浙江省沿海地區芝麻地方品種的表型遺傳多樣性

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.杭州市蕭山區農業科學技術研究所,浙江杭州 311201)

浙江省沿海地區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.杭州市蕭山區農業科學技術研究所,浙江杭州 311201)

利用表型性狀探討了浙江省沿海地區19份芝麻地方品種資源的遺傳多樣性。結果表明,27個數量性狀的變異系數為5.6%～93.7%,55個質量性狀Shannon-wiener遺傳多樣性指數為0～1.55。農藝性狀聚類分析表明,19份資源分為3類,類的劃分與胚軸長度、株高、果軸長度、中下部葉長比例、千粒重、單株產量等性狀相關,而與地域來源無關。

芝麻;地方品種;表型性狀;遺傳多樣性;聚類分析

文獻著錄格式:俞信英,沈曉嵐,李魯峰,等.浙江省沿海地區芝麻地方品種的表型遺傳多樣性[J].浙江農業科學,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,營養價值高,在國內外市場上深受歡迎,且具有生育期短、適應性廣、耐旱耐瘠等特點,全國各地均有栽培[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。種質資源是國家重要的戰略性資源,地方農家品種是農作物資源的重要組成部分。關于芝麻種質資源研究已有許多報道。如利用同工酶分析和RAPD,SRAP,SSR等分子標記方法研究[4-7],國內通過形態學研究的較多[8-13]。但有關浙江芝麻資源間親緣關系和遺傳多樣性方面的研究尚未見報道。2008-2012年,在國家科技基礎性工作專項“沿海地區抗旱耐鹽堿優異性狀農作物種質資源調查”的支持下,本課題組在浙江沿海地區共采集芝麻地方品種資源19份,詳細記載形態性狀,并進行遺傳多樣性和親緣關系分析,以便為資源保存和育種應用提供依據。

1 材料與方法

1.1 供試材料

試材為在浙江省沿海地區采集到的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。資源命名按當地俗稱確定,無品種名或有同名的加冠以采集地的鄉鎮名(表1)。

表1 供試芝麻品種的名稱與來源

1.2 性狀觀察記載與數據處理

所有材料在浙江省杭州市蕭山區農科所試驗地統一種植,進行常規栽培管理。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個小區,小區面積13.3 m2,株距0.15 m,行距0.5 m,不設重復。經觀察,植株間性狀表現一致。按照《芝麻種質資源描述規范和數據標準》[3]進行形態、性狀、生育期等觀察記載和數據采集。選取小區中間的10株測量數量性狀,取平均數作為該資源的性狀值;質量性狀按小區整體表現確定。性狀匯總后,最終選擇55個質量性狀和27個數量性狀進行統計分析。對質量性狀,按性狀值代碼進行數字化后,統計各表型的分布頻率,參照Jain等[13]方法計算Shannon-Wiener遺傳多樣性指數(H’),以性狀代碼值參與聚類分析;統計數量性狀的平均值、標準差、最大值、最小值、極差和變異系數,并參照郭麗芬等[14]方法對數據進行標準化處理。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行聚類分析。

2 結果與分析

2.1 質量性狀遺傳多樣性

從遺傳多樣性指數來看(表2),供試芝麻所觀察的55個質量性狀的遺傳多樣性指數為0～1.55,變化較大。其中莖茸毛長短、分枝類型、分枝部位、主莖分枝狀態等9個性狀的遺傳多樣性指數＞1,表明供試材料在這些性狀上的遺傳多樣性較為豐富。從性狀各表型出現的頻率看,植株形態、花唇類型等12個性狀的一個或數個表型出現空缺,而另一表型出現頻率＞90%,其中子葉顏色等7個性狀為單一表型,說明在這些性狀上的多樣性較低(遺傳多樣性指數為0～0.34)。

表2 55個芝麻質量性狀的遺傳多樣性

2.2 數量性狀遺傳多樣性

從表3可以看出,芝麻27個數量性狀的變異系數為5.6%～93.7%。其中中部葉寬、頂部葉寬、頂部葉柄長和每株蒴果個數的變異系數均在50%以上,說明其遺傳多樣性較豐富;主莖始蒴高度、基部葉寬、中部葉長等7個性狀雖變異系數不超過50%,但其極差比平均值大,說明這些性狀的多樣性也較豐富。

2.3 聚類分析

基于82個表型性狀對浙江省沿海地區19個芝麻地方品種資源進行聚類分析(圖1)。

從圖1可以看出,19份資源在相對距離25.0處分為3類。分類與胚軸長度、株高、果軸長度、中下部葉長比例、千粒重、單株產量等性狀相關,而與地域來源無關。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,該類品種的特征為葉較寬,中部葉長于下部葉,千粒重大,單株產量較低,花藥黃褐色,該類品種可做大粒親本用。z7(莼湖芝麻)單獨為第II類,該品種的特征為胚軸短,株高矮,果軸短,頂部葉長,始花節位高,千粒重高。其他14個品種聚為第III類,該類品種的主要特征為植株較高,基部葉長,中上部葉較小,單株產量較高。另通過數量性狀和質量性狀單獨聚類發現,55個質量性狀聚類結果與全部性狀聚類結果差異明顯;而27個數量性狀的聚類結果與全部性狀聚類較一致。說明浙江沿海地區芝麻資源的形態指標聚類分析中,數量性狀較質量性狀重要。

表3 芝麻數量性狀的表型變異

圖1 基于表型性狀的19份芝麻品種資源聚類圖

經計算發現,z14與z18,z18與z19兩對品種的歐氏距離較小,存在同名異種可能。

3 小結與討論

種質資源的遺傳多樣性是生物適應環境氣候和土壤等特異性而進化形成的,豐富的農家品種可為種質創新和新品種選育提供良好的遺傳基礎。通過農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。雖然在種質資源評價研究中已有較多的分子標記技術應用,但傳統的農藝性狀觀察鑒定依然是不可或缺的,也是種質資源研究最基本、最直觀的方法和手段[8-9,15]。本研究利用農藝性狀鑒定發現,浙江省沿海地區19份資源間只有少數幾個性狀上表現遺傳多樣性較豐富,大部分形態性狀差異較小,歐氏距離也小,且聚類結果與采集地無明顯關系。這與張鵬等[9]的研究結果一致。

本研究表明數量性狀比質量性狀重要,這與王煒勇等[15]對浙江沿海地區甜瓜資源的研究結果相異,說明不同作物間數量性狀或質量性狀對聚類的作用是不相同的。

由于地方品種命名不夠規范,出現同種異名和同名異種的現象時有發生,本研究對歐氏距離較小的幾對品種z14與z18(5.4)、z18與z19(6.2)進行各性狀的詳細比較發現,z14(茶院黑芝麻)與z18(鹽官芝麻)除數量性狀的微小差異外,在55個質量性狀中,僅葉角1個為直立1個為平展、種子形狀1個卵形1個尖橢圓形,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個品種很可能為同種異名,需下一年繼續鑒定以確認。z18(鹽官芝麻)與z19(定塘芝麻)的質量性狀除葉角不同外,株型1個單桿1個分枝,且數量性狀差異也略大,不像同種異名。

通過研究,總體了解了浙江省沿海地區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系的遠近,并篩選了一些優異基因資源。如秦山黑芝麻(z4)莖干和蒴果茸毛密而長,有利于抗蟲耐旱;嵐山芝麻(z2)開花集中,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,可作為高產親本用。這可為今后芝麻育種和資源利用提供參考。本研究僅對農藝性狀進行了觀察,今后對品質性狀一起研究將會更完善;同時農藝性狀易受外界環境的影響,如結合分子標記手段進一步鑒定,結果將會更可靠。

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(責任編輯：張瑞麟)

表1 不同種植密度對義烏白絲瓜產量與主要經濟性狀的影響

3 小結與討論

不同種植密度對義烏白絲瓜的產量及主要經濟性狀有著明顯的影響。雖然在瓜長、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,但單株結瓜數和產量并不是隨著種植密度的降低而增加。當種植密度為250 cm×30 cm時,雖然單位面積內植株較多,但單株結瓜數明顯減少,單瓜性狀變差,導致產量最低;而種植密度為250 cm× 60 cm時,雖然單瓜性狀較好,但單位面積內植株較少,單株結瓜數由于受其品種本身的結瓜習性決定,又不是最多,因而也不能獲得高產。試驗結果表明,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,植株個體與群體協調,既能發揮其品種本身良好的結瓜習性,又能使其單瓜性狀表現更優,從而獲得更高的產量。

參考文獻:

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[2] 何曉莉,何裕志,羅小波,等.有棱絲瓜種植密度的研究[J].廣東農業科學,2006(1):51-52.

(責任編輯：張才德)

S 565.3

A

0528-9017(2015)05-0748-04

2014-11-25

國家科技基礎性工作專項(2007FY110500-05)

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

俞少華。E-mail:ysh620906@163.com。