解析长江与黑龙江流域 4 种菱属植物遗传密码：为保护与育种筑牢根基

为准确评估菱属（Trapa）野生种质资源，研究人员利用 EST-SSR 标记，对长江与黑龙江流域 4 种常见野生菱属植物进行研究。结果发现两流域物种遗传多样性和分化程度不同。该研究为菱属植物保护和育种提供依据。

　　菱角，这种生长在水乡泽国的植物，不仅是餐桌上的美味，更是生态系统中的重要一环。菱属（Trapa）植物作为一年生浮叶水生植物，其野生种群蕴含着丰富的遗传资源，对于培育优良品种和维护生态平衡意义重大。然而，菱属植物的分类一直存在争议，不同学者基于不同的特征提出了差异巨大的分类系统。与此同时，长江流域和黑龙江流域作为菱属植物的两个物种多样性中心，在过去几十年间遭受了诸如土地利用变化、水体富营养化等严重干扰，导致野生菱属种群数量减少，部分物种甚至面临局部灭绝的风险。在这样的背景下，准确评估菱属植物的遗传多样性和种群结构，进而制定合理的保护策略迫在眉睫。此前研究中使用的 RAPD 和 AFLP 等 DNA 标记，由于其显性特性无法准确表征杂合子，使得研究结果的准确性大打折扣。因此，开发更有效的标记方法来深入探究菱属植物的遗传奥秘成为当务之急。

在此情形下，来自多个研究单位的研究人员携手开展了一项针对菱属植物的深入研究。他们旨在通过开发新型标记，深入剖析菱属植物的遗传多样性、种群结构以及物种间的遗传关系，为制定科学合理的保护策略提供坚实的理论依据。最终，该研究成果发表在《Aquatic Botany》上。

研究人员运用了多种关键技术方法。首先，通过转录组测序技术对菱（T. bispinosa）进行分析，以识别 SSR 位点并开发引物。随后，利用开发出的 19 对 EST-SSR 引物，对来自长江流域（YRB）的菱（T. bispinosa）、四角菱（T. quadrispinosa）以及黑龙江流域（ARB）的东北菱（T. manshurica）、细果野菱（T. maximowiczii）进行遗传变异分析。

样本收集

研究人员在 2018 年夏秋季节，从长江流域和黑龙江流域采集了 4 种常见菱属植物的样本。依据《中国植物志》（Flora Republicae Popularis Sinicae）对采集的样本进行物种鉴定，确保样本物种的准确性。

EST-SSRs 从菱转录组数据中获取

研究从 10120 个单基因中成功鉴定出 12178 个 EST-SSR，出现频率为 10.97%，分布密度为 1/10.4Kb。其中，二核苷酸重复序列占比最多，达 55.3%，其余依次为三核苷酸（40.54%）、四核苷酸（2.5%）、五核苷酸（0.81%）和六核苷酸（0.84%）。经筛选，最终选用 19 对具有高多态性条带的引物用于后续研究。

菱转录组 EST-SSRs 的特征

开发的这套 EST-SSR 标记，其在单基因中的占比处于其他双子叶植物报道的频率范围（2 - 17%）内，这充分表明开发菱属植物 EST-SSR 引物是切实可行的。

遗传多样性分析

研究发现，长江流域的两种菱属植物（菱：H_e=0.530；四角菱：H_e=0.498）遗传变异水平高于黑龙江流域的物种（东北菱：H_e=0.279；细果野菱：H_e=0.415）。这可能是由于黑龙江流域的两个物种种群规模较小，且种群间水文连通性较低。

种群分化水平分析

相应地，黑龙江流域两种菱属植物（东北菱：F_ST=0.383；细果野菱：F_ST=0.239）的种群分化程度高于长江流域的物种（菱：F_ST=0.169；四角菱：F_ST=0.124） 。

聚类分析

通过 UPGMA、PCoA 和 STRUCTURE 等聚类分析方法，研究人员发现所有个体可分为三个分支。细果野菱和东北菱的样本依据物种来源各自聚类；菱和四角菱的个体则聚为同一遗传组，这两种植物除腰角数量外，果实形态特征也较为相似。

综合研究结果可知，长江流域菱属植物种群遗传多样性较高，应优先对其进行重点保护；而黑龙江流域的菱属植物种群间遗传分化明显，每个种群都具有独特的遗传价值，需要同等加以保护。该研究通过开发 EST-SSR 标记，全面且深入地解析了长江流域和黑龙江流域 4 种菱属植物的遗传多样性和种群结构，为菱属植物野生种群的保护和遗传资源的可持续利用提供了关键的理论支撑。研究结果不仅有助于解决菱属植物分类争议的问题，还为后续分子育种工作指明了方向，在保护生物学和植物育种领域具有重要的科学意义和应用价值，有望推动菱属植物相关研究和保护工作迈向新的阶段。