孫永強,陳建華,張 劍,董勝君,劉權(quán)鋼,劉青柏
(沈陽農(nóng)業(yè)大學林學院,沈陽 110161)
西伯利亞杏(Armeniaca sibirica
)為薔薇科(Rosaceae)杏屬(Armeniaca
)植物,是我國干旱半干旱地區(qū)重要的生態(tài)經(jīng)濟型樹種,集中分布于我國內(nèi)蒙古、遼寧和河北等地。西伯利亞杏果實、果核、果仁具有較高的經(jīng)濟價值,在食品、醫(yī)藥及工業(yè)等領(lǐng)域具有巨大開發(fā)潛力,是林農(nóng)脫貧致富的重要產(chǎn)業(yè)。目前,抗寒西伯利亞杏品種匱乏,幼果期凍害導致的減產(chǎn)絕收嚴重制約了產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展。開展西伯利亞杏種質(zhì)資源的評價,是培育幼果抗凍良種的基礎(chǔ)。西伯利亞杏野生種質(zhì)資源豐富,為育種研究提供了重要親本材料。本課題組歷經(jīng)20余年時間,對國內(nèi)外14個種源地的西伯利亞杏種質(zhì)資源進行了系統(tǒng)的調(diào)查和收集,并將初選種質(zhì)經(jīng)過無性系化,異地保存于山杏國家林木種質(zhì)資源保存庫,同時對西伯利亞杏種質(zhì)資源開展了引種適應(yīng)性、抗逆性、遺傳多樣性等相關(guān)研究。植物育種成效跟植物種質(zhì)資源的數(shù)量有著不可分割的關(guān)系,因此種質(zhì)資源的調(diào)查、收集和保存工作已引起世界各國高度重視,但種質(zhì)資源收集數(shù)量的龐大不利于種質(zhì)資源的保存及利用。FRANKEL于1984年提出的核心種質(zhì)概念有效的解決了此問題。隨后,多個學者就其基本特征、構(gòu)建原理、方法和步驟等方面作了進一步論述。核心種質(zhì)以最小的材料數(shù)量最大程度代表全部種質(zhì)的遺傳多樣性,既有助于挖掘優(yōu)良基因,又利于提高種質(zhì)資源利用效率,已逐漸成為國際種質(zhì)資源研究的熱點。目前,構(gòu)建核心種質(zhì)的數(shù)據(jù)類型多數(shù)為表型性狀數(shù)據(jù)和分子標記數(shù)據(jù),如劉娟等利用35個表型數(shù)據(jù)從135份新疆野杏中選出33份核心種質(zhì);章秋平等利用國家果樹熊岳李杏圃中的447份普通杏基于表型數(shù)據(jù)構(gòu)建了核心種質(zhì);ZHANG等利用16對ISSR引物構(gòu)建了19份仁用杏微核心種質(zhì);MAHMOODI等利用表型數(shù)據(jù)構(gòu)建了核桃楸的核心種質(zhì);李洪果等基于SSR分子標記數(shù)據(jù)從887份杜仲中選出189份核心種質(zhì)。也有學者整合表型和分子標記數(shù)據(jù)后構(gòu)建核心種質(zhì),如WANG等整合表型和分子標記數(shù)據(jù)后,從1501份普通杏中選出150份核心種質(zhì);李金龍等利用6個表型性狀和7對SSR分子標記,構(gòu)建了530份甜蕎初級核心種質(zhì);WANG等利用18個表型性狀數(shù)據(jù)和10對SRAP分子標記數(shù)據(jù)獲得234份核心種質(zhì)。近幾年,我國陸續(xù)構(gòu)建了毛白楊、云南核桃、樟樹、傳統(tǒng)菊花等木本植物核心種質(zhì)庫,為其種質(zhì)資源保護和利用奠定基礎(chǔ),但在西伯利亞杏上未見相關(guān)報道。本研究利用201份西伯利亞杏種質(zhì)資源的21個質(zhì)量性狀和24個數(shù)量性狀,探討了西伯利亞杏表型核心種質(zhì)的構(gòu)建,以期為西伯利亞杏種質(zhì)資源的科學管理,精細評價和高效利用提供理論依據(jù)。
試驗材料來自于沈陽農(nóng)業(yè)大學—喀左縣山杏國家林木種質(zhì)資源保存庫的201個西伯利亞杏無性系(表1),保存庫采用完全隨機區(qū)組設(shè)計,共4個區(qū)組,每個無性系每個區(qū)組栽植10~15株。種源分別為遼寧喀左縣(22份)、遼寧北票市(22份)、遼寧朝陽縣(10份)、內(nèi)蒙古敖漢旗(13份)、內(nèi)蒙古扎蘭屯市(62份)、吉林敦化市3份、吉林吉林市(2份)、吉林通榆縣(2份)、山西省盂縣(5份)、河北圍場縣(17份)、河北灤平縣(10份)、河北涿鹿縣(16份)、北京延慶區(qū)(3份)、俄羅斯外貝加爾邊疆區(qū)(14份)。
表1 供試西伯利亞杏無性系概況
Table 1 The clones for tested materials
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表型性狀于2016~2020年進行連續(xù)觀測,每個區(qū)組每個無性系調(diào)查3株。調(diào)查內(nèi)容包含枝、葉、果實、果核、果仁等指標,共計24個數(shù)量性狀和21個質(zhì)量性狀。質(zhì)量性狀調(diào)查以《山杏種質(zhì)資源調(diào)查及評價技術(shù)規(guī)程》為參考依據(jù),補充部分表現(xiàn)型(表2)。數(shù)量性狀調(diào)查如下。
表2 西伯利亞杏種質(zhì)資源質(zhì)量性狀,記載標準及頻率分布
Table 2 Descriptive phenotypic traits,recorded standard and frequency distribution of resources
注:*代表補充的表現(xiàn)型;括號內(nèi)數(shù)據(jù)表示在201份樣本中所占比例。
Note:*Represents thephenotypeof optimization supplement;Thedata in bracketsrepresent theproportion of the 201 samples.
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枝、葉:于每年9~10月份調(diào)查。選取當年生枝條、測量小枝長度、小枝粗度、葉片長度、葉片寬度、葉柄長度、計算葉形指數(shù)(葉長/葉寬)。
果實、果核、果仁:于每年6~7月果實成熟期調(diào)查。于每樹冠4個方向采摘20~30個發(fā)育良好的果實,測量果實縱徑、果實橫徑、果實側(cè)徑、單果重、果核縱徑、果核橫徑、果核側(cè)徑、核殼厚度、單核重、果仁縱徑、果仁橫徑、果仁側(cè)徑及單仁重、計算果形指數(shù)(果實縱徑/果實橫徑)、核形指數(shù)(果核縱徑/果核橫徑)、仁形指數(shù)(果仁縱徑/果仁橫徑)、出核率(單核重/單果重)、出仁率(單仁重/單核重)。
1.3.1 不分組整體取樣 基于逐步聚類法,以25%的取樣比例為例,將2種遺傳距離(歐式距離和馬氏距離),6種聚類方法(UPGMA、WPGMA、可變類平均法、離差平方和法、最短距離法和最長距離法)和3種取樣方法(隨機取樣法、優(yōu)先取樣法和偏離度取樣法)進行組合,共36個構(gòu)建策略,篩選出最佳構(gòu)建策略?;谧罴褬?gòu)建策略,分別按照7種總體取樣比例(15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%)構(gòu)建出7個核心種質(zhì),根據(jù)各核心種質(zhì)的遺傳多樣性的保留率,篩選出最佳總體取樣比例。
1.3.2 分組取樣 按照地理來源將西伯利亞杏分為14組,采用上述篩選出的最佳取樣策略和總體取樣比例,在分組前提下,選擇簡單比例法,對數(shù)比例法和平方根比例法對組內(nèi)取樣比例進行篩選。各計算公式為:
式中:P
代表簡單比例法;L
代表對數(shù)比例法;S
代表平方根比例法;X
代表原種質(zhì)第i
組西伯利亞杏無性系數(shù)目。t
檢驗和F
檢驗檢驗最優(yōu)核心種質(zhì)的代表性,通過基于主成分分析的樣品分布圖對最優(yōu)核心種質(zhì)的有效性進行確認。σ
,k
=0,1,2。采用Excel 2019對數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計和整理,并計算最大值、最小值、均值、變異系數(shù)和Shannon-weaver多樣性指數(shù)和評價參數(shù),通過DNP7.05軟件進行聚類分析,F
檢驗、t
檢驗和主成分分析在SPSS19.0中完成。由表3可知,優(yōu)先取樣法構(gòu)建的12個核心種質(zhì)極差符合率均為100%,方差差異百分率均大于37.5%,變異系數(shù)變化率均大于121.99%。隨機取樣法構(gòu)建的12個核心種質(zhì)極差符合率均小于97.83%,方差差異百分率均小于29.17%,變異系數(shù)變化率均小于118.14%;同時采用同一遺傳距離和聚類方法,優(yōu)先取樣法構(gòu)建的核心種質(zhì)具有更高的方差差異百分率、變異系數(shù)變化率、表型保留比例和多樣性指數(shù)。偏離度取樣法結(jié)合馬氏距離構(gòu)建的6個核心種質(zhì)的均值差異百分率均大于20%,構(gòu)建效果最差,其參數(shù)也都小于優(yōu)先取樣法。因此,優(yōu)先取樣法更適合構(gòu)建西伯利亞杏核心種質(zhì)。
表3 西伯利亞杏的36個初級核心種質(zhì)與原種質(zhì)性狀差異百分比
Table 3 Percentage of the trait differences between the 36 core collections and initial collection of
注:D1.歐式距離;D2.馬氏距離;S1.隨機取樣法;S2.偏離度取樣法;S3.優(yōu)先取樣法;C1.UPGMA;C2.WPGMA;C3.可變類平均法;C4.離差平方和法;C5.最短距離法;C6.最長距離法。下同。
Note:D1.Euclidean distance;D2.Mahalanobis distance;S1.Random sampling method;S2.Deviation sampling method;S3.Preferred sampling method;C1.Unweighted pair-group average method;C2.Weighted pair-group average method;C3.Average linkage method;C4.Ward′s method;C5.Single linkagemethod;C6.Complete linkagemethod.Thesamebelow.
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在優(yōu)先取樣法下,歐式距離和馬氏距離構(gòu)建的核心種質(zhì)均值差異百分率均小于20%。馬氏距離構(gòu)建的核心種質(zhì)D2C1S3和D2C5S3具有最大的方差差異百分率(54.17%),歐式距離構(gòu)建的核心種質(zhì)D1C2S3和D1C6S3次之(50%),但核心種質(zhì)D1C2S3和D1C6S3具有較大的變異系數(shù)變化率(125.48%和125.32%)。此外,歐式距離構(gòu)建的其他4個核心種質(zhì)變異系數(shù)變化率、表型保留比例和多樣性指數(shù)在同一聚類方法下均表現(xiàn)為歐式距離大于馬氏距離。因此,歐式距離略優(yōu)于馬氏距離,更適合構(gòu)建西伯利亞杏核心種質(zhì)。
在優(yōu)先取樣法下,采用歐式距離、WPGMA(C2)和最長距離法(C6)構(gòu)建的核心種質(zhì)具有最大的方差差異百分率(50%),最長距離法(C6)擁有最大的變異系數(shù)變化率(125.48%)和最大的表型多樣性指數(shù)(1.441),最長距離法略優(yōu)。因此,在不分組前提下,“優(yōu)先取樣法+歐式距離+最長距離法”是構(gòu)建西伯利亞杏核心種質(zhì)的最佳組合。
由表4可知,7個核心種質(zhì)的均值差異百分率均小于20%,極差符合率均為100%。,取樣比例30%、40%、45%構(gòu)建的核心種質(zhì)的方差差異百分率較低,均小于25%,代表性較弱;取樣比例15%、20%、25%和35%構(gòu)建的核心種質(zhì)方差差異百分率均在41.67%以上,變異系數(shù)變化率均大于118.80%,說明4個取樣比例構(gòu)建的核心種質(zhì)較好地保存了原種質(zhì)的遺傳變異和多樣性。其中,取樣比例為15%時,雖然具有最大的方差差異百分率和變異系數(shù)變化率,但其表型保留比例僅為94.65%,表明表現(xiàn)型丟失較多;取樣比例為20%時,表型保留比例和遺傳多樣性指數(shù)略低于取樣比例為25%和35%構(gòu)建的核心種質(zhì),但其方差差異百分率和變異系數(shù)變化率明顯高于取樣比例25%和35%。因此,選擇總體取樣比例20%作為構(gòu)建西伯利亞杏核心種質(zhì)的最佳取樣比例。
表4 7種取樣比例下西伯利亞杏的核心種質(zhì)與原種質(zhì)性狀差異百分比
Table 4 Percentage of the trait differences between the core collections and initial collection at seven sampling sizes of
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比較分組和不分組構(gòu)建的核心種質(zhì)(表5),核心種質(zhì)D1C6S3采用不分組取樣策略,其方差差異百分率、變異系數(shù)變化率、極差符合率、表型保留比例和多樣性指數(shù)評價參數(shù)均明顯大于分組構(gòu)建的核心種質(zhì)。因此,根據(jù)材料地理來源分組取樣較不分組取樣會遺漏更多的表現(xiàn)型,不予采納此方法。綜上所述,基于表型數(shù)據(jù),本研究采用不分組整體取樣策略進行西伯利亞杏的核心種質(zhì)構(gòu)建,最佳構(gòu)建策略為“歐式距離+最長距離+優(yōu)先取樣法+20%”,核心種質(zhì)D1C6S3-20是最優(yōu)核心種質(zhì)。
表5 分組與不分組取樣下西伯利亞杏的核心種質(zhì)與原種質(zhì)性狀差異百分比
Table 5 Percentage of the trait differences between core and initial collection constructed by grouped and no grouping sampling of
注:S為平方根比例法;L為對數(shù)比例法;P為簡單比例法。
Note:Sissquareroot ratiomethod;L islogarithm ratiomethod;Pis proportion ratiomethod.
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2.4.1 質(zhì)量性狀評價 通過比較核心種質(zhì)D1C6S3-20與原種質(zhì)中各質(zhì)量性狀表現(xiàn)型個數(shù)的一致性,來評價核心種質(zhì)。由圖1可知,21個質(zhì)量性狀中,僅“小枝顏色”丟失“綠色”表現(xiàn)型,該表現(xiàn)型在原種質(zhì)中僅有2份,其余20個性狀表現(xiàn)型個數(shù)與原種質(zhì)一致,保留比例達98.53%,較好的代表了原始種質(zhì)。
圖1 西伯利亞杏的核心種質(zhì)與原種質(zhì)質(zhì)量性狀表型保留比較Figure 1 Comparison of the phenotype reservations of core and initial collection of A.sibirica in qualitative traits
2.4.2 數(shù)量性狀評價 通過比較核心種質(zhì)D1C6S3-20與原種質(zhì)中數(shù)量性狀10個分級的一致性,來進一步評價核心種質(zhì)(圖2)。原種質(zhì)中24個數(shù)量性狀共231個分級,“葉柄長度”等7個性狀各丟失1~2個分級,其余17個數(shù)量性狀分級個數(shù)與原種質(zhì)一致,保留比例達96.54%,也較好的代表了原始種質(zhì)。
圖2 西伯利亞杏的核心種質(zhì)與原種質(zhì)數(shù)量性狀表型保留比較Figure 2 Comparison of the phenotype reservations of core and initial collection of A.sibirica in quantitative traits
由表6可知,核心種質(zhì)的均值多數(shù)略大于原種質(zhì),變異系數(shù)均大于原種質(zhì);F
檢驗結(jié)果表明,除小枝長度等7個性狀外,核心種質(zhì)其余性狀的方差顯著大于原種質(zhì)(p
<0.05);t
檢驗結(jié)果表明,除出核率外,核心種質(zhì)各性狀均值與原種質(zhì)無顯著性差異,具有很好的代表性,可優(yōu)先應(yīng)用核心種質(zhì)。表6 西伯利亞杏的原種質(zhì)和核心種質(zhì)表型多樣性與檢驗
Table 6 Genetic diversity andtest in phenotypic traits of initial and core collections of
注:*表示核心種質(zhì)與原種質(zhì)間方差在0.05水平上差異顯著。
Note:*indicated that the variance between core and initial collection was significantly different at the level of 0.05.
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主成分分析結(jié)果表明(表7),原種質(zhì)和核心種質(zhì)均有13個主成分入選,核心種質(zhì)的各主成分貢獻率均比原種質(zhì)高,13個主成分累計貢獻率分別為73.60%和84.00%,表明核心種質(zhì)能夠排除遺傳冗余,提高累積貢獻率。根據(jù)主成分分析,樣本散點分布圖表明原種質(zhì)主要集中在散點圖中部(圖3),多份種質(zhì)相互重疊,表明這一區(qū)域各種質(zhì)間遺傳相似度較高,遺傳冗余程度高;核心種質(zhì)保留了原種質(zhì)的分布特征,明顯降低了種質(zhì)間相互重疊的程度,且較多外圍個體入選,表明所選核心種質(zhì)即避免了種質(zhì)冗余,又確保了其代表性。
圖3 基于優(yōu)先取樣法,采用歐式距離和最長距離法構(gòu)建的西伯利亞杏的核心種質(zhì)與原種質(zhì)主成分圖Figure 3 Principal component plots of core collection and initial collection of A.sibirica,in which core collection were constructed by euclidean distance and combining with complete linkage method based on preferred sampling method
表7 西伯利亞杏的原種質(zhì)和核心種質(zhì)主成分分析的特征值和累積貢獻率
Table 7 Eigen value and cumulative contribution for the initial collection and the core collection of
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本研究構(gòu)建的核心種質(zhì)D1C6S3-20共40份,就地理分布而言,僅吉林敦化市,通榆縣和吉林市的種質(zhì)沒有入選,原種質(zhì)中3個地區(qū)的種質(zhì)數(shù)量很少,分別僅有3,2,2份,各無性系不存在表型極值,可從3個地區(qū)中分別隨機抽取一份進入核心種質(zhì)中。對于質(zhì)量性狀,表型核心種質(zhì)僅遺漏1個表現(xiàn)型,直接將具有漏選的表現(xiàn)型的個體補充到核心種質(zhì)庫。21個質(zhì)量性狀中,小枝顏色丟失“綠色”,341號和345號兩個無性系的小枝為綠色,故隨機抽取一份進入核心種質(zhì)。數(shù)量性狀受環(huán)境影響較大,因此暫不考慮補充修正。綜上,基于表型數(shù)據(jù),在不分組的前提下,采用最佳構(gòu)建策略“歐式距離+最長距離+優(yōu)先取樣法+20%”構(gòu)建了西伯利亞杏核心種質(zhì),經(jīng)過補充優(yōu)化,最終得到44份核心種質(zhì)(表8)。
表8 基于表型性狀構(gòu)建的西伯利亞杏核心種質(zhì)
Table 8 Core collection of based on phenotypic traits
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取樣方法是影響核心種質(zhì)構(gòu)建結(jié)果的重要環(huán)節(jié),良好的取樣方法不僅能去除原種質(zhì)的遺傳冗余,而且能最大限度的保留其遺傳多樣性。目前,多數(shù)研究者采用多次聚類結(jié)合隨機取樣,優(yōu)先取樣和偏離度取樣的分析方法,3種方法分別在保留原群體的多樣性形式,變異程度和遺傳結(jié)構(gòu)方面各具優(yōu)勢。張歡等研究結(jié)果表明,優(yōu)先取樣法構(gòu)建水青葉核心種質(zhì)效果最好。劉遵春等在新疆野蘋果上的研究表明,偏離度取樣法和優(yōu)先取樣法均適于新疆野蘋果核心種質(zhì)的構(gòu)建,但優(yōu)先取樣法能優(yōu)先保留具有極端性狀的個體,能有效的保存優(yōu)異基因,略優(yōu)于偏離度取樣法。鄭福順等對寧夏番茄的研究表明,優(yōu)先取樣法構(gòu)建的核心種質(zhì)獲得了更大的遺傳變異更適用于寧夏番茄核心種質(zhì)的構(gòu)建。本研究對3種取樣方法構(gòu)建的36個核心種質(zhì)進行了比較,優(yōu)先取樣法構(gòu)建效果明顯優(yōu)于隨機取樣法和偏離度取樣法。
基于表型數(shù)據(jù)構(gòu)建核心種質(zhì)時,歐式距離和馬氏距離是最常用的遺傳距離。不同性狀間的相關(guān)性及性狀間的量綱不同往往影響著歐式距離的計算,而馬氏距離與不同性狀的測量單位無關(guān),不受量綱的影響。表型數(shù)據(jù)分數(shù)量性狀數(shù)據(jù)和質(zhì)量性狀數(shù)據(jù),構(gòu)建核心種質(zhì)時可將數(shù)量性狀數(shù)據(jù)進行標準化進而排除不同量綱的影響,這種處理方式已在豌豆、毛花獼猴桃、白樺等植物上得到應(yīng)用,并均得出采用歐式距離構(gòu)建的核心種質(zhì)優(yōu)于馬氏距離的結(jié)論。綜合運用質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀數(shù)據(jù)構(gòu)建核心種質(zhì)時,常將數(shù)量性狀數(shù)據(jù)分級處理進行標準化,與質(zhì)量性狀重新組合后進行聚類,采用這種處理方法結(jié)合歐式距離構(gòu)建了甜瓜、辣椒等農(nóng)作物的核心種質(zhì),并得到較好的構(gòu)建效果。本研究綜合運用24個數(shù)量性狀和21個質(zhì)量性狀構(gòu)建西伯利亞杏核心種質(zhì),結(jié)果表明歐式距離構(gòu)建的核心種質(zhì)各項參數(shù)略優(yōu)于馬氏距離。
不同的聚類方法將植物分為不同的組,進而影響核心種質(zhì)的代表性,因此聚類方法也是一個研究熱點。李萌等采用8種聚類方法構(gòu)建高粱地方品種核心種質(zhì),結(jié)果表明最長距離法構(gòu)建效果優(yōu)于其他7種。郎彬彬等研究結(jié)果表明,類平均法是構(gòu)建毛花獼猴桃核心種質(zhì)效果最佳。在本研究中,比較了6種聚類方法的構(gòu)建效果,發(fā)現(xiàn)最長距離法構(gòu)建效果具有最高的變異系數(shù)變化率和表型多樣性指數(shù),構(gòu)建效果最好。
取樣比例是衡量核心種質(zhì)是否有效的另一個重要環(huán)節(jié)。有學者認為原種質(zhì)資源相對較少時,取樣比例變化的幅度較大,當資源達到一定量時,其取樣比例隨原種質(zhì)資源數(shù)量的增加而減小。劉娟等構(gòu)建的新疆野杏核心種質(zhì),其原種質(zhì)135份,核心種質(zhì)33份,取樣比例為25%。張歡等利用葉表型性狀對161份水青樹構(gòu)建核心種質(zhì),認為45%的取樣比例是較為合適。李洪果等分別對306份杜仲雄株和396份杜仲雌株構(gòu)建了核心種質(zhì),認為10.8%和11.6%分別是雄株和雌株的最佳取樣比例。本研究供試西伯利亞杏201份,發(fā)現(xiàn)15%的取樣比例雖具有最大的各項參數(shù),但表現(xiàn)型丟失較多,而20%的取樣比例構(gòu)建核心種質(zhì)各項參數(shù)僅次于15%,但明顯高于其余比例,因此,20%是西伯利亞杏核心種質(zhì)的最佳取樣比例。
在表型核心種質(zhì)構(gòu)建過程中,不分組整體取樣是常用策略之一。侯志強等發(fā)現(xiàn)不分組整體取樣構(gòu)建的菊芋核心種質(zhì)的代表性大于根據(jù)地理來源分組構(gòu)建效果,該構(gòu)建方式也在杜仲、毛花獼猴桃、美洲黑楊等林木上取得較好的效果。也有學者將原種質(zhì)依地理來源,植物學分類體系或生態(tài)類型等信息分組,在各組內(nèi)抽取材料后,匯集在一起組成核心種質(zhì),目的是為了保證取樣的代表性和反映不同條件下的遺傳多樣性差異。余萍等在構(gòu)建野生稻核心種質(zhì)過程發(fā)現(xiàn)分組優(yōu)于不分組,本研究得到與之相反的結(jié)果,原因可能是西伯利亞杏存在不同地區(qū)相互引種及基因流動的現(xiàn)象,而這些現(xiàn)象會導致西伯利亞杏地理多樣性和遺傳多樣性的關(guān)系逐漸模糊,材料間地理起源的差異不再能反映其在遺傳及形態(tài)上的差異。本研究中的201份西伯利亞杏種質(zhì)多處于野生半野生狀態(tài),多數(shù)來自河北北部、遼西地區(qū)、內(nèi)蒙古東南和東部等地區(qū),這幾個地區(qū)地理距離均較近,存在相互引種及基因交流的現(xiàn)象。
主成分分析可以近似的描述樣品在幾何空間的分布特征,并反映供試材料的遺傳結(jié)構(gòu),可以用來比較核心種質(zhì)和原種質(zhì)的分布特征。本研究通過比較最優(yōu)核心種質(zhì)和原種質(zhì)的主成分分布圖,結(jié)果表明兩者分布特征非常相似,原種質(zhì)外圍的幾個種質(zhì)被選中,表明最優(yōu)核心種質(zhì)的建立在一定程度上去除了原種質(zhì)中的遺傳冗余,進一步確認了在20%的取樣比例下,采用歐式距離和類平均法結(jié)合優(yōu)先取樣法是構(gòu)建西伯利亞杏核心種質(zhì)的最佳構(gòu)建策略。
本研究利用西伯利亞杏枝、葉、果實、果核、果仁等性狀構(gòu)建了表型核心種質(zhì)。本研究中核心種質(zhì)經(jīng)過補充優(yōu)化后共44份種質(zhì),包含原種質(zhì)所有的性狀極值,各種源均有所分布,具有代表性、多樣性和異質(zhì)性。盡管核心種質(zhì)能夠最大程度的代表原種質(zhì)的遺傳多樣性,但仍需要保留其余種質(zhì),以便育種專家在保留種質(zhì)中找到未包含于核心種質(zhì)的性狀。動態(tài)性是核心種質(zhì)的重要屬性之一,根據(jù)研究條件或目的,合理調(diào)整核心種質(zhì)庫的材料構(gòu)成,使之與保留種質(zhì)之間存在一定程度的交流。此外,核心種質(zhì)庫的大小和內(nèi)容也應(yīng)隨時間而變化。本研究供試的201份西伯利亞杏的種源涉及2個國家的14個種源,但部分地區(qū)收集資源較少,因此,需不斷補充新的西伯利亞杏種質(zhì)資源,以保證該物種多樣性和資源的長期利用。
在綜合利用數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀數(shù)據(jù)構(gòu)建西伯利亞杏核心種質(zhì)的過程中,優(yōu)先取樣法優(yōu)于偏離度取樣法和隨機取樣法,歐式距離優(yōu)于馬氏距離,最長距離法優(yōu)于UPGMA、WPGMA、可變類平均法、離差平方和法和最短距離法,20%是最適宜的取樣比例。采用優(yōu)先取樣法,根據(jù)歐式距離結(jié)合最長距離法進行逐步聚類,是構(gòu)建西伯利亞杏核心種質(zhì)最佳策略,構(gòu)建的核心種質(zhì)經(jīng)過補充優(yōu)化共44份核心種質(zhì),能夠代表原種質(zhì)的遺傳多樣性。