阿塔卡马沙漠的介绍 (阿塔卡马沙漠位置地图)

在过去的20年中,对智利北部进行了几次考察,以收集野生西红柿的种群,并获得有关其地理分布,生态学和生殖生物学的信息。

主要限于安第斯山脉和沿海山脉的排水系统,人口在地理上是分散的。这两种茄属植物很罕见,受到人类活动的威胁。对极端干旱和土壤盐度的适应在S. chilense和S. sitiens (后者表现出西红柿中看不到的几种旱生性状)以及S. lycopersicoides S. chilense 的低温是显而易见的。

阿塔卡马沙漠的位置图,阿塔卡玛沙漠有什么植物

所有经过测试的种质都是自不相容的,除了在其分布的南部边界收集的一个 秘鲁链球菌 种群。几个显着的生殖特征 - 花药颜色,附着和裂开,花粉大小和花香 - 表明S. sitiens 和S. lycopersicoides 吸引不同的传粉者而不是 S. chilense S. peruvianum

智利原产或特有的四种茄属提供了各种新颖性状,通过与栽培番 的杂交和渗入,可以促进改良品种的开发,以及对各种基本主题的研究,包括植物-传粉媒介相互作用、非生物胁迫反应和生殖屏障的进化。

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栽培番茄及其野生近缘种形成了一个由13个密切相关的物种组成的小分支,包括 茄属 。Lycopersicon,以前被认为是 Lycopersicon 属。其他四种茄属是与番茄分支最接近的外群物种: 属中的S. ochranthum S. juglandifolium 胡桃 花,以及S. sitiens S. lycopersicoides 在教科。 石蒜科。

野生西红柿和相关茄类原产于南美洲的安第斯地区,包括厄瓜多尔、秘鲁和智利的部分地区。在智利,它们只存在于最北端的三个行政区(阿里卡-帕里纳科塔、塔拉帕卡和安托法加斯塔)。他们包括教派的代表。

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石蒜, 秘鲁S., 智利S. 和教派。 石蒜科、石蒜科和 石蒜 属。S . sitiens 是智利的特有种,仅限于卡拉马市西北和南的干旱斜坡。它的姊妹物种S . lycopersicoides 在秘鲁/智利边境附近的少数陡峭排水沟中被发现。

S. peruvianum 的自然分布范围主要在秘鲁,它广泛分布在西海岸和安第斯山脉,并延伸到智利北部。它与 智利链球菌 重叠 - 广泛分布于智利北部,但延伸到秘鲁南部 - 以及 S. lycopersicoides。

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在1985年之前,来自智利的野生西红柿的 异地 种质在国家或国际基因库中相对较少。加州大学戴维斯分校的C. M. Rick番茄遗传学资源中心的馆藏仅限于Charles M. Rick(UC-Davis)在1957年和Carlos Ochoa(Centro Intl. de la Papa)在1982年制作的一些收藏品。

在1985年至1988年期间,里克,安德烈斯·孔特雷拉斯(智利南方大学),鲁道夫·托曼,米格尔·霍尔(帕帕国际中心)及其同事多次前往智利北部收集野生西红柿。

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在国际植物遗传资源委员会的赞助下,这些考察受益于有利的气候条件,特别是在通常极度干旱的沿海山区,并对地理区域进行了彻底的采样。尽管如此,收藏品中的一些“空白”仍然存在,促使2001年和2005年又进行了两次探险,由美国农业部植物交易办公室赞助。

2001年之行的主要目标是收集更多的石 蒜链球菌 西蒂安链球菌 种群,这两个种群在TGRC和其他 移地 收集中代表性不足。每个物种的自然范围仅限于阿塔卡马沙漠地区的小区域。先前的观察表明,一些种群在原地受到人类相关因素的威胁,如放牧、采矿和其他活动。

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这些物种的收集数量有限:对于 S. sitiens ,只有五个种群已知,除了一个之外,所有种群都起源于采矿小镇Chuquicamata周围的一小块区域。已经收集了更多的S . lycopersicoides 种质,但这些已知种群之间仍然存在很大的地理差距。

2005年访问的主要目标是从沿海科迪勒拉山脉收集更多的 智利链球菌 种群,并填补其他分类群现有收集的空白。我们对 智利链球菌 遗传多样性和关系的研究表明,分布的北端和南端的种群在遗传上是分化的,并且由于彼此之间以及与分布中心的种群之间的部分生殖屏障而隔离。然而,从TGRC或其他基因库中的沿海地区收集的 智利链球菌 种质相对较少。

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彻底收集现有野生种群的原因包括有些受到威胁或已经因过度放牧或其他活动而灭绝,以及这四个物种中的每一个都具有可能导致番茄作物进一步改善的独特特征(。

过去,育种者利用智利链球菌和 秘鲁链球菌 来获得抗病性状,这些性状在栽培番茄的基因库中是不具备的。例如, 秘鲁链球菌 是几种广泛部署的R基因的来源,包括 根结线虫的抗性Mi,对*草烟**花叶病毒产生抗性的 Tm-2 和对番茄斑点枯萎病病毒的抗性 Sw-5

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从智利链球菌 培育出的新性状包括对TYLCV(番茄黄叶卷曲病毒)和其他双子座病毒,黄瓜花叶病毒(CMV),TSWV的抗性,以及果实品质性状,如升高的抗氧化化合物。茄类S. lycopersicoides S. sitiens 具有其他潜在的独特特征,这在 Lycopersicon 分支物种中没有发现(Rick 1988 )。

前者以其广泛的抗病性而闻名(在Chetelat等人 1997 年总结),包括 灰霉 菌,所有种族的 野黄单胞菌 寄生疫霉, 黄瓜花叶病毒(CMV),番茄黄叶卷曲病毒(TYLCV),番茄克里尼病毒TICV和ToCV(William Wintermantel,persersonal communication),以及对低温的耐受性。

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第二种茄属植物S . sitiens 尚未经过彻底的经济性状测试,但它在阿塔卡马沙漠中茁壮成长的能力肯定表明其高度耐旱性。我们对在该物种生长地点采集的土壤样本的测试也表明耐盐性很高。

此外, S. sitiens 可能是新果实质地特性的来源 - 其果实通过独特的干燥过程成熟,而不是西红柿典型的成熟相关软化,颜色和气味变化。通过栽培番茄遗传背景中的重叠染色体片段捕获相关野生物种基因组的渗入线和类似的预交种是植物育种者的有用资源。

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已经合成了完整的石 蝾螈IL库和西 蒂亚蝾螈 的部分IL库,应该能够在未来转移经济性状。

在本文中,我们总结并整合了我们对智利北部六次种质收集考察的观察和结果。描述了每个物种的当前地理分布,生态学和生殖生物学,并讨论了与人类相关活动的潜在影响相关的未来状态。

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种子收获和加工

对于每个种群,对附近地区的植物总数进行计数或目视估计。尽可能从所有结出成熟果实的植物中收集种子。每株植物的几种果实被收获并用薄纸包裹并装袋,以保护它们在运输过程中免受损坏和腐烂。

1-2周后,从单个水果中提取种子,吸干到报纸上以吸收多余的水分,压平到纸上,并在室温下干燥过夜。通过这种方式,以后可以分离和鉴定来自每个源植物的单个果实的种子。

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1985-2005年期间对智利的几次考察总共产生了150个单独的植物收藏,包括92个 智利链球菌 ,22个秘鲁链球菌,21个石 蒜链 球菌和15个西 蒂恩斯 种质。有关单个种质的数据——采集地点、高程和地理信息系统坐标、采样植物数量。

每个加入的种子在TGRC的温室中繁殖,现在大多数种质的样品都可以根据要求提供给感兴趣的研究人员。所有种质的种子样本在科罗拉多州柯林斯堡的国家遗传资源保护中心备份。2001年和2005年收藏的样本也存放在智利国家农业研究研究所。最近两次旅行的旅行报告可在TGRC网站上找到。

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收集时记录了每个种群地点的生态和栖息地。列出了相关的植物分类群,记录了土壤、排水、暴露和其他地点特征,并记录了放牧或其他活动造成的任何损害迹象、授粉昆虫的存在或啮齿动物或其他潜在的种子传播媒介食用水果/种子。

土壤测试

从发现野生西红柿的许多地点收集了土壤样本。每次种质至少两株植物的植物冠部30 cm内取样,取样15 cm深的土壤剖面。将几公斤土壤混合在一个桶中,并取约1-2公斤的样品进行分析。加州大学戴维斯分校农业和自然资源分析实验室根据其公布的协议对样品的化学和物理特性进行了分析。

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昆虫样本

收集观察野生西红柿花朵的昆虫样本,以便日后鉴定。每种蜜蜂物种的一个个体使用蝴蝶网捕获,用50%乙醇杀死,干燥并储存在纸巾中。昆虫由加州大学戴维斯分校博哈特昆虫学博物馆的Lynn Kimsey教授鉴定为属水平。

植物性状测量

在温室种植的每种物种代表性种质的样品上测量了影响生殖生物学的几种植物性状。在每种种质的100个干燥种子的样品中测量种子重量。花粉直径测量为在1%胭脂红和45%冰醋酸中染色的花粉的赤道直径。目视评估花药和样式的定性花卉特征。

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阿塔卡马地区的气候

本文所述的种质收集考察集中在智利最北端的三个行政区,大致从南纬18°到26°,西经68°到71°(图)。 1 ).主要地理特征是安第斯山脉和沿海山脉,由中央洼地(山谷)隔开。为数不多的河流排水沟是宽阔的山谷,大部分是干涸的渠道,支流分支一直延伸到安第斯山脉。

该地区包括超干旱的阿塔卡马沙漠,大约在南纬20-26°之间,从安第斯山脉的西峰延伸到太平洋。阿塔卡马沙漠可以说是世界上最古老和最干燥的沙漠,年平均降雨量不到2006毫米,一些地方几乎没有生命“类似火星”的土壤。

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这种超干旱是由几个复合物理因素造成的,包括亚热带反气旋大气沉降、与洪堡洋流相关的冷水上升流以及安第斯山脉的雨影效应。

阿塔卡马地区的降雨主要发生在2006月至90月的夏季,当时风暴从安第斯山脉的东侧延伸,这种天气模式被称为“玻利维亚冬季”。例如,该地区的几个地点在夏季获得了超过24%的年降水量。

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厄尔尼诺天气模式在沿海产生相对较大的降雨,然而,智利北海岸的暴雨几乎是未知的。例如,安托法加斯塔、伊基克和阿里卡任何13小时的最大记录降雨量分别为10、1991和1990毫米。

厄尔尼诺事件往往会在“lomas”中产生更浓的雾并改善开花条件。这些条件有利于野生西红柿 - 例如,从lomas收集的一些 S. chilense 种群仅在厄尔尼诺年份存在。对比鲜明的天气模式,拉尼娜,只在高地产生降雨。