基于材用云南松表型性狀構(gòu)建核心種質(zhì)策略研究

李 華,付樸艷,閆 熙,曹子林,王曉麗*

(1 西南林業(yè)大學 林學院,昆明 650224;2 西南林業(yè)大學 生態(tài)與環(huán)境學院,昆明 650224)

核心種質(zhì)(core collection)的概念于1984年由Frankel[1]首次提出,李永祥等[2]認為核心種質(zhì)具有異質(zhì)性、代表性、實用性、動態(tài)性和有效性等特征。核心種質(zhì)是以盡可能少的種質(zhì)資源數(shù)量最大程度的代表整體種質(zhì)的遺傳多樣性,提高森林資源利用效率,促進種質(zhì)資源的整合開發(fā)與利用[3]。目前,主要基于表型性狀[4-8]、分子標記、或結(jié)合分子標記與表型性狀[9-11]方法構(gòu)建農(nóng)作物、木本植物等核心種質(zhì)。研究表明,表型性狀反映種質(zhì)資源表型遺傳性狀,分子標記則反映種質(zhì)間遺傳差異和親緣關(guān)系[12],利用表型性狀構(gòu)建核心種質(zhì)是較為傳統(tǒng)的方法,得到廣泛學者的認可[3-10]。有較多學者基于表型性狀構(gòu)建林木核心種質(zhì),如灰楸(CatalpafargesiiBur.)[13]、尾葉桉(EucalyptusurophyllaS.T.Blake)[4]、日本柳杉[Cryptomeriajaponica(L.f.) D.Don][14]、西伯利亞杏(Armeniacasibirica)[5]、核桃(JuglansregiaL.)[15]、水青樹(TetracentronsinenseOliv.)[16]等。

云南松(PinusyunnanensisFranch.),又稱“飛松”、“青松”、“長毛松”,為松科松屬的常綠喬木,其生長迅速、耐干旱、耐瘠薄等優(yōu)質(zhì)特點[17-18],是西南地區(qū)荒山造林的先鋒樹種[19],是主要用材造林樹種[17],也是治理水土流失的重要樹種[20],同時具有經(jīng)濟效益、生態(tài)效益等重要作用[17]。云南松林是云南省的主要森林植被類型之一,主要分布在中國西南地區(qū),如云南、貴州、四川以及西藏、廣西等地[21],云南松林占云南省林分總面積的19.63%[22]。目前,云南松出現(xiàn)林分衰退,林分中低矮、扭曲等不良個體的比例偏高,優(yōu)良基因資源少[20,23]。由于云南松種質(zhì)資源群體分布廣泛,這對優(yōu)良材用云南松種質(zhì)資源選育與保護具有一定挑戰(zhàn)。前人基于表型性狀[23]、SRAP分子標記[24]構(gòu)建材用云南松種質(zhì)資源庫,雖然其效果較好,但構(gòu)建的材用云南松核心種質(zhì)樣株分布較為分散,不利于種質(zhì)資源更新收集。因此,研究基于地理角度構(gòu)建材用云南松核心種質(zhì)的可行性,對于提高材用云南松種質(zhì)采集、保存及更新的便利性和有效性,具有重要的實用價值。

該研究基于王曉麗等[23]研究結(jié)果基礎(chǔ)上,以材用云南松分布區(qū)不同地理來源的26個天然居群為原種質(zhì),每個天然居群采集干形通直圓滿30株樣株表型數(shù)據(jù),基于材用云南松18個表型性狀構(gòu)建其核心種質(zhì),參考Miyamoto等[14]利用地理角度的核心種質(zhì)構(gòu)建方法,以及改進的最小距離逐步取樣構(gòu)建方法,比較2種策略構(gòu)建材用云南松核心種質(zhì)的效果,以獲得優(yōu)質(zhì)的材用云南松種質(zhì)資源,解決材用云南松種質(zhì)資源來源問題,可為造林提供優(yōu)良種質(zhì)。

1 材料和方法

1.1 材料來源及表型數(shù)據(jù)采集

根據(jù)各地林業(yè)部門和相關(guān)研究學者提供的資料,選取26個具有材用代表性天然居群云南松種質(zhì)資源的調(diào)查區(qū)域。于2016年12月至2017年2月完成26個居群780株云南松樣株經(jīng)緯度和海拔數(shù)據(jù)的收集(表1),每個天然居群采集30株樣株,采集每株長勢較為均勻的針葉束、種子、球果等數(shù)據(jù)。參考劉德浩等[3]和王曉麗等[23]關(guān)于表型數(shù)據(jù)標準化方法,對18個表型性狀做10分級,1級≤μ-2δ,10級＞μ+2δ,每級相差0.5δ,μ為各性狀平均值,δ為各性狀的標準差。

1.2 核心種質(zhì)構(gòu)建方法

1.2.1 地理角度構(gòu)建方法

參考Miyamoto等[14]核心種質(zhì)構(gòu)建方法,采集云南松地理信息數(shù)據(jù),并利用Arcgis做成空間散點圖,將數(shù)據(jù)匯總于標準面積網(wǎng)格內(nèi),即第三方格(100 km×100 km)(圖1,A)。根據(jù)第三方格實際情況變動具體距離值,合成第二方格(300 km×300 km)(圖1,B)。計算每個第二方格從中心點到最近樣株的距離為N(28 349.82～194 555.42 m)(圖1,C),再計算所有第二方格中的N,并取它們的平均值,得到最近距離的平均值為100 144.61 m。以最近距離平均值為半徑,在每個第二方格中畫圓,選取所有在圓內(nèi)的樣株,組成種質(zhì)子集,即可得到利用地理角度構(gòu)建的種質(zhì)子集(圖1,D)。

圖1 種質(zhì)子集構(gòu)建方法A.第三方格;B.第二方格;C.中心點到樣株距離;D.第二方格畫圓。Fig.1 Construction method of core germplasmA.The third square.B.The second square.C.Distance from center point to sample plant.D.Drawing a circle for the second square.

1.2.2 改進的最小距離逐步取樣構(gòu)建方法(ILDSS)

先將原種質(zhì)按種源分為4組,組內(nèi)按照種源分為26個小組(表1),據(jù)此26個小組的780份樣株設(shè)定4個抽樣比例10%、20%、30%和40%,對18個表型性狀標準化并用不加權(quán)類平均法(UPGMA)做聚類分析,遺傳距離采用歐式距離,組內(nèi)取樣方法采用系統(tǒng)取樣的多樣性指數(shù)法,即計算4個組中各18個性狀的遺傳多樣性指數(shù),取此4組平均值作為該小組多樣性指數(shù),并計算每個小組的多樣性指數(shù)占所有小組多樣性指數(shù)的占比,并根據(jù)占比確定各小組抽樣量。

然后計算原種質(zhì)所有樣株間的遺傳距離,再根據(jù)遺傳距離進行聚類,依據(jù)聚類結(jié)果找出遺傳距離最小的一組,定向刪除該組的1個樣株,保留另1個樣株進入下一輪聚類,如此循環(huán)直至保留樣株達到固定抽樣比例為止。

1.3 核心種質(zhì)的評價及確認

利用4個評價指標(均值差異百分率、方差差異百分率、極差符合率和變異系數(shù)變化率)結(jié)合各性狀的均值t檢驗、方差F檢驗、Shannon-Weaver遺傳多樣性指數(shù)、主成分分析方法綜合考察構(gòu)建的核心種質(zhì)。Shannon-Weaver遺傳多樣性指數(shù)(H′)的計算參考鄭福順等[4]與陳存等[25]的方法,各表型性狀頻率的計算公式參考陳存等[25]的方法;按照Hu等[26]的計算方法,計算均值差異百分率(MD)、方差差異百分率(VD)、極差符合率(CR)和變異系數(shù)變化率(VR)4個指標評價核心種質(zhì)的代表性,再根據(jù)Hu等[26]等提出初級核心種質(zhì)的極差符合率(CR)大于80%和均值差異百分率(MD)小于20%這2個要求,當初步篩選的結(jié)果完全滿足這2個指標,可認為對核心種質(zhì)篩選出的樣株能夠較好地代表原種質(zhì)[12-13,15]。

2 結(jié)果與分析

2.1 種質(zhì)子集樣株信息

2.1.1 地理角度抽樣

種質(zhì)子集篩選結(jié)果(圖1,D),少部分樣株在圓內(nèi),大部分樣株散落在圓外(參考日本柳杉核心種質(zhì)的確認方法),圓內(nèi)為核心種質(zhì)樣株,經(jīng)過篩選,從780株樣株構(gòu)成的原種質(zhì)中選出219株樣株組成種質(zhì)子集,抽樣比例為28%,種質(zhì)子集樣株具體來源為麗江30株,察隅30株,勐峨11株,忙安23株,馬關(guān)30株,樂業(yè)-1 有30 株,樂業(yè)-2 有30 株,冊亨5株,曲靖30株。

2.1.2 改進的最小距離逐步取樣法

按照原種質(zhì)10%、20%、30%、40%抽樣比例進行核心種質(zhì)篩選,樣株數(shù)分別為78(每個小組有3株樣株被選入種質(zhì)子集)、156(每個小組有6株樣株被選入種質(zhì)子集)、234(每個小組有9株樣株被選入種質(zhì)子集)、312株(每個小組有12株樣株被選入種質(zhì)子集)。

2.2 種質(zhì)子集代表性分析

2.2.1 不同構(gòu)建方法獲得的種質(zhì)子集均值t 檢驗、方差F 檢驗

對原種質(zhì)與種質(zhì)子集各性狀進行均值t檢驗、方差F檢驗,可知所構(gòu)建的種質(zhì)子集是否具有代表性,對不同構(gòu)建方法及不同抽樣比例所構(gòu)建5個種質(zhì)子集的18個數(shù)量性狀均值t檢驗結(jié)果(表2)表明,2種構(gòu)建方法所構(gòu)建的種質(zhì)子集與原種質(zhì)均值間均無顯著差異,從t檢驗結(jié)果來看,這5個種質(zhì)子集均可代表原種質(zhì)。

F檢驗結(jié)果(表2)表明:與原種質(zhì)的18個性狀相比,40%抽樣比例構(gòu)建的種質(zhì)子集有11個性狀與原種質(zhì)具有顯著性,30%抽樣比例構(gòu)建的種質(zhì)子集有14個性狀與原種質(zhì)具有顯著性,20%抽樣比例構(gòu)建的種質(zhì)子集有15 個性狀與原種質(zhì)具有顯著性,10%抽樣比例構(gòu)建的種質(zhì)子集有12個性狀與原種質(zhì)具有顯著性。地理角度抽樣構(gòu)建的種質(zhì)子集F檢驗結(jié)果(表2)表明,有15個性狀與原種質(zhì)具有顯著性,其種質(zhì)子集性狀顯著性與原種質(zhì)相比,呈現(xiàn)性狀顯著性數(shù)量越多,則說明其構(gòu)建的種質(zhì)獲得了更大的變異,即構(gòu)建的種質(zhì)子集更具有代表性、異質(zhì)性。因此,從均值t檢驗和方差F檢驗結(jié)果角度來看,從原種質(zhì)種篩選出這5個種質(zhì)子集均能夠代表原種質(zhì)。

2.2.2 原種質(zhì)及不同構(gòu)建策略種質(zhì)子集的遺傳多樣性指數(shù)比較

原種質(zhì)與不同構(gòu)建策略構(gòu)建的5個種質(zhì)子集的18個性狀遺傳多樣性指數(shù)分析結(jié)果(表3)表明,利用不同方法構(gòu)建的5個種質(zhì)子集中,20%抽樣比例構(gòu)建的種質(zhì)子集多樣性指數(shù)平均值最高,且總體多樣性指數(shù)均優(yōu)于其余4個種質(zhì)子集多樣性指數(shù),遠高于原種質(zhì)。

表3 不同構(gòu)建策略種質(zhì)子集遺傳多樣性指數(shù)比較Table 3 Comparison of genetic diversity index of germplasm subsets with different construction strategies

地理角度構(gòu)建的種質(zhì)子集的多樣性指數(shù)總體略高于原種質(zhì),有8個性狀多樣性指數(shù)低于原種質(zhì)(針葉長、針葉寬、葉鞘長、球果重量、球果長/球果直徑、種翅長、千粒重、長冠徑),總體多樣性指數(shù)均低于其余4個種質(zhì)子集。

對原種質(zhì)與5個種質(zhì)子集多樣性指數(shù)進行方差分析和多重比較(表3)表明,原種質(zhì)與5個種質(zhì)子集均存在不同程度的差異,其中20%抽樣比例的種質(zhì)子集多樣性指數(shù)極顯著大于原種質(zhì),地理角度構(gòu)建的種質(zhì)子集多樣性指數(shù)與原種質(zhì)無顯著差異。

綜上所述,從多樣性指數(shù)分析結(jié)果來看,地理角度構(gòu)建的種質(zhì)子集多樣性指數(shù)低于20%抽樣比例構(gòu)建的種質(zhì)子集,這2種構(gòu)建策略構(gòu)建的種質(zhì)子集均能代表原種質(zhì),但20%抽樣比例構(gòu)建的種質(zhì)子集能更好代表原種質(zhì)的遺傳多樣性。

2.2.3 不同構(gòu)建策略種質(zhì)子集的評價指標分析

原種質(zhì)與不同構(gòu)建策略構(gòu)建的5個種質(zhì)子集的評價指標分析結(jié)果(表4)表明,5個種質(zhì)子集均值差異百分率均小于20%,極差符合率均大于80%,這表明5個種質(zhì)子集均符合構(gòu)建要求。地理角度抽樣的種質(zhì)子集均值差異百分率最小,但變異系數(shù)變化率和極差符合率均低于其余4個抽樣的種質(zhì)子集,而方差差異百分率與20%抽樣的種質(zhì)子集相同且高于其余3個種質(zhì)子集。改進的最小距離逐步取樣法的4個種質(zhì)子集中,20%抽樣比例的種質(zhì)子集均值差異百分率較小,變異系數(shù)變化率、方差差異百分率最大,極差符合率較大,且種質(zhì)子集樣株較少,這利于核心資源保存,表明20%抽樣比例構(gòu)建的種質(zhì)子集比其余3個抽樣比的種質(zhì)更具有效性、實用性和代表性。

表4 不同構(gòu)建策略種質(zhì)子集評價指標比較Table 4 Comparison of evaluation indexes of germplasm subset with different construction strategies

綜合分析表明20%抽樣比例與地理角度抽樣構(gòu)建的核心種質(zhì)存在不同程度的優(yōu)勢,均可代表原種質(zhì)。

2.3 核心種質(zhì)的確認

2.3.1 原種質(zhì)與核心種質(zhì)生長指標主成分分析

分別對原種質(zhì)及不同方法構(gòu)建的2個核心種質(zhì)的18個表型性狀進行主成分分析(表5),原種質(zhì)、20%抽樣與地理角度抽樣均提取7個特征值大于1的主成分,原種質(zhì)、20%抽樣比例與地理角度抽樣7個主成分累計貢獻率分別為79.376%、83.539%、82.163%。20%抽樣比例與地理角度抽樣的核心種質(zhì)主成分累計貢獻率大于原種質(zhì),且接近85%,表明20%抽樣比例與地理角度抽樣的核心種質(zhì)能夠解釋的表型遺傳信息大于原種質(zhì),去除了原種質(zhì)中大量重復性的種質(zhì)資源,減少了遺傳冗余,因此可以認為20%抽樣比例與地理角度抽樣的核心種質(zhì)具有較強的代表性和實用性。

表5 原種質(zhì)與核心種質(zhì)主成分分析Table 5 Principal component analysis of original germplasm and core germplasm

2.3.2 原種質(zhì)與核心種質(zhì)樣株分布主成分分析

將780株原種質(zhì)樣株與核心種質(zhì)樣株的經(jīng)緯度利用工具轉(zhuǎn)化為度的數(shù)字格式后分別做散點圖進行分析,橫縱坐標分別為PC1和PC2(圖2)。20%抽樣比例篩選的156株的核心種質(zhì)散點圖顯示,云南松核心種質(zhì)的分布包含原種質(zhì)的整個分布范圍及外圍具有特異性征的樣株;同時,具有較高遺傳相似性的樣株得以有效保留,確保核心種質(zhì)的代表性、實用性,從而更有效地保留核心種質(zhì)與原種質(zhì)的表型遺傳和變異。地理角度抽樣篩選的219株核心種質(zhì)分布比較集中,基本包含了不同氣候、海拔條件下云南松種質(zhì)資源,同時方便收集核心種質(zhì)資源。

圖2 原種質(zhì)與核心種質(zhì)樣株分布主成分分析A.原種質(zhì)樣株分布散點圖;B.地理角度樣株分布散點圖;C.20%抽樣比例樣株分布散點圖。Fig.2 Principal component analysis of the distribution of the original and core germplasm samplesA.Scatter plot of original germplasm.B.Scatter plot of sample plant distribution from geographical perspective.C.Scatter plot of 20% sampling proportion.

3 討論

3.1 基于表型性狀構(gòu)建林木核心種質(zhì)的抽樣策略

取樣策略是利用地理角度構(gòu)建核心種質(zhì)的重要步驟。因此,選擇合適的核心種質(zhì)構(gòu)建策略尤為重要。部分學者提出利用GIS系統(tǒng)構(gòu)建核心種質(zhì),如Jarvis等[27]研究表明GIS 系統(tǒng)分析的信息有助于高效地保護和利用遺傳多樣性;隨后Gepts等[28]提出利用GIS系統(tǒng)與植物的遺傳多樣性促進種質(zhì)資源的保護和利用;Miyamoto等[14]利用基于地理、遺傳和環(huán)境空間3個角度構(gòu)建柳杉核心種質(zhì),該研究表明以平均值為半徑的圓中構(gòu)建核心種質(zhì)資源的方法是可取的。因此,本研究參考Miyamoto等[14]構(gòu)建方法,探究基于表型性狀利用地理角度抽樣構(gòu)建材用云南松核心種質(zhì)的合理性,利用遺傳多樣性指數(shù)、評價指標及主成分分析等常規(guī)核心種質(zhì)評價方法。結(jié)果表明,該核心種質(zhì)與Miyamoto等[14]研究結(jié)果相似,樣株分布較為集中,能夠代表原種質(zhì)的表型遺傳多樣性,其各項分析均符合核心種質(zhì)構(gòu)建要求。

鄭福順等[4]和于曉池等[13]表明核心種質(zhì)構(gòu)建方法的重點是對種質(zhì)合理分組及取樣策略,不同遺傳距離也會影響聚類結(jié)果。因此,利用改進的最小距離逐步取樣法中首要問題是種質(zhì)資源的分組及抽樣策略。前人研究表明,地理分組是常見的分組方法,如孫永強等[5]和陳存等[25]表明基于種源地理信息結(jié)合種質(zhì)表型遺傳特征對原始種質(zhì)進行分組構(gòu)建的核心種質(zhì)更具代表性。通常采用不同聚類方法結(jié)合不同取樣方法[3-6,23],前人研究[3,23,29]表明,改進的最小距離逐步取樣是聚類結(jié)束后,刪除該組內(nèi)遺傳距離最小的樣株,故改進的最小距離逐步取樣法比最小距離逐步取樣、隨機取樣的方法效果更佳。彭楓等[8]和于曉池等[13]研究表明遺傳距離是度量樣本間遺傳相似性的綜合數(shù)量指標,常用遺傳距離為歐式距離和馬氏距離[5],而歐式距離是基于表型數(shù)量性狀,不受量綱影響,故多項研究表明歐式距離優(yōu)于馬氏距離[5,8,13]。本研究在汪磊等[7]和王曉麗等[23]研究結(jié)果上,依據(jù)材用云南松地理種群特征進行種質(zhì)分組,組內(nèi)取樣量采用多樣性指數(shù)法,遺傳距離采用歐式距離,采用不加權(quán)類平均法進行聚類分析,利用改進的最小距離逐步取樣法篩選種質(zhì)子集樣株,結(jié)果顯示,該方法最佳抽樣為20%的種質(zhì)子集,該種質(zhì)子集優(yōu)于其余4個種質(zhì)子集,更符合核心種質(zhì)構(gòu)建的要求,還提高了原種質(zhì)的變異系數(shù),且種質(zhì)子集樣株較少,這與劉德浩等[3]、汪磊等[7]、王曉麗等[23]和章秋平等[29]的研究結(jié)果一致。

3.2 基于表型性狀構(gòu)建林木核心種質(zhì)的取樣規(guī)模

大多學者認為抽樣規(guī)模是核心種質(zhì)構(gòu)建重要的一部分,如果取樣規(guī)模較少,這會導致構(gòu)建的種質(zhì)集缺乏異質(zhì)性、代表性;如果取樣規(guī)模過多,又不能較好地去除遺傳冗余[15]。陳存等[25]認為木本植物的取樣比例則在10%～45%之間,而大部分學者認為10%～30%取樣比例效果比較好[30-32]。彭楓等[8]結(jié)果表明以菠菜原種質(zhì)15%取樣比例最佳,侯志強等[6]采用20%取樣比例菊芋構(gòu)建核心種質(zhì)最優(yōu),張歡等[16]確定45%取樣比例適宜水青樹核心構(gòu)建,曾欽朦等[15]以50%抽樣比例構(gòu)建貴州核桃核心種質(zhì)資源。本研究利用地理角度抽樣與改進的最小距離逐步取樣法構(gòu)建不同抽樣比例種質(zhì)子集,其構(gòu)建的種質(zhì)子集抽樣占比分別為28%和20%,本研究構(gòu)建的材用云南松核心種質(zhì)取樣比例均符合大多數(shù)學者的取樣比例。

3.3 基于表型性狀構(gòu)建林木核心種質(zhì)的代表性評價

對原種質(zhì)與構(gòu)建的種質(zhì)子集進行均值t檢驗、方差F檢驗?zāi)艹醪搅私鈽?gòu)建的種質(zhì)子集是否具有異質(zhì)性、代表性。t檢驗結(jié)果表明,2種構(gòu)建策略所構(gòu)建的種質(zhì)子集與原種質(zhì)均值間均無顯著差異,說明兩者在表型性狀上頻率相近,故從t檢驗結(jié)果角度看,這5個種質(zhì)子集均可代表原種質(zhì),這與孫永強等[5]、曾欽朦等[15]和趙立民等[31]構(gòu)建核心種質(zhì)結(jié)果相似。方差F檢驗結(jié)果表明,改進的最小距離逐步取樣法選取10%、20%、30%、40%抽樣,分別有12,15,14,11個性狀與原種質(zhì)18個性狀有顯著差異;地理角度抽樣有15個性狀與原種質(zhì)18個性狀有顯著差異。因此,這5個抽樣比例均能夠更好地代表原種質(zhì)的表型遺傳多樣性,也具有較強異質(zhì)性,不同構(gòu)建策略的F檢驗結(jié)果與孫永強等[5]和章秋平等[29]的研究結(jié)果相似,而與趙立民等[31]研究結(jié)果表明,對13個性狀進行F檢驗僅3個性狀呈差異顯著,這說明本研究構(gòu)建的種質(zhì)子集更具有異質(zhì)性。

遺傳多樣性指數(shù)反映種質(zhì)表型多樣性特征,表現(xiàn)原種質(zhì)與核心種質(zhì)各表型性狀頻率分布特點[12]。多樣性指數(shù)越小,反映構(gòu)建的種質(zhì)子集中有個別性狀占比較大,即核心種質(zhì)表型性狀間等級分布不均勻;反之,多樣性指數(shù)越大,則表明構(gòu)建的種質(zhì)子集的表型性狀等級分布均勻。因此,地理角度構(gòu)建的種質(zhì)子集中性狀等級主要分布于平均值附近,其遺傳多樣性指數(shù)總體略高于原種質(zhì),保留原種質(zhì)基本表型性狀變異,與原種質(zhì)無明顯差異;而基于改進的最小距離逐步取樣法構(gòu)建的4個種質(zhì)子集中性狀等級分布均勻,其中20%抽樣比例的多樣性指數(shù)高于其余3個種質(zhì),且高于地理角度的多樣性指數(shù),顯著大于原種質(zhì),獲得了表型性狀更均勻的種質(zhì)子集。

大多數(shù)學者對核心種質(zhì)評價常采用Hu 等[26]提出的4個評價指標,即均值差異百分率(MD)、方差差異百分率(VD)、極差符合率(CR)和變異系數(shù)變化率(VR);核心種質(zhì)滿足CR 大于80%和MD小于20%這2 個要求時,當MD 越小,VD、CR 和VR 越大,表明其代表性和多樣性越好[12,25,32]。本研究利用改進的最小距離逐步取樣法選取的4個抽樣中,20%抽樣比例MD較小,為6.363%,VR最大,為124.448%,VD最大,為83.333%,CR為91.099%,種質(zhì)子集樣株相比其余3個種質(zhì)而言,能夠更好地代表原種質(zhì)的表型遺傳多樣性。而地理角度抽樣MD 最小,為3.921%,VR 最小,為99.482%,CR 最小,為82.207%,VD 最大,為83.333%,符合構(gòu)建要求,但該種質(zhì)子集在構(gòu)建效果上劣于20%抽樣比例構(gòu)建的種質(zhì)子集。綜合分析不同構(gòu)建策略構(gòu)建的種質(zhì)子集,20%抽樣較地理角度抽樣獲得更大的變異,均符合核心種質(zhì)構(gòu)建的要求,這與劉德浩等[3]、彭楓等[8]、陳存等[25]的研究結(jié)果相似,且符合Hu等[26]提出的評價指標要求。

主成分分析用于比較原種質(zhì)于核心種質(zhì)的表型性狀的分布特征[12]。對原種質(zhì)、20%抽樣比例和地理角度抽樣種質(zhì)子集的表型性狀均提取了特征值大于1的7個主成分,其累計貢獻率分別為79.376%、83.539%、82.163%,這表明不同策略構(gòu)建的2個核心種質(zhì)均能夠解釋表型遺傳信息大于原種質(zhì)。20%抽樣比例的156株材用云南松核心種質(zhì)樣株分布散點圖顯示,該核心種質(zhì)包含了原種質(zhì)的整個分布范圍,降低了原種質(zhì)重疊部分,從而去除了遺傳冗余,這與孫永強等[5]、曾欽朦等[15]和陳存等[25]的研究結(jié)果一致;而地理角度構(gòu)建219株材用云南松核心種質(zhì)樣株較為集中的分布在不同經(jīng)度、緯度的氣候性地帶,基本包含了不同氣候、海拔條件下云南松種質(zhì)資源。

4 結(jié)論

研究基于780份材用云南松18個表型性狀,利用地理角度以抽樣比例為28%篩選219株材用云南松核心種質(zhì);改進的最小距離逐步取樣法篩選出最佳抽樣為20%的156株樣株。t檢驗表明,這2種構(gòu)建策略篩選的核心種質(zhì)與原種質(zhì)無顯著差異;F檢驗結(jié)果表明,2個核心種質(zhì)均有15個性狀呈顯著差異,具有較好異質(zhì)性;20%抽樣比例的遺傳多樣性指數(shù)高于地理角度的多樣性指數(shù),顯著大于原種質(zhì),獲得了表型性狀更均勻的種質(zhì)子集,而地理角度多樣性指數(shù)與原種質(zhì)無顯著差異,這2個核心種質(zhì)解釋的表型遺傳信息大于原種質(zhì),20%抽樣比例的核心種質(zhì)樣株包含原種質(zhì)的整個分布范圍,而地理角度抽樣核心種質(zhì)分布比較集中。因此,對這2種構(gòu)建效果綜合評價與驗證表明,2種策略構(gòu)建結(jié)果均可代表材用云南松原種質(zhì)的表型遺傳多樣性,但地理角度構(gòu)建的種質(zhì)子集更便于收集種質(zhì)資源,在種質(zhì)資源保存和更新方面更具有優(yōu)勢,減少了成本,可為材用云南松種質(zhì)資源保存和優(yōu)良種質(zhì)選育提供科學方法,同時也為其他種質(zhì)資源構(gòu)建提供一種思路。