2012-2017年优势产区落叶果树部分农家品种花粉扫描电镜观察数据集.pdf

农业大数据学报 2023,5(2):75-79 Journal of Agricultural Big Data DOI:10.19788/j.issn.2096-6369.230211 收稿日期：2023-01-06 基金项目：国家农业科学数据中心（NASDC2022XM00），农业科学数据融合与自动化挖掘框架（2022YFF0711801），中国农业科学院院级基本科研业务费（Y2022LM20)作者简介：陈晓静，硕士，研究方向：农业信息技术；E-mail：。通信作者樊景超，博士，研究方向：农业科学数据管理、农业信息技术；E-mail：。共同通信作者曹尚银，博士，研究方向：果树发育生物学和分子遗传育种学；E-mail：。2012-2017 年优势产区落叶果树部分农家品种花粉扫描电镜观察数据集 陈晓静1，2，刘婷婷1，2，李好先3，胡林1，2，樊景超1，2*，曹尚银3*1.中国农业科学院农业信息研究所，北京 100081；2.国家农业科学数据中心，北京 100081；3.中国农业科学院郑州果树研究所，郑州 450009 摘要：我国是世界上最为重要的果树起源中心之一，在落叶果树农家品种的演化过程中，其亲缘关系背景有一定概率会产生杂合等现象，导致在分类和利用方面存在一些困难。另外，许多农家品种存在同名异物情况，无法根据名字判断它们的分类系统。花粉特征受基因控制，很少在受外界环境作用的情况下改变，可用于植物种属间甚至是品种间的鉴定与分类。在遗传中，花粉表现出较强的保守性和稳定性，这些特性表明植物花粉形态有助于植物种属和品种的分类和鉴别，同时，在探讨植物的起源和演化方面其也具有非常重要的意义。文章数据集是对辽宁、山东、陕西等我国落叶果树重点分布地区及优势产区20122017 年间石榴、苹果、桃、板栗、核桃和葡萄等 11 个树种的部分优良品种进行花粉扫描电镜观察，数据包含：采集编号、品种名称、观察方法、观察仪器和观察结果信息。本数据集共有 571 条品种记录，数据集数据均为原始数据，未经任何处理。本研究利用扫描电镜对 20122017 年我国优势产区落叶果树部分农家品种花粉扫描，电镜观察分析结果和传统分类学基本一致。因此，农家品种花粉电镜分析结果可用于农家品种鉴定分类，花粉形态、大小和外壁纹饰等性状指标所具有的差异可从孢子学角度为农家品种亲缘关系及分类鉴定提供依据。关键词：落叶果树；优势产区；农家品种果树；电镜观察 引用格式：陈晓静,刘婷婷,李好先,等.20122017 年优势产区落叶果树部分农家品种花粉扫描电镜观察数据集J.农业大数据学报,2023,5(2):75-79.CHEN XiaoJing,LIU TingTing,LI HaoXian,et al.Data Set of Pollen Scanning Electron Microscope Observation of Some Farm Varieties of Deciduous Fruit Trees in Advantageous Production Areas from 2012 to 2017J.Journal of Agricultural Big Data,2023,5(2):75-79.Data Set of Pollen Scanning Electron Microscope Observation of Some Farm Varieties of Deciduous Fruit Trees in Advantageous Production Areas from 2012 to 2017 CHEN XiaoJing1,2,LIU TingTing1,2,LI HaoXian3,HU Lin1,2,FAN JingChao1,2*,CAO ShangYin3*1.Agricultural Information Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China;2.National Agriculture Science Data Center,Beijing 100081,China;3.Zhengzhou Fruit Research,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Zhengzhou 450009,China 76 农 业 大 数 据 学 报 第5卷 Abstract:China is one of the most important fruit tree origin centers in the world,and in the evolution of deciduous fruit tree farmers,the kinship background of fruit trees has a certain probability of heterozygosity,resulting in some difficulties in classification and utilization.In addition,many farm varieties have the same name but foreign bodies,and it is not possible to judge their classification system by name.Pollen characteristics are controlled by genes and rarely change under the influence of the external environment,which can be used for identification and classification between plant species and even between varieties.In genetics,pollen shows strong conservation and stability,which indicates that plant pollen morphology is helpful for the classification and identification of plant species and varieties,and is also of great significance in exploring the origin and evolution of plants.This dataset is a pollen scanning electron microscope observation of some excellent varieties of 11 tree species such as pomegranate,apple,peach,chestnut,walnut and grape in Liaoning,Shandong,Shaanxi and other key distribution areas and advantageous production areas in China from 2012 to 2017,and the data include:collection number,variety name,observation method,observation instrument and observation result information.The dataset has a total of 571 symbol records,and the article dataset is all raw data without any processing.In this study,scanning electron microscope was used to scan the pollen of some agricultural varieties of deciduous fruit trees in Chinas dominant production areas from 2012 to 2017,and the results of electron microscope observation and analysis were basically consistent with traditional taxonomy.Therefore,the results of electron pollen microscope analysis of farm varieties can be used for the identification and classification of farm varieties,and the differences in pollen morphology,size and outer wall ornament can provide a basis for the kinship and classification identification of farm varieties from the perspective of spores.Keywords:deciduous fruit trees;advantageous production areas;farm varieties of fruit trees;electron microscope observation 数据库（集）基本信息简介 数据库（集）名称数据库（集）名称 20122017 年优势产区落叶果树部分农家品种花粉扫描电镜观察数据集年优势产区落叶果树部分农家品种花粉扫描电镜观察数据集 数据作者及分工数据作者及分工 陈晓静，数据汇总整理及论文撰写；刘婷婷，数据整理与分类汇总；李好先，资源调查与电镜数据采集；胡林，数据汇总整理；樊景超，电镜数据采集，总体方案设计与组织实施；曹尚银，资源调查，总体方案设计与组织实施 通信作者及邮箱通信作者及邮箱 樊景超，E-mail:、曹尚银，E-mail: 数据时间范围数据时间范围 20122017 年 地理区域地理区域 全国优势产区 数据量数据量 2.2GB 数据格式数据格式*.doc、*.xlsx、*.tif、*.bmp、*.jpg 数据服务系统网址数据服务系统网址 https:/ DOI:10.12205/A0002.20230228.00.ds.3475；CSTR:17058.11.A0002.20230221.00.ds.3475 基金项目基金项目 国家农业科学数据中心（NASDC2022XM00），农业科学数据融合与自动化挖掘框架（2022YFF0711801），中国农业科学院院级基本科研业务费（Y2022LM20)数据库（集）组成数据库（集）组成 对我国优势产区落叶果树 11 个树种部分优良品种进行花粉扫描电镜观察，形成对应 11 个文件夹，每个文件夹包含：观察方法说明文件、电镜观察数据描述文件以及对应的花粉电镜数据。数据集共有 571 条地方品种记录，其中梨 30 个，苹果 17 个，桃19 个，杏 16 个，板栗 5 个，李 11 个，山楂 12 个，枣 179 个，石榴 194 个，核桃 6 个和葡萄 82 个 1 引言 农业种质资源是中国具有重要意义的战略性资源1，是进行优良品种选育工作的物质基础。世界范围内，中国是一个极为重要的果树起源中心，源自于我国的梨、桃、核桃和猕猴桃等落叶果树树种目前被各国广泛栽种和培育2-4。在落叶果树农家品种的演化过程中，其亲缘关系背景有一定概率会产生杂合等现象，导致在分类和利用方面存在一些困难。另外，许多农家品种存在同名异物情况，它们的名字在较大程度上会误导研究者，因而无法根据名字判断它们的分类系统，例如灌阳雪梨位于砂梨系统，金川雪梨分类位于白梨系统，但是两者名字同为雪梨。花粉特征作为研究植物演化及亲缘关系的重要依据之一，主要由基因控制，很少在受外界环境作用的情况下改变5，它可用于植物种属间甚至是品种间的鉴定与分类。花粉是有花植物的雄性器官6，它们经母细胞减数分裂的过程而产生，是由两个或多个细胞构成的雄蕊中的生殖细胞。不同种类植物所产生的花第 2 期 陈晓静等：2012-2017 年优势产区落叶果树部分农家品种花粉扫描电镜观察数据集 77 粉在形态和构造上有一定的差异，各类植物花粉都有繁杂的外壁结构、细腻的纹饰和自己独特的外表形态7。在遗传中，花粉表现出较强的保守性和稳定性，这些特性表明植物花粉形态有助于植物种属和品种的分类和鉴别，同时，在探讨植物的起源和演化方面其也具有非常重要的意义。电子显微技术在果树品种花粉的超微形态学研究和果树种鉴定及分类方面广泛应用，有学者用扫描电镜对 14 个石榴品种的花粉形态进行表征8；有学者用扫描电子显微镜对 11 个杏品种的花粉粒进行观察并结合多元统计分析，对花粉外壁模式和表面形貌的差异，特别是孔隙特征进行分析9；有学者电镜扫描分析 4 个梨属植物主要栽培种的 17 个代表品种花粉形态，对品种间的亲缘关系以及特殊品种的分类地位进行分析10；有学者研究从孢粉学的角度对 6 个枣品种花粉形态进行电镜扫描观察，分析其亲缘关系、分类及演化过程11；还有学者利用扫描电镜对苹果、柿子和木瓜等水果品种的花粉形态进行了测定，以开发一种植物材料鉴定工具12。本数据集选取辽宁、山东和陕西等我国优势落叶果树产区，利用扫描电镜对优势产区落叶果树农家品种花粉进行样品采集，通过扫描电镜观察，收集了20122017 年间石榴、苹果和桃等 11 个树种的采集编号、品种名称、观察方法、观察仪器和观察结果信息数据。该数据集分析结果为研究农家品种鉴定分类提供了依据。2 数据采集与处理方法 科学调查的主要区域和基本范围首先从文字信息上确定，通过进行收集网络信息、查阅文献、果树志等工作，初步掌握了我国落叶果树主要优势产区。其次，实地走访主要落叶果树种植地区，询问当地人果树种植情况，另外，当地林业站、农业局等单位协助进行调查，更为有效地确定了研究的树种和主要区域分布。本研究中数据获取过程可分为：样品数据采集和数据处理入库。2.1 样品数据采集 尽管树种不同，但对于花粉的采样设备和方法基本相同。以核桃为例：随机选择待研究农家品种含苞待放的花蕾，剥取花药，室温下自然干燥后收集备用，后续将花粉均匀撒到有双面胶的样品台上，使用离子溅射仪进行镀金膜处理，然后移入日立S-3500N 扫描电镜下观察花粉形态的特征和拍照，分别在 400 倍、2000 倍、4000 倍或 5000 倍镜左右时观察花粉粒的群体形态、个体形态和表面纹饰，显微摄影的区域选取有代表性的视野，取赤道面中部摄影。2.2 数据处理入库 本数据针对我国优势产区落叶果树农家品种花粉扫描电镜观察，优势产区包括辽宁、山东和陕西等落叶果树重点分布地区13-15，收集了 20122017 年间石榴、苹果和桃等 11 个树种的采集编号、品种名称、观察方法、观察仪器和观察结果信息数据。其中梨 30个，苹果 17 个，桃 19 个，杏 16 个，板栗 5 个，李11 个，山楂 12 个，枣 179 个，石榴 194 个，核桃 6个以及葡萄 82 个。数据包含 11 个文件夹，571 份农家品种的花粉电镜观察数据。本数据集数据均为原始数据，未经任何处理。3 数据样本描述 图 1 为苹果地方品种的花粉电镜照片，照片中同步携带了电镜仪器的工作状态信息，其中 SEM MAG为放大倍率；HV 代表电子束加速电压；Device 代表设备型号；VAC 代表空气调节系统。图 1 苹果花粉扫描电镜观察数据 Fig.1 Scanning electron microscope data of apple pollen 78 农 业 大 数 据 学 报 第5卷 4 数据质量控制和评估 花粉电镜观察依托先进科学仪器检测，并由具备相关检测资质的人操作。样品采集过程中，按照检测要求保存，并在规定的时间内送达实验室。样品在实验室分析过程中，采用重复测定等方法，确保检测数据的质量。花粉粒形态、大小、外壁纹饰类型和萌发孔类型是花粉电镜观察的主要指标。从每个品种中随机选取较完整且有代表性的 10 粒花粉，观察并测量其极轴长（P）、赤道轴长（E），分别计算每个品种极轴长与赤道轴长的平均值。对花粉的形态、穿孔纹饰的密度和种类、条脊数进行统计，其中，用极轴长和赤道轴长乘积（PE）计算花粉粒大小，用极轴长与赤道轴的比值（P/E）表示花粉形状。主要观察仪器为扫描电子显微镜，型号为日立 S-520、S-570、S-3400N 和S-3500N，委托单位是南京农业大学、太原理工大学、河南农业大学和中国农业大学，均具有专业电镜操作资质并采取统一标准。5 数据价值 植物的孢子、花粉(简称孢粉)的形态、分类及其 在各个领域中应用是孢粉学的主要研究内容16。花粉的形态特征受植物基因型控制，受外界环境影响很小，具有固定的形态结构，对花粉形态的研究结果可以作为鉴定种和品种提供重要依据，对探讨植物起源、演化及亲缘关系也起着非常重要的作用17。各类植物花粉都有繁杂的外壁结构和细腻的纹饰，不同种属间甚至是品种间花粉形态和表面纹饰都有一定程度的区别，是植物种属间和品种间的鉴定与分类的依据之一。本研究利用扫描电镜对 20122017 年全国优势产区落叶果树部分农家品种花粉扫描，电镜观察分析结果和传统分类学基本一致。因此，农家品种花粉电镜分析结果可用于农家品种鉴定分类，花粉形态、大小和外壁纹饰等性状指标所具有的差异可从孢子学角度为农家品种亲缘关系及分类鉴定提供依据。数据作者分工职责 陈晓静（2000），女，河南三门峡人，硕士，研究生，主要从事农业信息技术研究。主要承担工作：数据汇总整理及论文撰写。刘婷婷（1985），女，北京人，硕士，助理研究员，主要从事农业科学数据获取与研究。主要承担工作：数据整理与分类汇总。李好先（1986），男，河南周口人，硕士，助理研究员，主要从事果树遗传育种研究。主要承担工作：资源调查与电镜数据采集。胡林（1967），男，内蒙古商都县人，博士，研究员，主要从事科学数据分析与管理。主要承担工作：数据汇总整理。樊景超（1980），男，辽宁沈阳人，博士，副研究员，主要从事农业科学数据管理、农业信息技术研究。主要承担工作：电镜数据采集，总体方案设计与组织实施。曹尚银（1961），男，河南信阳人，博士，研究员，主要从事果树发育生物学和分子遗传育种学研究。主要承担工作：资源调查，总体方案设计与组织实施。参考文献 1 方嘉禾.中国生物种质资源保护现状与行动建议J.中国农业科技导报,2001(1):77-80.Fang J H.Status quo and action suggestions for the conservation of biological germplasm resources in ChinaJ.China Agricultural Science and Technology Review,2001(1):77-80.(in Chinese)2 曹尚银,李天忠,宋宏伟,等.中国梨地方品种图志M.北京:中国林业出版社,2017.Cao S Y,Li T Z,Song H W,et al.Picture of Chinese pear local varietiesM.Beijing:China Forestry Publishing House,2017.(in Chinese)3 Tian J,Wu Y,Wang Y,et al.Development and prospects of the walnut industry in ChinaC.VI International Walnut Symposium 861,2009:31-38.4 W.Yu-Lin.Peach growing and germplasm in ChinaC.International Conference on Peach Growing 173,1984:51-56.5 方 从 兵.我 国 果 树 孢 粉 学 研 究 进 展 J.安 徽 农 业 大 学 学报,2002(2):154-157.Fang C B.Research progress of fruit tree pollenology in ChinaJ.Journal of Anhui Agricultural University,2002(2):154-157.(in Chinese)6 Campos M G R,Bogdanov S,de Almeida-Muradian L B,et al.Pollen composition and standardisation of analytical methodsJ.Journal of Apicultural Research,2008,47(2):154-161.第 2 期 陈晓静等：2012-2017 年优势产区落叶果树部分农家品种花粉扫描电镜观察数据集 79 7 武晓晓,唐艳,邓崇岭.柑桔孢粉学研究进展J.中国南方果树,2017,46(5):148-153.Wu X X,Tang Y,Deng C L.Research progress on citrus pollinologyJ.South China Fruits,2017,46(5):148-153.(in Chinese)8 Varasteh F,Arzani K.Classification of some Iranian pomegranate(Punica granatum)cultivars by pollen morphology using scanning electron microscopyJ.Horticulture Environment and Biotechnology,2009,50(1):24-30.9 Arzani K,Nejatian M A,Karimzadeh G.Apricot(Prunus armeniaca)pollen morphological characterisation through scanning electron microscopy,using multivariate analysisJ.New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science,2005,33(4):381-388.10 杨林先,李伟,严花淑,等.部分梨品种花粉形态观察J.河南农业科学,2010,422(3):78-82.Yang L X,Li W,Yan H S,et al.Pollen morphology observation of some pear cultivarsJ.Henan Agricultural Sciences,2010,422(3):78-82.(in Chinese)11 张俊娥,吴国良.6 个枣品种花粉形态的观察J.河南农业大学学报,2010,44(4):408-410+420.Zhang J E,Wu G L.Observation of pollen morphology of six jujube cultivarsJ.Journal of Henan Agricultural University,2010,44(4):408-410+420.(in Chinese)12 Evrenosolu Y,Misirli A.Investigations on the pollen morphology of some fruit speciesJ.Turkish Journal of Agriculture and Forestry,2009,33(2):181-190.13 Huang H,Ferguson A R.kiwifruit in ChinaJ.New Zealand Journal of Crop and Horticultural Science,2001,29(1):1-14.14 Liu W,Liu N,Yu X,et al.Apricot germplasm resources and their utilization in ChinaJ.Acta Horticulturae,2010,862:45-49.15 Gao H,Wang S,Wang J.Fruit protected cultivation in ChinaC.XXVI International Horticultural Congress:Protected Cultivation 2002:In Search of Structures,Systems and Plant Materials for 633.2002:56-66.16 王开发,王宪曾.孢粉学概论M.北京:北京大学出版社,1982:21-29.Wang K F,Wang X Z.Introduction to pollinologyM.Beijing:Peking University Press,1982:21-29.(in Chinese)17 李林光,王颖,王玉霞,等.苹果四倍体品种天星的花粉形态及胚囊发育特征研究J.植物遗传资源学报,2011,12(4):662-666.Li L G,Wang Y,Wang Y X,et al.Study on pollen morphology and blastocyst development characteristics of apple tetraploid star celicularJ.Journal of Plant Genetic Resources,2011,12(4):662-666.(in Chinese)