21份花椒种质资源的表型性状及SSR标记多样性分析.pdf

/份花椒种质资源的表型性状及 标记多样性分析谷丽萍 郭永清 陆斌 郝佳波 赵敏 呼延丽(云南省林业和草原科学院 云南 昆明)摘要:利用表型性状及 标记对引种的花椒种质资源进行多样性分析 有助于了解不同资源之间的遗传关系对品种鉴定及育种工作均有重要意义 以昆明树木园引种的 份花椒种质资源为试验材料 利用表型性状及 个 标记进行多样性分析 结果显示:()份花椒种质资源表型性状存在显著差异 对引物在 份种质中共检测出 个等位基因位点 其中 最小等位基因数目为 (、)最大等位基因数目为 (、)平均每位点等位基因数目为 平均每个位点有效等位基因数目为 ()香农指数()的数值范围为 (、)()平均值为 多态信息含量()的数值范围为 ()()平均值为 其中 对引物具有较高的多态信息()()观测杂合度()和期望杂合度()的数值范围分别为 (、)()和 (、)()均值分别为 和 近交系数平均值为 数值为 ()()利用表型性状及 标记可把 份花椒种质资源完全区分开 可得结论:所引种 份花椒种质资源具有高水平遗传多样性 对于表型性状相似的花椒种质需结合 标记进行品种鉴定关键词:花椒 分子标记 多样性分析 表型性状中图分类号:文献标识码:文章编号:()():.:().()().()()()().第 卷 期 年 月 西 部 林 业 科 学 收稿日期:基金项目:云南省院士专家工作站项目“云南省魏安智专家工作站”()和云南省科技厅重点研发项目“花椒产业提质增效关键技术研究与示范”()资助 第一作者简介:谷丽萍()女 副研究员 主要从事森林培育研究:通信作者简介:郭永清()男 副研究员 博士 主要从事森林培育研究:()()()().()()()()()()().()().:.:花椒()为芸香科()植物 是我国重要的经济林木 也是药食同源植物 具有很高的食用、药用和生态价值 全世界花椒属植物约有 种 其中我国约有 种 个变种 个变型 花椒在我国具有悠久的栽培历史 变异复杂 生态类型多样 经过长期的自然选择和人工选育 目前已形成 个栽培品种和类型 具有代表性的主要有大红袍小红袍无刺花椒白沙椒秦安 号等 在花椒长期引种驯化及人工栽培过程中 形成了遗传变异丰富并具有优良性状的花椒品种各地对花椒品种的分类与命名多采用历史沿袭下的俗名 存在同名异物和同物异名的现象 目前还没有一个权威且统一的花椒品种分类与命名方法 早先对花椒品种的鉴定都基于表型及农艺性状 近年来 国外已有一些采用、和 等分子标记技术进行其它植物品种鉴定和遗传多样性研究的报道 花椒种质资源遗传多样性的评价是挖掘与重要性状相关的优异基因进行品种改良的工作基础 之前研究者经常通过农艺性状的评估和生化测试等途径获取育种资源的遗传多样性信息 但这些传统方法既费时又费力 而且一些形态特征容易受环境因素的影响 存在严重的不稳定性 因此难以准确地揭示育种材料之间的遗传差异 近年来 ()是基于 序列或 数据开发的一种标记 它来源于功能基因 可直接反映功能基因的多样性 具备基因组 标记的优点和引物开发成本低、通用性好等特点 而且与生理生化特征和某些形态特征相关联 广泛应用在植物遗传多样性分析、遗传图谱构建及分子标记辅助育种等方面的研究因此 本研究利用成熟的 分子标记技术对收集保存于云南省林业和草原科学院昆明树木园内的 份地方种质资源进行表型性状及遗传分析从 水平对遗传多样性进行评估 并对云南花椒种质资源品种间的亲缘关系深入探究 以可靠的遗传背景信息为种质创新与利用奠定基础 材料与方法 试验材料试验材料采集于云南省林业和草原科学院树木园花椒种质资源收集圃 砂壤 光热条件好 具备优越的花椒树生长环境 份花椒种质收集于云南滇东北、滇西北以及滇中 个主要花椒栽培区域 分别为昭通 个样:号、号、号、号、号、号 丽江 个样:号、号、号、号、号、号、号、号、号楚雄 个样:号、号 对照组昆明 个样:、采样时 选择生长良好、无病虫害的花椒植株采集新鲜嫩叶 放入液氮中保鲜 带回实验室置于 冰箱中冷冻保存 花椒叶果表型性状的测定及聚类分析每个样从树冠南侧齐肩高处 选取代表性 生枝条 根 在枝条中部共取 片正常叶参照国际植物新品种保护联盟()的 植物新品种 测试指南 花椒/的相关标准测定叶片长度、叶片宽度、叶形指数、叶片厚度、叶周长、果实纵径、果实横径、果形指数等表型性状指标采用 进行数据整理 采用 制作图表 聚类分析以欧氏距离作为关联矩阵 采用最长距离法进行 型系统聚类 花椒叶 提取流程花椒叶中 采用新型植物基因组 提取试剂盒(离心柱型)提取()取新鲜花椒叶组织 或干重 加 第 期 谷丽萍等:份花椒种质资源的表型性状及 标记多样性分析入液氮充分碾磨 加入 缓冲液 和 (/)旋涡振荡 室温放置()加入 缓冲液 充分混匀 旋涡振荡 ()()离心 将上清液移至新的离心管中()加入 倍体积的缓冲液 (例如 的上清液加 缓冲液 使用前先检查是否已加入无水乙醇)颠倒混匀 此时可能会出现絮状沉淀()将上一步所得溶液和絮状沉淀都加入一个吸附柱 中(吸附柱放入收集管中)()离心 倒掉废液 将吸附柱 放入收集管中()向吸附柱 中加入 漂洗液(使用前先检查是否已加入无水乙醇)()离心 倒掉废液 将吸附柱 放入收集管中()重复操作步骤()将吸附柱 放回收集管中 ()离心 倒掉废液 将吸附柱 置于室温放置 以彻底晾干吸附材料中残余的漂洗液()将吸附柱 转入一个干净的离心管中向吸附膜的中间部位悬空滴加 洗脱缓冲液 室温放置之 ()离心 将溶液收集到离心管中 数据统计与多样性分析在 表 中 汇 总 位 点 信 息 按 照 软件要求进行格式整理和转换 在 软件中 分别计算 位点和群体的各项遗传多样性指标 包括观测等位基因()、有效等位基因()、香农指数()、多态性信息指数()、观测杂合度()、期望杂合度()和近交系数()利用 软件依据遗传距离 采用邻接法进行聚类分析 结果与分析 花椒种质表型性状评价分析 表型性状变异分析变异系数是统计学上衡量各观测值离散程度的重要指标 变异系数越大 说明各观测性状的离散程度越大表 份花椒种质表型性状统计分析 样本性状指标叶长/叶宽/叶形指数叶厚/叶周长/果纵径/果横径/果形指数 号 号 号 号 号 号 号 号 号 号 号 号 号 号 号 号 号 最大值 最小值 极差 变异系数/西 部 林 业 科 学 年不同花椒种质的表型数量性状变异丰富(表)其变异系数分布在 花椒果横径变异最小 叶长变异最大 总体来看 除叶形指数外 花椒叶变异高于花椒果变异 所测的果实性状中 果纵径变异最大 形成大小不一的蓇葖果 外果皮革质 表面密生疣状凸起的腺点 果实近圆形的种质有 份 分别是昭通种源 号、号、号和丽江种源 号、号 花椒叶性状变异依次为叶长叶宽叶周长叶厚叶形指数 其中 份种质 即丽江种源 号叶片形状为椭圆披针形 其余 份为不同大小的椭圆形 表型性状相关性分析对 份花椒种质叶长、叶宽、叶厚等 个表型性状进行双变量相关分析(表)叶长与叶宽、叶周长与叶长、叶宽均呈极显著正相关 果形指数与叶形指数呈极显著正相关 果形指数与果纵径呈极显著正相关 叶厚与叶周长、果纵径与横径呈显著正相关 叶厚与果形指数呈显著负相关 其余叶性状与果性状间无相关性表 花椒表型性状相关性分析 叶长叶宽叶形指数叶厚叶周长果纵径果横径果形指数叶长叶宽 叶形指数 叶厚 叶周长 果纵径 果横径 果形指数 注:表示极显著相关 表示显著相关图 花椒表型性状聚类分析 表型性状聚类分析基于 个表型数量性状计算种质间的 距离 对 份花椒种质的 聚类分析结果(图)表明 在遗传距离为 处 份花椒种质被分成 个大组 第 大组包括 号、号、号、号、号、号、号、号和 号 第 大组只有 号 第 大组包括 号、号、对照、对照、号、号、对照、号、对照 号、号和 号 种质间并没有依据采样时的区域群体进行聚类 说明 份花椒种质资源表型性状并无空间、地域上的特异性 基于花椒 标记的多样性及聚类分析本研究中 对引物见参考文献 对引物在 份种质中共检测出 个等位基因位点(表)其中 最小等位基因数目为 (、)最大等位基因数目为 (、)平均每个位点等位基因数目为 有效等位基因(等位基因在群体中分布得越均匀 越接近实际检测到的等位基因的个数)总数为 数值变化范围为 (、)()平均每个位点有效等位基因数目为 香农指数()的数值范围为(、)()平均值 多 态 信 息 含 量()的 数 值 范 围 为 ()()平均值 其中 对引物具有较高的多态信息()观测杂合度()和期望杂合度()的数值范围分别为(、)()和(、)()均值分别为 和 近交系数平均值为 数值为 ()()第 期 谷丽萍等:份花椒种质资源的表型性状及 标记多样性分析表 对 引物的多态性 注:为观测等位基因 为有效等位基因 为香农指数 为多态信息指数 为观测杂合度 为期望杂合度 为近交系数根据 标记计算种质间的 系数 对 份花椒种质的 聚类分析结果(图)表明 份花椒种质被分成 个大组 第 大组包括 号、号、号、号、号、号、号和 号 说明 号、号、号、号、号、号、号和 号亲缘关系较近 第 大组包含 号和 号 说明 号和 号亲缘关系较近第 大组包括 个亚组 其中第 亚组包含 号和 号 第 亚组包含 号、号、号、对照 和对照 第 亚组包含 号、号、对照 和对照 图 标记花椒聚类分析的无根 树状图 西 部 林 业 科 学 年 讨论与结论 讨论本研究对昆明树木园 份花椒种质的 个表型性状和 个 标记的多样性分析表明 份花椒种质具有较丰富的表型及遗传多样性 表型性状揭示基因与环境互作 从 水平比较其差异 能比较真实反映花椒种质间的亲缘关系 在本研究中选用的 对引物可完全把 份花椒种质区分开 表型性状相似的种质需要结合 标记进一步进行鉴定表型性状与 位点聚类分析表明云南 个主要栽培区域的 份花椒种质资源 分属不同的花椒品种 而不是按地域关系聚于一类 其中昭通种源 号、丽江种源 号、号、号、号、号、号和楚雄种源 号亲缘关系较近丽江种源 号和楚雄种源 号亲缘关系较近 昭通种源 号和丽江种源 号亲缘关系较近 昭通种源 号、丽江种源 号、昭通种源 号、对照、对照 亲缘关系较近 昭通种源 号和 号、对照 和对照 亲缘关系较近 份花椒种质中 表型性状变异系数具有一定的差异性 表型性状相似的种质 不一定具有亲缘关系 表型性状在聚类分析上应结合 标记来鉴别花椒亲缘关系的远近表型性状和基因型之间存在基因表达、调控和个体发育中间环节 其过程复杂 如何根据表型差异来反映基因型上的差异成为用形态学方法检测遗传变异的关键所在 本研究中表型性状变异系数分布在 花椒果横径变异最小 叶长变异最大 表型相关性状变异幅度较大遗传多样性丰富 总体上 花椒叶变异高于花椒果变异 这与郑海星对苗期花椒种质进行分类主要参考叶片形态特征的差异的研究结果是一致的利用表型对花椒种质资源进行鉴定和评价 一定程度上反映了基因的遗传变异 表型性状分析旨在为种质资源的分子鉴定、分类、保护和合理利用提供基础本研究中的 标记在引物筛选上与汉素珍从 条 引物中筛选出 条适宜于花椒扩增的引物 条引物共产生 个 条带 其中 个多态性条带 占 平均有效等位基因数 平均 基因多样性指数 平均 信息指数 有所差异 但相同之处在于不同花椒品种间表现出较丰富的遗传多样性 结论 份花椒种质间存在丰富的多样性 表型性状聚类与 分子标记聚类不太一致 同一种源的花椒种质 亲缘关系不一定很近 并未反映一定的地域性差异 表型性状分析结合分子标记可准确鉴定不同花椒种质的亲缘关系参考文献:王秀玲张解放郭建信.韩城市花椒芽菜产业发展现状及趋势.陕西林业科技():.谷丽萍郭永清陆斌等.云南花椒产业转型发展的路径研究.西部林业科学():.郭君雅田呈瑞.花椒开发利用的现状及前景分析.食品研究与开发():.李立新.基于花椒转录组序列的 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