《Ecological Frontiers》：Genetic Diversity and Population Structure Analyses of Banana (
Musa species) germplasm Collections from Ethiopia Using ISSR Markers
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埃塞俄比亚78份香蕉种质资源遗传多样性研究基于8个ISSR标记，结果显示种群内遗传变异显著（基因多样性0.26，香农指数0.40），Exotic Cooking种群基因多样性最高，AMOVA表明83%遗传变异源于种群内差异。地理聚类不明显，可能因基因交流。研究为香蕉育种和种质保存提供依据。
Lidiya Hailu|Kassahun Tesfaye|Tilahun Mekonnen|Solomon Benor|Demsachew Guadie
埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴大学先进科学技术研究所生物技术研究中心
摘要
香蕉（Musa物种）是埃塞俄比亚广泛种植的重要水果作物之一。关于埃塞俄比亚香蕉种质资源的多样性信息有限。因此，本研究旨在使用8个ISSR标记，调查代表埃塞俄比亚5个群体的78份香蕉（Musa物种）种质的遗传多样性和群体结构。数据分析表明，这些标记的多态信息含量（PIC）范围为0.46至0.50，平均值为0.48，说明这些标记具有较高的遗传分析分辨率。各群体的基因多样性平均值为0.26，香农信息指数为0.40，多态性位点比例为72.44%。其中，外来烹饪品种群体的基因多样性相对较高，表明其具有丰富的基因库，可以为育种计划提供多种性状选择。AMOVA分析显示，83%的总遗传变异来自群体内部。聚类分析和PCoA分析未能根据采样地区的地理特征明确区分基因型，这可能是由于基因物质在不同地区之间的交流。结构分析揭示了两个亚群的存在，表明存在较高的遗传混合程度。因此，本研究成功揭示了埃塞俄比亚香蕉种质的遗传结构，对香蕉的改良和保护工作具有指导意义。
引言
香蕉是全球最重要的无性繁殖水果作物之一[1]。由于其营养价值，它仅次于小麦、水稻和玉米，排名第四[2]。香蕉有多种食用方式，具有多种营养和药用价值[3]。香蕉可分为四个基因组群：A、B、S（Musa Schizocarpa）和T（M. Australimusa）[4]，分别对应于M. acuminata、M. balbisiana和M. schizocarpa（2n=2=22）以及M. textilis（2n=2=20），并附有其相应的染色体数目[5]。香蕉可分为两大遗传类型：二倍体（AA和AB）和三倍体（AAA、AAB和ABB）[6]。可食用的Musa物种及其杂交种和多倍体起源于两种野生物种M. acuminata Colla和M. balbisiana Colla，分别具有A和B基因组[7]。香蕉生长在世界各地的热带和亚热带气候区[8]。
在非洲，安哥拉、坦桑尼亚、肯尼亚、布隆迪和喀麦隆是主要的香蕉生产国[9]。埃塞俄比亚的主要香蕉生产区位于南部和西南部，如Arba Minch、Mizan Teferi和Tepi[10]。尽管埃塞俄比亚拥有大量的香蕉种质资源，但由于香蕉植株体积较大且生命周期较长，在受控和可重复条件下对其生理特性（如生物和非生物胁迫耐受性）进行表型分析较为困难[7]。
植物的遗传多样性研究对于了解群体结构、等位基因丰富度（等位基因频率）至关重要，有助于育种者培育具有理想性状的新品种[11]。DNA标记技术已被广泛用于香蕉的遗传学研究和多样性分析。这些技术提供了有关香蕉分类的信息，有助于品种评估、遗传图谱的构建等相关工作[7]。
ISSR标记结合了SSR（微卫星）和扩增片段长度多态性的优势，因其易于获取、操作简单、成本低廉且适用范围广而被选用于本研究。目前关于埃塞俄比亚香蕉种质资源遗传多样性和群体结构的信息很少，因此本研究利用ISSR标记评估了来自不同地区的香蕉种质的遗传多样性和群体结构，为埃塞俄比亚的香蕉改良和保护工作提供了基础数据。
植物材料与采样技术
本研究从78份Musa物种样本中收集了幼叶，包括53份外来品种（19份用于烹饪，34份用于 dessert）和25份本地品种（见补充表1）。这些样本最初来自世界各地，在埃塞俄比亚奥罗米亚地区Jimma区的Melkassa农业研究中心（MARC）和Choche田间基因库进行原位保存。用于 dessert 和/或烹饪的香蕉样本来自三个地区
ISSR标记及其多态性水平
所使用的8个多态性标记在所有78份香蕉样本中产生了总共82条清晰可测量的条带，平均每个标记产生10.25条条带。条带数量从6条（UBC?848）到15条（UBC?880）不等。其中，UBC?848标记的等位基因频率最高（MAF=0.80），而UBC?873标记的等位基因频率最低（MAF=0.67），平均值为0.73（见表2）。多态信息含量（PIC）值为讨论
虽然ISSR标记无法像共显性标记那样区分纯合子和杂合子等位基因，但它们的优势在于无需预先知道序列信息即可直接提供群体多样性信息[24]。未来的埃塞俄比亚香蕉多样性研究可以采用共显性标记（如简单序列重复序列SSR和单核苷酸多态性SNP）来更好地解释现有的遗传多样性。本研究观察到的基因多样性结果
结论
本研究利用分子标记技术为香蕉的改良、合理利用和遗传资源的保护提供了有价值的信息。通过ISSR标记分析发现，埃塞俄比亚香蕉样本中存在显著的遗传变异。从SNNPR收集的烹饪用香蕉样本与Amhara烹饪群体和SNNPR dessert群体的遗传距离最大，表明这些群体之间存在遗传差异
作者贡献声明
Lidiya Hailu：撰写——审稿与编辑、原始稿撰写、数据可视化、结果验证、软件应用、实验设计、数据分析、数据整理。Solomon Benor：撰写——审稿与编辑、数据可视化、结果验证、研究监督。Demsachew Guadie：撰写——审稿与编辑、数据可视化、结果验证、研究监督、概念构思。Kassahun Tesfaye：撰写——审稿与编辑、数据可视化、结果验证、研究监督。Tilahun Mekonnen：撰写——审稿与编辑、数据可视化、结果验证
数据可用性
本研究生成或分析的所有数据均包含在本手稿中。
利益冲突
作者声明不存在利益冲突。
伦理批准
本文不涉及任何涉及人类或动物的实验。
资助
本研究部分得到了亚的斯亚贝巴大学的支持。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文研究结果的利益冲突或个人关系。
致谢
我们感谢埃塞俄比亚亚的斯亚贝巴大学先进科学技术研究所生物技术研究中心提供的财务支持和实验室设施，以及埃塞俄比亚生物多样性研究所（EBI）和Melkassa农业研究中心（MARC）提供的基因型样本。同时感谢Asmare Dagnew博士在种质资源提供方面的技术指导，以及Meti Tilahun在研究中的重要贡献
