普通菜豆种质资源遗传多样性研究进展

普通菜豆（ｈｓｌ ｌ ｉ ． Ｚ ＝ ｘ ２） ｐａ ｏ ｕ ｒ Ｌ ， ｎ Ｚ 二 ２ ｅ。。 ｓ ａ ｇ
是最重要 的食用豆类之一， 占全球食用豆产量的
中、 南美洲。 野生型普通菜豆主要分布在海拔 ５ 一 ０ ｍ、 ０ ２ ０
０ ‘它 ５％〔。 作为十 〕 分重要的 植物蛋白 质来源， 解 为
豆［，”。 ’’ 口 ，一 ‘ ‘
普通菜豆在驯化过程中变化最显著的是植株的 形态特征。与野生菜豆相比， 驯化类型的分枝减少 ， 节间缩短， 子粒增大， 花数和荚数增多 ， 生长习性 由
原来的单一蔓生类型演变为有限直立 （） 无限直 １、 立（ ）无限甸甸（１ 和无限蔓生（Ｖ ４种类型。 １、 １ １） １ Ｉ） 子粒类型在驯化过程中也发生变异， 野生型植株子 粒小， 但数 目多。安第斯 中心子粒平均百粒重为 １．９范围介于 １ 一 之间； ３９ ， ３ 巧９ 中美中心为 ６２９ ． ， ５ 褐色、 或带有黑褐色斑点的卡其色， 这些颜色接近于 土壤颜色， 是一种拟态。在栽培型中， 出现了野生型 所没有的白色、 红色等子粒颜色， 百粒重增加到 ２ ０
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在欧洲各国的变异程度比 美洲还要高１〕 ４。西班牙 ，
和葡萄牙北部地区被认为是普通菜豆， 尤其是大粒
一０９〕 收 选择和驯 择 １ 「。 获 ’ 化选 使野生型 有的 所具
裂荚性逐渐丧失。栽培型中出现的无纤维品种即使
白 芸豆的 次级多样性中心［ 。随后， ４ ２ 〕 普通菜豆由 这
一地区传播到欧洲其他地区。再由欧洲传人中东、
的 类型为 蛋白 杂合体’ Ｄ ｏｋ ［。 ｅｕ 〔 ｒｒ” 。 ｂ ｃ川和ｒｙ［ 〕 ｅｅ 〕
提出厄瓜多尔南部和秘鲁北部区域是野生菜豆的第 ３ 个基因库。菜豆肮蛋白的 Ｄ Ａ序列分析表明， Ｎ 该
墓金项目 ： 家科技支撑计划（ｘ Ｂ Ｄ３０ 国 Ｚ场 Ａ Ｂ５ ｌ １ ）
作者简介 ： 艳， 西沁源人， 读博士。 ｌ０ 石 １ ６８ Ｅ ‘：ｘｅ ２． ｍ 张晓 山 在 ｅ ０ ７ Ｔ ：１ ２ ５２； 一 １ｚｓ ＠１ 。 ｍ ｙａ ６ ｏ
万方数据
第斯和中美两个栽培普通菜豆多样性中心。两个中 心普通菜豆在形态特征上存在较大差异。安第斯中 心的主要特征是 ： 叶片较大， 中间的小叶为椭圆型或 披针型； 苞片为披针型或三角型； 主茎节间长， 子粒 大（ 百粒重大于 ４９ ， ０ ） 白色花。而中美中心材料的 花为彩色 ， 旗瓣有条纹， 心型或椭圆型苞片， 中小子
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记研究指出， 驯化型普通菜豆遗传多样性水平低于
野生型。 ｈ ｏ等「 对普通菜豆的叶绿体Ｄ Ａ ｃａ ｎ ’ ｃ ６ 〕 Ｎ序
列进行分析发现， 野生型普通菜豆的叶绿体单体型 有 １ 种， ４ 而驯化型普通菜豆仅仅有 ５ 种单体型。其
上均发生了 变异〔 。野生菜豆地理分布的不连续 ‘ ， 〕
性既受到中美湿地和安第斯高原的影响， 也受到农
关键词 ： 普通菜豆； 种质资源； 遗传多样性
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不太 楚１ 。 清 ４ 菜豆于１世纪 ） ２ ６ 初传播到欧 １世 洲， ６
人出于好奇心， 选择颜色漂亮、 易于携带的普通菜豆 子粒， 将普通菜豆引人欧洲。目 ， 前 中大粒白色菜豆
范围 一９ ｚ 。 生型 颜色多为黑色、 纪和 １ 世纪在欧洲迅速传播。首次去美洲的欧洲 在５ ８之间［ 野 子粒 ｓ 」 ７
中， 中美基因库野生型有 １ 种， ０ 驯化型有 １ 、 、 ４ 、 ＫＬ Ｊ
种； 安第斯基因库由野生型的 ８ 种降低为驯化型的 单一类型 Ｃ型。
业、 都市化、 森林采伐等人类活动的影响ｔ， 。此 “４ ‘ 〕
外， 在一些重要的次级起源中心如非洲、 巴西、 欧洲、
中东和北美也存在野生菜豆的多样性中心〔〕 ”。
２ 普通菜豆的驯化
时间和空间上存在的多元驯化是现代作物遗传
多样性结构形成的关键因素［〕 “。已经报道的多点
Байду номын сангаас
驯 作物有辣椒［ 、 “’、 ’， 化 ‘ 葫芦［ 。 棉花［，和食用 ， ］ 一」 ‘〕 ，
豆〔ｊ ’。由同一物种驯化为不同种群的多点驯化现 ３
象十分 罕见， 型 的物 种 有 普通 菜 豆 和 利 马 典
３ 普通菜豆的传播
普通菜豆在起源中心完成驯化后陆续传人世界 各地。根据种子贮藏蛋白标记， 可推断普通菜豆的 传播路径。中美中心“ ” ５ 型蛋白的菜豆和安第斯中 心“ ， Ｃ 型菜豆同时向外传播。例如， ’ Ｔ 和“ ” 在南美 低地和非洲都存在两个起源中心的材料。不过， 在 南美低地（ 巴西） 和美国西南部主要是中美中心的 菜豆； 安第斯中心的材料则主要分布在非洲、 欧洲和 美国东北部。利用菜豆蛋白标记和子粒大小等其他 性状也推测出某些特定的传播路线。墨西哥的大粒 品种 Ｃ ａｕｔ是从安第斯传人的， ｃ ａｈａｅ 在哥伦比亚和智 利地区可发现相似的品种。而在安第斯中心的沿秘 鲁海岸地区存在小粒的中美中心品种。中美中心的 材料可能是从墨西哥或危地马拉经由哥伦比亚和委 内瑞拉最后传人巴西。至于菜豆传人非洲的途径还
通讯作者： 王述民， 研究员， 博导。 一ａ：ｍ ａ ＠ｍ ． ． ｔ ｎ Ｅｍ 。， ｇ ａ 。 ｎ ． ｌ ｉ ｎ ｌ ｓ ｉ ａ ｅ 。
万方数据
植
物
遗
传
资
源
学
报
８卷
地区的野生菜豆是安第斯和南美中心野生菜豆的共 同祖先。随着野生菜豆从厄瓜多尔和秘鲁向南向北 传播， 形成了上述两个基因库， 并在分子水平和表型
问题及发展方 向。
开裂， 对光周期反应敏感， 要求短日 ５。种子贮 照［ ｊ
藏蛋白 标记〔〕 ‘、 ， 分子标记〔〕 ， 吕、 ， 形态学〔研究认为 ， ’ 〕
野生菜豆集中分布在两个区域： 第一是位于秘鲁南 部、 玻利维亚和阿根廷的安第斯中心； 第二是包括墨 西哥、 危地马拉、 巴拿马、 洪都拉斯、 尼加瓜拉、 哥斯 达黎加和哥伦比亚在内的中美区域。两个中心在哥 伦比亚和委内瑞拉地区交汇， 该区域许多驯化材料
决贫困地区营养缺乏和人类繁衍生存发挥了巨大作
年降雨量在５ 一 ８ｏ ｍ的地区［。植株生长习 ０ １ ｍ ０ Ｊ ４
性均为蔓生 ， 生长势弱， 蔓较细， 叶片小而深褐 ， 成熟 较晚， 耐低温， 豆英小， 纤维素含量高， 成熟豆荚容易
用， 也是发达地区调节膳食结构的良好食品Ｌ。在 ’ 〕
过去几十年中， 普通菜豆种质资源的收集、 保存、 利 用取得了显著的成绩。本文将对已有的成果予以综 述， 并简要讨论今后普通菜豆研究领域可能遇到的
１ 普通菜豆的起源与分布
在 １ 世纪末期之前， ９ 人们认为普通菜豆起源于
亚洲。 ｉ ａ ｓ〕 如Ｌ ｎ ｕ’ ｎ ｅ ［曾提出普通菜豆起源于印度。
根据考古学考证、 植物学数据、 历史记载、 野生种和 栽培种之间的关系等方面的研究 ， 普通菜豆起源于
２ 一 ２ ０ ６ １ 收稿 日期 ： ７０ 一 修回日期 ： ７０ 一 ２ 一７０ ０ ３
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成熟后豆荚也不会开裂〔 。驯化菜豆的种子丧失 ’ ９ 」 了 特性〔， 休眠 ’对光周期反应不太敏感仁 。 〕 ’ 普通菜 “ 〕
豆在驯化后广泛种植在不同纬度地区， 尤其是温带 地区， 生育期延长。光周期敏感性降低， 有助于提前 开花和种子的充分成熟。 人工选择使得普通菜豆驯化类型在形态水平上 表现出更多的遗传多样性， 而在分子水平上， 野生型 的遗传多样性随着 自然进化和人工选择在逐渐降