大白菜核心種質的構建與評價.pdf

1、中國是大白菜的原產地，擁有極其豐富的大白菜種質資源。國家蔬菜種質資源中期庫收集保存了1691份(含重復)大白菜種質資源，如此龐大的資源數量給種質的保存、評價、研究和利用帶來了諸多困難。因此，開展大白菜核心種質的構建與評價研究，分析大白菜核心種質遺傳多樣性分布及其遺傳關系，對于大白菜種質資源的進一步收集保存、起源分類研究、優(yōu)異種質挖掘和大白菜遺傳育種均具有非常重要的理論和實踐意義。 本研究從大白菜表型核心種質構建方法的比較優(yōu)化及核

2、心種質的構建，大白菜表型核心種質的評價及完善，基于分子數據的大白菜核心種質的構建，基于分子數據、表型數據和表型+分子數據構建的分子、表型和綜合核心種質的比較研究及評價，大白菜綜合核心種質的分子遺傳多樣性分析等方面開展了大白菜核心種質的研究，主要結論如下： 1.以國家蔬菜種質資源中期庫收集保存的1651份(剔除重復)大白菜種質為試材，按照大白菜分類系統(tǒng)和結球大白菜的生態(tài)型，采用分層分組法，將所有種質分為6組?；?3個形態(tài)性狀的數

3、據，比較了4種組內取樣比例法、6種總體取樣規(guī)模和2種取樣方法在構建大白菜核心種質中的作用和效果。結果表明：組內以多樣性比例法更能使各組的取樣份數或比例趨于平衡，并較好地保持原始收集品的變異度。當總體取樣規(guī)模為15％時，多樣性比例法所構建的核心種質的遺傳多樣性指數達到最大，表型保留比例亦能達到98％左右；而當總體取樣規(guī)模增加到20％以上時，雖然表型保留比例接近100％，但核心種質遺傳多樣性指數迅速降低。因此，認為15％的總體取樣規(guī)模較為合

4、適。在一定的組內取樣比例法和總體取樣規(guī)模下，聚類取樣構建的核心種質的I、RPR和CV均比隨機取樣形成的核心種質的相應指標高。根據獲得的優(yōu)化方案在表型水平建立了包含248份種質的中國大白菜核心種質。 2.對于構建出的248份大白菜表型核心種質，利用表型遺傳多樣性指數、表型保留比例、極差符合率、均值符合率和標準差符合率進行了遺傳代表性評價，結果表明：大白菜核心種質總體和6個分組(直筒型、平頭型、卵圓型、散葉大白菜、花心大白菜和半結球

5、大白菜)的表型遺傳多樣性指數分別為0.7114、0.6464、0.3010、0.6979、0.6012、0.6418和0.6287，其值均比原始收集品相應的值高；核心種質24個質量性狀的平均表型保留比例為91.67％，18個數量性狀極差符合率、均值符合率和標準差符合率均可以達到85％以上：因此，認為大白菜表型核心種質在變異的豐度和均度上都優(yōu)于原始收集品，也就是說很好地代表了原始收集品的遺傳多樣性。基于表型數據構建的大白菜核心種質，就其地

6、理分布情況而言，在原始收集品分布的27個省市、自治區(qū)和直轄市中，僅安徽、重慶和西藏沒有分布，因為這三個地區(qū)的原始收集品很少。覆蓋率達到了88.89％。根據表型和地理代表性的評價結果，將表型核心種質補充至253份。根據表型核心種質中各變種群體種質的地理來源，將其分為四個大白菜生產區(qū)：(1)華北、東北生產區(qū)，以結球大白菜中的直筒型和散葉大白菜為主；(2)華東生產區(qū)，以結球大白菜中的卵圓型為主：(3)中南生產區(qū)，以結球大白菜中的平頭型為主；(

7、4)西南生產區(qū)，以花心大白菜和半結球大白菜為主。 3.本研究利用45對SSR引物對501份大白菜初級核心種質進行了分析，共擴增出DNA譜帶255條，其中多態(tài)性條帶232條，多態(tài)性帶的比例為90.98％。平均每對引物擴增出5.66條帶和5.16條多態(tài)性帶。在此基礎上，通過分析按8種(20％、30％、40％、50％、60％、70％、80％和90％)取樣規(guī)模聚類壓縮得到的預選核心種質，結果顯示，等位變異保留比例和表型保留比例均隨取樣規(guī)

8、模的增加而增加，但在50％取樣規(guī)模之前大幅增加，之后增幅趨緩。Shannon-weaver多樣性指數和表型遺傳多樣性指數均以在50％的取樣規(guī)模時達到最大值。所以，本研究認為對501份初級核心種質以選擇50％的取樣規(guī)模聚類壓縮是最好的，從而獲得了251份大白菜分子核心種質，占原始收集品的15.2％。 4.以501份大白菜初級核心種質為試驗材料，分別基于表型+SSR分子數據的聚類壓縮和完全隨機取樣構建了2個預選核心種質(C3和(24

9、)，利用Nei's等位基因多樣性指數、觀測等位基因數、有效等位基因數、Nei's遺傳多樣性指數和Shannon's信息指數等對表型核心種質(C1)、分子核心種質(C2)和上述2預選核心種質進行了比較分析，并對各參數進行了排秩求秩和，結果表明：C1、C2和C3在遺傳多樣性的排序上并列第一，CA位于第二位。即是說，采用表型數據、分子標記數據和表型數據+分子標記數據進行聚類壓縮都能達到很好的效果?？紤]到表型數據揭示了植物在外界環(huán)境條件下的差異

10、，而分子標記數據是揭示了植物在基因組DNA水平上的差異；構建大白菜核心種質時應該兼顧環(huán)境和基因互作效應，所以，選擇表型數據+分子標記數據進行聚類壓縮得到的251份綜合核心種質作為大白菜的最終核心種質。 5.對基于SSR+表型數據構建的251份大白菜綜合核心種質進行了分子多樣性分析，結果表明：大白菜核心種質的等位基因(Na)數為1.8627～1.9059，有效等位基因(Ne)數為1.5859～1.6167，Nei's基因多樣性0.

11、3303～0.3478，Shannon's信息指數0.4860～0.5087，總體期望雜合度(ExpesHet)為0.3185，變化范圍在0.3036～0.3204之間，Simpson指數和Shannon-weaver指數變化范圍分別為0.0926～0.4763和0.0986～0.6860。其中各個指標的值以散葉大白菜群體最高，其次為結球大白菜群體、花心大白菜群體和半結球大白菜群體。因此，不同群體有效等位變異豐富度從高到低依次為：散葉大

12、白菜>結球大白菜>花心大白菜>半結球大白菜。散葉大白菜無論在遺傳多樣性的豐度還是均度上都優(yōu)于其它三類群體，說明散葉大白菜群體中含有豐富的、遺傳差異大的種質。 最后，本研究根據大白菜核心種質四個變種類群之間的Nei氏遺傳距離和Nei氏遺傳一致性，進行聚類分析，結果表明：半結球大白菜群體和散葉大白菜群體各自歸為一類，前者與其余兩個群體的遺傳距離最遠，遺傳一致性最低，后者次之；結球大白菜和花心大白菜關系最近。各變種群體內具有類似形態(tài)特