记检查了多个Musa物种的遗传变异。分子标记为表征遗传多样性、种群结构和稳定性提供了可靠工具。其中，随机扩增多态性DNA（RAPD）和序列相关扩增多态性（SRAP）标记因互补优势而被广泛使用。RAPD是一种快速且经济高效的技术，使用短引物生成随机DNA片段，但其重现性可能受实验条件影响。相比之下，SRAP标记靶向编码区域并扩增开放阅读框，提供与胁迫耐受性和农艺性能等性状相关的功能遗传变异见解。

本地三倍体香蕉（ABB组）在泰国农业中扮演关键角色，特别是作为小农户的主要作物和收入来源。然而，这些栽培品种内的遗传分化和稳定性仍知之甚少。由于本地和国际市场对高质量香蕉品种的需求增加，对泰国ABB香蕉进行全面遗传评估是必要的。本研究旨在评估Pisang Awak（ABB组）亚种之间的遗传分化，并评估从泰国不同地点收集的‘Kluai Namwa Mali-Ong’组培苗的遗传变异。使用RAPD和SRAP分子标记，研究提供了遗传多样性和克隆变异的见解，有助于在变化的农业和环境条件下香蕉种质资源的保护和可持续利用。

为开展研究，作者从泰国两个主要种质保护地点收集了43份泰国Musa基因型的年轻健康叶片样本，代表三个基因组组（AA、BB和ABB），包括28个本地栽培品种和15份‘Kluai Namwa Mali-Ong’亚种样本用于克隆稳定性评估。使用BioFACT?植物基因组DNA提取试剂盒提取基因组DNA，通过电泳和分光光度法评估质量和纯度。使用13个RAPD引物和28个SRAP引物组合进行PCR扩增，产物在1.2%琼脂糖凝胶上分离并成像。数据以二元形式记录，计算多态性信息含量（PIC）、有效多重比率（EMR）和标记指数（MI）等参数。使用Nei和Li相似系数进行聚类分析（UPGMA）和主坐标分析（PCoA），并通过bootstrap分析验证聚类稳健性。

研究结果部分显示，高质量基因组DNA成功从所有香蕉叶片样本中提取。RAPD分析中，13个引物产生109条带，其中102条多态（多态性93.58%），平均PIC为0.22；SRAP分析中，28个引物组合产生278条带，其中257条多态（多态性92.45%），平均PIC为0.24。两种标记均显示出高多态性，有效区分基因组组。

基因组特异性DNA标记鉴定显示，RAPD和SRAP均鉴定出A和B基因组特异性条带。例如，RAPD引物S1产生0.50 kb条带存在于所有BB和ABB基因型中，但AA二倍体中缺失；SRAP组合Me1/Em1的1.00 kb条带在所有AA二倍体和多个ABB基因型中一致出现。这些条带作为区分Musa基因型和阐明ABB三倍体杂交种基因组组成的有用分子标记。

泰国香蕉基因型的遗传关系基于13个RAPD和28个SRAP标记的DNA指纹数据评估。Nei和Li相似系数显示，RAPD数据的遗传相似性值范围0.337-1.000（平均0.741），SRAP数据范围0.258-1.000（平均0.738）。结合数据相似系数范围0.288-0.997（平均0.739）。最低相似性发生在AA和BB基因型之间，最高在ABB基因型内部。UPGMA聚类将基因型分为两个主要簇，对应A和B基因组贡献，PCA支持此结构。

泰国香蕉基因组组的比较遗传相似性计算显示，AA组内相似性中等至高（0.570-0.966，平均0.709），BB组内相似性非常高（0.888-0.991，平均0.926），ABB组内相似性高（0.722-0.997，平均0.878）。组间比较显示，AA和BB之间相似性最低（平均0.313），AA和ABB之间低至中等（平均0.436），BB和ABB之间中等至高（平均0.757），表明ABB三倍体与BB基因型遗传亲和性更强。

‘Kluai Namwa Mali-Ong’组培苗的遗传稳定性评估使用14个标记（7个RAPD和7个SRAP）进行。共扩增71条DNA条带，其中49条多态，22条单态，多态性率69.01%。遗传相似系数范围0.571-1.000，平均0.858，表明中度至高遗传相似性。UPGMA聚类将样本分为两个主要簇，Group I主要包含来自农民栽培区和组织培养苗的样本，Group II包括来自Samut Songkhram省和Pathum Thani省的样本，表明‘Mali-Ong’亚种内可能存在克隆变异。

讨论部分强调，RAPD和SRAP标记有效揭示了泰国香蕉基因型的遗传独特性，多态性水平高。SRAP标记尤其有用，因其靶向开放阅读框，能够检测功能相关遗传变异。尽管分子水平检测到显著遗传变异，但这些差异并不总是与形态性状一致，突显了分子标记对于准确分类的重要性。基因组特异性条带的鉴定支持ABB三倍体的杂交起源和B基因组的主导贡献。遗传相似性模式显示基因组水平结构，AA二倍体表现出相当大遗传多样性，BB二倍体显示高度遗传一致性，ABB三倍体也显示高相似性。聚类分析一致将基因型分组为两个主要簇，反映其基本基因组组成。‘Kluai Namwa Mali-Ong’组培苗的遗传完整性评估显示中度多态性，但大多数样本高度相似，表明尽管地理起源不同，遗传背景 largely 保守。

研究结论指出，本研究首次使用RAPD和SRAP标记对43份泰国香蕉基因型（包括28份多样种质和16份‘Kluai Namwa Mali-Ong’组培苗）进行系统分子表征。在AA、BB和ABB组之间观察到清晰遗传分化，ABB‘Kluai Namwa’亚种形成 cohesive 簇，‘Kluai Hak Muk’由独特条带区分。Mali-Ong组培苗显示高克隆均匀性（平均相似度0.858），确认其繁殖可靠性。然而，使用RAPD和SRAP作为显性标记限制了等位基因多样性和杂合性的分辨率。未来研究结合共显性或高分辨率标记（如SSR、SNP或基因组分型测序），与表型和生态数据结合，将实现更精细尺度的遗传多样性和适应评估。重要的是，本研究首次提供了泰国ABB香蕉遗传分化和克隆稳定性的全面分子证据，特别关注商业重要的‘Kluai Namwa’组。这些发现为种质资源保护、品种认证和靶向育种策略提供了必要见解。

该研究发表在《Journal of Genetic Engineering and Biotechnology》，为香蕉遗传资源管理、育种创新和可持续农业提供了科学基础，尤其在应对气候变化和粮食安全挑战方面具有重要应用价值。