白桦核心种质构建的聚类方法研究

以白桦240个家系的胸径、树高、材积和纤维素含量数据为依据,采用马氏距离计算家系间距离、10%的取样比例和优先取样法,研究了最短距离法、最长距离法、中间距离法、重心法、类平均法、加权配对算术平均法、可变法和离差平方和聚类法建构的核心种质与原种质的遗传参数、性状相关性及分布格局.结果表明,最短距离法构建白桦初级核心种质均值差异百分率、极差符合率、方差差异百分率和极差符合率分别为0、100%、75%和143%,4个性状相关性显著、相关系数均超过0.5,保持了原种质资源的空间分布格局,是构建白桦核心种质最佳方法.     

贵州核桃核心种质筛选与构建研究北大核心CSCD

为了更好地构建贵州核桃核心种质,该研究以245份贵州核桃种质资源为试材,利用数量性状的遗传变异数据,对其构建方法进行了探索;采用随机取样策略、偏离度取样策略和位点优先取样策略,结合8个取样比例(5%、10%、15%、20%、25%、30%、40%和50%),进行多次聚类构建核心种质;将核心种质与原种质和保留种质进行t检验比较来评价核心种质,并用主成分分析法和表型性状对核心种质进行确认。结果表明:(1)选取偏离度取样策略,总体取样比例为50%,构建出131份贵州核桃核心种质资源。(2)对种质资源核心库13个数量性状进行主成分分析,其累计贡献率达到76.48%,主成分图中核桃核心种质与原种质的分布较为相似,表明核心种质有效地保存了核桃原种质的遗传结构,并有效避免了种质的冗余。(3)在欧氏距离结合组间联接法的聚类条件下,偏离度取样策略是构建贵州核桃核心种质的最佳方法。     

基于穗形特征与分子标记进行中国节节麦核心种质的创建

节节麦是普通小麦D基因组供体,遗传多样性丰富,而我国节节麦资源是有别于中东节节麦资源的重要基因源。为了合理高效地管理、评价、保护和利用我国节节麦资源,本研究将野生采集的762份中国节节麦资源作为试验材料,基于SSR标记分组状况,利用小穗长、护颖长、护颖宽、外稃长、外稃宽、内稃长、内稃宽、穗宽、粒长和粒宽等10个穗形性状指标,在欧氏距离、马氏距离和4种取样比例下构建节节麦核心种质候选集。进而采用均值差异百分率、极差符合率、方差差异百分率及变异系数变化率4个指标对不同方法构建的核心种质候选集的可行性和有效性进行评价,并利用原种质和核心种质的主成分分析法进行验证,最终确定基于欧氏距离、10%取样比例下、采用最小距离逐步取样法构建的包含76个样品的节节麦核心种质能够以最小的资源份数、最大限度地代表我国节节麦的遗传多样性。     

葡萄种质资源初级核心群的构建

以国家果树种质郑州葡萄圃保存的867份栽培种质为材料,对47项表型性状进行了主成分分析。采用欧氏遗传距离、离差平方和法进行种质初选。采用分组和逐步聚类法,分别以15%、20%、25%和30%的比例抽样,依次获得124、170、205和252份种质。通过对初选种质的遗传多样性指数、表型保留比例的分析,检验初级核心群的构建效果。结果表明,按种质类型分组,组内采用平方根策略、15%抽样比例获得的124份初选种质的表型保留比例和遗传多样性代表性均达到96%,表明构建的初级核心群对原始种质具有很好的代表性。     

基于农艺性状指标的山西高粱地方品种核心种质构建

利用1285份山西省高粱地方品种18个农艺性状的历史数据,通过比较不同取样方法、取样比例和聚类方法组合的构建方法,确定了“多次聚类偏离度取样法+15%取样比例+欧氏距离+最长距离法”为山西省高粱地方核心种质构建的方法。192份初选核心种质和所有样本的均值差异百分率、方差差异百分率、极差符合率和变异系数变化率分别为0、83.33%、97.45%和119.63%。同时,在此基础上补充选择6个具有特殊性状但未选入的种质资源,最终确定198份高粱资源组成山西省高粱地方品种核心种质,取样量为15.4%。经核心种质和所有样本不同性状的均值t测验、极值和标准差比较、遗传多样性指数的t值检验以及主成分分析,最终得出核心种质的198份高粱资源能够代表山西省高粱地方品种的遗传多样性,为山西省高粱地方品种评价和利用提供了优先样本。     

基于表型及经济性状构建蒜头果初选核心种质

为尽快明确天然林中蒜头果种质资源收集保存的策略和目标,本研究基于21个表型及经济性状,构建蒜头果核心种质,明确了建立蒜头果育种和保存群体的目标材料,为其资源保育提供依据。在系统聚类和优先取样法的基础上,分别利用遗传多样性法、比例法和对数法,设定10%、20%和30%3种取样比例,产生7种构建策略;采用8个参数评价7种策略构建的核心种质,得到参数最优的核心种质;采用4重方法验证核心种质的有效性和代表性。结果表明,(1)“优先取样法+遗传多样性法+30%取样比例”形成的核心种质,8个评价参数最优,核心种质包含28个样本,取样比例为28.87%。(2)4种验证方法均表明,构建的核心种质具有较好的代表性。多样性指数的t检验表明,核心种质与原种质在21个性状上的多样性指数差异均不显著(0.05);符合率检验表明,核心种质与原种质在21个性状上的均值、极大值、极小值和多样性指数的符合率均在80%以上;主成分检验表明,核心种质与原种质具有相近的特征值、贡献率和累计贡献率;核心种质与原种质的样品分布表明,两者具有相似的分布结构。研究认为,构建的蒜头果核心种质具备代表性、有效性和实用性等特征,可作为蒜头果种质资源收集保存和建立育种群体的依据。     

中国芒(Miscanthus sinensis)初级核心种质的构建

以555份芒(Miscanthus sinensis)种质资源为研究对象,根据26个表型性状数据,按地理来源、植物区系和单一性状进行分组,分别采用简单比例法、平方根法和多样性指数法确定组内取样数,再根据聚类和随机2种方法进行组内个体选择。依照上述方案共构建出19个具有代表性的芒初选核心种质样本库。通过平均相似系数、性状符合度、数量性状变异系数和遗传多样性指数等4项检测指标对上述19种构建方案进行比较,最终确定了按"植物区划分组+多样性指数确定取样数+聚类选择个体"为芒初级核心种质构建的最佳方案。通过此方法建立起的芒初级核心种质资源共83份,占总资源的14.95%,且新构建的初级种质资源与总资源性状符合度达到100%。     

基于表型性状构建材用云南松核心种质策略研究

【目的】研究旨在构建可靠的材用云南松核心种质,加强其种质资源选育、开发利用研究,解决其种质资源分布广、保存成本高、保存难度大等问题,促进云南松种质资源有效利用。【方法】以云南松26个天然居群的780株样株为原种质,以18个表型性状为原数据,利用2种不同构建策略（利用地理角度与改进的最小距离逐步取样法）,探讨不同构建策略所构建的核心种质对原种质的代表性。【结果】结果表明：（1）地理角度构建出的包含219株样株的种质子集,其遗传多样性指数显著低于改进的最小距离逐步取样法构建的4个种质子集,略高于原种质;该种质子集与原种质的MD值为3.921%,VD值为83.33%,CR值为82.207%,VR值为99.48%;通过对原种质与该种质子集18个性状做主成分分析,累计贡献率分别为79.376%、82.163%,其种质子集样株分布相对集中。（2）改进的最小距离逐步取样法构建的4个抽样比例分别为10%、20%、30%和40%的种质子集中,其中20%抽样比例的种质子集效果最好,该种质子集的多样性指数极显著大于原种质;20%抽样比例种质子集与原种质的MD值为6.363%,VD值为83.33%,CR值为91.099%,VR值为124.448%;对20%抽样比例的种质子集进行主成分分析,累计贡献率为83.539%,且高于原种质,该种质子集样株分布范围覆盖了整个取样范围。【结论】研究表明,不同方法构建的核心种质均获得了原种质不同程度遗传多样性,这2种构建结果均可代表材用云南松种质资源核心种质;而地理角度构建的种质子集在种质资源采集、保存和更新方面更具有优势,可为材用云南松种质资源保存和优良种质选育提供科学方法,同时为其他种质资源的构建提供一种新的参考方法。     

基于形态性状的甘薯核心种质取样策略研究

选取15%的总体取样比例,采用2种分组方法、3种组内取样量比例和2种组内个体选择方法,分析了476份广西甘薯种质资源的18个农艺性状数据,构建出13个甘薯初级核心种质样本。为确定这些样本的代表性,分别与总体进行了5个指标的比较,包括表型保留比例、表型频率方差、遗传多样性指数、变异系数、极差符合率。结果表明,按资源类型分组优于按来源地分组;组内取样量以对数法代表性最好,简单比例法的代表性其次,平方根法最差;在个体选择中,最小距离逐步取样法优于随机法。因此,按资源类型分组,再按对数比例法确定组内取样量,通过最小距离逐步取样法选择个体是甘薯核心种质构建的最佳取样策略。     

利用ISSR分子标记构建濒危植物水青树核心种质

基于全国26个居群的174份水青树Tetracentron sinense种质,利用14条ISSR引物,采用UPGMA聚类法进行多次逐步聚类,利用三种取样策略(随机取样策略、位点优先取样策略和偏离度取样策略)构建初始核心种质,并将各遗传多样性指标进行比较分析,从而确定构建水青树核心种质的最佳方法。利用14条ISSR引物扩增出180个条带,其观测等位基因数(Na)、有效等位基因数(Ne)、Nei’s基因多样性指数(H)与Shannon信息指数(I)分别为1.6944、1.3912、0.2321和0.3509,说明水青树具有较低的遗传多样性。采用位点优先取样策略构建的核心种质各遗传多样性指数均大于随机取样策略和偏离度取样策略。利用位点优先取样策略构建了78 份核心种质资源,保留了44.83%原种质样品,遗传多样性指数Na、Ne、H和I的保留率分别为98.69%、100.01%、99.27%和98.67%,比较完好地保留了原种质的遗传多样性和遗传变异。因此,位点优先取样策略是构建水青树核心种质的最佳取样策略。     

A strategy on constructing core collections by least distance stepwise sampling

A strategy was proposed for constructing core collections by least distance stepwise sampling (LDSS) based on genotypic values. In each procedure of cluster, the sampling is performed in the subgroup with the least distance in the dendrogram during constructing a core collection. Mean difference percentage (MD), variance difference percentage (VD), coincidence rate of range (CR) and variable rate of coefficient of variation (VR) were used to evaluate the representativeness of core collections constructed by this strategy. A cotton germplasm collection of 1,547 accessions with 18 quantitative traits was used to construct core collections. Genotypic values of all quantitative traits of the cotton collection were unbiasedly predicted based on mixed linear model approach. By three sampling percentages (10, 20 and 30%), four genetic distances (city block distance, Euclidean distance, standardized Euclidean distance and Mahalanobis distance) combining four hierarchical cluster methods (nearest distance method, furthest distance method, unweighted pair-group average method and Ward’s method) were adopted to evaluate the property of this strategy. Simulations were conducted in order to draw consistent, stable and reproducible results. The principal components analysis was performed to validate this strategy. The results showed that core collections constructed by LDSS strategy had a good representativeness of the initial collection. As compared to the control strategy (stepwise clusters with random sampling strategy), LDSS strategy could construct more representative core collections. For LDSS strategy, cluster methods did not need to be considered because all hierarchical cluster methods could give same results completely. The results also suggested that standardized Euclidean distance was an appropriate genetic distance for constructing core collections in this strategy.     

贵州野生猕猴桃表型遗传多样性分析

通过对146份贵州猕猴桃种质资源表型遗传多样性的研究,为贵州猕猴桃品种选育打下基础,对146份不同区域猕猴桃种质资源48个质量性状进行描述、赋值,并结合单果重等9个数量性状,使用主成分分析、聚类分析等进行综合评价。结果表明,57个质量性状和数量性状均存在丰富的多样性和变异性;146份资源的Shannon’s遗传多样性指数为1.28,从各区域遗传多样性指数可以看出,演化进程上从遗传多样性指数高的地区向低的地区进行演化;主成分分析结果显示,前14个主成分累计贡献率达75.076%,其中前6个主成分的累计贡献率达51.911%,为提高品种选育和评价的工作效率,可将猕猴桃种质资源的描述指标简化为新梢被毛、果实被毛等18个性状;聚类结果显示,贵州猕猴桃种质的欧氏距离为1.00~25.00之间,在D=19.25处,146份野生猕猴桃分为6个类群。本文有效揭示了贵州省猕猴桃种质资源丰富的多样性和亲缘关系,明确野生猕猴桃各种群间性状区分特征和部分优良资源性状的地理分布,对贵州猕猴桃种质资源的种质鉴定、保护利用和品种选育有重要意义。     

基于SRAP分子标记的材用云南松种质保存库构建策略

以云南松（Pinus yunnanensis Franch.）全分布区内干形优良的780株样株作为原种质,基于SRAP分析的位点作为种质保存库构建数据,设10%、20%、30%、40% 4个抽样比例,采用改进的最小距离逐步取样法构建其种质子集。结果显示：种质子集的多态位点保留率均在90%以上且等位基因保留率皆大于95%,5个遗传多样性评价参数最小值均为10%抽样比例种质子集,且该子集居群内的遗传多样性小于原种质;在种质子集与原种质的均值t检验中,10%抽样比例种质子集有2个指标与原种质间存在显著差异;方差F检验中,20%和10%抽样比例种质子集的分别有1个和6个遗传多样性指标与原种质有显著差异且方差小于原种质;种质子集的遗传多样性均值与原种质的相关系数全部达到0.99以上,40%和30%抽样比例种质子集的遗传多样性方差与原种质的相关系数均大于0.80;30%抽样比例种质保存库的平均遗传距离较原种质提高了52.16%,保持了原种质的方差分量分配模式,以较大的遗传距离实现了与原种质相似的聚类。本研究确认30%抽样比例种质保存库可以作为材用云南松种质资源的代表性子集。     

Investigation of Combining Plant Genotypic Values and Molecular Marker Information for Constructing Core Subsets

In the present study, a strategy was proposed for constructing plant core subsets by clusters based on the combination of continuous data for genotypic values and discrete data for molecular marker InformaUon. A mixed linear model approach was used to predict genotyplc values for eliminating the environment effect. The ＂mixed genetic distance＂ was designed to solve the difficult problem of combining continuous and discrete data to construct a core subset by cluster. Four commonly used genetic distances for continuous data （Euclidean distance, standardized Euclidean distance, city block distance, and Mahalanobls distance） were used to assess the validity of the conUnuous data part of the mixed genetic distance; three commonly used genetic distances for discrete data （cosine distance, correlaUon distance, and Jaccard distance） were used to assess the validity of the discrete data part of the mixed genetic distance, A rice germplasm group with eight quantitative traits and information for 60 molecular markers was used to evaluate the validity of the new strategy. The results suggest that the validity of both parts of the mixed geneUc distance are equal to or higher than the common geneUc distance. The core subset constructed on the basis of a combination of data for genotyplc values and molecular marker information was more representative than that constructed on the basis of data from genotypic values or molecular marker informaUon alone. Moreover, the strategy of using combined data was able to treat dominant marker informaUon and could combine any other continuous data and discrete data together to perform cluster to construct a plant core subset.     

基于表型性状的孔雀草种质遗传多样性分析

为了了解孔雀草种质间的亲缘关系,提高孔雀草种质的利用效率,从18个形态特征对40份孔雀草种质进行了遗传变异分析、主成分分析及聚类分析。结果表明,孔雀草表型多样性丰富,种质间表型性状变异程度高,变异系数(CV值)范围3.92%~46.25%,以花朵数最大,其次是冠幅和株高;Shannon-Weaver多样性指数则以叶片性状及花性状较高,平均2.0以上。国内种质比国外种质多样性更丰富。通过主成分分析,筛选出对总体方差累计贡献率达78.949%的4个主成分,并筛选出综合性状表现良好的种质10份。参试的40份种质在欧氏距离阈值为7.29处可分为两大类,一类植株生长势较强包含2份种质(水星黄色和橙色);其余38份种质为一类,在欧氏距离阈值为6.0处,又以花色差异可进一步划分为2个类群,说明生长势及花色可作为孔雀草种质依据表型性状分类的重要指标。     

基因型值多次聚类法构建作物种质资源核心库

采用合适的遗传模型无偏预测基因型值,用基因型值进行聚类分析,采用马氏距离计算遗传材料间的遗传距离,并用不加权类平均法（ＵＰＧＭＡ）进行聚类,根据树型图,从遗传变异相似的每组二个遗传材料中随机选取一个遗传材料,如组内只有一个遗传材料,则选取该遗传材料,对所取的所有遗传材料再次聚类、取样,直至所取遗传材料的数量为总遗传的２０％￣３０％,这些遗传材料作迷为核心聚类。用方差同质性测验、均值ｔ测验评核心资源     

山茱萸种质资源的ISSR遗传多样性分析与初级核心种质库的构建

采用ISSR 标记技术对不同来源地的48份山茱萸种质资源的遗传多样性进行了分析,并依据最小遗传距离逐步抽样法构建了该初级核心种质资源库.结果显示:筛选出的13个多态性引物共扩增出190个位点,多态性位点比率达93.16%,平均Shannon信息指数(I)为0.402 5,平均Nei's基因多样性指数(H)为0.259 4,平均有效等位基因数(NE)为1.425 0.聚类分析表明,种质间的遗传相似系数介于0.65～0.90之间,除个别种质外,48个种质聚类结果与地区来源有较高的一致性.随着抽取种质数目的减少,多态性比率明显降低,但种质库遗传多样性参数变化较小;抽样3构建的初级核心种质库最具代表性,抽样数是抽样前的30%左右,多态位点比率是抽样前的96.0%.     

山茱萸种质资源数量性状分析及核心种质库评价

对从全国收集的75份山茱萸种质资源,从叶长、叶宽、果实横径、果实纵径、鲜果百粒重、种子千粒重、种子含水量、枣皮灰分、枣皮水分、水溶性浸出物和马钱素含量等表型性状,通过分析其变异系数和各性状间的相关性,采用欧氏系统聚类法抽取核心种质,并对构建的核心种质库进行评价。分析结果显示,75份山茱萸种质资源在叶长、叶宽、鲜果百粒重、种子千粒重、枣皮灰分和马钱素含量等性状上的变异系数均高于10%,说明这些性状变化范围较大,个体间性状不稳定,易受环境因素的影响;而果实横径、果实纵径、种子含水量、枣皮水分和水溶性浸出物的变异系数均低于10%,说明这些性状变异较小,表型性状比较稳定。相关性分析结果显示,各性状间都存在一定的相关性,其中果实纵径和果实横径与鲜果百粒重呈显著正相关(0.396b和0.312b),说明果实纵横径是影响果实重量的关键因素;水溶性浸出物大小与果实横径、果实纵径、马钱素含量呈现显著性正相关(0.481b、0.280a和0.372b),表明水溶性浸出物含量的高低与山茱萸有效成分马钱素含量和果实大小及形状密切正相关,这将为种质的筛选和评价提供依据。通过最小距离逐步抽样法抽出22份种质构成核心种质库（占初始种质库的29.33%）,采用欧氏距离聚类对抽样构成的初级核心种质库进行评价,结果显示,各性状均值t检验均不显著,并且极差符合率（CR%= 90.63%）大于80%,说明抽取的初级核心种质库能够很好地代表原有种质,从而达到了提高种质保存效率的目的,这将为进一步研究山茱萸核心种质库构建和其它药用植物构建核心种质提供参考。