枣属植物分类学存在的科学问题及展望

王延峰，杨宗保

(延安大学 生命科学学院，陕西 延安 716000)

枣属(Ziziphus Mill.)是鼠李科(Rhamnaceae)50多个属中最富经济价值的一个属，该属中有枣(Ziziphus jujube Mill.)，酸枣(Z.acidojujuba C.Y.Cheng et M.J.Liu)和毛叶枣(Z.mauritiana Lam.)等多种重要栽培果树及观赏、药用、蜜源和紫胶虫寄主植物［1－2］。我国是世界上枣属植物较丰富的国家，枣是中国重要的特色和优势果树种之一，其栽培历史久远，它也是我国第一大干果树种和第七大果树，近年来正在成为我国果树中新的发展热点［3］。

自1754年Phillip Miller建立枣属已有250余年，虽然在枣属植物的地理分布，枣属的属下分类系统，枣和酸枣的分类学地位及其种下划分，枣的品种分类及枣的起源和演化等方面取得了不少研究进展，但对枣属的属下类群间，种间及不同品种间的亲缘演化关系，枣属的起源中心等重要方面尚知之甚少，迄今既能反映品种间亲缘关系又简单实用的枣品种分类系统还未建立起来［3］。目前枣属分类研究中存在的主要科学问题有四个。

1 枣属的属下分类系统的分歧

目前初步认定，全世界约有枣属(Ziziphus)植物170种，12变种，其中我国有野生分布或原产的枣属植物有14种、9个变型(另有4个种从国外引入)。Hooker等(1872)将印度产18种枣属植物分成了3类;Brandis等(1911)在Hooker基础上将印度产的14种枣属植物归成了2类;Sussanguth K.(1953)则将枣属植物分成 4类［4］。刘孟军等［5］依结果枝是否脱落及植体被毛与否等将枣属植物分为枣组Sect.Ziziphus(落叶乔木或灌木，植体光滑无毛;结果枝细弱或3～7个轮生于矩状短枝上，秋后随叶脱落;主要分布于北温带，可达亚热带)和宿枝组Sect.Perdurans(落叶或常绿乔灌木，直立或攀缘;枝、叶、花、果等至少两种器管被毛，枝不脱落;主要分布于热带和亚热带);宿枝组再根据花序类型、子房和果实被毛情况及内果皮厚薄等划分为聚伞花序系Ser.Cymosiflora(聚伞花序腋生，子房及幼果无毛，内果皮较厚，硬骨质)和聚伞圆锥花序系Ser.Thyrsiflora(常由聚伞花序排成顶生或腋生圆锥花序，果实或至少子房、幼果被毛，内果皮较薄，脆壳状);因此，他认为我国拥有枣属的所有组和系，其中枣组包括:酸枣和枣;宿枝组的聚伞花序系包括:毛叶枣、蜀枣 Z.xiangchengensis Y.L.Chen et P.K.Chou、大果枣 Z.mairei Dode、山枣 Z.Montana W.W.Smith、毛脉枣 Z.pubinervis Rehd.、小果枣 Z.oenopliaMill.、球枣 Z.laui Merr.、滇枣 Z.incurve Roxb.;聚伞圆锥花序系包括:达南枣Z.talanai(Blanco)Merr.、皱枣Z.rugosa Lam.、褐果枣 Z.fungi Merr.和毛果枣Z.attopensis Pierre。

2 枣是否原产于我国

除了佐藤公一和星川清亲在其著作中记述枣原产东南欧和东南亚，进而认为枣原产地不明之外，大多数学者认为枣原产我国。胡先骕(1957)认为枣和酸枣均原产我国，俞德浚(1978)也指出，枣原产我国各地，分布到东南欧和东南亚，并认为枣的初生基因中心在华中和华北［3］。曲泽洲等［6－7］通过对出土的炭化枣核、叶化石、古文献及古枣树和古酸枣树的考证，结合对枣和酸枣现有分布等的综合分析，认为黄河中下游一带是枣的原产地和最早的栽培中心，初生基因中心在我国华中和华北，国外的枣树都是直接或间接从我国引进的。

3 枣是否由酸枣演化而来

枣和酸枣的分类学地位是一个长期存在争议的话题，王永惠等［8］总结到存在4种观点:枣是酸枣的一个变种;酸枣是枣的一个变种;枣和酸枣是两个种;枣和酸枣为同种。曲泽洲等［9］根据二者在树形和果实形态上的差异及自然分布的情况，认为把枣和酸枣分列为好。刘孟军等［10］通过对枣和酸枣果核形状、果实大小、干制后外果皮皱缩情况等形态指标及核DNA多态性、化学成分、生境分布和用途等多角度的比较研究，结合前人在同工酶谱型、染色体核型、花粉形态等方面的研究结果，进一步认定枣和酸枣这二个群体有着许多相关差异，宜作处理为两个独立种。曲泽洲等［9，11－12］通过对枣和酸枣的枝叶特征与果实、同工酶谱、核型及染色体数目等多方面的比较研究，认为枣比酸枣进化;又由于自然界存在有酸枣向枣连续演进的过渡进化型，认为枣是由酸枣演进而来的。李树林等［13］从花粉形态角度研究也赞同曲泽洲的观点。冯宝春等［14］发现一种暂定名蒙山脆枣的自然生长的枣类型，该类型枣果实特征像酸枣又像栽培枣，利用形态学性状数据进行主成分分析显示出蒙山脆枣的分类地位介于枣和酸枣之间;利用20个能稳定扩增的引物进行RAPD扩增后进行聚类分析，结果表明，蒙山脆枣与酸枣亲缘关系较近，介于枣聚类群和酸枣聚类群之间。至于酸枣向枣演进的路线的假说有很多，刘孟军等［10］根据其对枣和酸枣花粉形态的比较，推断枣品种的演化有多条路线;王秀伶等［15］通过对枣和酸枣过氧化物酶的聚类法分析和数量分析，提出酸枣向枣的演化存在4条路线，一条为演化的主线。上述研究结果多支持枣是由酸枣演化而来的结论，但是缺乏更多更深入的分子生物学证据，尤其是缺乏基因组方面的证据。

4 枣和酸枣的种下划分的分歧

关于枣的种下划分，曲泽洲等［16］及陈贻金等［17］根据1～2表型性状差异，将枣分为以下6个变种，即枣(原变种)(Ziziphus jujuba Mill.Vari.jujuba)、无刺枣(Z.jujube Mill.Vari.inermis(Bunga)Rehd.)、龙爪枣(Z.jujuba Mill.Vari.tortuosa Hort.)、葫芦枣(Z.jujubua Mill.Vari.lagenifomis.Hort.)、宿萼枣(Z.jujuba Mill.Vari.carnosicalycis Wang.)、无核枣(Z.jujuba Mill.Vari.anucleatus Y.G.)。刘孟军(1999)［3］又提出以上变种与原变种间只是1～2个明显性状差异，不宜做变种应处理为变型，枣和酸枣分别分为6个和3个变型，即龙爪枣、葫芦枣、变色枣(Z.jujuba f.allochroa)、变形枣(Z.jujubef.heteroformis)、宿萼枣、无核枣、叶花酸枣(Z.acidojujuba f.pseudoinflorescentia)、刺核酸枣(Z.acidojujuba f.trachysperma.)、砂酸枣(Z.acidojujuba f.granulata)。

至于枣品种间的划分则更加混乱，各地果树志记载不一。据中国果树志·枣卷记载［16］，我国有枣树品种700个，迄今枣的品种分类方法尚不统一。有的以年平均温度15℃等温线为界将枣分为南枣和北枣2个生态型，有的按大小分为大枣和小枣2类(传统方法)，有的按大小结合果形分为小枣、长枣、圆枣、扁圆枣和葫芦枣5种;依用途将枣品种划分成制干品种、鲜食品种、蜜枣品种、兼用品种，并据枣果生育期长短将鲜食品种分为极早熟品种(约60 d成熟)、早熟品种(约80 d成熟)、中早熟品种(90～95 d成熟)、中熟品种(约100 d成熟)、中晚熟品种(100～110 d成熟)和晚熟品种(120 d成熟)。陈贻金等［17］还曾将枣品种归类为枣原栽培品种群(Jujuba groups)，无刺枣品种群(Inermisa groups)，曲枝枣品种群(Tortuosa groups)，缢痕枣品种群(Lageniformis groups)，宿萼枣品种群(Carnosicalicis groups)和无核枣品种群(Anucleatus groups)。

利用形态学、同工酶、分子标记等进行枣品种间划分历来是一个研究热点。彭建营等［18］(1992)根据花粉外壁纹饰把供试50多个枣品种分为7类，同时利用花粉形态7个特征列出了65个枣品种的花粉检索表。刘孟军［19］对枣和酸枣进行RAPD分析，金丝小枣和无核小枣这二个亲缘关系极近的种类被成功地区分开。彭建营等［20］(2002)利用RAPD技术对14个枣品种和1酸枣的进行了遗传变异方面的研究，结果表明:无核枣、葫芦枣、宿萼枣、龙爪枣、无刺枣等几个变种内的遗传距离大于变种间遗传距离，认为枣种下不宜设变种，对枣种下的众多品种，应根据品种间的遗传关系，直接划分品种群;枣的变种划分是不自然的，宜并入其原变种。赵锦等［21］(2003)对25个枣品种、品系及其2个近缘种酸枣和毛叶枣进行了RAPD分析，首次揭示了枣属中这3个重要种之间的亲缘关系。重点探讨了几组枣品种和品系的亲缘关系，发现仅用3个引物就可将其全部分开，初步建立了25个枣品种、品系及酸枣和毛叶枣的指纹，。刘平等［22］(2005)利用22对引物对7个枣品种和22个酸枣类型进RAPD分析，结果支持枣和酸枣作为2个独立种观点。王永康等［23］(2007)采用了AFLP分子标记技术，从32对引物中筛选出了5个多态性好、分辨率高的引物组合，可将28个供试品种和品系全部区分开。文亚峰等(2007)［24］利用荧光AFLP分子标记技术，对我国南方适栽的26个枣良种的亲缘关系进行研究。结果表明，8对引物共扩增得到886条带，多态性比例达到了92.2%，体现了非常丰富的遗传多样性;系统聚类结果表明大部分来源于北方地区的鲜食品种聚为一类，彼此间亲缘关系较近;制干、兼用品种和南方本地品种表现出较近的亲缘关系;酥脆枣与孔府酥脆枣亲缘关系很近，而河南鸡蛋枣与湖南鸡蛋枣之间存在着较远的遗传距离。刘兴菊等(2007)［25］首次建立了关于中国枣树的ISSR反应体系。李宁等(2008)［26］以陕西延川县分布的22个常见枣树品种为研究对象，采用聚丙烯酰胺不连续凝胶电泳系统对其POD酶同工酶做了研究，聚类分析表明这22个枣树品种亲缘关系差异较大。乔勇等(2008)［27］采用AFLP技术，筛选出的10对多态性较好的引物对21个枣品种(系)进行了分析，聚类分析将供试品种(系)分为6类，并得到了18个品种(系)的特征性AFLP标记。本试验中金丝小枣和无核小枣相似系数最大，印证了传统上认为无核小枣是金丝小枣变异而来的观点;而无核小枣和大叶无核虽然均为核退化品种，但两者亲缘关系较远，临猗梨枣和冬枣之间亲缘关系较远，取得的结果均与前人的研究结果相同。卓书斌等(2008)［28］使用ISSR分子标记技术对粤引大脆蜜等10个青枣品种进行基因组DNA多态性分析，结果表明:粤引大脆蜜是一个新的种质类型，不存在同物异名现象，ISSR分子标记技术适用于青枣品种的鉴定及亲缘关系的分析。2009年卓书斌等［29］对台湾青枣9个品种的15个形态指标进行了统计分析，同时使用ISSR分子标记技术对其进行了基因组DNA多态性分析，从而确定台湾青枣形态特征与遗传差异的关系，结果表明这些形态指标均达到明显的差异;用筛选出的10条引物对100份DNA样品进行PCR扩增，从明显的多态性位点可以得知该品种种质资源之间遗传多样性很低。郭长奎等(2010)［30］利用RAPD和ISSR标记对24份新疆主产区枣资源进行分析，结果表明:RAPD和ISSR的聚类结果相似但是不完全相同，在大类的分析上2种方法的聚类结果表现出差异，但是在细节的表现上趋向一致;综合2种方法的聚类结果，以相似系数0.80为标准，将供试的24份新疆枣种质划分为4大类群。侯思宇等(2011)［31］取山西30个枣树品种进行ISSR分子标记分析，聚类分析结果表明8个ISSR引物可以将枣树品种之间遗传差异明显区分开来，以0.62为最低遗传相似系数，可将30个枣树品种分成3个大类，6个亚类，为进一步研究枣树品种间分类、起源进化关系和分子辅助育种奠定基础。

展望:以上的研究结论之间有的互相印证，有的相左，显然，基于化石、形态学和少数分子数据无法解决枣属分类上存在的上述问题。核基因组学研究一定能够解决这一问题，但所需的时间和经费巨大，而叶绿体基因组学研究在技术、经费和所提供的信息方面都是目前最切实可行的。

近年来，随着大规模测序技术的不断发展，叶绿体基因组的研究日益深入.从1986年首次获得烟草［32］(Nicotiana tabacum)(Shinozak，1986) 和 地钱［33］(Marchantia polymorpha)(Ohyama，2005)叶绿体基因组的完整序列以来，叶绿体基因组数据库迅速增加充实。2005年有45个基因组序列，2006年已经公布了包括生物界不同物种的叶绿体基因组数据82组。截止2010年12月，根据NCBI网站公布数据的统计显示已经发布的植物全叶绿体基因组有130个，尚在进行的叶绿体基因组计划有288项。与枣属同属鼠李目Rhamnales的葡萄属Vitales发表了22个，桑属Morus有1个，但是关于枣属的尚未报道，由此而开展的枣叶绿体比较基因组学研究在国内外都没有开展。

叶绿体基因组应用于研究植物物种的系统演化已经在许多植物中得到应用［34－37］如水稻、小麦、玉米和棉花等。目前枣属分类学存在的四个科学问题，如果选择能代表枣属的种类，通过多对长距PCR引物，用长距PCR扩增出相互重叠的片段，采用引物步移法PCR产物直接测序或克隆测序，比较分析以及保存在GenBank中的其它高等植物叶绿体基因组序列，了解枣属的叶绿体基因组的进化特征，必将有效地解决这四个问题，同时为有关枣叶绿体基因的转录、剪切、表达规律以及与核基因组之间的信息交流，为载体设计、提高转化后同质化效率等提供有利信息［38］。

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