基于ISSR与RAPD标记揭示土耳其安纳托利亚中部地区葡萄基因型的遗传多样性及保护价值分析

本研究针对土耳其安纳托利亚中部地区葡萄种质资源遗传背景不清的问题，采用ISSR和RAPD分子标记技术对18个本地葡萄基因型进行系统分析。研究发现该地区存在显著的遗传多样性（ISSR产生88个多态性条带，RAPD产生68个），聚类分析揭示两个主要遗传分支，基因型G7、G1等表现出高度遗传分化。该研究为当地葡萄种质资源保护与可持续利用提供了关键分子依据，对葡萄育种和遗传改良具有重要指导意义。

　　

在土耳其广阔的安纳托利亚高原上，葡萄（Vitis viniferaL.）不仅仅是一种水果作物，更是承载着数千年农业文明的文化符号和经济支柱。作为全球重要的葡萄生产国，土耳其每年产量高达420万吨，占据全球葡萄干出口量的30%。然而在这片被誉为葡萄起源中心的土地上，那些生长在内陆地区——特别是安纳托利亚中部锡瓦斯省迪夫里吉地区的本地葡萄基因型——却长期处于科学研究的盲区。由于缺乏系统的遗传特征分析，这些珍贵的地方品种面临着遗传资源流失的风险，严重制约了当地葡萄产业的品种改良和可持续开发。

传统的葡萄品种鉴定主要依赖形态学特征（ampelography），即通过观察叶片形状、果实颜色、种子特征等表型性状进行分类。然而这种方法存在明显局限性：环境因素可能导致表型变异，而遗传背景相似的品种可能表现出不同的形态特征。正如研究人员在文中指出的，他们研究的18个基因型虽然可以根据果皮颜色分为黄色、黑色、彩色和红色四大类，但分子水平的遗传关系与这些表型分类并不一致。这种表型与基因型的脱节凸显了分子标记技术在种质资源研究中的不可替代性。

为了解决这一关键问题，来自锡瓦斯科学技术大学农业科学与技术学院的Yeter Cilesiz博士开展了这项深入研究，旨在利用ISSR（Inter-Simple Sequence Repeat，内部简单序列重复）和RAPD（Random Amplified Polymorphic DNA，随机扩增多态性DNA）两种分子标记技术，系统评估迪夫里吉地区本地葡萄基因型的遗传多样性和亲缘关系，为这些珍贵资源的科学保护和合理利用提供分子依据。

研究人员采用CTAB法从18个葡萄基因型的幼嫩叶片中提取高质量基因组DNA，选用8个ISSR引物和8个RAPD引物进行PCR扩增，通过琼脂糖凝胶电泳分离扩增产物并记录多态性条带，使用Jaccard相似系数计算基因型间的遗传相似性，采用UPGMA（非加权配对算术平均法）进行聚类分析构建系统发育树，并利用主成分分析（PCA）验证聚类结果的可靠性。

ISSR标记揭示的遗传多样性

研究结果显示，8个ISSR引物共产生88个多态性条带，平均每个引物产生11个多态性位点。其中引物UBC-810表现最佳，产生了15条多态性带。基于ISSR数据的UPGMA系统发育树将18个基因型分为两个主要进化枝（Clade），基因型间的相似系数范围在0.212到0.816之间，表明存在相当大的遗传变异。进化枝2仅包含G1和G7两个基因型，与其它基因型遗传距离较远；而进化枝1则包含了其余16个基因型，并进一步分为两个亚枝。主成分分析结果与聚类分析高度一致，支持这一遗传分类结构。

RAPD标记分析的遗传关系

RAPD分析结果与ISSR相互印证但又有细微差异。8个RAPD引物共产生68个多态性条带，其中OPA-18引物表现最佳，产生13条多态性带。RAPD数据的遗传相似系数范围更广（0.164-0.912），表明其检测多态性的灵敏度更高。UPGMA聚类同样显示两个主要进化枝，但进化枝1仅包含G7一个基因型，突出其高度独特性；而进化枝2包含其余17个基因型，内部结构更为复杂。特别值得注意的是，G3和G15在RAPD分析中显示出极高的相似性（0.912），表明它们可能具有很近的亲缘关系甚至是克隆变异关系。

两种标记技术的比较与验证

研究发现ISSR和RAPD标记在揭示葡萄基因型遗传关系方面具有高度一致性，特别是在识别高度分化的基因型（如G7）和高度相似的基因型对（如G3和G15）方面结果相互印证。两种标记技术都表明G7是其中最独特的基因型，可能代表一个古老的地方品种或野生/半野生血统。主成分分析结果进一步支持了聚类分析的可信度，基因型在PCA图中的分布与系统发育树中的分类位置高度对应。

本研究通过ISSR和RAPD两种分子标记技术，首次系统揭示了土耳其安纳托利亚中部迪夫里吉地区本地葡萄基因型的遗传多样性和亲缘关系。研究发现该地区葡萄资源存在显著的遗传变异，基因型间相似系数最低仅0.164（RAPD数据中G12与G7之间），最高达0.912（RAPD数据中G3与G15之间），表明既存在高度分化的独特基因型，也存在高度相似的近缘基因型。

研究最重要的发现是识别出了几个具有高度遗传独特性的基因型，特别是G7、G1、G9和G10。这些基因型代表了潜在的珍贵遗传资源，可能含有独特的等位基因，对未来葡萄育种和品种改良具有重要价值。例如，这些独特基因型可能携带抗逆性（如抗旱、抗病）或特殊品质（如独特风味、高营养价值）的相关基因，为葡萄品种改良提供了宝贵的遗传材料。

研究人员在讨论中指出，这种遗传多样性的形成可能源于多种因素：历史栽培实践中的长期人工选择、自然条件下积累的突变、野生葡萄种群（V. viniferasubsp. sylvestris）的基因渗入，以及由于该地区非主要葡萄产区而导致的遗传隔离。这些因素共同作用，使得迪夫里吉地区的葡萄资源形成了独特的遗传特征。

研究还讨论了ISSR和RAPD标记技术的优缺点。虽然这两种标记技术具有成本低、无需预知基因组序列、技术简单等优点，但也存在重复性挑战、对实验条件敏感、显性遗传方式限制等局限性。研究人员建议未来研究可以结合更为先进的标记技术，如SSR（Simple Sequence Repeat，简单序列重复）、SNP（Single Nucleotide Polymorphism，单核苷酸多态性）和SCoT（Start Codon Targeted polymorphism，起始密码子靶向多态性）标记，以获得更准确、可靠的遗传信息。

这项研究的发现对土耳其乃至全球的葡萄种质资源保护与利用具有重要实践意义。首先，研究结果为当地葡萄种质资源的保护优先级提供了科学依据——保护行动应特别关注那些高度分化的独特基因型（如G7、G1等），以避免珍贵遗传资源的永久丢失。其次，研究结果为葡萄育种中的亲本选配提供了指导，选择遗传距离较远的亲本进行杂交，可能产生更强的杂种优势或获得新的性状组合。最后，研究证明了即使在小范围的局部地区，也可能存在显著的葡萄遗传多样性，这强调了开展地方品种资源调查和保护的重要性。

该研究发表在《Scientific Reports》期刊上，不仅为安纳托利亚中部地区的葡萄资源保护提供了具体指导，也为类似地区的农作物种质资源研究提供了方法学参考。随着全球气候变化对农业生产的挑战加剧，这种基于分子标记技术的种质资源评价与保护研究将变得越来越重要，为我们保护农业生物多样性、维持农业可持续发展提供科学基础。