中國砂梨初級核心種質的構建

摘要：對中國的砂梨（Ｐｙｒｕｓ ｐｙｒｉｆｏｌｉａ Ｎａｋａｉ）種質資源按來源地分組，然后每組根據２８個關于葉片和果實的形態性狀數據采用逐步聚類法，從國家砂梨種質資源庫的４８６份種質中篩選出９７份作為砂梨初級核心種質，占總體樣本的約２０％，并對初級核心種質的代表性進行檢驗。結果表明，構建的初級核心種質能夠代表原始種質的遺傳變異。

關鍵詞：砂梨；初級核心種質；中國

中圖分類號：Ｓ６６１．２；Ｓ６０２．４（２）文獻標識碼：Ａ文章編號：0439－８114（２０11）08－1590-03

Ｅｓｔａｂｌｉｓｈｍｅｎｔ ｏｆ Ｐｒｉｍａｒｙ Ｃｏｒｅ Ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｙｒｕｓ ｐｙｒｉｆｏｌｉａ Ｇｅｒｍｐｌａｓｍｓ ｉｎ Ｃｈｉｎａ

ＺＨＡＮＧ Ｊｉｎｇ－ｇｕｏ，ＨＵ Ｈｏｎｇ－ｊｕ，ＴＩＡＮ Ｒｕｉ，ＣＨＥＮ Ｑｉ－ｌｉａｎｇ，ＹＡＮＧ Ｘｉａｏ－ｐｉｎｇ

（Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｆｒｕｉｔ ａｎｄ Ｔｅａ， Ｈｕｂｅｉ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅs， Ｗｕｈａｎ ４３０２０９， Ｃｈｉｎａ）

Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｉｎ ｅａｃｈ ｇｒｏｕｐ of ２８ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｄａｔａ ｄｅｓｃｒｉｂｉｎｇ ｌｅａｆ ａｎｄ ｆｒｕｉｔ， ｓｔｅｐｗｉｓｅ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｗａｓ ｃａｒｒｉｅｄ ｏｕｔ ｕｓｉｎｇ for Ｐｙｒｕｓ ｐｙｒｉｆｏｌｉａ Nakai． Ｆｉｎａｌｌｙ ９７ ａｃｃｅｓｓｉｏｎｓ ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ ａｓ ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ， ｏｃｃｕｐｙｉｎｇ ２０％ ｏｆ ｗｈｏｌｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ， ｆｒｏｍ ４８６ Ｃｈｉｎｅｓｅ Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｓａｎｄ Ｐｅａｒ Ｇｅｒｍｐｌａｓｍ Ｒｅｐｏｓｉｔｏｒｙ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ｏｒｉｇｉｎ． Ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｏｆ ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ ｃｏｕｌｄ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔ ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｔｈｅ ｗｈｏｌｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ．

Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ： Ｐｙｒｕｓ ｐｙｒｉｆｏｌｉａ Ｎａｋａｉ； ｐｒｉｍａｒｙ ｃｏｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ； Ｃｈｉｎａ

植物遺傳資源是新種質選育的基礎，因此種質資源的收集、評價和利用就顯得非常重要。然而數量龐大的種質資源不利于優良種質的保存和利用。由Ｂｒｏｗｎ［１］發展起來的核心種質學說很好地解決了這一問題，并在許多物種上廣泛應用［２－４］。但在植物上應用的主要是草本，木本植物核心種質的構建只有零星報道［５，６］。木本植物由于大多為多年生，單體較大，占用的土地面積也較大，而且對于果樹等可以無性繁殖的作物而言，不能用種子保存種質，而組織培養苗又容易發生遺傳變異，因此核心種質的構建尤為重要。

中國是砂梨（Ｐｙｒｕｓ ｐｙｒｉｆｏｌｉａ Ｎａｋａｉ）的起源中心和遺傳多樣性中心，也是世界上砂梨資源最為豐富的國家。為了有效保護和合理利用砂梨資源，國家農業部于１９８６年投資建立了國家果樹種質武昌砂梨圃，迄今已收集保存了國內外砂梨種質資源816份，且數量還在逐年增加。眾多的資源不僅為有效保存帶來諸多困難，而且不利于優異資源的充分發掘和有效利用。為此，本研究以保存于國家果樹種質武昌砂梨圃的砂梨資源為材料，利用其形態數據初步構建了中國砂梨初級核心種質，現將結果報告如下。

１材料與方法

１．１材料

從國家果樹種質武昌砂梨圃所保存的８１６份資源中，選取系統鑒定評價數據比較完整的４８６份為研究對象。形態性狀基礎數據包括葉片形狀、葉基形狀、葉尖形狀、葉緣、刺芒、葉背茸毛、果梗長度、果梗粗度、梗洼深度、棱溝、萼片狀態、萼洼深度、單果重、果實形狀、果實底色、外觀綜合評價、果實心室數、果心位置、果心大小、果肉顏色、果肉質地、果肉類型、石細胞數量、汁液、風味、香氣、內質綜合評價、可溶性固形物含量等２８個。參照《梨種質資源描述規范和數據標準》［７］對質量性狀進行標準化整理和數量化轉化。具體描述見表１。

１．２方法

１．２．１初級核心種質的取樣策略取樣策略分為３個層次，即分組原則、組內取樣數目的確定以及組內如何取樣。分組原則為來源地分組。根據地理來源將砂梨資源分為２０個組，詳情見表２。總體取樣比率為２０％［２］。組內取樣數目的確定采用按遺傳多樣性比率取樣［５］。組內取樣采用逐步聚類法［８］，在聚類結果的基礎上進行優先取樣，優先選取具有特殊性狀的種質。聚類分析采用ＳＰＳＳ １１．５軟件Ｃｌａｓｓｉｆｙ程序中的Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌ ｃｌａｓｓｉｆｙ命令進行，用歐氏距離（Ｅｕｃｌｉｄｅａｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ）計算種質間的距離，聚類方法采用類平均法（Ｕｎｗｅｉｇｈｔｅｄ ｐａｉｒ－ｇｒｏｕｐ ａｖｅｒａｇｅ ｍｅｔｈｏｄ）。

１．２．２初級核心種質的檢測利用原始種質和初級核心種質的４個數量性狀（果梗長度、果梗粗度、單果重、可溶性固形物）的各自平均值、最大值、最小值、標準差和變異系數來檢驗初級核心種質的遺傳變異和原始種質的符合率，計算公式為：符合率＝［１－（初級核心種質的平均值－原始種質的平均值）／原始種質的平均值］×１００％。

２結果與分析

２．１初級核心種質的構建

對２０個組砂梨資源材料用同樣２８個性狀數據分別進行聚類分析。在聚類分析的基礎上，從聚為一類的材料中優先選取具有特異性狀的資源。野生或半野生珍稀資源可直接入選，如銅梁野生梨、豬嘴巴、金珠果梨。各組入選種質數從１～１4份不等，占總體取樣比率的１．０％～１4．4％，共篩選出砂梨初級核心種質９７份，占全部研究對象的約２０％。

２．２初級核心種質的檢驗

構建核心種質時應選擇有代表性、異質性、多樣性和類型齊全的樣本作為核心種質。試驗在檢驗初級核心種質的代表性時，除了考慮樣本，還要包括其他數據庫里未列出的優異基因，如花期、樹勢、豐產性、抗病性等。將初級核心種質和原始種質的果梗長度、果梗粗度、單果重和可溶性固形物４個數量性狀的最大值、最小值、平均值、標準差和變異系數作為檢驗核心種質的代表性和遺傳多樣性的重要因素，具體見表３。從表３可見，原始種質的單果重最大值為６２０．２ ｇ，最小值為３７．０ ｇ，平均值為２１６．９ ｇ，而初級核心種質的單果重最大值也為６２０．２ ｇ，最小值也為３７．０ ｇ，平均值為２３６．５ ｇ，符合率為 ９０．９６％；果梗長度、果梗粗度和可溶性固形物等性狀的平均值符合率分別為９４．７４％、９６．８７％和９６．４０％。這個結果表明，試驗建立的初級核心種質能夠代表砂梨原始種質的遺傳變異。

３討論

砂梨是世界上原產于中國的３個梨栽培種之一，另外2個梨栽培種分別是白梨（Ｐ． ｂｒｅｔｓｃｈｎｅｉｄｅｒｉ Ｒｅｈｄ．）和秋子梨（Ｐｙｒｕｓ ｕｓｓｕｒｉｅｎｓｉｓ Ｍａｘｉｍ．），但由于梨屬植物分布范圍廣，加上梨屬植物具有自交不親和性，而使得種間很容易發生自然雜交，所以梨屬植物的分類至今仍存在很多問題。如白梨的分類地位，現代意義上的白梨主要是指分布在中國黃淮流域的脆肉大果型品種，但最新的分子生物學證據表明，砂梨品種和白梨品種享有共同的特有譜帶，白梨或許作為砂梨的一個亞種更為合適［９］。因此，本研究材料中包含了四川、河南、河北、山西等省被認為是白梨的資源，以及一些砂梨與白梨、砂梨與西洋梨（Ｐｙｒｕｓ ｃｏｍｍｕｎｉｓ Ｌ．）的種間雜交種。

從各組樣本的取樣量來看，北方省份的樣本量雖然少，但是由于多具有白梨血統，因而遺傳多樣性更為豐富，所以入選率較高。與此相反的是日韓引入品種，由于遺傳背景較為狹窄，因此入選率較低。

通常核心種質的總體取樣比率一般在１０％～３０％，總體數目不超過３ ０００份。但對于無性繁殖的果樹作物來說，不應該固定取樣比率，因為無性繁殖作物與以種子繁殖的作物相比來說，更注重的是與環境相關的表型性狀，需要更多的數據結合起來分析。桃［５］、果梅［６］在核心種質研究中確定了１０％為適宜的總體取樣比率。在本研究中，先選擇目前較高的總體取樣比率２０％建立初級核心種質，為進一步利用精確的分子標記技術建立核心種質留下了空間，也減少了形態性狀基礎數據的局限性造成的遺傳冗余。

此外，由于形態性狀基礎數據容易受主客觀因素的影響而存在一定的不穩定性，因此分子標記技術的鑒定數據就顯得格外重要，并已廣泛用作核心種質的構建。為此，還需要利用分子標記技術對中國砂梨的初級核心種質做進一步的研究，以最終建立中國砂梨核心種質。

參考文獻：

［１］ ＢＲＯＷＮ Ａ Ｈ Ｄ． Ｃｏｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓ： Ａ ｐｒａｃｔｉｃａｌ ａｐｐｒｏａｃｈ ｔｏ ｇｅｎｅｔｉｃ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｍａｎｅｇｅｍｅｎｔ ［Ｊ］． Ｇｅｎｏｍｅ，１９８９，３１：８１８－８２４.

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［８］ ＨＵ Ｊ， ＺＨＵ Ｊ， ＸＵ Ｈ Ｍ． Ｍｅｔｈｏｄｓ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｃｏｒｅ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓ ｂｙ ｓｔｅｐｗｉｓｅ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｔｈｒｅｅ ｓａｍｐｌｉｎｇ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｇｅｎｏｔｙｐｉｃ ｖａｌｕｅｓ ｏｆ ｃｒｏｐｓ ［Ｊ］． Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｇｅｎｅｔｉｃｓ，２０００，１０１：２６４－２６８．

［９］ 滕元文，柴明良，李秀根．梨屬植物分類的歷史回顧及新進展［Ｊ］． 果樹學報，２００４，２１（３）：２５２－２５７．