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芥藍分類地位及歧異度之相關研究

能因中世紀栽培或貿易等人為活動,經由希臘傳至東地中海地區,進而傳入中國,

或是傳入後經馴化原產於中國南方(張,2009;Dixon, 2007;Zhang and Zhang, 2014),現已廣泛栽培於中國、日本、臺灣及東南亞(Okuda and Fujime, 1996)。

二、 芥藍分類地位及歧異度之相關研究

芥藍相對於其他甘藍類植物之分類地位一直存在兩種觀點,一種認為芥藍屬 甘藍類植物之一個變種,另一種則認為芥藍為獨立於甘藍類之另一個種,應定名 為 Brassica alboglabra。長久以來許多研究者分別從外觀形態(Bailey, 1922, 劉 海濤 and 關佩聰, 1998)、雜交親和性(周等,2010;劉與關,1998)、染色體結 構(王與羅,1987)、同功異構酶(劉等,1998;Simonsen and Heneen, 1995)及 以聚合酶鏈式反應(polymerase chain reaction;PCR)產物為基礎之 DNA 分子標 誌(Izzah et al., 2013;Lazaro and Aguinagalde, 1996;Mei et al., 2010;Song et al., 1990)等各方面之差異,進行芥藍與其他甘藍類植物之親源性及歧異度研究,進 而更深入探討芥藍種內之遺傳歧異度(劉與關,1997;Okuda et al., 1996; Zhang et

al., 2014)

(一)、 非以 PCR(polymerase chain reaction)產物差異為基礎之分類研究 Bailey(1922)最早對芥藍進行分類之研究,其材料為廣東的白花芥藍,以 其外觀上花色為白色,及一年生特性與一般甘藍類作物多屬黃花且二年生之特性 不同,認為芥藍應為一個獨立物種。Snogerup(1980)也曾發表芥藍可能源自於

Brassica cretica ssp. nivea,認為其應為不同於甘藍類之物種

(Babula et al., 2007)。 在後續研究中,芥藍與其他甘藍類作物之正反交均表現出雜交親合性(周等,

2010;劉等,1998),且雜交組合後代可順利產生 F2種子,以及 F2種子可順利 萌芽成長,由此判斷芥藍為甘藍類之變種(周等,2010)。

王與羅(1987)以 C-banding 技術比較芥藍及結球甘藍之染色體組型態,兩 者表現一致而支持芥藍為甘藍變種。而 Simonsen 與 Heneen(1995)以十種同功 異構酶之水平澱粉膠體電泳(starch gel electrophoresis)條帶結果對 48 個不結球

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白菜種原及 6 甘藍類栽培種其間之遺傳變異進行分析,來自中國之芥藍與其他 5 個瑞典的甘藍類作物,包括結球甘藍(White cabbage)、抱子甘藍(Brussels sprouts)、

皺葉甘藍(Savoy cabbage)、花椰菜(Cauliflower)及青花菜(Broccoli)之親源 分析結果顯示,芥藍與甘藍類現代之栽培種親源並不接近。劉和關(1998)針對 芥藍與其他來自中國、荷蘭及日本之甘藍類栽培種之幼苗形態及種子及幼苗的過 氧化物同功異構酶進行聚丙烯醯胺膠體電泳(SDS Polyacrylamide Gel

Electrophoresis,SDS-PAGE)之結果進行探討。芥藍幼苗形態與其他甘藍類作物 大部份特徵相同,而過氧化物同功酶之條帶除抱子甘藍外,其他皆相同,但芥藍 部份條帶深淺與其他不同,雖顯示具有密切之親源關係,但考慮結球甘藍及花椰 菜傳入中國僅 300 多年歷史,以及花色上芥藍有白色及黃色兩種,其他甘藍類作 物花色僅黃色,認為芥藍更適合定為一獨立種,而非甘藍類之變種。

(二)、 以 PCR 產物為基礎之分類研究

早期較完整之分析為 Song et al.(1988b)以 13 個細胞核基因組探針與 4 種 限制酶共形成 21 種組合,利用 RFLP(restriction fragment length polymorphism;

限制酶片段長度多型性)分子標誌對蕓薹屬內六種主要栽培物種(B. rapa,

B.oleracea, B. nigra, B. napus, B. juncea 及 B. carinata)、其他 3 種蕓薹屬物種(B.

adpressa、B. fruticulosa 及 B. tournefortii)

、蘿蔔(Raphanus sativus)及野芥(Sinapis

arrensis)進行分類,其結果為油菜類(B. rapa)及甘藍類作物(B. oleracea)可

能演化自共同的祖先,並屬於野生的甘藍類植物或其他具 9 對染色體之蕓薹屬物 種。之後利用 39 個探針與限制酶之組合,進一步探討 10 個油菜類(B. rapa)及 9 個甘藍類作物(B. oleracea)與 13 個具有九條染色體之野生蕓薹屬植物,以及 6 個其他近緣植物之分類關係。結果顯示現有栽培種之甘藍類作物源自於共同祖 先且可能類似於野生甘藍或野生芥藍,就親源樹圖來看,芥藍之栽培種及 Portugese tree kale 兩種,較結球甘藍、花椰菜、青花菜等其他栽培種之親源而言 是較獨立其外但仍被群聚在一起(Song et al., 1990)。

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而不同的分子標誌亦有相似之分類結果,芥藍未與其他甘藍類作物緊密群集。

從 6 個條帶再現性佳的 RAPD(random amplified polymorphism DNA;逢機增殖 多型性 DNA)分子標誌對具 9 對染色體之 22 個蕓薹屬植物進行親源分析,其中 包含 1 個來自中國的芥藍商業品種。分析結果將 22 個蕓薹屬植物分成三個群類:

西歐地區群、西西里島群及愛琴海地區群。芥藍非與取自英國及法國之甘藍類植 物群集在一起,而是首先與 B. hilarionis Post.群集,之後便與多個 B. cretica 之亞 種作物同分於愛琴海地區群之中(Lazaro et al., 1996)。但在 Mei et al.(2010)

利用 AFLP(amplified fragment length polymorphism;增殖片段長度多型性)分 子標誌及簡單重複序列(simple sequence repeat, SSR)分子標誌之研究下,芥藍 雖未與 B. hilarionis 分入同群,但相較其他野生蕓薹屬植物而言,與 B. cretica 有 較接近之親源,在Nei’s 遺傳距離僅小於 0.4,其次為 B. hilarionis。這個結果也 呼應其他研究者對芥藍與 B. cretica 可能具親源性之看法(Dixon, 2007)。

再參考近年 SSR 分子標誌應用於分析甘藍類作物之起源、分類及遺傳歧異 度研究結果,芥藍與花椰菜或青花菜有較近之親源關係(Izzah et al. 2013;Song

et al., 1988a)

,甚至經 Structure 軟體分析 148 個 SSR 分子標誌在 91 個甘藍類商 業品種上產生的條帶後,族群結構分析結果將芥藍與花椰菜分入相同群(Izzah et

al., 2013)

。而芥藍較不易和結球甘藍分入同一群集,與先前 RFLP 及 RAPD 分子

標誌之分析結果相似(Lazaro et al., 1996;Song et al., 1990)。由此等證據可知,

芥藍確實與甘藍類作物具有相近的親源關係,又並非如結球甘藍、青花菜及花椰 菜等直接由較早期的栽培種甘藍衍生分化而來。更可能接近於原始的甘藍或芥藍,

且與 B. cretica ssp. nivea 具親源關係,但仍屬於甘藍類植物之範疇下,因此仍屬 甘藍類之變種。

(三)、 芥藍變種內之遺傳歧異度

在芥藍族群內相關之研究,外觀型態方面,Okuda 與 Fujime(1996)將 18 個蒐集自日本、臺灣、中國及泰國之芥藍栽培種,按照花瓣顏色、葉色及葉形分

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類成五群,先由花色分為黃色或白色為兩群,而這也是多數人觀念中的分類方式。

其中白花群葉色皆為深綠,並按是否具蠟質之灰白色分為兩群,第一群葉色具蠟 質灰白且葉形圓形,而第二群葉色無蠟質灰白色且葉形為卵形和橢圓形。第三群 植株型態與第二群相似,唯第三群植株花瓣顏色為白或黃。第四及第五群則皆為 黃花,第四群葉色淡綠且葉形圓形。第五群葉色較深,葉形為卵形(Okuda and Fujime, 1996)。

在花序、花粉及同功酶方面之觀察,黃花及白花皆為總狀花序,花粉外觀同 樣多為長球形且具三條細溝槽,也與其他十字花科花粉特徵相似。兩者比較其幼 苗過氧化物同功酶之結果有相同條帶表現,但有條帶寬窄和顏色深淺之差別。而 黃花與白花芥藍正反交之結果率皆達 100%,且雜交第一代皆呈白花而顯示兩者 在分類上為同種(species)的兩個栽培種(cultivars),白花基因相對於黃花基因 為顯性(周等,2010;劉與關,1997)。

其他研究中,結合 RAPD 與 SRAP (sequence related amplified polymorphism)

分子標誌核酸條帶擴增之結果,也利用Jarccard’s similarity coefficients 配合不加 權平均重法(UPGMA)進行叢集分析,分析 21 個由亞洲蔬菜研究發展中心

(Asian vegetable research and development center, AVRDC)所提供之芥藍種原

(accession),部份種原無法按花色分群(Zhang et al., 2014),而種原間之相似度 在 0.42-0.72。而 Celucia et al.等人(2009)曾利用 SSR 分子標誌對 28 個芥藍種 原(accession)及不結球白菜種原進行遺傳特徵之分析,雖然分子標誌之多型性 達 71.08%,顯示種原間的高遺傳歧異度,但可能受白菜類及與甘藍類同時分析 之影響。,就芥藍種原間的遺傳歧異性與種原來源地區相關連,即被歸為同群者,

多屬相同物種及來自相同的地區。

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