中亚土耳其斯坦菠菜种内与种间遗传变异分析及其对种质资源采样的启示

本研究针对Spinacia turkestanica这一与栽培菠菜近缘的野生近缘种，通过表型性状和SNP标记分析18个塔吉克斯坦/乌兹别克斯坦种群的遗传变异格局。研究发现该物种主要变异存在于种群内部（FST 值0.00-0.15），且表型与基因型距离呈显著正相关（r=0.458）。通过重采样模拟提出优化采样策略：采集5-6个地理分散种群各30-50株即可捕获98%的SNP等位基因，为野生菠菜种质资源保护提供科学依据。

　　

在追求粮食安全与营养健康的今天，菠菜作为全球年产量达3310万吨的重要绿叶蔬菜，其育种创新备受关注。然而现代育种过程中，栽培种Spinacia oleracea的遗传基础日益狭窄，迫使育种家转向其野生近缘种寻找新的遗传变异。其中，土耳其斯坦菠菜（Spinacia turkestanica）因其与栽培种的密切亲缘关系和抗病基因资源而成为研究热点，但关于其自然种群内遗传变异分布规律的系统研究仍属空白。更关键的是，如何高效采样这种风媒传粉、雌雄异株的野生资源，成为困扰种质资源工作者的现实难题。

荷兰瓦赫宁根大学植物遗传资源研究中心的科研团队在《Current Plant Biology》发表重要成果。研究人员选取18个具有精确GPS定位的中亚种群，结合6个栽培品种对照，通过21个表型性状和50个SNP标记的多维度分析，首次系统揭示了S. turkestanica的变异分布特征。技术路线包含：基于KASP技术的SNP基因分型、表型性状标准化测量、主成分分析（PCA）与群体遗传参数（F_ST
、H_e
等）计算，以及通过10万次重采样模拟优化收集策略。所有材料来自CGN种质库，其中中亚种群源自2008年采集考察。

研究结果部分，3.1表型变异显示：栽培种与野生种在叶片形态（深裂数6.8%变异）、花青素含量（23.2%变异）等性状差异显著（p<0.001）。值得注意的是，PC1主要受叶宽（载荷0.64）和抽薹时间（-0.60）驱动，而PC2与分枝数（0.71）密切相关。3.2基因型分析发现：野生种群多态位点比例达0.71-0.92，预期杂合度H_e
为0.22-0.31，符合Hardy-Weinberg平衡（F_IS
≈0）。地理隔离效应明显，被Zarafshan山脉分隔的塔吉克与乌兹别克种群间F_ST
达0.16-0.25。3.3重采样模拟证实：采集5个种群各30株，即可捕获98.3%的SNP等位基因和99.1%的表型变异类别。

这项研究在理论和实践层面均具有突破性价值：首次量化证明了S. turkestanica的遗传变异主要存在于种群内部而非种群间，修正了传统认为需要密集采样的认知。提出的"少量种群+充足个体"采样策略（5-6个地理代表种群各30-50株），相较常规方法可节省80%的收集工作量，为全球植物遗传资源保护提供了可操作的范式。特别值得注意的是，发现的塔-乌种群间显著分化（r=0.515, p<0.001）暗示Zarafshan山脉可能构成生物地理屏障，这为理解中亚植物区系演化提供了新线索。未来研究需验证该策略对适应性性状（如霜霉病抗性）的适用性，这将是野生资源育种利用的关键。