埃塞俄比亚北部地区Pisum sativum var. abyssinicum基因型的遗传多样性与群体结构：基于ISSR标记的作物改良与保护启示

（编辑推荐）本研究利用ISSR分子标记分析了埃塞俄比亚北部120份Pisum sativum var. abyssinicum（埃塞俄比亚豌豆）基因型的遗传多样性，揭示84%的变异存在于群体内部，群体间分化较低（FST=0.081）。南提格雷（ST）群体表现出最高多态性（PPL=100%），为这一传统作物的育种和原位保护提供了关键分子依据。

　　

引言背景

作为全球重要的豆科作物，Pisum sativum var. abyssinicum（埃塞俄比亚豌豆）在可持续农业和生物多样性保护中具有特殊价值。这种适应埃塞俄比亚高海拔冷凉气候的作物，不仅是当地传统食物"Dekoko wot"的原料，更因其抗旱性和土壤改良功能成为关键遗传资源。然而，其遗传变异特征长期缺乏系统研究，制约了育种利用。

材料与方法

研究团队采集了120份来自埃塞俄比亚北部五个地理群体（南提格雷ST、北沃洛NW等）的基因型，采用改良CTAB法提取DNA。从28条ISSR引物中筛选出12条高多态性引物（如UBC-841产生421个多态条带），通过POPGENE、STRUCTURE等软件分析群体遗传参数。实验设计特别优化了PCR条件（退火温度45-52°C）和电泳条件（1.67%琼脂糖凝胶）。

核心发现

ISSR标记性能：12条引物共产生9789条带，平均多态性达47.5%。UBC-880引物扩增条带最多（1298条），而UBC-848的多态性比例最高（73.34%）。所有标记均显示高信息量（平均PIC=0.38），其中UBC-812的Shannon指数（I=0.65）和Nei基因多样性（H=0.46）最为突出。

群体遗传结构：AMOVA显示84%的变异存在于群体内部，群体间分化较弱（F_ST=0.081）。南提格雷（ST）群体展现出全面优势：等位基因数（Na=2.00）、有效等位基因（Ne=1.61）、多态位点比例（PPL=100%）等指标均居首位。STRUCTURE分析识别出3个遗传簇（K=3），但存在广泛基因混合（平均Nm=5.94），特别是ST群体个体分散于所有簇中。

群体关系：Nei遗传距离显示SET与R群体分化最大（0.468），而NW与SET亲缘最近（0.06）。PCoA前三个坐标累计解释34.78%变异，证实ST群体在遗传空间中的核心地位。UPGMA聚类进一步将材料划分为4组，其中C4包含30%的基因型。

讨论与意义

研究揭示了埃塞俄比亚豌豆独特的遗传格局：高群体内变异可能源于频繁的种子交换或环境适应性选择。南提格雷地区作为多样性热点，其材料可作为"遗传保险库"用于培育抗逆品种。ISSR标记的高效性（如UBC-841检测到421个多态位点）验证了其在资源贫乏地区研究的实用性。

该作物在埃塞俄比亚每年200天斋戒期的膳食重要性，以及其特有的抗真菌蛋白和深根系特性，使其成为气候智能型农业的理想候选。研究为制定原位保护策略提供了分子依据，建议优先保存ST群体的异质种质，并通过控制杂交利用其丰富的等位基因变异。

技术亮点

• 创新采用三重复ISSR标记系统（如UBC-881的PIC达0.43）
• 首次报道埃塞俄比亚豌豆群体间基因流估算（Nm=5.94）
• 发现南提格雷群体的"超多态性"现象（PPL=100%）

这些发现不仅填补了孤儿作物分子研究的空白，更为应对粮食安全挑战提供了新的遗传工具。后续研究可结合功能标记，挖掘其抗旱、固氮等性状的分子机制。