摘要 遗传多样性研究是考察、收集、研究和利用种质资源的重要基础。番茄是世界性的蔬菜作物，种质资源丰富。为了更好地研究和利用这一优良的蔬菜资源，从形态学、花粉学、同功酶和分子水平对国内外番茄种质资源遗传多样性研究进展进行了综述。
关键词 番茄；种质资源；遗传多样性
中图分类号 S32文献标识码A文章编号1007-5739（2008）05-0006-03
番茄（Lycopersicon esculentum Miller）属于茄科（Solanaceae）番茄属（Lycopersicon）多年生草本植物，栽培中常作为一年生种植。番茄原产于南美洲热带地区，野生种内蕴藏着丰富的种质资源，是栽培番茄品质、抗性等品种改良工作中优良的遗传源泉。通常用于栽培的属于普通番茄（L. esculentum Mill.）。一般将番茄属分为9个种，除普通番茄外，还包括醋栗番茄（L.pimpinellifolium）、契斯曼尼番茄（L.cheesmanii）、小花番茄（L. parviflorum）、克梅留斯基番茄（L.chmeilewskii）、多毛番茄（L.hirsutum）、智利番茄（L.chilense）、秘鲁番茄（L.peruvianum）和潘那利番茄（L.pennellii）。
我国引进番茄的历史较短，对番茄遗传资源的搜集、整理和研究工作正在逐步地深入完善。为了更好地进行种质资源的考察、收集、研究和利用等，本文将遗传多样性研究的各种方法在番茄种质资源分类和品种鉴定上的应用作了如下的综述。
1遗传多样性研究的意义及方法
通常所说的遗传多样性是指种内不同种群之间或一个种群内不同的个体的遗传变异。遗传多样性的本质是生物体在遗传物质（DNA或RNA）组成和结构上的变异。遗传多样性的表现形式是多层次的，在分子水平表现为核酸、蛋白质、多糖等生物大分子的多样性；在细胞水平上可体现在染色体结构的多样性以及细胞结构与功能的多样性；在个体水平上，可表现为生理代谢差异、形态发育差异以及行为习性的差异。
遗传多样性是生物界几十亿年进化所产生的宝贵资源，是人类生存和社会生产发展的基础。遗传多样性研究可以了解物种的群体遗传结构和多态性水平，为研究物种起源、品种分类、亲本选配、品种保护等提供依据，是研究、保护和利用现有种质资源的重要基础。
随着生物技术的发展，遗传多样性的检测也从形态学、生理结构水平上逐渐深入到分子水平，特别是随着PCR技术的成熟和广泛应用，基于PCR技术的RFLP、RAPD、SSR、ISSR、AFLP、SNP、SRAP等的分子标记技术成了种群遗传多样性研究的重要方法。
2番茄遗传多样性的研究进展
2.1形态学
番茄几个主要形态特征为叶、茎、花、果实，依据这些形态的特征对番茄种质资源和品种鉴定进行分类，简单、明了、直观、易于操作。张洪溢等选择10 个容易区分的形态学性状作为29 份番茄种质材料的主要田间鉴别指标，应用这10 个性状基本上达到区分不同品系和株系的目的。王日升等用11个形态学性状检测了11 个番茄栽培品种的遗传多样性，用UPGMA聚类的结果表明，可依果肉颜色和果实大小将供试材料分组，即黄色和红色果肉，樱桃小番茄和大、中果形的混合型。金凤媚等则通过测定番茄品质特性的遗传多样性，将番茄品种资源分成了四大类群，把果实硬度大、软化速度慢、果型长圆、含水量低、可溶性固形物含量高的加工番茄聚合在了一起。
2.2花粉学
植物花粉形状独特、外壁结构复杂、纹饰细腻，在不同种类的蔬菜中有着显著的差别。花粉是在长期的进化过程中不断演化、发展而形成的，其中带有大量有关演化的信息。花粉的形态特征是由基因控制，受外界环境条件影响很小，遗传稳定性强。研究花粉形态特征，对于鉴定植物的种和品种，探讨植物的起源、演化和分类具有重要意义。
我国利用花粉在蔬菜作物特别是番茄上进行分类应用较少。山东农业大学的许霞等对10份不同栽培、半栽培及野生的番茄花粉材料进行了扫描电镜观察。结果表明，番茄花粉形状均为球形，差异不明显。花粉大小虽差异明显，但不能作为准确的花粉分类依据。花粉外壁纹饰有较大差异，根据纹饰类型将其分成3种类型：粗疣颗粒状纹饰、细疣颗粒状纹饰和网纹颗粒状纹饰。分类结果与根据生物学特性的划分基本一致。
2.3同功酶
同功酶分析是从蛋白质分子水平上研究生物群体的遗传分化。根据大小、构象和带电荷数不同的同功酶分子在电场中运动速度不同，从而形成不同数目和迁移率的谱带，用于鉴定物种之间、同一物种不同品种之间的遗传差异，在遗传多样性研究、物种起源进化等领域有广泛的用途。
傅振清等通过对15 种不同材料的番茄进行过氧化物酶同工酶分析，研究了彼此间酶带的差异及酶带与性状间的关系，为今后远缘杂交亲本的选择及杂交后代的选择提供了依据。文方德等用pH值3.5～10.0的等电聚焦电泳能有效地分离经催芽3d的番茄种子的ACP和ADH 同工酶，结果表明，不同品种有不同的同工酶谱、品种间至少有1条酶谱带相异。刘海学等利用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术，对3 个品种番茄进行了过氧化物酶同工酶的测定研究，结果表明：番茄的茎和叶之间及3个品种番茄之间，在所显示的谱带数量、宽窄及深浅上都有其特异性，说明他们之间存在遗传差异。
2.4分子标记
快速有效地鉴定和评价蔬菜种质资源，最直接高效的方法是从DNA序列上检测遗传多样性。直接以DNA为基础的分子标记具有高稳定性、无穷性、高多态性、高基因组覆盖性等特点，是其他标记类型所无法比拟的。分子标记可分为三大类：一是基于Southern杂交技术的分子标记，如RFLP；二是基于PCR反应的分子标记，如RAPD、SSR、SRAP等；三是将PCR和RFLP相结合的技术，如AFLP等。这些方法各有其优缺点，在许多研究中取得了一致的结果。目前国内外研究工作者主要利用RAPD、SSR、AFLP和SRAP标记技术进行番茄种质资源分类与遗传多样性和品种鉴定的研究。
2.4.1RAPD。随机扩增片段长度多态性（RandomLy Amplified Polymorphic DNA，RAPD）标记技术由Williams和Welsh首先提出，利用一个随机序列的寡核苷酸作引物，以生物的基因组DNA作模板进行PCR扩增反应，经琼脂糖凝胶电泳来检测DNA序列的多态性。RAPD标记检测灵敏、方便，多态性强，可以检测出RFLP标记不能检测的重复顺序区，可以用于不同生物基因组分析等，是目前在番茄遗传多样性研究中应用最多的分子标记技术。
Majid比较了同工酶、RFLP和RAPD等3种标记法分析4个番茄品种多态性的效果，结果表明RAPD技术可以产生足够多的标记来挖掘番茄品种间的序列多态性。Villand等对亚洲蔬菜研究与开发中心（AVRDC）保存的部分番茄品种以RAPD 方法进行了研究和比较，用41个RAPD引物分析从全球范围内收集的96 个品种的遗传差异，共产生了98个多态性RAPD标记。其中，从厄瓜多尔、秘鲁和智利来源的品种间的差异大于来自其他区域的品种，在普通番茄内部的品种中存在地理区域引起的差异。Egashir 等对番茄属9个种的50份资源材料进行RAPD标记聚类分析，结果表明，秘鲁番茄和智利番茄种内不同品种间的平均遗传距离都大于普通番茄。该研究RAPD 分类结果与Miller的RFLP分类结果及Rick等对番茄的形态学分类的结果十分相似。李景富等对番茄属9 个种43 份材料进行了RAPD分析，依此进行聚类分析将番茄属分为4个类群。研究结果显示，野生类群中存在着更丰富的遗传变异类型。朱海山用RAPD技术将27份番茄品种划分为六大类群，其分类与形态学上的分类基本一致。结果表明，番茄各栽培品种之间的遗传背景十分狭窄。于拴仓等利用3条引物组合可以将22个樱桃番茄品种区分开来，获得了各品种独特的核酸指纹。温庆放等从200个随机引物中筛选出27个引物，将32个樱桃番茄品种聚为3类：野生种聚为一类，果皮为黄色和少数红色品种聚为一类，全部是红色聚为一类。
2.4.2SSR。简单重复序列（Simple Sequence Repeat，SSR）又叫微卫星DNA，是由几个核苷酸（2~5个）为重复单位组成的长达几十个核苷酸的重复序列，在染色体上呈随机分布，由于重复次数不同及重复程度的不完全而造成了每个座位的多态性。每一扩增片断代表了这一位点上的一个等位基因，为共显性。SSR分析技术的缺点是必须针对每个染色体座位的SSR，测定并找到其两端的单拷贝序列设计引物，无疑这需要投入大量的人力、物力。
Kochieva对58个野生和栽培番茄品种进行SSR多态性分析，结果表明，在318个可扩增的片段中有95.6%表现出多态性。根据这些结果，进一步通过相关分析、聚类分析等数量遗传分析手段构建系统发育进化树，研究了不同番茄品种的亲缘关系。Bredemeijer用半自动荧光微卫星分析方法分析了16个番茄品种，发现只用4对SSR引物就能成功地将这些品种区分开来，表明这些标记尤其适合那些变异水平低的番茄种。He的研究中，用5个SSR 序列引物就明确地鉴别了19 个番茄品种，且结果与Bredemeije的研究结果一致。王日升等先后用SSR分子标记技术将24份番茄品种分为抗病毒材料和易感病毒材料两大类；以及依果肉颜色和果实大小来将11 个番茄栽培品种分组，即黄色和红色果肉，樱桃小番茄和大、中果形的混合型。金凤媚等通过SSR分子标记聚类分析，最后形成的四大类群和品质特性聚类分析结果一致。宋健等选用来自国内外的番茄材料共36份，从400对SSR 引物中筛选出24对多态性高、扩增稳定、重复性好的引物进行扩增，聚类分析结果显示，36 份材料被聚成七大类。
2.4.3AFLP。扩增片段长度多态性（Amplified Fragment Length Polymorphism，AFLP）是Zebeau等发明的一项技术。其基本原理是将DNA用可产生黏性末端的限制性内切酶消化产生大小不同的酶切片段，与含有共同黏性末端的人工接头连接，作为进一步扩增的模板。通过选择在末端上分别增加了1~3个选择性核苷酸的不同引物，这样使得引物能选择性识别具有特异配对顺序的内切酶片段，然后把扩增的酶切片段在高分辨率的顺序分析胶上电泳，产生扩增片段长度不同的多态性带型。AFLP标记结合了RFLP和RAPD的优点，所需DNA量少，不需Southern杂交，实验结果稳定可靠，重复性强，呈典型的孟德尔遗传，单个AFLP反应可以检测的位点多，多态性强，非常适合遗传多样性分析、种质鉴定、基因定位、快速构建遗传图谱等研究。
Santiago用19个SSR标记和7个AFLP引物组合对番茄的9个类型的48个栽培种进行了聚类分析，聚类结果得到了3个主要的类型Muchamiel、De la pera和Moruno。2种分子标记法的区分能力相似，一些SSR和AFLP标记相结合可以最终将亲缘关系很近的品种区分开来，由此可以肯定这2种分子标记法作为鉴定番茄品种的可行性。
2.4.4SRAP。相关序列扩增多态性（Sequence Related Amplified Polymorphism，SRAP）是一种新型遗传标记系统，具有多态性高、重复性好、在基因组中分布均匀、引物通用性强等特点。目前主要用于作物的遗传多样性和品种鉴定研究、遗传连锁图谱构建以及性状标记等方面。
王燕利用15个SRAP引物组合对11个番茄主要品种以及1个近缘野生种进行种质鉴定分析，园艺性状相似的品种在较近的遗传距离聚类，表明SRAP可有效用于番茄品种资源鉴定与遗传多样性分析。
3总结
遗传多样性研究从最初单纯外观形态研究进步到DNA分子水平的研究，各种方法都有其优点，但也有各自的局限性。常规的形态学鉴定方法具有明显的简单直观优势；植物花粉学方法对于鉴定植物的种和品种，探讨植物的起源、演化和分类具有重要意义；同功酶鉴定具有成本低、速度快、操作简单、准确性高等优点。但是这些方法也有一定的缺陷，如形态标记、酶标记检测的都是基因产物，其结果不仅受基因控制，而且还受外界环境因素的影响，并且可检测的信息量较少。对于一些亲缘关系较近的品种，上述的鉴定方法也难以发挥其作用，存在着一定的局限性。
分子标记在数量上几乎是无限的，相对于常规的遗传标记来讲，具有无表型效应、遗传多态性高、重现性好、不受季节环境限制、检测手段简单快捷等优点。但分子标记方法对操作步骤和仪器设备要求更高，而且还涉及对人体有害的剧毒物质，当标记位点数过少的情况下，聚类结果将发生明显变化，所以在选择分子标记方法时，首先要求多态性位点要足够多；其次是这些位点要尽量均匀覆盖整个基因组；再次是所用的标记类型尽量是稳定可靠的、操作较为简便，且最好为功能性标记位点，如基于PCR的EST-SSR、RGA、SRAP分子标记。对一些亲缘关系很近的品种有时可能不容易进行鉴定，需要综合多种方法或对某种方法进行适当地改进，这些都是今后研究的重点。
4参考文献
[1] 余延年，吴定华，陈竹君. 番茄遗传学[M]. 长沙：湖南科技出版社，1999.
[2] 张洪溢，余延年，王锐萍，等. 番茄种质资源遗传多样性分析与RAPD应用[J]. 植物遗传资源学报，2003，4（2）：151-156.
[3] 王日升，李杨瑞，杨丽涛，等. 番茄栽培品种SSR标记和形态标记的遗传多样性分析[J]. 热带亚热带植物学报，2006，14（2）：120-125.
[4] 金凤媚，薛俊，郏艳红，等. 番茄遗传资源的聚类分析研究[J]. 华北农学报，2006，21（6）：49-54.
[5] 许霞，杨建平. 番茄花粉形态特征及其演化、分类的探讨[J]. 西北农业学报，2003，12（1）：53-56.
[6] 傅振清，赵扬，李彩霞，等. 番茄种属间过氧化物酶同工酶研究[J]. 石河子农学院学报，1995（4）：31-34.
[7] 文方德，李卓杰，傅家瑞. 用ACP及ADH同工酶等电聚焦快速鉴定番茄杂种纯度[J]. 园艺学报，1996，23（2）：202-204.
[8] 刘海学，麻建丽，张振刚. 3个品种番茄过氧化物酶同工酶的研究[J]. 哲里木畜牧学院学报，1999，9（2）：43-44.
[9] WILLIAMS.J.G.K，KUBELIK.A.R，LIVAK.J，et al. DNA polymorphisms amplified by arbitary primers are useful as genetic markers[J]. Nucleic Acid Research，1990（18）：6531-6535.
[10] WELSH.J，MMCLELLAND.M. Fingerprinting genomes using PCR with arbitary primers[J]. Nucleic Acid Research，1990（18）：7213-7218.
[11] MAJID.R.FOOLAD，RICHARD.A.JONES，RAYMOND.L.RODRIGUEZ. RAPD markers for constructing intraspecific tomato genetic maps[J]. Plant Cell Rrports，1993（12）：293-297.
[12] VILLAND，J.，SKROCH，P. W.，LAI，T.et al. Genetic variation among tomato accessions from primary and secondary centers of diversity[J]. Crop Science，1998（38）：1339-1347.
[13] HIROAKI.EGASHIRA，HIROYUKI.ISHIHARA，TADASHI.TAKA- SHINA，et al. Genetic diversity of the "peruvianum-complex"（Lycopersicon peruvianum（L.）Mill. and L.chilense Dun.）revealed by RAPD analysis[J]. Euphytica，2000（116）：23-31.
[14] MILLER.J.C，TANKSLEY.S.D.RFLP analysis of phylogenetic relationships and genetic variation in the genus Lycopersicon[J].Theoretical and Applied Genetics，1990（80）：437-448.
[15] RICK，C.M.Biosystematic studies in lycopersicon and closely related species of solamum[J].The biology and taxonomy of the solanaceae，1979：667-668.
[16] 赵凌侠，李景富，唐克轩，等. 番茄属（Lycopersicon）RAPD标记遗传分析[J]. 复旦学报（自然科学版），2002，41（2）：222-226.
[17] 赵凌侠，李景富，唐克轩，等. 番茄属基因组DNA遗传多样性RAPD分析[J]. 福建农林大学学报（自然科学版），2002，31（2）：228-233.
[18] 李景富，赵凌侠，许向阳，等. 番茄属（Lycopersicon）基因组DNA遗传多样性RAPD分析[J]. 东北农业大学学报，2004，35（1）：11-16.
[19] 朱海山，张宏，毛昆明，等. 云南番茄地方主栽品种及野生种的遗传多样性研究[J]. 云南农业大学学报，2004，19（4）：373-377.
[20] 于拴仓，柴敏，姜立纲. 主要番茄品种的分子鉴别研究[J]. 农业生物技术科学，2005，21（5）：84-89.
[21] 温庆放，朱海生，林义章，等. 樱桃番茄种质资源遗传多样性的RAPD分析[J]. 福建农业学报，2006，21（1）：59-62.
[22] WEBER.J，MAY.P.E. Abundant class of human DNA polymorphism which can be typed using the polymerase chain reaction[J]. Am J Genet，1989（44）：388-396.
[23] KOCHIEVA.E.Z，RYZHOVA.N.N，KHRAPALOVA.I.A，et al. Genetic diversity and phylogenetic relationships of the genus Lycopersicon（Tourn.）Mill. as revealed by inter-simple sequence repeat（ISSR）analysis[J]. Genetika，2002，38（8）：1133-1142.
[24] G.M.M.BREDEMEIJER，P.ARENS，D.WWOUTERS，et al. The use of semi-automated fluorescent microsatellite analysis for tomato cultivar identification[J]. Theoretical and Applied Genetics，1998（97）：584-590.
[25] C.HE，V.POYSA，K.YU. Development and characterization of simple sequence repeat（SSR）markers and their use in determining relationships among Lycopersicon esculentum cultivars[J].Theoretical and Applied Genetics，2003（106）：363-373.
[26] 王日升，李杨瑞，黄伟雄，等. 利用SSR标记鉴定番茄种质资源[J]. 西北植物学报，2005，25（12）：2426-2430.
[27] 宋健，陈杰，陈火英，等. 利用SSR分子标记分析番茄的遗传多样性[J]. 上海交通大学学报（农业科学版），2006，24（6）：524-528.
[28] SANTIAGO，G.-M.，LORELLA，A.，MARTA，G.-G.，et al. Evaluation of amplified fragment length polymorphism and simple sequence repeats for tomato germplasm fingerprinting：utility for grouping closely related traditional cultivars[J]. Genome，2006，49（6）：648.
[29] LI.G，QUIROS.C.F. Sequence-related amplified polymorphism（SRAP），a new marker system based on a simple PCR reaction：its application mapping and gene tagging in Brassica[J].Theoretical and Applied Genetics，2001（103）：455-461.
[30] 王燕，龚义勤，赵统敏，等. 番茄SRAP-PCR体系优化与品种分子鉴定[J]. 南京农业大学学报，2007，30（1）：23-29.
[31] 陈贤，龚元圣，夏时云，等.番茄品系遗传多样性的品质试验分析[J].中国农学通报，2007，23（8）：300-305.
[32] 金凤媚，薛俊，夏时云，等.SSR标记技术在番茄遗传育种上的应用[J].天津农业科学，2004，10（4）：13-17.
[33] 薛俊，夏时云，张要武，等.番茄品质性状的遗传多样性研究[J].华北农学报，2004，19（4）：7-10.