基于葉形態學的枇杷小種子植株遺傳多樣性研究

陶 煉, 謝紅江, 楊文淵, 王永清, 潘翠萍, 涂美艷，李 靖, 張耀勛

(1. 四川省農業科學院園藝研究所，四川 成都 610066；2. 四川農業大學園藝學院，四川 雅安 625014；3. 阿壩州茂縣南新鎮人民政府，四川 茂縣 623200)

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基于葉形態學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. 四川省農業科學院園藝研究所，四川 成都 610066；2. 四川農業大學園藝學院，四川 雅安 625014；3. 阿壩州茂縣南新鎮人民政府，四川 茂縣 623200)

從小種子育種途徑出發，以79份大五星小種子再生植株為試材，通過測量各份單株植株的13個葉形態特征值，對其遺傳多樣性進行了研究。結果表明，退化種子植株在葉形態上具有較豐富的遺傳多樣性(D=0.785)，其中葉長(D=0.991)，葉寬(D=0.994)，葉柄長(D=0.982)，葉柄寬(D=0.995)，葉片厚度(D=0.987)等多樣性指數居于前列，表現出最高的遺傳多樣性水平，各個特征變異幅度很大，變異系數在9.84 %～40.09 %；UPGMA法將79份材料分為了6大類群，各個類群間葉表型各異且豐富；第Ⅰ類和第Ⅵ類表現最為特殊，明顯區別于母本大五星。其中Ⅰ類表型為：葉片大型、葉柄粗長、葉色濃綠、質地厚實、堅硬。Ⅵ類表現為葉片細小、葉柄細長、葉色黃綠、質地偏薄軟，為枇杷優良種質選育和核心種質構建的重要類群。鑒于退化種子植株在葉形態上呈現出豐富的遺傳多樣性，且少數植株表現顯著特殊，因此退化種子途徑可作為一個新思路進行枇杷新品種新品系選育，為小種子途徑開拓種質資源提供了重要的形態學依據。

枇杷; 退化種子植株; 性狀; 葉形態; 多樣性

枇杷(EriobotryajaponicaLindl.)原產我國，是南方名貴特產果品之一[1]。由于果實成熟于水果淡季，加以果肉柔軟多汁，甜酸適度，風味優美，又具有很豐富的營養價值[2]和藥用價值[3]，深受人們喜愛。因此，枇杷優良品種的選育和推廣具有很大的發展空間。

豐富的種質資源是培育出優良品種的前提和基礎[4]，尋找新途徑拓寬植物遺傳資源范圍，創新和豐富種質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值成為研究熱點[6-8]，研究表明小種子植株在形態學，細胞學，分子生物學水平上均表現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新種質資源的新途徑。

小種子即大小為正常種子的1/3～1/6或更小，飽滿，種胚部分敗育。枇杷果實有5個心室，每心室各有2粒種子，在果實發育過程中，由于各種原因多數種子不同程度退化，每個果實僅有 3～4 粒種子發育成熟,約有 0.6 粒小種子產生[10]。自20世紀90年代以來，四川省農科院園藝所的研究人員經過多年潛心研究，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。本文從葉形態標記入手對枇杷小種子植株進行分析，旨在檢測小種子植株遺傳多樣性狀況，為通過小種子途徑進行枇杷育種提供依據，同時為其它果樹和園藝植物種質資源開拓提供思路和借鑒。

1 材料與方法

1.1 材料

供試材料為四川農業大學生物技術研究中心種質資源圃內79份大五星枇杷后代10年生小種子植株。

1.2 方法

試驗于2012-2014年在四川農業大學生物技術研究中心種質資源圃內進行, 連續3年在枇杷夏梢停止生長期調查記錄了79株小種子植株葉的13個形態學性狀，評價標準及對質量性狀的賦值參照《中國果樹志——龍眼枇杷卷》[1]和《枇杷種質資源描述和數據標準》[11]。

1.3 分析統計方法

用Excel 2003統計各性狀平均數、標準差、最大值、最小值、極差、變異系數和多樣性指數。多樣性指數采用辛普森指數[12]，DPS v3.01軟件對數據進行標準化轉換，樣本間的距離采用歐氏距離，應用可變類平均法(UPGMA)進行系統聚類分析。

2 結果與分析

2.1 遺傳多樣性評價

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

表1 枇杷小種子植株葉形態多樣性的基本統計數據

圖1 79份退化種子植株葉形態聚類圖(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個葉形態特征值進行聚類。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。此類材料表現為葉片巨型、橢圓形、平伸、葉柄粗長、葉色濃綠、質地厚實、堅硬(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。此類材料表現為葉片大型，橢圓形、斜向下生長，葉柄粗長、葉緣外卷、綠色、質地稍厚，稍硬。

類群Ⅲ包括植株10、39、49、57、64、77、78、79號。此類材料表現為葉片較大、橢圓形、平伸、葉緣波浪形，綠色、葉面稍皺、葉片質地厚實、堅硬。

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。材料表現為葉片中等大小、橢圓形、平伸、葉緣外卷、綠色、葉面稍皺、葉片中等厚度、質地稍硬厚。

類群Ⅴ包括植株4、21、30、32、40、43、44、59、66、75號。此類材料表現為葉片較小、橢圓形、平伸、葉柄較長、中等粗度、葉緣內卷、綠色、葉面稍皺、質地稍薄軟。

類群Ⅵ包括植株6、8、14、27、72、76號。材料表現為葉片細小、倒卵形、斜向下生長、葉柄細長、葉色黃綠、質地偏薄軟。

從表2可知，各居群間葉片形態差異較大，葉姿、葉形、葉片大小、葉片質地等葉片特征具有多種類型，呈現出較高的多樣性，第Ⅰ類和第Ⅵ類表現最為特殊，明顯區別于母本大五星。其中Ⅰ類表現出葉片寬厚、葉色濃綠、質地堅硬等多倍體具有的特征(細胞學鑒定為多倍體，資料整理中待發表)。Ⅵ類表現為葉片細小、葉柄細長、葉色黃綠、質地偏薄軟等單倍體特征(推測為單倍體自然加倍而來，待進一步研究)，為枇杷優良種質選育和核心種質構建的重要類群。

表2 不同組群葉形態比較

注：A:葉片長度；B：葉片寬度；C：葉柄長度；D：葉柄粗度；E：葉片顏色；F：鋸齒深淺；G：葉片質地。 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

我國作為枇杷起源地，栽培歷史悠久，擁有極為豐富的種質資源[13]。研究發現枇杷種植資源的坐果性狀[14]、果實性狀[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化的基礎，也是人類改造枇杷品種，使其適應人類需要的潛力所在。

遺傳多樣性、核心種質等不僅是近年來國內外研究的熱點問題,同時也是保護生物學及遺傳育種的重要基礎[18]。豐富的遺傳多樣性向外表現在豐富的表型性狀多樣性上。葉片性狀的多樣性指數越高，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]。本研究的結果表明，供試的79份枇杷小種子株系葉片形態的13個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、葉片質地等性狀多樣性指數在0.514～0.679，性狀表現相對穩定，而葉片長度、葉片寬度、葉長/葉寬、葉柄長度、葉柄粗度、葉片厚度等性狀多樣性指數居于0.982～0.995，多樣性指數高，葉柄粗度的多樣性指數甚至到達0.995，遺傳多樣性豐富，與其果實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良種質的選擇潛力很大。

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上呈現出豐富的遺傳多樣性，且少數株系表現出顯著特殊，因此，小種子途徑可作為一個新思路進行枇杷新種質、新品種選育。當然要對其遺傳變異特性及育種價值作更準確，深入的研究和分析，需要采用更多的形態學性狀如花器、果實、種子等性狀，同時結合細胞學，分子標記等多層手段來進行。

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(責任編輯 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

四川省財政基因工程專項資金項目“果樹生物技術研究與創新”(2011JYGC05-018)；國家公益性行業(農業)科研專項經費項目“枇杷產業技術研究與試驗示范(201003073)

陶 煉(1985-)，男，博士，研究方向為果樹生物技術育種，E-mail: tao_lian@163.com。

S667.3

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