普通菜豆种质资源遗传多样性研究进展

普通菜豆于15世纪从美洲直接引入中国,作为重要的食用豆类作物之一,在我国的许多地区广泛种植。本文对普通菜豆的起源、驯化、传播以及遗传多样性研究等方面的进展进行综述,并根据普通菜豆育种和生产中存在的问题及今后的研究方向提出一些建议,旨在为普通菜豆的种质收集保存以及合理利用提供参考。     

普通菜豆种质资源芽期抗旱性鉴定

摘要：干旱是影响我国普通菜豆生产的主要因素之一,筛选芽期抗旱性种质资源,培育抗旱品种,有利于提高普通菜豆品种的出苗率和幼苗长势,对发展我国普通菜豆生产具有重要意义。本研究首先以4份普通菜豆种质为材料,检测了不同渗透势PEG6000溶液模拟旱胁迫下的发芽率和发芽势,确定了PEG6000溶液的最适渗透势为-0.7MPa（浓度为19.6%）;以-0.7MPa的PEG6000溶液对121份普通菜豆种质进行芽期模拟旱胁迫,测定发芽率、发芽势、下胚轴长、胚根长、干重和鲜重等10项指标;通过主成分分析筛选出相对发芽率、相对发芽势、相对鲜重、相对干重、相对胚根长,相对总芽长,相对胚根/下胚轴指数、相对发芽指数、相对活力指数等9项指标可以有效评价普通菜豆的芽期抗旱性;利用隶属函数分析法对121份种质的芽期抗旱性进行综合评价,筛选出跃进豆（F0000156）、白扁豆（F0000613）等芽期抗旱性种质,为普通菜豆抗旱生理与机制研究、抗旱育种奠定了基础。     

菜豆种质资源RAPD多样性的研究I

收集了国内43个菜豆栽培品种,国际热带农业中心13个半野生品种,波兰4个矮生品种,共60个菜豆品种资源,将其分成三大类型,即蔓生种35个,矮生种12个,半野生种13个,从RAPD标记开展研究,探明种内及各种群间的遗传多样性。采用简易SDS方法从60份菜豆幼叶中提取基因组DNA,使用经过筛选的29个引物共检测到314个位点,多态位点比率为0.854,其中蔓生种多态位点比率最高达0.958,矮生种为0.733,半野生种为0.573,说明60个菜豆种质资源中蔓生种多态位最强。根据Shannon指数和Nei指数的估测,菜豆种内的遗传多样性主要分布于蔓生种群内,在所研究的蔓生、矮生、半野生种群中,蔓生种群的遗传多样性水平最高,矮生种群其次,半野生种群最次,在全部314条扩增带中,有10条谱带分别为蔓生种所特有,矮生种及半野生种分别有1条特征谱带,说明蔓生种的遗传变异水平较大。     

中国普通菜豆种质资源朊蛋白变异及多样性分析

朊蛋白是研究普通菜豆遗传多样性的一种重要且有效的生化标记。本试验通过SDS-PAEG凝胶电泳检测中国普通菜豆种质资源的朊蛋白变异类型,分析中国普通菜豆种质资源的遗传多样性及组成特点。来自中国13个省(自治区)的445份供试材料共检测到S、Sb、Sd、B、C、CA、T、PA、To、H、H1、CH 12种朊蛋白类型,表明中国普通菜豆种质朊蛋白变异类型丰富,遗传多样性水平较高。其中,Sb型朊蛋白种质最多,占比29.0%;T型其次,占比28.1%。依据朊蛋白类型在不同基因库的特异性,将研究材料明显地区分为中美基因库和安第斯基因库两大类。研究还发现中国普通菜豆种质资源中地方种质朊蛋白类型变异丰富,多样性明显高于现代育成品种或品系。最后,对种质朊蛋白类型与百粒重、子粒颜色、粒型进行相关性分析,结果表明朊蛋白类型与百粒重呈极显著正相关,而朊蛋白类型与子粒颜色、粒型2个性状之间无明显相关性。本研究结果将为普通菜豆种质资源的保护及有效地挖掘优质种质资源提供理论依据。     

不结球白菜种质资源形态性状多样性分析

分析了125份不结球白菜的形态多样性.结果表明,我国不结球白菜具有丰富的形态多样性,以江苏的平均多样指数最高,达0.972,性状中以叶柄长的变异系数最大,达59.77%.通过多变量的主成分分析,第一主成分和第二主成分代表了不结球白菜形态多样性的48.4%.通过系统聚类,把125份不结球白菜种质资源聚成6类,普通白菜不同程度地分别与塌菜、菜心、分蘖菜和薹菜聚在一起,说明普通白菜与其它种类间存在一定的亲缘关系.     

慈姑种质资源表型性状多样性分析

对保存在国家种质武汉水生蔬菜资源圃内慈姑41份地方品种、26份野生资源的遗传多样性进行了分析。结果表明:各性状多样性指数均较大,数量性状遗传多样性指数(1.840～2.039)高于质量性状(1.033～1.382),说明这些慈姑种质资源具有广泛的遗传多样性,且数量性状遗传变异更丰富;与慈姑种质资源产品相关的性状变异系数较高(24.16%～62.01%),利用现有资源选育球茎大、产量高的品种成为可能。基于慈姑资源13个表型性状的聚类分析,将67份慈姑种质资源分为3类,第Ⅰ类为野生资源类群,该类可进一步分为3个亚类,第Ⅱ类为栽培黄慈姑类群,第Ⅲ类为栽培乌慈姑类群,该类亦可进一步分为2个亚类,大类或亚类间亲缘关系较远,在慈姑杂交育种时宜选择类群间或者亚类间的材料为亲本。     

山羊豆种质资源形态多样性分析

采用15个形态性状对43份山羊豆种质资源进行遗传多样性分析,结果表明,山羊豆种质资源遗传变异丰富,多样性指数为1．863,其中俄罗斯南部地区可能是山羊豆形态多样性的分布中心。基于形态性状的聚类分析把43份材料聚为5类,其中第1类15份资源的株高和主茎分枝数明显高于其他类,且叶量丰富,营养性状表现良好;结实性状中荚果长和百粒重较大,综合性状表现较好,可以从中筛选合适的材料作为引种驯化和育种的试验材料。     

菜豆炭疽菌生理小种鉴定及普通菜豆种质的抗性评价

对来源于黑龙江、吉林、内蒙古、河北、云南等8个省（市）的15个菜豆炭疽菌分离物进行生理小种鉴定,鉴别出5个菜豆炭疽菌生理小种,其中81号小种出现的频率高达67％,是中国的优势小种。用81号小种对181份菜豆进行抗性鉴定,发现高抗材料2份,抗病材料43份,高感材料33份,说明我国菜豆种质资源对炭疽菌81号小种抗感差异显著,抗病资源丰富。     

燕麦种质资源主要农艺性状的遗传多样性分析

燕麦种质资源是燕麦育种的重要基础,对燕麦遗传多样性的研究不仅有助于种质资源的搜集、管理和利用,也有利于进行核心种质的研究。为了解不同地区燕麦种质资源在农艺性状上的遗传多样性,对74份皮、裸燕麦种质资源13个性状的遗传多样性进行了聚类分析与主成分分析。结果表明:各性状的遗传多样性指数较大,多样性指数最高的是主穗粒重,其次是千粒重和穗长;性状变异系数最大的是单株分蘖数,其后依次为单株粒重和主穗粒重,最小的为株高;根据品种间各性状的遗传差异,通过聚类分析将74份资源材料划分为5类,其中36份皮燕麦资源被分为2类,26份裸燕麦资源被分为2类,7份皮燕麦和5份裸燕麦被分为一类,其中,类群Ⅰ可作为高产育种目标的亲本,类群Ⅲ可作为粒型育种目标的亲本,类群Ⅳ、Ⅴ可作为株高和小穗等育种目标的亲本;8个数量性状主成分分析的结果表明,前4个主成分对变异的累计贡献率达86.27%,第一主成分反应产量,第二主成分反应粒型,第三、第四主成分分别反应分蘖数和株高。     

基于表型性状的陆地棉种质资源遗传多样性分析

通过田间性状观测、室内考种分析及纤维品质检测,对来自我国各棉区及国外各类型的429份陆地棉优异种质进行连续2年2点15个表型性状的鉴定及综合评价。结果表明:15个表型性状中始节高、单株铃数和果枝始节位的变异系数最大;各性状的平均遗传多样性指数较高为2.02;主成分分析确立了3类影响因子,表明陆地棉品种选育应集中在纤维品质优良(尤其纤维长度和比强度要高)、高衣分和株铃数多的品种;聚类分析将所有材料分为10个类群,其中第Ⅰ类群占供试材料总数的76.9%,各类群间性状差异明显,聚类结果与材料的地理来源之间没有直接的关系。     

野生小豆种质资源植株形态性状多样性分析

对来自中国、日本、韩国、缅甸4国的55份野生型、40份半野生型小豆种质资源植株形态性状的多样性进行分析,结果表明,野生型小豆与半野生型小豆在株高、平均成熟期、子粒颜色、百粒重等性状方面有明显的差别。95份小豆种质资源通过聚类分析,截值为1.488时可划分为5大类群。来源于缅甸和中国的野生型小豆种质各聚为1个类群,韩国和日本的种质混聚为3个类群。缅甸种质具平均成熟期长、茎秆粗、主茎分枝数多、百粒重轻等特点。中国贵州野生型种质植株较高、茎秆较细、单荚粒数较多、平均成熟期较长。日本野生型种质具有丰产特征。日本和韩国的半野生型小豆,平均成熟期较其他类群早、百粒重高、明度指数高。     

山东大豆种质资源形态多样性分析

通过对山东省205份大豆种质资源的形态多样性分析,结果表明主茎节数的形态多样性指数最高,为1．96;花色的遗传多样性指数最低,为0．63。总体上是数量性状形态多样性指数大于质量性状。通过主成分分析,第一主成分的方差贡献率为36．49％,第二主成分的方差贡献率为13,24％;基于形态性状的聚类分析把205份材料聚为3类,其中第1类149份材料,品种生育日数较短,株高低,主茎节数和分枝数均少于其他2类。第2类54份材料,品种生育日数稍长,单株荚数、单株粒数较多,株高较高,百粒重较小。第3类仅2份材料,分别来自第Ⅳ生态区和第Ⅴ生态区。这2个品种生育期较长,株高较高。百粒重较大。     

中国普通菜豆形态性状分析及分类

对129份中国普通菜豆地方品种的形态性状进行分析,结果表明,8个性状共检测到35个变异类型,平均变异类型为4.375个,平均多态信息含量为0.5638。中国普通菜豆包括安第斯和中美两个基因库种质,中美洲基因库资源在参试资源中比重较大,但安第斯基因库资源遗传多样性水平高于中美基因库材料。由中美基因库向安第斯基因库渗透的天然杂交种质可为普通菜豆高产、优质、抗逆育种提供有价值的桥梁品种。     

Description and analysis of genetic diversity between commercial bean lines (Phaseolus vulgaris L.)

The effectiveness of RFLP, DAMD-PCR, ISSR and RAPD markers in assessing polymorphism and relationships between 24 commercial lines of Phaseolus vulgaris L.was evaluated. We have used a Phaseolus-specific minisatellite sequence as a probe, which enabled 23 of the bean lines tested to be fingerprinted. Based on the sequence information obtained, primers corresponding to the bean-specific minisatellite core sequence were used in subsequent PCR amplifications. Our observations indicated that while the DAMD-PCR was sensitive in detecting genetic variation between bean species and between accessions of P. vulgaris, when used alone it may be limited in its ability to detect genetic variation among cultivated bean lines due to the low number of loci amplified. Only one out of the five ISSR primers tested was efficient in generating multiple band profiles, which was insufficient to distinguish all the different bean lines. Reproducible RAPD profiles were obtained, and these allowed us to differentiate all the genotypes tested with seven primers. We ultimately used only results from RFLP and RAPD markers to explore the genetic diversity among commercial bean lines. Both analyses led to the same clustering of the bean lines according to their geographical origins (United States or Europe). With respect to the European lines, the results obtained from RAPD data also enable the lines to be clustered according to their creators. Received: 15 January 2000 / Accepted: 21 March 2000     

中国甜瓜种质资源形态性状遗传多样性分析

对我国各地257份代表性的甜瓜种质资源的20个形态性状进行调查分析,研究其遗传多样性。结果表明,7个质量性状(果实形状、果皮底色、覆纹颜色、覆纹形状、果肉颜色、果肉质地和种子颜色)和6个数量性状(果实横径、果实纵径、单果鲜重、果肉厚度、可溶性固形物含量和种子千粒重)差异明显,其Shannon’s指数分别大于1.00和1.50。所有种质的平均遗传多样性指数为1.09,不同地区种质资源遗传多样性差异明显,多样性指数高低次序分别为：西北、华中、华东、华北、东北和华南。主座标标分析(PCO)将所有种质划分为3个区域,即厚皮种质优势区、厚皮和薄皮种质混合分布区、薄皮种质优势区,不同地区的种质在PCO图上的分布差异明显,西北地区的厚皮甜瓜种质和华中、华东地区的薄皮甜瓜种质广泛分布于3个区域中,其形态遗传多样性比其他地区的种质更加丰富,支持了新疆地区为厚皮甜瓜次级起源中心、黄淮及长江流域为薄皮甜瓜初级起源中心的观点。     

基于农艺性状的山西普通菜豆初级核心种质构建

利用663份山西省普通菜豆资源基于14个农艺性状,采用比较不同分组原则、取样比例和总体取样量不同组合的取样方法,确定了"地理来源+平方根比例+20%总体取样量"为山西省初级核心种质构建的方法。同时,在此基础上对663份资源中一些具有极端性状的资源进行选择,最终确定152份普通菜豆可作为山西省普通菜豆初级核心种质。通过总体与初级核心种质资源多样性分析,数量性状均值比较,数量性状极值、变幅和标准差比较,性状多样性的差异性分析和各性状总体分布的χ2检验,最终得出:152份普通菜豆资源能够代表山西省普通菜豆资源的总体,可作为山西省普通菜豆评价和创新利用的优先样品集。     

豌豆种质资源形态标记遗传多样性分析

通过对国内外不同地理来源624份豌豆资源20个形态性状的评价,初步了解其遗传多样性特点,为解决种质创新与品种改良遗传基础狭窄问题提供思路.对性状表现平均值、变异系数、遗传多样性指数研究结果表明,国内外不同地理来源豌豆资源群闻的遗传变异大;三维主成分分析探测到参试资源由国内和国外两大基因库构成;资源群体间遗传距离的UPG-MA聚类分析结果也表明,国内外豌豆资源聚成两大不同类群,印证了三维主成分分析得到的豌豆资源两大基因库构成的结论.本研究证明基于形态性状评价的遗传多样性分析结果同样可靠.