基于表型性狀和SSR標記的青梗不結球白菜遺傳多樣性分析

摘" "要" "為探討作物的起源和演化，研究種質間的親緣和系統分類關系，為青梗不結球白菜分類及種質資源利用提供基本的參考依據，對青梗不結球白菜的主要表型性狀進行分析，并進行SSR標記鑒定和聚類分析。結果表明，117份青梗不結球白菜的表型性狀變異系數和多樣性指數差異較大，相關性分析發現各性狀之間都存在1～4個極顯著或顯著相關關系。通過16個數量性狀的降維處理，提取了5個主成分因子，累積貢獻率為71.594%。5個主成分充分說明了16個數量性狀在117份材料變異中的作用，其中株高、株幅、葉片相關性狀及長角果性狀占主要部分。對117份青梗不結球白菜進行SSR標記分析，遺傳相似系數0.8可分成四大類。

關鍵詞" "青梗不結球白菜；遺傳多樣性；聚類分析

不結球白菜（Brassica campestris L. ssp．chinensis Makino）又稱小白菜，十字花科蕓臺屬，源于長江中下游地區，全國各地均有栽培，主要集中在南方地區，是我國廣泛栽培的大宗蔬菜之一，種質資源豐富。青梗不結球白菜作為不結球白菜的一種，其口感清爽，含有豐富的營養物質，可提高人體免疫力，深受消費者的青睞。植物遺傳多樣性的研究是品種改良創新的基礎，也是種質收集、保存和更新的方法途徑。近年來，隨著植物遺傳學研究的發展和進步，植物遺傳多樣性的研究先后經歷了多個研究階段，逐步成熟完善，形態學標記（Morphological Markers）是研究植物種質資源最基本的方法。形態學標記有利有弊，其具備簡單易行、直觀的優點，但同時也受生長環境、生長周期及人為主觀因素等的影響。分子標記（Molecular Markers）基于DNA水平，通過個體間核苷酸序列差異進行標記，是遺傳多樣性研究中一種新型研究方法。利用DNA為研究對象，通過DNA直接表現出植物種質資源的差異，結果迅速清晰，且高效穩定。

在前人的研究中，遺傳多樣性的研究已涉及各個領域，盡管有許多關于蔬菜種質資源多樣性的研究，但利用形態和分子兩種及兩種以上標記方法，可進一步全面地分析種質資源多樣性，提高分析結果的可靠性。本研究對117份青梗不結球白菜材料的主要的29個質量性狀和16個數量性狀利用遺傳多樣性、相關性、主成分等方法進行分析，并進行分子標記鑒定，根據標記結果聚類分析，旨在為青梗不結球白菜分類及利用提供理論參考。

1" "材料與方法

1.1" "試驗材料" "試驗材料為西北農林科技大學十字花科課題組提供的117份青梗不結球白菜（表1），2022年在楊凌曹新莊試驗農場播種栽培。將試驗材料直播于田間，每畦7.5 m，每畦栽種4個品種，每個品種栽4行，株距10 cm，每個品種約80株，管理按一般不結球白菜種植的常規方法進行田間管理，水肥一致。

1.2" "試驗方法

1.2.1" "采收期對各試驗材料進行性狀調查和分析" 在青梗不結球白菜成熟期時，根據《不結球白菜種質資源數據質量控制規范》的數據標準，各小區去除邊株后，在每個小區內隨機選取10株青梗不結球白菜對16個數量性狀調查記錄，同時對29個質量性狀按照分級標準進行賦值。

1.2.2" "基因組DNA提取" "從田間采集材料，每份材料取3株，每株取新鮮嫩葉片，置于-80 ℃冰箱保存。應用改良CTAB法對供試青梗不結球白菜葉片中的DNA進行提取，檢測DNA質量，即濃度與純度，并根據結果稀釋到50～100 ng/μL，置于-20 ℃環境下保存備用。根據相應體系進行PCR擴增反應，并保存在4 ℃下備用，進行聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測。

2" "結果與分析

2.1" "青梗不結球白菜數量性狀遺傳多樣性分析" "變異系數是分析評價植物農藝性狀變異程度的重要指標。16個數量性狀數據分析結果如表2所示，其變異系數在12.93%～53.51%之間，平均為27.77%，多樣性指數變幅為1.41～1.89，平均值為1.59。菜頭粗、葉柄長、單株質量、長角果寬度和喙長這5個數量性狀的變異系數較大，說明這5個數量性狀的多態性優于其他性狀，改良潛力較大。相反，開花植株高度和長角果長度的變異系數均低于15%，表明供試材料在花期中，開花植株高度和長角果長度這兩個變異程度最小，性狀較穩定，相對而言研究潛力較低。

2.2" "青梗不結球白菜質量性狀遺傳多樣性分析" "青梗不結球白菜的29個質量性狀按照賦值標準進行統計分析，發現材料的質量性狀有明顯差異。如表3所示，多樣性指數在0.14～1.51范圍內，平均多樣性指數為0.86，數值較高說明遺傳多樣性豐富。葉形、葉柄顏色、葉柄形狀多樣性指數較大，但總體來說低于數量性狀的多樣性。

2.3" "青梗不結球白菜數量性狀相關性分析" "為充分評價117份青梗不結球白菜資源的主要數量性狀，進一步分析其數量數量性狀的相關性。結果如圖1所示，紅色表示呈正相關關系，藍色表示呈負相關關系，顏色深淺代表不同的相關性系數，通過圖觀察發現，各數量性狀之間幾乎都存在極顯著或顯著相關關系。彩圖見封三。

2.4" "青梗不結球白菜數量性狀主成分分析" "16個數量性狀的主成分分析、主成分因子、特征值及貢獻率如表4所示，按照特征值大于1的標準提出前5個主成分因子，貢獻率累計達71.594%。在青梗不結球白菜遺傳改良的研究中，要充分考慮株高、株幅、葉片相關性狀及長角果性狀。

2.5" " SSR引物篩選" "在供試材料中選取8份形態學差異較大的青梗不結球白菜材料，對100對引物進行篩選，最終選擇12對擴增多態性豐富的引物對所有材料進行擴增。在標記條帶時，若一個引物中最少有2份試驗材料出現了不同位置的條帶，則說明該引物可用于遺傳多樣性的分析。

2.6" "青梗不結球白菜基于SSR聚類分析" "117份材料的遺傳相似系數變幅在0～1.2范圍內，平均變異相似系數為0.6。如圖2所示，117份青梗不結球材料在遺傳相似系數0.8時，所有材料被分成四大類。其中前三個類群包含的材料數目較大，根據不同的遺傳相似系數也被劃成不同亞類。

3" "討論

在植物遺傳多樣性的研究中，形態學標記通過分析表型性狀來評價種質資源的遺傳多樣性，從而對群體進行簡單的分類，多樣性的數據還能論述種質資源的變異程度。研究發現，植物的基因型和生長環境決定了其形態學性狀的穩定性和變異性，是植物發生變異的表現，同時證明了當植物所處環境不利時，會自發改變其基因型，由此改變其形態學性狀以適應環境。大量研究表明，植物的形態學標記中，各性狀之間均有不同程度的相關性，但也存在一些差異，可能受栽培環境的影響。

從調查研究結果看，青梗不結球白菜不同性狀的變異系數存在很大差異，低者僅為12.93%，高者則達53.51%，這一結果表明青梗不結球白菜不同性狀的變異頻率和進化速度是不同的，不同性狀都具有豐富的遺傳多樣性，在資源改良和選育新品種方面有很大潛力。因此，在青梗不結球白菜遺傳改良的研究中，要充分考慮株高、株幅、葉片相關性狀及長角果性狀對青梗不結球白菜產量和品質的作用。

目前對青梗不結球白菜遺傳多樣性的研究仍有很多問題，由于國內引進的品種親緣關系模糊不確定，不了解它們的遺傳背景，限制了青梗不結球白菜種質資源的選育和產業的發展。SSR標記法作為目前分析遺傳多樣性的新型標記方法，標記快速精準，可有力分析植物遺傳變異，由于其分析結果科學準確，在植物遺傳起源與演變的研究領域的地位至關重要。本研究基于SSR分子標記將117份青梗不結球白菜劃分成四大類，其第一類有35份材料，占整體比重29.66%，該類材料葉面平整且具有光澤度，大多為深綠色；第二類有37份材料，占整體比重31.35%，該類材料具有束腰性，葉色綠或淺綠，葉片大多上卷且無光澤，葉柄為白綠色；第三類有33份材料，占整體比重27.97%，該類材料葉數較多，葉色大多為深綠色，葉面皺縮；第四類有12份材料，占整體比重11.02%，該類材料形似大白菜，長勢較大，抱合，株型直立。其中前三個類群包含的材料數目較大，根據不同的遺傳相似系數也被劃成不同亞類。試驗表明SSR標記對材料進行遺傳多樣性分析，同樣可以按不同類型將材料區分，因此在未來植株遺傳多樣性分析及分類中，將分子標記與形態學標記相結合，結果具有全面性和科學性。

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【項目基金】：西安市科技計劃項目（23NYGG026）；西北農林科技大學推廣專項（TGZX2023-39，TGZX2024-15）。

岳嘉欣，李翠萍，惠麥俠，西北農林科技大學，郵編712100；宇軍，陜西省興平市農業技術推廣中心。

收稿日期：2024-05-31

*通訊作者：惠麥俠（E-mail：maixiahui@163.com）