俞信英，沈曉嵐，李魯峰，王煒勇，俞少華*，郁永明

(1.浙江省蕭山棉麻研究所,浙江杭州 311202;2.杭州市蕭山區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所,浙江杭州 311201)

浙江省沿海地區(qū)芝麻地方品種的表型遺傳多樣性

俞信英1，沈曉嵐1，李魯峰2，王煒勇1，俞少華1*，郁永明1

(1.浙江省蕭山棉麻研究所,浙江杭州 311202;2.杭州市蕭山區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所,浙江杭州 311201)

利用表型性狀探討了浙江省沿海地區(qū)19份芝麻地方品種資源的遺傳多樣性。結(jié)果表明,27個(gè)數(shù)量性狀的變異系數(shù)為5.6%～93.7%,55個(gè)質(zhì)量性狀Shannon-wiener遺傳多樣性指數(shù)為0～1.55。農(nóng)藝性狀聚類(lèi)分析表明,19份資源分為3類(lèi),類(lèi)的劃分與胚軸長(zhǎng)度、株高、果軸長(zhǎng)度、中下部葉長(zhǎng)比例、千粒重、單株產(chǎn)量等性狀相關(guān),而與地域來(lái)源無(wú)關(guān)。

芝麻;地方品種;表型性狀;遺傳多樣性;聚類(lèi)分析

文獻(xiàn)著錄格式:俞信英,沈曉嵐,李魯峰,等.浙江省沿海地區(qū)芝麻地方品種的表型遺傳多樣性[J].浙江農(nóng)業(yè)科學(xué),2015,56(5):748-751.

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20150562

芝麻是胡麻科(Pedaliaceae)芝麻屬(Sesamum)的栽培種,是最古老的油料作物之一。芝麻雖是小作物,但其富含不飽和脂肪酸,營(yíng)養(yǎng)價(jià)值高,在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)上深受歡迎,且具有生育期短、適應(yīng)性廣、耐旱耐瘠等特點(diǎn),全國(guó)各地均有栽培[1-3]。浙江芝麻種植面積很小,但分布范圍廣,全省各地均有種植。種質(zhì)資源是國(guó)家重要的戰(zhàn)略性資源,地方農(nóng)家品種是農(nóng)作物資源的重要組成部分。關(guān)于芝麻種質(zhì)資源研究已有許多報(bào)道。如利用同工酶分析和RAPD,SRAP,SSR等分子標(biāo)記方法研究[4-7],國(guó)內(nèi)通過(guò)形態(tài)學(xué)研究的較多[8-13]。但有關(guān)浙江芝麻資源間親緣關(guān)系和遺傳多樣性方面的研究尚未見(jiàn)報(bào)道。2008-2012年,在國(guó)家科技基礎(chǔ)性工作專(zhuān)項(xiàng)“沿海地區(qū)抗旱耐鹽堿優(yōu)異性狀農(nóng)作物種質(zhì)資源調(diào)查”的支持下,本課題組在浙江沿海地區(qū)共采集芝麻地方品種資源19份,詳細(xì)記載形態(tài)性狀,并進(jìn)行遺傳多樣性和親緣關(guān)系分析,以便為資源保存和育種應(yīng)用提供依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試材為在浙江省沿海地區(qū)采集到的19份芝麻品種資源,其中嘉興市6份,紹興市1份,寧波市10份,溫州市2份。資源命名按當(dāng)?shù)厮追Q(chēng)確定,無(wú)品種名或有同名的加冠以采集地的鄉(xiāng)鎮(zhèn)名(表1)。

表1 供試芝麻品種的名稱(chēng)與來(lái)源

1.2 性狀觀察記載與數(shù)據(jù)處理

所有材料在浙江省杭州市蕭山區(qū)農(nóng)科所試驗(yàn)地統(tǒng)一種植,進(jìn)行常規(guī)栽培管理。2008-2010年種植,只觀察品種純度,去雜去劣。2011年4月24日每品種種植1個(gè)小區(qū),小區(qū)面積13.3 m2,株距0.15 m,行距0.5 m,不設(shè)重復(fù)。經(jīng)觀察,植株間性狀表現(xiàn)一致。按照《芝麻種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[3]進(jìn)行形態(tài)、性狀、生育期等觀察記載和數(shù)據(jù)采集。選取小區(qū)中間的10株測(cè)量數(shù)量性狀,取平均數(shù)作為該資源的性狀值;質(zhì)量性狀按小區(qū)整體表現(xiàn)確定。性狀匯總后,最終選擇55個(gè)質(zhì)量性狀和27個(gè)數(shù)量性狀進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。對(duì)質(zhì)量性狀,按性狀值代碼進(jìn)行數(shù)字化后,統(tǒng)計(jì)各表型的分布頻率,參照J(rèn)ain等[13]方法計(jì)算Shannon-Wiener遺傳多樣性指數(shù)(H’),以性狀代碼值參與聚類(lèi)分析;統(tǒng)計(jì)數(shù)量性狀的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值、極差和變異系數(shù),并參照郭麗芬等[14]方法對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理。上述操作均在Excel軟件中完成,最后利用SPSS 10.0軟件以最短距離法進(jìn)行聚類(lèi)分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 質(zhì)量性狀遺傳多樣性

從遺傳多樣性指數(shù)來(lái)看(表2),供試芝麻所觀察的55個(gè)質(zhì)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)為0～1.55,變化較大。其中莖茸毛長(zhǎng)短、分枝類(lèi)型、分枝部位、主莖分枝狀態(tài)等9個(gè)性狀的遺傳多樣性指數(shù)＞1,表明供試材料在這些性狀上的遺傳多樣性較為豐富。從性狀各表型出現(xiàn)的頻率看,植株形態(tài)、花唇類(lèi)型等12個(gè)性狀的一個(gè)或數(shù)個(gè)表型出現(xiàn)空缺,而另一表型出現(xiàn)頻率＞90%,其中子葉顏色等7個(gè)性狀為單一表型,說(shuō)明在這些性狀上的多樣性較低(遺傳多樣性指數(shù)為0～0.34)。

表2 55個(gè)芝麻質(zhì)量性狀的遺傳多樣性

2.2 數(shù)量性狀遺傳多樣性

從表3可以看出,芝麻27個(gè)數(shù)量性狀的變異系數(shù)為5.6%～93.7%。其中中部葉寬、頂部葉寬、頂部葉柄長(zhǎng)和每株蒴果個(gè)數(shù)的變異系數(shù)均在50%以上,說(shuō)明其遺傳多樣性較豐富;主莖始蒴高度、基部葉寬、中部葉長(zhǎng)等7個(gè)性狀雖變異系數(shù)不超過(guò)50%,但其極差比平均值大,說(shuō)明這些性狀的多樣性也較豐富。

2.3 聚類(lèi)分析

基于82個(gè)表型性狀對(duì)浙江省沿海地區(qū)19個(gè)芝麻地方品種資源進(jìn)行聚類(lèi)分析(圖1)。

從圖1可以看出,19份資源在相對(duì)距離25.0處分為3類(lèi)。分類(lèi)與胚軸長(zhǎng)度、株高、果軸長(zhǎng)度、中下部葉長(zhǎng)比例、千粒重、單株產(chǎn)量等性狀相關(guān),而與地域來(lái)源無(wú)關(guān)。z1(觀城芝麻)、z2(嵐山芝麻)、z3(臨山白芝麻)、z4(秦山黑芝麻)4品種聚為第I類(lèi),該類(lèi)品種的特征為葉較寬,中部葉長(zhǎng)于下部葉,千粒重大,單株產(chǎn)量較低,花藥黃褐色,該類(lèi)品種可做大粒親本用。z7(莼湖芝麻)單獨(dú)為第II類(lèi),該品種的特征為胚軸短,株高矮,果軸短,頂部葉長(zhǎng),始花節(jié)位高,千粒重高。其他14個(gè)品種聚為第III類(lèi),該類(lèi)品種的主要特征為植株較高,基部葉長(zhǎng),中上部葉較小,單株產(chǎn)量較高。另通過(guò)數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀單獨(dú)聚類(lèi)發(fā)現(xiàn),55個(gè)質(zhì)量性狀聚類(lèi)結(jié)果與全部性狀聚類(lèi)結(jié)果差異明顯;而27個(gè)數(shù)量性狀的聚類(lèi)結(jié)果與全部性狀聚類(lèi)較一致。說(shuō)明浙江沿海地區(qū)芝麻資源的形態(tài)指標(biāo)聚類(lèi)分析中,數(shù)量性狀較質(zhì)量性狀重要。

表3 芝麻數(shù)量性狀的表型變異

圖1 基于表型性狀的19份芝麻品種資源聚類(lèi)圖

經(jīng)計(jì)算發(fā)現(xiàn),z14與z18,z18與z19兩對(duì)品種的歐氏距離較小,存在同名異種可能。

3 小結(jié)與討論

種質(zhì)資源的遺傳多樣性是生物適應(yīng)環(huán)境氣候和土壤等特異性而進(jìn)化形成的,豐富的農(nóng)家品種可為種質(zhì)創(chuàng)新和新品種選育提供良好的遺傳基礎(chǔ)。通過(guò)農(nóng)藝性狀遺傳多樣性研究,能從整體了解資源的豐富程度,為資源保存和育種利用提供依據(jù)。雖然在種質(zhì)資源評(píng)價(jià)研究中已有較多的分子標(biāo)記技術(shù)應(yīng)用,但傳統(tǒng)的農(nóng)藝性狀觀察鑒定依然是不可或缺的,也是種質(zhì)資源研究最基本、最直觀的方法和手段[8-9,15]。本研究利用農(nóng)藝性狀鑒定發(fā)現(xiàn),浙江省沿海地區(qū)19份資源間只有少數(shù)幾個(gè)性狀上表現(xiàn)遺傳多樣性較豐富,大部分形態(tài)性狀差異較小,歐氏距離也小,且聚類(lèi)結(jié)果與采集地?zé)o明顯關(guān)系。這與張鵬等[9]的研究結(jié)果一致。

本研究表明數(shù)量性狀比質(zhì)量性狀重要,這與王煒勇等[15]對(duì)浙江沿海地區(qū)甜瓜資源的研究結(jié)果相異,說(shuō)明不同作物間數(shù)量性狀或質(zhì)量性狀對(duì)聚類(lèi)的作用是不相同的。

由于地方品種命名不夠規(guī)范,出現(xiàn)同種異名和同名異種的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生,本研究對(duì)歐氏距離較小的幾對(duì)品種z14與z18(5.4)、z18與z19(6.2)進(jìn)行各性狀的詳細(xì)比較發(fā)現(xiàn),z14(茶院黑芝麻)與z18(鹽官芝麻)除數(shù)量性狀的微小差異外,在55個(gè)質(zhì)量性狀中,僅葉角1個(gè)為直立1個(gè)為平展、種子形狀1個(gè)卵形1個(gè)尖橢圓形,其他性狀完全一致,這些差異不排除觀察誤差引起,因此這2個(gè)品種很可能為同種異名,需下一年繼續(xù)鑒定以確認(rèn)。z18(鹽官芝麻)與z19(定塘芝麻)的質(zhì)量性狀除葉角不同外,株型1個(gè)單桿1個(gè)分枝,且數(shù)量性狀差異也略大,不像同種異名。

通過(guò)研究,總體了解了浙江省沿海地區(qū)芝麻地方品種資源的遺傳多樣性水平,明確了資源間親緣關(guān)系的遠(yuǎn)近,并篩選了一些優(yōu)異基因資源。如秦山黑芝麻(z4)莖干和蒴果茸毛密而長(zhǎng),有利于抗蟲(chóng)耐旱;嵐山芝麻(z2)開(kāi)花集中,生育期短,可作為早熟親本;林埭芝麻(z10)為單桿型且單株蒴果多,可作為高產(chǎn)親本用。這可為今后芝麻育種和資源利用提供參考。本研究?jī)H對(duì)農(nóng)藝性狀進(jìn)行了觀察,今后對(duì)品質(zhì)性狀一起研究將會(huì)更完善;同時(shí)農(nóng)藝性狀易受外界環(huán)境的影響,如結(jié)合分子標(biāo)記手段進(jìn)一步鑒定,結(jié)果將會(huì)更可靠。

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(責(zé)任編輯：張瑞麟)

表1 不同種植密度對(duì)義烏白絲瓜產(chǎn)量與主要經(jīng)濟(jì)性狀的影響

3 小結(jié)與討論

不同種植密度對(duì)義烏白絲瓜的產(chǎn)量及主要經(jīng)濟(jì)性狀有著明顯的影響。雖然在瓜長(zhǎng)、瓜橫徑、單瓜重等單瓜性狀方面是隨著種植密度的降低而增加,但單株結(jié)瓜數(shù)和產(chǎn)量并不是隨著種植密度的降低而增加。當(dāng)種植密度為250 cm×30 cm時(shí),雖然單位面積內(nèi)植株較多,但單株結(jié)瓜數(shù)明顯減少,單瓜性狀變差,導(dǎo)致產(chǎn)量最低;而種植密度為250 cm× 60 cm時(shí),雖然單瓜性狀較好,但單位面積內(nèi)植株較少,單株結(jié)瓜數(shù)由于受其品種本身的結(jié)瓜習(xí)性決定,又不是最多,因而也不能獲得高產(chǎn)。試驗(yàn)結(jié)果表明,義烏白絲瓜的種植密度以250 cm×50 cm即種植8 250株·hm-2左右為宜,植株個(gè)體與群體協(xié)調(diào),既能發(fā)揮其品種本身良好的結(jié)瓜習(xí)性,又能使其單瓜性狀表現(xiàn)更優(yōu),從而獲得更高的產(chǎn)量。

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(責(zé)任編輯：張才德)

S 565.3

A

0528-9017(2015)05-0748-04

2014-11-25

國(guó)家科技基礎(chǔ)性工作專(zhuān)項(xiàng)(2007FY110500-05)

俞信英(1962-),女,浙江杭州人,高級(jí)農(nóng)藝師,主要從事花卉和農(nóng)作物種質(zhì)資源研究工作。E-mail:yxy620821 @163.com。

俞少華。E-mail:ysh620906@163.com。