貴州省甘薯地方種質資源形態標記聚類分析

摘要：甘薯［Ipomoea batatas（L.） Lam.］是貴州省重要的旱地作物之一，長期栽培形成了豐富的甘薯種質資源。對收集到的４５份貴州省地方品種資源進行了形態聚類分析。結果表明，各品種間的平均歐氏距離為５．００，榕江紅苕與桐梓紅皮心的歐氏距離最近，為０．９９；銅仁黃皮橘紅心和天柱紅皮的歐氏距離最遠，為８．５０。可將４５份貴州省甘薯地方種質資源分為６類，第一類包括２０個品種；第二類包括１８個品種；第三類包括３個品種；第四類包括兩個品種；第五與第六類都只有一個品種。

關鍵詞：甘薯［Ipomoea batatas（L.） Lam.］；形態標記；聚類分析；貴州省

中圖分類號：Ｓ５３１文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）13－2615-03

Cluster Analysis of Morphological Characteristics of Local Sweetpotato Germplasm Resources in Guizhou

ＳＯＮＧ Ｊｉ－ｘｕａｎ，ＬＩ Ｙｕｎ，ＬＥＩ Ｚｕｎ－ｇｕｏ，ＤＩＮＧ Ｈａｉ－ｂｉｎｇ

（Ｇｕｉｚｈｏｕ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｂｉｏｌｏｇｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ， Ｇｕｉｙａｎｇ ５５０００６， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｓｗｅｅｔｐｏｔａｔｏ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｕｐｌａｎｄ ｃｒｏｐｓ ｉｎ Ｇｕｉｚｈｏｕ， ａｎｄ ｓｗｅｅｔｐｏｔａｔｏ ｇｅｒｍｐｌａｓｍ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｒｅ ａｂｕｎｄａｎｔ due to ｉｔｓ ｌｏｎｇ－ｔｅｒｍ ｃｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ． Ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ４５ ｌｏｃａｌ ｓｗｅｅｔｐｏｔａｔｏ ｇｅｒｍｐｌａｓｍ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｉｎ Ｇｕｉｚｈｏｕ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ＩＳＳＲ． Ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ， ａｖｅｒａｇｅ ｅｕｃｌｉｄｉａｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ waｓ ５．０0． Ｅｕｃｌｉｄｉａｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ between Rongjiang Hongshao ａｎｄ Ｔｏｎｇｚｉ ｒｅｄ ｃｏａｔ ａｎｄ ｈｅａｒｔ waｓ ０．９９， ｗｈｉｃｈ waｓ ｔｈｅ ｎｅａｒｅｓｔ． Ｔｈｅ ｆａｒｔｈｅｓｔ ｅｕｃｌｉｄｉａｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ waｓ ８．５0 betwwen Ｔｏｎｇｒｅｎ ｙｅｌｌｏｗ ｃｏａｔ ｏｒａｎｇｅ ｈｅａｒｔ ａｎｄ Ｔｉａｎｚｈｕ ｒｅｄ ｃｏａｔ． Ｔｈｅ ４５ ｓｗｅｅｔｐｏｔａｔｏ ｖａｒｉｅｔｉｅｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｃｌａｓｓｉｆｉｅｄ ｔｏ 6 ｇｒｏｕｐｓ， with 20 varieties in the 1st group，18 varieties in the 2nd group，3 varieties in the 3rd group， 2 varieties in the 4th group， and only 1 in the 5th group and 1 in the 6th group.

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： ｓｗｅｅｔｐｏｔａｔｏ［Ipomoea batatas（L.） Lam.］； ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｍａｒｋｅｒ； ｃｌｕｓｔｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ； Ｇｕｉｚｈｏｕ

甘薯［Ipomoea batatas（L.）Lam.］屬旋花科甘薯屬甘薯種的一種蔓生性多年生或一年生草本植物［１］。甘薯的產量高、用途廣、適應性強，是一種重要的糧食、飼料、工業原料及新型能源作物。據聯合國糧農組織（ＦＡＯ）調查統計，現一共有１１０多個國家種植甘薯，種植面積約８７３萬ｈｍ２，其中絕大部分分布在亞洲及非洲的發展中國家。我國是世界甘薯生產大國，目前種植面積在５５０萬ｈｍ２左右，平均單產約２０ ｔ／ｈｍ２，總產量為１．０６億ｔ，分別占世界的６０％和８５％左右［２］。甘薯作為貴州省重要的糧食作物之一，近年來種植面積在２３萬ｈｍ２以上［３］，主要分布在貴州省遵義、銅仁、黔東南等地區。貴州省甘薯栽培歷史悠久，生態類型極為豐富，由于歷史上交通不便，原始的地方品種經受改良的沖擊力較弱，較少受到新引進品種的影響，至今仍存留著許多珍貴的種質，加上貴州省獨特的生態環境，造就了豐富多彩的貴州省甘薯地方品種資源，是我國甘薯資源的重要寶庫之一。

形態標記是最早被使用和研究的遺傳標記。因為它表現直觀，只要通過細心觀察就可以將不同表型的個體區分開來，至今傳統的育種過程中仍在應用這種標記。育種家可直接根據作物的形態標記來進行選種。同時，運用大量的形態標記結合聚類分析方法對物種進行分類或對品種、品系進行鑒定，能夠較為真實地反映試驗材料的綜合性狀，所得的結果比較可靠。甘薯新品種的選育是以甘薯種質資源為基礎的。如要選育出好的甘薯新品種，首先要有一批優異的甘薯種質資源，甘薯種質資源的收集保存、創新利用，是甘薯研究人員的首要任務。因此，本研究通過對貴州省地方種質資源和引進的種質資源進行田間生育期農藝性狀的觀察及品質評價等研究，從而掌握其生長發育、綜合性狀等特點，旨在為甘薯選育親本組配、種質資源的創新利用、新品種的選育和高產栽培提供一定的理論依據。

１材料與方法

１．１試驗材料

試驗材料主要是貴州省生物技術研究所收集的貴州省甘薯地方種質資源，共４５份（表１）。

１．２農藝性狀鑒定內容與標準

根據通用的甘薯鑒定性狀及其生長期記載標準［４，5］，全生育期隨機抽取典型性狀的植株５～１０株。形態標記包括：頂葉形、頂葉色、葉形、葉色、葉脈色、莖色、基部分枝、最長蔓長、株型、塊根產量、結薯數、薯皮色、薯肉色、薯形、淀粉含量。

１．３田間試驗與取樣方法

田間試驗安排在貴州省農業科學院試驗基地，對４５份供試材料采用隨機區組設計的方法，３次重復，小區面積為１３ ｍ２，每小區不少于４０株，于６月種植，１１月收獲。

１．４試驗數據處理

對調查的甘薯質量性狀如葉色、葉形、葉脈色、株型、莖色、莖粗、薯皮色、薯肉色、薯形進行形態編碼，3個數量性狀如基部分枝、塊根產量、最長蔓長用數量進行編碼（表２）。將統計的數據輸入Ｅｘｃｅｌ表格，根據所調查的性狀對每個性狀賦值。最后運用唐啟義等［６］的ＤＰＳ數據處理系統，采用歐氏距離和類平均法進行聚類分析。

２結果與分析

２．１形態標記的遺傳多樣性分析

４５份貴州省甘薯種質資源品種間的平均歐氏距離是５．００，歐氏距離最近的是榕江紅苕與桐梓紅皮心，為０．９９；銅仁黃皮橘紅心與天柱紅皮的歐氏距離最遠，為８．５０。從１２種形態標記的４５份貴州省甘薯種質資源的形態聚類圖（圖１）可看出，在橫切線Ｌ位置可將其分為６類，第一類包括石阡勝利苕、榕江紅苕等２０個品種；第二類包括石阡紫皮紅心、天柱黃心等１８個品種；第三類包括仁薯、甕安白皮白心和從江紅苕３個品種；第四類包括獨山紫花心和黃平紫紅皮黃心２個品種；第五類和第六類各只有１個品種。

２．１．１第一類及性狀特征包括石阡勝利苕、榕江紅苕、桐梓紅皮心、鎮寧紅皮、紫云黃皮、都勻紅皮、銅仁白皮白心、桐梓白皮紅心、印江土黃苕、安龍白皮紅心、錦屏紅苕、甕安白皮白心、榕江黃心、凱里紫紅皮紅心、獨山紅皮黃心、獨山綠莖紅皮、貴定紫皮黃心、貴定褐紅皮紅心、貴州白皮苕、甕安黃皮黃心共２０個品種。其中桐梓紅皮心與榕江紅苕是４５份貴州甘薯地方品種中遺傳距離最近的品種，只有０．９９；它們株型相似，除甕安白皮白心為半直立外，其他均為匍匐型；薯形有紡錘形和下膨紡錘形兩種，貴定褐紅皮紅心是４５份貴州省甘薯地方品種中產量最低的一個品種。

２．１．２第二類及性狀特征包括石阡紫皮紅心、天柱黃心、紫云紅皮、望謨黃皮、銅仁百號苕、印江黃皮白心、銅仁紅皮紅心、銅仁黃皮橘紅心、獨山紫心苕、丹寨紫紅皮白心、石阡紫皮黃心、思南黃皮橘紅心、農科院紅薯、思南紅皮白肉、都勻紅皮黃心、桐梓紅心苕、貴州省紫紅皮黃心、凱里紅皮黃心共１８個品種。其中銅仁黃皮橘紅心是４５份貴州省甘薯地方品種中產量最高的品種，凱里紅皮黃心與獨山綠莖紅皮和銅仁黃皮橘紅心的遺傳距離在７以上。在今后貴州省的甘薯育種中，可以考慮將遺傳距離較遠的材料作為親本，如凱里紅皮黃心與銅仁黃皮橘紅心等地方品種進行組配，以期篩選出性狀優良的品種。

２．１．３第三類及性狀特征包括仁薯、甕安白皮白心和從江紅苕３個品種，這３個品種株型均為匍匐型，塊根薯皮色為紅皮和白皮，薯肉均為白色。

２．１．４第四類及性狀特征包括獨山紫花心和黃平紫紅皮黃心兩個品種，獨山紫花心是４５份貴州省甘薯地方品種中惟一一個薯肉為紫心的品種，是一個中產、優質、綜合性狀好的優良品種，宜大力推廣。黃平紫紅皮黃心為４５份貴州省甘薯地方品種中干率最高的，達３２．８％。

２．１．５第五類及性狀特征銅仁黃皮苕，該品種株型為匍匐型，塊根形狀為紡錘形，薯肉為白色，產量較高，主要是一個飼料型品種。

２．１．６第六類及性狀特征只有天柱紅皮一個品種，在４５份貴州省甘薯種質資源中是惟一一個葉色為綠帶紫的品種，產量較低，與銅仁黃皮橘紅心的遺傳距離是４５份貴州省甘薯種質資源中最遠的。天柱紅皮與貴州省其他地方品種仁薯、甕安白皮白心和甕安黃皮黃心的遺傳距離都達到７以上，所以今后的甘薯育種可以考慮將上述材料進行組配。

３討論

用形態標記來研究甘薯種質資源的遺傳多樣性很少，王本超［７］對５１份甘薯品種資源的地上部和地下部共１４個數量性狀進行了遺傳距離測定和聚類分析，本試驗是以１２個質量性狀來研究甘薯種質資源的遺傳多樣性，側重點有所不同，但是本試驗所采用的樣本是４５個，王本超所采用的樣本是５１個，相比之下樣本數少了６個。

由于表現型是基因型與環境互作的結果，容易受到環境因素的影響，在不同的生態條件下，表現型均會受到不同程度的影響，因此，應最大限度地降低環境因素所造成的變異方差。

本試驗所用的材料都是收集的貴州省地方甘薯品種，沒有改良品種和外來品種，而且樣本的容量小，樣本的代表性不大。本試驗用于形態標記的指標太少，而且只用質量性狀來做分析，今后應該考慮用包括數量性狀在內的數量更多甚至全部的形態指標。

參考文獻：

［１］ 江蘇省農業科學院，山東省農業科學院．中國甘薯栽培學［Ｍ］．上海：上海科學技術出版社，１９８４．

［２］ 唐君，周志林，張允剛，等． 國內外甘薯種質資源研究進展［Ｊ］． 山西農業大學學報（自然科學版），２００９，２９（５）：４７８－４８２．

［３］ 貴州省統計局．貴州省統計年鑒（２００９）［M］．北京：中國統計出版社，２００９．

［４］ 盛家廉，鄔景禹．中國甘薯品種志［Ｍ］．北京：農業出版社，１９９３．

［５］ 呂長文，唐道彬，羅小敏，等． 甘薯干物質測定方法研究［Ｊ］． 江蘇農業科學，２００９（３）：３０７－３０８．

［６］ 唐啟義，馮明光．實用統計分析及其ＤＰＳ數據處理系統［Ｍ］．北京：科學出版社，２００２．

［７］ 王本超．甘薯品種資源研究及其應用［Ｊ］． 安徽農業科學，１９９８（２）：１０７－１０８．

注：本文中所涉及到的圖表、注解、公式等內容請以PDF格式閱讀原文