大白菜核心種質(zhì)的構(gòu)建與評價(jià).pdf

1、中國是大白菜的原產(chǎn)地，擁有極其豐富的大白菜種質(zhì)資源。國家蔬菜種質(zhì)資源中期庫收集保存了1691份(含重復(fù))大白菜種質(zhì)資源，如此龐大的資源數(shù)量給種質(zhì)的保存、評價(jià)、研究和利用帶來了諸多困難。因此，開展大白菜核心種質(zhì)的構(gòu)建與評價(jià)研究，分析大白菜核心種質(zhì)遺傳多樣性分布及其遺傳關(guān)系，對于大白菜種質(zhì)資源的進(jìn)一步收集保存、起源分類研究、優(yōu)異種質(zhì)挖掘和大白菜遺傳育種均具有非常重要的理論和實(shí)踐意義。 本研究從大白菜表型核心種質(zhì)構(gòu)建方法的比較優(yōu)化及核

2、心種質(zhì)的構(gòu)建，大白菜表型核心種質(zhì)的評價(jià)及完善，基于分子數(shù)據(jù)的大白菜核心種質(zhì)的構(gòu)建，基于分子數(shù)據(jù)、表型數(shù)據(jù)和表型+分子數(shù)據(jù)構(gòu)建的分子、表型和綜合核心種質(zhì)的比較研究及評價(jià)，大白菜綜合核心種質(zhì)的分子遺傳多樣性分析等方面開展了大白菜核心種質(zhì)的研究，主要結(jié)論如下： 1.以國家蔬菜種質(zhì)資源中期庫收集保存的1651份(剔除重復(fù))大白菜種質(zhì)為試材，按照大白菜分類系統(tǒng)和結(jié)球大白菜的生態(tài)型，采用分層分組法，將所有種質(zhì)分為6組。基于43個(gè)形態(tài)性狀的數(shù)

3、據(jù)，比較了4種組內(nèi)取樣比例法、6種總體取樣規(guī)模和2種取樣方法在構(gòu)建大白菜核心種質(zhì)中的作用和效果。結(jié)果表明：組內(nèi)以多樣性比例法更能使各組的取樣份數(shù)或比例趨于平衡，并較好地保持原始收集品的變異度。當(dāng)總體取樣規(guī)模為15％時(shí)，多樣性比例法所構(gòu)建的核心種質(zhì)的遺傳多樣性指數(shù)達(dá)到最大，表型保留比例亦能達(dá)到98％左右；而當(dāng)總體取樣規(guī)模增加到20％以上時(shí)，雖然表型保留比例接近100％，但核心種質(zhì)遺傳多樣性指數(shù)迅速降低。因此，認(rèn)為15％的總體取樣規(guī)模較為合

4、適。在一定的組內(nèi)取樣比例法和總體取樣規(guī)模下，聚類取樣構(gòu)建的核心種質(zhì)的I、RPR和CV均比隨機(jī)取樣形成的核心種質(zhì)的相應(yīng)指標(biāo)高。根據(jù)獲得的優(yōu)化方案在表型水平建立了包含248份種質(zhì)的中國大白菜核心種質(zhì)。 2.對于構(gòu)建出的248份大白菜表型核心種質(zhì)，利用表型遺傳多樣性指數(shù)、表型保留比例、極差符合率、均值符合率和標(biāo)準(zhǔn)差符合率進(jìn)行了遺傳代表性評價(jià)，結(jié)果表明：大白菜核心種質(zhì)總體和6個(gè)分組(直筒型、平頭型、卵圓型、散葉大白菜、花心大白菜和半結(jié)球

5、大白菜)的表型遺傳多樣性指數(shù)分別為0.7114、0.6464、0.3010、0.6979、0.6012、0.6418和0.6287，其值均比原始收集品相應(yīng)的值高；核心種質(zhì)24個(gè)質(zhì)量性狀的平均表型保留比例為91.67％，18個(gè)數(shù)量性狀極差符合率、均值符合率和標(biāo)準(zhǔn)差符合率均可以達(dá)到85％以上：因此，認(rèn)為大白菜表型核心種質(zhì)在變異的豐度和均度上都優(yōu)于原始收集品，也就是說很好地代表了原始收集品的遺傳多樣性?；诒硇蛿?shù)據(jù)構(gòu)建的大白菜核心種質(zhì)，就其地

6、理分布情況而言，在原始收集品分布的27個(gè)省市、自治區(qū)和直轄市中，僅安徽、重慶和西藏沒有分布，因?yàn)檫@三個(gè)地區(qū)的原始收集品很少。覆蓋率達(dá)到了88.89％。根據(jù)表型和地理代表性的評價(jià)結(jié)果，將表型核心種質(zhì)補(bǔ)充至253份。根據(jù)表型核心種質(zhì)中各變種群體種質(zhì)的地理來源，將其分為四個(gè)大白菜生產(chǎn)區(qū)：(1)華北、東北生產(chǎn)區(qū)，以結(jié)球大白菜中的直筒型和散葉大白菜為主；(2)華東生產(chǎn)區(qū)，以結(jié)球大白菜中的卵圓型為主：(3)中南生產(chǎn)區(qū)，以結(jié)球大白菜中的平頭型為主；(

7、4)西南生產(chǎn)區(qū)，以花心大白菜和半結(jié)球大白菜為主。 3.本研究利用45對SSR引物對501份大白菜初級核心種質(zhì)進(jìn)行了分析，共擴(kuò)增出DNA譜帶255條，其中多態(tài)性條帶232條，多態(tài)性帶的比例為90.98％。平均每對引物擴(kuò)增出5.66條帶和5.16條多態(tài)性帶。在此基礎(chǔ)上，通過分析按8種(20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％和90％)取樣規(guī)模聚類壓縮得到的預(yù)選核心種質(zhì)，結(jié)果顯示，等位變異保留比例和表型保留比例均隨取樣規(guī)

8、模的增加而增加，但在50％取樣規(guī)模之前大幅增加，之后增幅趨緩。Shannon-weaver多樣性指數(shù)和表型遺傳多樣性指數(shù)均以在50％的取樣規(guī)模時(shí)達(dá)到最大值。所以，本研究認(rèn)為對501份初級核心種質(zhì)以選擇50％的取樣規(guī)模聚類壓縮是最好的，從而獲得了251份大白菜分子核心種質(zhì)，占原始收集品的15.2％。 4.以501份大白菜初級核心種質(zhì)為試驗(yàn)材料，分別基于表型+SSR分子數(shù)據(jù)的聚類壓縮和完全隨機(jī)取樣構(gòu)建了2個(gè)預(yù)選核心種質(zhì)(C3和(24

9、)，利用Nei's等位基因多樣性指數(shù)、觀測等位基因數(shù)、有效等位基因數(shù)、Nei's遺傳多樣性指數(shù)和Shannon's信息指數(shù)等對表型核心種質(zhì)(C1)、分子核心種質(zhì)(C2)和上述2預(yù)選核心種質(zhì)進(jìn)行了比較分析，并對各參數(shù)進(jìn)行了排秩求秩和，結(jié)果表明：C1、C2和C3在遺傳多樣性的排序上并列第一，CA位于第二位。即是說，采用表型數(shù)據(jù)、分子標(biāo)記數(shù)據(jù)和表型數(shù)據(jù)+分子標(biāo)記數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類壓縮都能達(dá)到很好的效果?？紤]到表型數(shù)據(jù)揭示了植物在外界環(huán)境條件下的差異

10、，而分子標(biāo)記數(shù)據(jù)是揭示了植物在基因組DNA水平上的差異；構(gòu)建大白菜核心種質(zhì)時(shí)應(yīng)該兼顧環(huán)境和基因互作效應(yīng)，所以，選擇表型數(shù)據(jù)+分子標(biāo)記數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類壓縮得到的251份綜合核心種質(zhì)作為大白菜的最終核心種質(zhì)。 5.對基于SSR+表型數(shù)據(jù)構(gòu)建的251份大白菜綜合核心種質(zhì)進(jìn)行了分子多樣性分析，結(jié)果表明：大白菜核心種質(zhì)的等位基因(Na)數(shù)為1.8627～1.9059，有效等位基因(Ne)數(shù)為1.5859～1.6167，Nei's基因多樣性0.

11、3303～0.3478，Shannon's信息指數(shù)0.4860～0.5087，總體期望雜合度(ExpesHet)為0.3185，變化范圍在0.3036～0.3204之間，Simpson指數(shù)和Shannon-weaver指數(shù)變化范圍分別為0.0926～0.4763和0.0986～0.6860。其中各個(gè)指標(biāo)的值以散葉大白菜群體最高，其次為結(jié)球大白菜群體、花心大白菜群體和半結(jié)球大白菜群體。因此，不同群體有效等位變異豐富度從高到低依次為：散葉大

12、白菜>結(jié)球大白菜>花心大白菜>半結(jié)球大白菜。散葉大白菜無論在遺傳多樣性的豐度還是均度上都優(yōu)于其它三類群體，說明散葉大白菜群體中含有豐富的、遺傳差異大的種質(zhì)。 最后，本研究根據(jù)大白菜核心種質(zhì)四個(gè)變種類群之間的Nei氏遺傳距離和Nei氏遺傳一致性，進(jìn)行聚類分析，結(jié)果表明：半結(jié)球大白菜群體和散葉大白菜群體各自歸為一類，前者與其余兩個(gè)群體的遺傳距離最遠(yuǎn)，遺傳一致性最低，后者次之；結(jié)球大白菜和花心大白菜關(guān)系最近。各變種群體內(nèi)具有類似形態(tài)特