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。     

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。     

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。     

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。     

福建武平朱砂根种质资源表型性状遗传多样性分析

为了研究朱砂根（Ardisia crenata Sims）种质资源表型多样性,利用变异分析、相关性分析、主成分分析以及聚类分析等方法对56份朱砂根种质资源的32个表型性状进行了分析。多样性分析结果表明56份朱砂根种质存在丰富的变异,18个质量性状的Shannon-Wiener多样性指数变化范围为0.300～1.247,均值为0.734;14个数量性状Shannon-Wiener多样性指数1.931～2.071,均值2.007,变异系数8.98%～46.32%,均值23.3%。相关性分析结果表明,果实横径和纵径相关性最大,果皮颜色与果枝总轴颜色、果枝分轴颜色、果柄颜色均呈极显著正相关,节间长度与株高、当年生主干高均呈极显著正相关。主成分分析结果表明,8个主成分累计贡献率达到76.34%,主要为植株与果枝长度,果实、叶片等颜色,是朱砂根种质表型差异的主要因素;筛选获得4个综合得分高的朱砂根优良种质资源。聚类分析可将56份朱砂根种质分为6个类群,不同类群间表型性状存在较大差异。丰富的表型多样性和变异类型为朱砂根优良种质资源的选育、开发和利用奠定了基础。     

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。     

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。     

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。     

大豆种质资源农艺性状和产量的年份间差异及其关系

明确大豆种质资源农艺性状的变化及其与产量的关系对大豆遗传育种具有重要的意义。以249份大豆种质资源为材料,应用多元统计方法分析了大田条件下两年间大豆农艺性状与产量的变化。结果表明,大豆种质资源的农艺性状和产量两年变异系数分别为6.2%~78.0%和6.3%~48.5%,变异较大。生育日数因在黄淮海区域生态类型较接近,变异系数较小;而主茎节数变异系数也较小。株高、有效分枝数、底荚高度、单株荚数、单株粒数、每荚粒数、单株粒重、百粒重、单位面积产量则相对变异较大。品种之间农艺性状和产量差异均显著。不同年份间生态因子（温度、降水量及日照时数）对大豆农艺性状和产量的影响较大,年份间不同指标差异亦显著。分别对两年农艺性状采用主成分分析,简化为4个与产量相关的独立指标,并建立了产量与农艺性状之间的方程Y=17.5-1.76x1+1.32x2+0.30x3+2.50x4和Y=198.8-3.12x1+7.71x2+0.08x3+2.71x4以表达其量化关系;采用聚类分析方法将两年中249份大豆种质资源分别聚为5类,并分析了各类品种的特性,为高产稳产大豆新品种的选育以及高产栽培措施的调控提供理论依据。     

槭树种质资源的翅果数量性状研究

为了探讨槭属树种的亲缘关系及演化趋势,对采集的68份槭树种质材料（包括27个槭属树种以及7个变种）的7个翅果性状用SAS8.0统计分析软件进行主成分分析,结果表明：前3个主成分的累计贡献率达83.9%,可分别代表翅果大小、翅果角度和产量的综合因子。另外,根据翅果的7个性状进行聚类分析,进一步明确槭属树种的亲缘关系,为槭树种质资源的研究提供了重要依据。     

用5种同工酶分析云南芋种质资源的遗传多样性

用5种同工酶(酯酶、过氧化物酶、超氧化物歧化酶、多酚氧化酶、细胞色素氧化酶)分析云南48份芋材料遗传多样性,并将5种同工酶的酶带检测结果进行聚类分析.结果表明:48份材料的5种同工酶的酶带数分别在11～19条之间,除超氧化物歧化酶仅有3种酶谱类型外,其余4种同工酶的酶谱数均超过检测试材的半数.将聚类结果与试材的植物学性状相比较,发现以来源、用途、生态位和叶柄、叶心颜色等能对聚类结果进行初步分类,并给予合理解释.因此从试材的植物学性状观察、野生和半野生种的存在以及蛋白质表达水平的同工酶分析结果来看,云南省的芋种质资源呈现丰富的遗传多样性.这为芋遗传变异的进一步深入研究以及对正面临巨大威胁的云南芋资源进行原生境保存的可能性提供了依据.     

灰楸形态多样性分析及核心种质初步构建

根据对267个灰楸的15个相关性状的方差和主成分等统计分析结果,评价灰楸种质资源的形态多样性。并且将种质资源按地理流域进行分组,以欧氏距离结合离差平方和的方法进行系统聚类,以生产或育种过程中起过重要作用的品种为必选材料,初步构建了63份核心种质,占总种质的23.6%。63份核心种质和总种质遗传多样性t检验未达到显著水平,表明初步构建的灰楸核心种质能代表总体资源的遗传多样性。     

大蒜种质产量和品质性状主成分聚类分析与综合评价

以40个大蒜品种为供试材料,依据数值分类学的性状选择原则,分别于大蒜生长期和采收后进行农艺性状指标的采集。估算40个大蒜品种16个农艺性状及4个品质指标的主成分,并以前3个主成分和遗传相似性系数为基础,分别作二维散点图和系统聚类分析。40份大蒜品种前7个主成分累计贡献率达85%。根据品种性状主成分表现,评选出性状优良的大蒜品种共10个。在聚类图中,在0.14的遗传相似性水平上可以把40份品种分成4类,即由5份种质组成的类群Ⅰ;由28份种质聚成的类群Ⅱ;由改良蒜等4份种质组成的类群Ⅲ,及苏联蒜等3份种质组成的类群Ⅳ。全部种质的遗传相似性系数在0.07～0.64之间,很好地揭示了品种类群间存在的亲缘关系。