陶 煉, 謝紅江, 楊文淵, 王永清, 潘翠萍, 涂美艷，李 靖, 張耀勛

(1. 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，四川 成都 610066；2. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，四川 雅安 625014；3. 阿壩州茂縣南新鎮(zhèn)人民政府，四川 茂縣 623200)

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基于葉形態(tài)學(xué)的枇杷小種子植株遺傳多樣性研究

陶 煉1, 謝紅江1, 楊文淵1, 王永清2, 潘翠萍2, 涂美艷1，李 靖1, 張耀勛3

(1. 四川省農(nóng)業(yè)科學(xué)院園藝研究所，四川 成都 610066；2. 四川農(nóng)業(yè)大學(xué)園藝學(xué)院，四川 雅安 625014；3. 阿壩州茂縣南新鎮(zhèn)人民政府，四川 茂縣 623200)

從小種子育種途徑出發(fā)，以79份大五星小種子再生植株為試材，通過測(cè)量各份單株植株的13個(gè)葉形態(tài)特征值，對(duì)其遺傳多樣性進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，退化種子植株在葉形態(tài)上具有較豐富的遺傳多樣性(D=0.785)，其中葉長(zhǎng)(D=0.991)，葉寬(D=0.994)，葉柄長(zhǎng)(D=0.982)，葉柄寬(D=0.995)，葉片厚度(D=0.987)等多樣性指數(shù)居于前列，表現(xiàn)出最高的遺傳多樣性水平，各個(gè)特征變異幅度很大，變異系數(shù)在9.84 %～40.09 %；UPGMA法將79份材料分為了6大類群，各個(gè)類群間葉表型各異且豐富；第Ⅰ類和第Ⅵ類表現(xiàn)最為特殊，明顯區(qū)別于母本大五星。其中Ⅰ類表型為：葉片大型、葉柄粗長(zhǎng)、葉色濃綠、質(zhì)地厚實(shí)、堅(jiān)硬。Ⅵ類表現(xiàn)為葉片細(xì)小、葉柄細(xì)長(zhǎng)、葉色黃綠、質(zhì)地偏薄軟，為枇杷優(yōu)良種質(zhì)選育和核心種質(zhì)構(gòu)建的重要類群。鑒于退化種子植株在葉形態(tài)上呈現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性，且少數(shù)植株表現(xiàn)顯著特殊，因此退化種子途徑可作為一個(gè)新思路進(jìn)行枇杷新品種新品系選育，為小種子途徑開拓種質(zhì)資源提供了重要的形態(tài)學(xué)依據(jù)。

枇杷; 退化種子植株; 性狀; 葉形態(tài); 多樣性

枇杷(EriobotryajaponicaLindl.)原產(chǎn)我國(guó)，是南方名貴特產(chǎn)果品之一[1]。由于果實(shí)成熟于水果淡季，加以果肉柔軟多汁，甜酸適度，風(fēng)味優(yōu)美，又具有很豐富的營(yíng)養(yǎng)價(jià)值[2]和藥用價(jià)值[3]，深受人們喜愛。因此，枇杷優(yōu)良品種的選育和推廣具有很大的發(fā)展空間。

豐富的種質(zhì)資源是培育出優(yōu)良品種的前提和基礎(chǔ)[4]，尋找新途徑拓寬植物遺傳資源范圍，創(chuàng)新和豐富種質(zhì)資源越來越受到育種工作者的重視[5]。近幾年小種子在果樹育種中的價(jià)值成為研究熱點(diǎn)[6-8]，研究表明小種子植株在形態(tài)學(xué)，細(xì)胞學(xué)，分子生物學(xué)水平上均表現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性[9]。因此小種子途徑可能成為一種拓寬和創(chuàng)新種質(zhì)資源的新途徑。

小種子即大小為正常種子的1/3～1/6或更小，飽滿，種胚部分?jǐn)∮?。枇杷果?shí)有5個(gè)心室，每心室各有2粒種子，在果實(shí)發(fā)育過程中，由于各種原因多數(shù)種子不同程度退化，每個(gè)果實(shí)僅有 3～4 粒種子發(fā)育成熟,約有 0.6 粒小種子產(chǎn)生[10]。自20世紀(jì)90年代以來，四川省農(nóng)科院園藝所的研究人員經(jīng)過多年潛心研究，利用大五星枇杷自然授粉所得小種子，成功培育了一批小種子植株。本文從葉形態(tài)標(biāo)記入手對(duì)枇杷小種子植株進(jìn)行分析，旨在檢測(cè)小種子植株遺傳多樣性狀況，為通過小種子途徑進(jìn)行枇杷育種提供依據(jù)，同時(shí)為其它果樹和園藝植物種質(zhì)資源開拓提供思路和借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為四川農(nóng)業(yè)大學(xué)生物技術(shù)研究中心種質(zhì)資源圃內(nèi)79份大五星枇杷后代10年生小種子植株。

1.2 方法

試驗(yàn)于2012-2014年在四川農(nóng)業(yè)大學(xué)生物技術(shù)研究中心種質(zhì)資源圃內(nèi)進(jìn)行, 連續(xù)3年在枇杷夏梢停止生長(zhǎng)期調(diào)查記錄了79株小種子植株葉的13個(gè)形態(tài)學(xué)性狀，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)及對(duì)質(zhì)量性狀的賦值參照《中國(guó)果樹志——龍眼枇杷卷》[1]和《枇杷種質(zhì)資源描述和數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)》[11]。

1.3 分析統(tǒng)計(jì)方法

用Excel 2003統(tǒng)計(jì)各性狀平均數(shù)、標(biāo)準(zhǔn)差、最大值、最小值、極差、變異系數(shù)和多樣性指數(shù)。多樣性指數(shù)采用辛普森指數(shù)[12]，DPS v3.01軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化轉(zhuǎn)換，樣本間的距離采用歐氏距離，應(yīng)用可變類平均法(UPGMA)進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 遺傳多樣性評(píng)價(jià)

枇杷小種子植株葉形態(tài)多樣性分析結(jié)果見表2。各性狀多樣性指數(shù)變化范圍在0.514～0.995，平均為0.785，顯示出豐富的遺傳多樣性，其中葉長(zhǎng)(D=0.991)，葉寬(D=0.994)，葉柄長(zhǎng)(D=0.982)，葉柄寬(D=0.995)，葉片厚度(D=0.987)等多樣性指數(shù)居于前列，表現(xiàn)出最高的遺傳多樣性水平，各個(gè)特征變異幅度很大，變異系數(shù)在9.84 %～40.09 %.說明大五星小種子再生植株葉形態(tài)表型豐富，選擇潛力較高。

表1 枇杷小種子植株葉形態(tài)多樣性的基本統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)

圖1 79份退化種子植株葉形態(tài)聚類圖(歐氏距離)Fig.1 Dendrogram of 79 degenerated seed derived plants based on Euclidean distances of the morphological traits

2.2 聚類分析

利用DPS3.01軟件將79份枇杷退化種子植株的13個(gè)葉形態(tài)特征值進(jìn)行聚類。聚類分析(圖1)顯示，以8.89的遺傳距離為閾值，所有小種子植株供試材料被分為6類。

類群Ⅰ包括植株1、5、24、29、31、46、55、61、70號(hào)。此類材料表現(xiàn)為葉片巨型、橢圓形、平伸、葉柄粗長(zhǎng)、葉色濃綠、質(zhì)地厚實(shí)、堅(jiān)硬(表1～2)。

類群Ⅱ包括植株9、12、15、16、18、25、35、38、52、54、58、60、63、65、67、68、69、71、73、74號(hào)。此類材料表現(xiàn)為葉片大型，橢圓形、斜向下生長(zhǎng)，葉柄粗長(zhǎng)、葉緣外卷、綠色、質(zhì)地稍厚，稍硬。

類群Ⅲ包括植株10、39、49、57、64、77、78、79號(hào)。此類材料表現(xiàn)為葉片較大、橢圓形、平伸、葉緣波浪形，綠色、葉面稍皺、葉片質(zhì)地厚實(shí)、堅(jiān)硬。

類群Ⅳ包括植株2、3、7、11、13、17、19、20、22、23、26、28、33、34、36、37、41、42、45、47、48、50、51、53、56、62號(hào)。材料表現(xiàn)為葉片中等大小、橢圓形、平伸、葉緣外卷、綠色、葉面稍皺、葉片中等厚度、質(zhì)地稍硬厚。

類群Ⅴ包括植株4、21、30、32、40、43、44、59、66、75號(hào)。此類材料表現(xiàn)為葉片較小、橢圓形、平伸、葉柄較長(zhǎng)、中等粗度、葉緣內(nèi)卷、綠色、葉面稍皺、質(zhì)地稍薄軟。

類群Ⅵ包括植株6、8、14、27、72、76號(hào)。材料表現(xiàn)為葉片細(xì)小、倒卵形、斜向下生長(zhǎng)、葉柄細(xì)長(zhǎng)、葉色黃綠、質(zhì)地偏薄軟。

從表2可知，各居群間葉片形態(tài)差異較大，葉姿、葉形、葉片大小、葉片質(zhì)地等葉片特征具有多種類型，呈現(xiàn)出較高的多樣性，第Ⅰ類和第Ⅵ類表現(xiàn)最為特殊，明顯區(qū)別于母本大五星。其中Ⅰ類表現(xiàn)出葉片寬厚、葉色濃綠、質(zhì)地堅(jiān)硬等多倍體具有的特征(細(xì)胞學(xué)鑒定為多倍體，資料整理中待發(fā)表)。Ⅵ類表現(xiàn)為葉片細(xì)小、葉柄細(xì)長(zhǎng)、葉色黃綠、質(zhì)地偏薄軟等單倍體特征(推測(cè)為單倍體自然加倍而來，待進(jìn)一步研究)，為枇杷優(yōu)良種質(zhì)選育和核心種質(zhì)構(gòu)建的重要類群。

表2 不同組群葉形態(tài)比較

注：A:葉片長(zhǎng)度；B：葉片寬度；C：葉柄長(zhǎng)度；D：葉柄粗度；E：葉片顏色；F：鋸齒深淺；G：葉片質(zhì)地。 Notes: A: Length of leaf blade; B: Width of leaf blade; C: Length of petiole; D: Thickness of petiole ；E : Color of leaf blade; F : Depth of serration；G: Texture of leaf blade.

3 討 論

我國(guó)作為枇杷起源地，栽培歷史悠久，擁有極為豐富的種質(zhì)資源[13]。研究發(fā)現(xiàn)枇杷種植資源的坐果性狀[14]、果實(shí)性狀[15]、花器性狀[16]和種子性狀[17]均存在豐富的遺傳多樣性，而這些性狀的變異幅度是枇杷種植資源賴以生存和進(jìn)化的基礎(chǔ)，也是人類改造枇杷品種，使其適應(yīng)人類需要的潛力所在。

遺傳多樣性、核心種質(zhì)等不僅是近年來國(guó)內(nèi)外研究的熱點(diǎn)問題,同時(shí)也是保護(hù)生物學(xué)及遺傳育種的重要基礎(chǔ)[18]。豐富的遺傳多樣性向外表現(xiàn)在豐富的表型性狀多樣性上。葉片性狀的多樣性指數(shù)越高，說明該性狀的遺傳性越豐富，選擇力越大，育成新品種、新類型的幾率也就越高[19]。本研究的結(jié)果表明，供試的79份枇杷小種子株系葉片形態(tài)的13個(gè)性狀均存在豐富的多樣性，其中葉姿、葉片形狀、葉緣形狀、鋸齒深淺、葉片顏色、葉面形態(tài)、葉片質(zhì)地等性狀多樣性指數(shù)在0.514～0.679，性狀表現(xiàn)相對(duì)穩(wěn)定，而葉片長(zhǎng)度、葉片寬度、葉長(zhǎng)/葉寬、葉柄長(zhǎng)度、葉柄粗度、葉片厚度等性狀多樣性指數(shù)居于0.982～0.995，多樣性指數(shù)高，葉柄粗度的多樣性指數(shù)甚至到達(dá)0.995，遺傳多樣性豐富，與其果實(shí)和種子等表型性狀多樣性豐富一致，說明79份枇杷小種子株系中優(yōu)良種質(zhì)的選擇潛力很大。

本研究材料雖然均屬于‘大五星’枇杷的后代，但是小種子株系在葉片形態(tài)上呈現(xiàn)出豐富的遺傳多樣性，且少數(shù)株系表現(xiàn)出顯著特殊，因此，小種子途徑可作為一個(gè)新思路進(jìn)行枇杷新種質(zhì)、新品種選育。當(dāng)然要對(duì)其遺傳變異特性及育種價(jià)值作更準(zhǔn)確，深入的研究和分析，需要采用更多的形態(tài)學(xué)性狀如花器、果實(shí)、種子等性狀，同時(shí)結(jié)合細(xì)胞學(xué)，分子標(biāo)記等多層手段來進(jìn)行。

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(責(zé)任編輯 李 潔)

Study on Diversity of Leaf Morphological Traits of Plants Regenerated from‘Miniature Seeds’in Loquat

TAO Lian1, XIE Hong-jiang1, YANG Wen-yuan1, WANG Yong-qing2，PAN Cui-ping2，TU Mei-yan1，LI Jing1, ZHANG Yao-xun3

(1.Horticulture Institute, Sichuan Academy of Agricultural Sciences, Sichuan Chengdu 610066, China；2.College of Horticulture, Sichuan Agricultural University, Sichuan Ya’an 625014, China; 3.People’s Government of Maoxian, Sichuan Aba 623200, China)

The genetic diversity of 79 accessions regenerated from ‘miniature seeds’ of loquat (EriobotryajaponicaLindl. cv. ‘Dawuxing’) was analyzed based on 13 morphological characteristics of leaves in this study, in order to provide important morphological basis for breeding new varieties and materials through ‘miniature seed’ breeding method in loquat. The results showed that there was abundant genetic diversity in leaf morphological characteristics of regenerated plants (D=0.785), especially indicated by diversity indexes of leaf length (D=0.991), leaf width (D=0.994), petiole length (D=0.982), petiole thickness (D=0.995) and leaf thickness(D=0.987). And all the characteristic values varied broadly with coefficients of variation ranging from 9.84 % to 40.09 %; 79 accessions were divided into 6 groups by UPGMA method, there were significant differences in leaf morphological traits among the 6 groups; GroupⅠand group Ⅵ were quite different from other groups and parent plants (cv. ‘Dawuxing’). The leaves ofgroupⅠwere darkgreen, large, hard and thick with long and thick petioles; while those of group Ⅵ were yellowgreen, small, thin and soft with slender petioles. These two groups were important excellent germplasm. Based on the abundant genetic diversity in leaf morphological characteristics, the breeding via ‘miniature seeds’ was considered as an efficient method for broadening the germplasm resources and breeding new varieties of loquat.

EriobotryajaponicaLindl.；Genetic diversity；Leaf morphology；Miniature seed

1001-4829(2016)08-1958-04

10.16213/j.cnki.scjas.2016.08.037

2015-10-12

四川省財(cái)政基因工程專項(xiàng)資金項(xiàng)目“果樹生物技術(shù)研究與創(chuàng)新”(2011JYGC05-018)；國(guó)家公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目“枇杷產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究與試驗(yàn)示范(201003073)

陶 煉(1985-)，男，博士，研究方向?yàn)楣麡渖锛夹g(shù)育種，E-mail: tao_lian@163.com。

S667.3

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