甘薯是粮食、饲料和工业原料作物。在我国的分布很广,世界上有100多个国家种植甘薯,但主要分布于40°N以南,包括亚洲、美洲、大洋洲等,欧洲只有少量种植。我国甘薯到2002年种植面积仍占世界的62%,总产量占世界的84%。下面小编带大家了解一下甘薯的起源与进化。
一、甘薯的分类
甘薯隶属于旋花科(Convolvulaceae)的甘薯属(Ipomoea),染色体基数是15。甘薯属内的物种很多(500种、400种或300种等说法),属内分类方法尚未统一。一般将甘薯及其亲缘关系很近的野生植物归为一组,称为甘薯组(Section batatas)植物。根据同甘薯杂交的亲和性将甘薯组植物分为两个系(series),即Ⅰ系和Ⅱ系(或:B系和A系)。
Ⅰ系植物同甘薯杂交表现亲和,特别是复合种三浅裂野牵牛I.trifida研究较早(20世纪60年代),它与甘薯杂交能得到正常种子,首先被利用于甘薯育种。
Ⅱ系植物与甘薯杂交表现不亲和,育种利用比较困难,所以研究很少。
二、甘薯的起源地
关于甘薯的地理起源,有三种假说即亚洲说、非洲说和美洲说(《栽培植物的起源》,Candolle,1883),其中前2个假说依据的记载或传说所种植的植物后来经研究都不是甘薯,而是另外的植物,因此都不能成立。而美洲说得到公认。
(一)亚洲说:根据李时珍《本草纲目》有关甘薯的记载,以及越南将类似植物的根、茎加以食用。但是后来的植物学研究表明,这种类似植物并不是甘薯,而是I.pomoea mammosa。
(二)非洲说:根据传教士和旅行者的传说认为,非洲很早就种植了甘薯,但是后来Vogel和White(1905)指出,非洲当时种植的并不是甘薯,而是I.paniculata或I.pandurata。
(三)美洲说:公认,得到植物学、考古学、语言年代学的支持。研究结果表明,大多数Ipomoea属植物自然地生长在热带美洲,并在该地驯化出许多栽培品种,大约在公元前2500年该地的秘鲁、厄瓜多尔、墨西哥一带就开始种植甘薯。
三、甘薯的原始种和进化
甘薯起源于哪个原始物种?原始物种如何进化为甘薯?这是20世纪初叶以来许多学者研究和争论的问题,至目前有两种不同观点。
(一)同源六倍体(日本观点)
日本学者认为甘薯是同源六倍体,起源于一种称为Ipomoea trifida(6x)的六倍体野生植物。
日本学者从20世纪50~70年代在南美洲陆续发现和收集到同甘薯起源有关的多种野生植物。利用这些材料进行杂交实验和染色体组分析,认为I. trifida是一个复合种,即包含二倍体种、三倍体种、四倍体种、六倍体种及其之间的杂种。这些种已被证实广泛分布于热带美洲。
进化过程
首先,2x种染色体加倍成为4x种,这个4x种与2x种杂交形成3x种,并进而发生染色体加倍,形成同源的6x种。6x的I. trifida经过多次基因突变和人工选择,便进化为能够形成块根的同源六倍体甘薯。
实验根据
1、甘薯(2n=6x=90)减数第一次分裂中期形成较高频率的多价体(表)。
2、其他六倍体,包括野生的I. trifida(6x),野生I. trifida(6x)与甘薯之间的杂种,以及通过I. trifida(2x)与I. trifida(4x)杂交、加倍而合成的人工I. trifida(6x),减数分裂时也都具有相同的表现。
3、将人工合成的I. trifida(6x)与野生I. trifida(2x)杂交得到的四倍体,则减数分裂表现正常,形成30个二价体。
因此认为野生的I. trifida二倍体种、三倍体种、四倍体种、六倍体种都具有和甘薯完全相同的染色体组。由此推断甘薯是同源的多倍体,起源于I. trifida一种野生植物。
(二)异源六倍体(美国观点)
美国学者认为甘薯是异源六倍体,起源于分别称为Ipomoea trifida(2x)和Ipomoea triloba(2x)的两种二倍体野生植物。
实验根据
1、甘薯减数分裂能够形成45个二价体,并且有些二价体能够发生次级联会,即甘薯的6个染色体组中有4个特别相近。
2、据形态特征聚类分析,在参与分析的10个物种中,与甘薯相似程度最高的是I.trifida(2x)和I.triloda两个物种,故认为它们是甘薯的原始物种。
四、甘薯的传播
关于甘薯从热带美洲传播到世界各地的途径,根据前人研究有三条路线。
1.Kumara路线(史前的迁移):
秘鲁、厄瓜多尔、哥伦比亚一→波里尼西亚(Marquesas一→Easter岛)、Society群岛、夏威夷一→Cook群岛一→西萨摩亚群岛、汤加一→新西兰。
2.Batata路线(15~16世纪后期通过葡萄牙船只运输):
加勒比海群岛一→欧洲一→非洲一→印度一→印度尼西亚一→新几内亚一→美拉尼西亚(新不列颠、所罗门群岛、新赫布里底群岛、新苏格兰、斐济群岛)一→菲律宾群岛一→中国一→日本。
3.Kamote路线(16世纪通过西班牙船只运输):
墨西哥一→密克罗西尼亚一→菲律宾群岛一→中国一→日本。
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