中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (23): 4761-4773.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.23.014
李沛1(), 何治霖1, 谈月霞1, 赵婉彤1, 冯锦英1, 陈贵虎2, 严池2, 王子豪2, 黄平2, 江东1(
)
收稿日期:
2024-04-08
接受日期:
2024-05-15
出版日期:
2024-12-01
发布日期:
2024-12-07
通信作者:
联系方式:
李沛,E-mail:fflp80080@163.com。
基金资助:
LI Pei1(), HE ZhiLin1, TAN YueXia1, ZHAO WanTong1, FENG JinYing1, CHEN GuiHu2, YAN Chi2, WANG ZiHao2, HUANG Ping2, JIANG Dong1(
)
Received:
2024-04-08
Accepted:
2024-05-15
Published:
2024-12-01
Online:
2024-12-07
摘要:
【目的】 利用重测序数据和表型鉴定信息解析宽皮柑橘种质资源遗传变异和群体结构情况,挖掘优异种质资源,促进品种改良朝优质多样化方向发展。【方法】 2021、2022年连续2年对473份宽皮柑橘种质果实与花的25个表型进行鉴定,采其嫩叶进行DNA提取并建库测序。利用变异系数和Shannon-Wiener指数对表型数据进行遗传多样性分析,结合相关性分析、聚类分析、主成分分析等方法对宽皮柑橘种质资源进行综合评价,筛选优异宽皮柑橘种质。基于重测序数据进行系统进化树分析,解析优异种质所在类群特点。【结果】 473份宽皮柑橘种质表型存在广泛的变异和丰富的遗传多样性,21个数量性状的变异系数介于9.36%—76.98%,平均值为34.95%,遗传多样性指数为1.71—2.08,平均值为1.93。4个质量性状的多样性指数为0.35—0.98,明显低于数量性状。其中,囊衣及汁胞壁重的变异系数最大,果皮颜色的遗传多样性指数最大。对17个果实表型进行主成分分析,选出的前5个主成分累计贡献率大于70%。利用因子分析法进行综合评价,得出宽皮柑橘种质综合得分范围为-1.23—1.59,得分最高的品种为LP31(‘西之香’ב金葵’),其次是LP45(‘西之香’ב金葵’)、LP18(‘红美人’ב美国糖桔’)、LP3(‘塔罗科血橙’ב金葵’)。表型聚类分析与系统进化树分析均将参试宽皮柑橘种质资源分为7个亚群,且两者划分的亚群特点相似,均表明起源地、品种类型和杂交组合的不同可以在分群中体现。综合得分较高的种质大多集中于系统进化树的第Ⅳ类群,表明利用表型信息进行综合评价后的优异种质在遗传上也具有相似性。【结论】 参试宽皮柑橘种质表型存在广泛的变异和丰富的遗传多样性,表型聚类与基因型系统进化树分群结果相似,且基于表型综合评价后筛选出的优异种质在基因水平具有较高的遗传相似性。
李沛, 何治霖, 谈月霞, 赵婉彤, 冯锦英, 陈贵虎, 严池, 王子豪, 黄平, 江东. 基于重测序数据与表型性状的宽皮柑橘遗传多样性分析与优异种质筛选[J]. 中国农业科学, 2024, 57(23): 4761-4773.
LI Pei, HE ZhiLin, TAN YueXia, ZHAO WanTong, FENG JinYing, CHEN GuiHu, YAN Chi, WANG ZiHao, HUANG Ping, JIANG Dong. Genetic Diversity Analysis of Mandarin and Excellent Germplasm Screening Based on Whole-Genome Resequencing Data and Phenotypic Traits[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2024, 57(23): 4761-4773.
表3
宽皮柑橘种质资源数量性状的描述及多样性指数"
性状 Traits | 最小值 Min | 最大值 Max | 均值±标准差 Mean±SD | 中位数 Med | 变异系数 CV (%) | 多样性指数 H |
---|---|---|---|---|---|---|
单果重FW (g) | 16.06 | 442.51 | 102.84±58.93 | 87.02 | 57.30 | 1.88 |
果实横径FD (cm) | 3.13 | 9.72 | 5.70±1.17 | 5.55 | 20.55 | 2.05 |
果实纵径FL (cm) | 2.02 | 9.21 | 4.61±1.04 | 4.47 | 22.51 | 2.03 |
果形指数FSI | 0.56 | 1.09 | 0.81±0.09 | 0.80 | 10.67 | 2.05 |
果皮厚度PT (cm) | 0.10 | 0.56 | 0.28±0.08 | 0.30 | 28.76 | 1.87 |
单果皮重PW (g) | 4.06 | 135.68 | 28.11±18.12 | 23.63 | 64.48 | 1.79 |
囊瓣数SNPF | 6.70 | 13.70 | 9.72±1.10 | 9.70 | 11.34 | 2.06 |
单果种粒数SNF | 0.00 | 37.10 | 9.90±5.73 | 9.30 | 57.87 | 2.04 |
单粒种子重SW (g) | 0.04 | 0.51 | 0.19±0.07 | 0.18 | 35.73 | 2.03 |
囊衣及汁胞壁重SJW (g) | 1.61 | 99.63 | 15.88±12.23 | 12.78 | 76.98 | 1.75 |
可溶性固形物TSS (%) | 6.50 | 16.30 | 11.39±1.44 | 11.40 | 12.65 | 2.06 |
可滴定酸TA (g/100 mL) | 0.11 | 2.91 | 0.81±0.49 | 0.67 | 60.24 | 1.86 |
固酸比TSS/TA | 3.32 | 110.29 | 19.87±13.70 | 17.15 | 68.93 | 1.75 |
抗坏血酸AA (mg/100 mL) | 9.79 | 70.21 | 29.49±9.34 | 27.73 | 31.68 | 1.88 |
果皮硬度PH (N) | 1.24 | 25.18 | 6.48±3.70 | 5.75 | 57.16 | 1.84 |
果皮颜色PC (°) | 33.69 | 84.42 | 56.62±9.22 | 56.32 | 16.28 | 2.08 |
果肉颜色FC (°) | 50.76 | 88.67 | 68.21±6.39 | 67.45 | 9.36 | 2.02 |
花瓣长PEL (cm) | 0.64 | 2.24 | 1.35±0.31 | 1.27 | 23.23 | 1.93 |
花瓣宽PEW (cm) | 0.31 | 1.13 | 0.58±0.14 | 0.56 | 24.87 | 1.97 |
花药长AL (cm) | 0.10 | 0.49 | 0.23±0.05 | 0.22 | 23.38 | 1.94 |
花药宽AW (cm) | 0.01 | 0.11 | 0.11±0.02 | 0.11 | 19.95 | 1.71 |
平均值Mean | — | — | — | — | 34.95 | 1.93 |
表4
宽皮柑橘种质资源果实与花朵性状的相关性分析"
性状 Traits | 花瓣长度 PEL | 花瓣宽度 PEW | 花药长度 AL | 花药宽度 AW | 单果重 FW | 果实横径 FD | 果实纵径 FL | 果形指数 FSI | 果皮厚度 PT | 单果皮重 PW | 囊瓣数 SNPF | 囊衣及汁 胞壁重 SJW |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
花瓣长度PEL | 1 | |||||||||||
花瓣宽度PEW | 0.72** | 1 | ||||||||||
花药长度AL | 0.37** | 0.40** | 1 | |||||||||
花药宽度AW | 0.27** | 0.31** | 0.61** | 1 | ||||||||
单果重FW | 0.52** | 0.51** | 0.47** | 0.33** | 1 | |||||||
果实横径FD | 0.53** | 0.50** | 0.43** | 0.32** | 0.97** | 1 | ||||||
果实纵径FL | 0.48** | 0.47** | 0.45** | 0.29** | 0.94** | 0.90** | 1 | |||||
果形指数FSI | -0.05 | 0.03 | 0.19** | 0.05 | 0.23** | 0.10 | 0.48** | 1 | ||||
果皮厚度PT | 0.28** | 0.28** | 0.24** | 0.10 | 0.43** | 0.45** | 0.42** | 0.07 | 1 | |||
单果皮重PW | 0.51** | 0.49** | 0.46** | 0.30** | 0.91** | 0.91** | 0.85** | 0.15 | 0.67** | 1 | ||
囊瓣数SNPF | 0.29** | 0.24** | 0.20** | 0.18* | 0.32** | 0.36** | 0.18* | -0.34** | 0.15* | 0.30** | 1 | |
囊衣及汁胞壁重SJW | 0.53** | 0.48** | 0.38** | 0.34** | 0.90** | 0.90** | 0.83** | 0.11 | 0.35** | 0.82** | 0.34** | 1 |
表5
优异宽皮柑橘种质重要农艺性状信息"
品种名称 Name | 杂交组合 HC | 单果重 FW | 果形指数 FSI | 种子数 SNF | 可溶性固形物 TSS | 可滴定酸 TA | 固酸比 TSS/TA | 果皮硬度 PH | 抗坏血酸 AA | 果皮颜色 PC |
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
LP31 | 西之香×金葵 Nishinokaori×Jin Kui | 104.44 | 1.09 | 1 | 12.70 | 0.48 | 26.46 | 7.16 | 62.63 | 44.59 |
LP45 | 西之香×金葵 Nishinokaori×Jin Kui | 131.18 | 0.91 | 3 | 13.20 | 0.42 | 31.43 | 11.45 | 56.10 | 38.84 |
LP18 | 红美人×美国糖桔 Benimadona×America Tang Ju | 104.40 | 0.91 | 1 | 13.80 | 0.57 | 24.21 | 9.66 | 52.15 | 33.69 |
LP3 | 塔罗科血橙×金葵 Tarocco Blood Orange×Jing Kui | 165.38 | 1.08 | 2 | 13.40 | 0.37 | 36.22 | 11.26 | 36.59 | 44.24 |
参试种质均值 AVTG | - | 102.84 | 0.81 | 9.90 | 11.39 | 0.81 | 19.87 | 6.48 | 29.49 | 56.62 |
[1] |
王大江, 高源, 孙思邈, 刘昭, 路翔, 李青山, 王维东, 李连文, 董星光, 史祥宾, 曹玉芬, 王昆. 世界果树种质资源科技发展动态与趋势. 中国果树, 2022(8): 103-108.
|
|
|
[2] |
邓秀新. 柑橘产业发展趋势与桂林柑橘品种结构调整. 南方园艺, 2020, 31(6): 1-4.
|
|
|
[3] |
邓秀新. 中国柑橘育种60年回顾与展望. 园艺学报, 2022, 49(10): 2063-2074.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2021-0701 |
|
|
[4] |
黎裕, 王天宇. 美国植物种质资源保护与研究利用. 作物杂志, 2018(6): 1-9.
|
|
|
[5] |
王力荣, 吴金龙. 中国果树种质资源研究与新品种选育70年. 园艺学报, 2021, 48(4): 749-758.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2020-0616 |
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2020-0616 |
|
[6] |
doi: 10.1021/jf5002414 pmid: 24828369 |
[7] |
|
[8] |
王小柯, 江东, 孙珍珠. 利用GBS技术研究240份宽皮柑橘的系统演化. 中国农业科学, 2017, 50(9): 1666-1673. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.09.012.
|
|
|
[9] |
张亚飞, 彭洁, 朱延松, 杨胜男, 王旭, 赵婉彤, 江东. 柑橘CCD基因家族鉴定及CcCCD4a对果肉颜色的影响. 中国农业科学, 2020, 53(9): 1874-1889. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2020.09.014.
|
|
|
[10] |
张晓楠, 余歆, 叶子茂, 刘小丰, 朱延松, 杨胜男, 王旭, 刘梦雨, 赵晓春. 宽皮柑橘果实的剥皮性及与细胞壁多糖的关系. 园艺学报, 2021, 48(12): 2336-2348.
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2020-0973 |
doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2020-0973 |
|
[11] |
江东, 龚桂芝. 柑橘种质资源描述规范和数据标准. 北京: 中国农业出版社, 2006.
|
|
|
[12] |
南京农学院. 田间试验和统计方法. 北京: 农业出版社, 1979.
|
Nanjing Agricultural College. Field Experiment and Statistical Method. Beijing: Agriculture Press, 1979. (in Chinese)
|
|
[13] |
邓秀新. 中国柑橘品种. 北京: 中国农业出版社, 2008.
|
|
|
[14] |
张斌斌, 蔡志翔, 沈志军, 严娟, 马瑞娟, 俞明亮. 观赏桃种质资源表型性状多样性评价. 中国农业科学, 2021, 54(11): 2406-2420. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.11.013.
|
|
|
[15] |
卿东山, 江鸿, 张露瑶, 陈中全, 戴思慧, 孙小武. 甜瓜种质资源形态学性状遗传多样性分析. 中国蔬菜, 2023(4): 39-49.
|
|
|
[16] |
孙珍珠, 李秋月, 王小柯, 赵婉彤, 薛杨, 冯锦英, 刘小丰, 刘梦雨, 江东. 宽皮柑橘种质资源表型多样性分析及综合评价. 中国农业科学, 2017, 50(22): 4362-4383. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.22.012.
|
|
|
[17] |
张一中, 张晓娟, 梁笃, 郭琦, 范昕琦, 聂萌恩, 王绘艳, 赵文博, 杜维俊, 柳青山. 基于表型性状的高粱育种材料遗传多样性分析及综合评价. 中国农业科学, 2023, 56(15): 2837-2857. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.15.001.
|
|
|
[18] |
陈伟. 主成份分析法用于评价需注意的若干问题. 人类工效学, 2002, 8(1): 30-33.
|
|
|
[19] |
杨涛, 黄雅婕, 李生梅, 任丹, 崔进鑫, 庞博, 于爽, 高文伟. 海岛棉种质资源表型性状的遗传多样性分析及综合评价. 中国农业科学, 2021, 54(12): 2499-2509. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2021.12.002.
|
|
|
[20] |
王秀秀, 邢爱双, 杨茹, 何守朴, 贾银华, 潘兆娥, 王立如, 杜雄明, 宋宪亮. 陆地棉种质资源表型性状综合评价. 中国农业科学, 2022, 55(6): 1082-1094. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2022.06.003.
|
|
|
[21] |
雷丽群, 高筱钰, 李德祥. 基于表型性状的朱槿种质资源遗传多样性分析. 分子植物育种, 2023: 1-22. http://kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20230810.1427.008.html.
|
|
|
[22] |
李赢, 刘海翠, 石晓旭, 石吕, 韩笑, 刘建, 魏亚凤. 398份裸大麦种质资源表型性状遗传多样性分析. 植物遗传资源学报, 2023, 24(5): 1311-1320.
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230301002 |
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.20230301002 |
|
[23] |
乔舒婷, 董文其, 许云飞, 吴晓花, 吴新义, 汪颖, 王尖, 行江, 孔秋生, 孙玉燕. 丝瓜种质资源表型鉴定及遗传多样性分析. 分子植物育种, 2022: 1-16. http://kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20220427.1533.020.html.
|
|
|
[24] |
吴春文, 冯致, 张邦伟, 王涛, 吴秀忠, 蒋龙, 黄娟, 申林静, 李萌, 王义强. 银杏种质资源表型性状遗传多样性分析和优异种质筛选. 分子植物育种, 2022: 1-14. http://kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20220301.0938.006.html.
|
|
|
[25] |
|
[26] |
江东, 王旭, 李仁静, 赵晓东, 戴祥生, 柳正葳. 基于GBS技术开展柚类资源群体遗传评价并发掘酸含量相关基因. 中国农业科学, 2023, 56(8): 1547-1560. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2023.08.010.
|
|
|
[27] |
|
[1] | 徐金青, 边海燕, 陈同睿, 王蕾, 王寒冬, 尤恩, 邓超, 唐有林, 沈裕虎. 青海省青稞主栽品种昆仑14与昆仑15的基因组序列多态性比较[J]. 中国农业科学, 2024, 57(21): 4192-4204. |
[2] | 杨春, 杨代星, 李燕, 梁思慧, 邓小强, 乔大河, 陈娟, 郭燕, 林开勤, 陈正武. 贵州大树茶形态学特征及生化成分综合分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(19): 3894-3916. |
[3] | 李玉姗, 肖菁, 马越, 田超, 赵连佳, 王帆, 宋羽, 蒋程瑶. 169份番茄种质资源表型性状遗传多样性分析及综合评价[J]. 中国农业科学, 2024, 57(18): 3671-3683. |
[4] | 翟彩娇, 葛礼姣, 程玉静, 仇亮, 王小秋, 刘水东. 基于表型性状与SSR标记的冬瓜、节瓜种质资源遗传多样性分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(17): 3440-3457. |
[5] | 雷梦林, 刘霞, 王艳珍, 崔国庆, 穆志新, 刘龙龙, 李欣, 逯腊虎, 李晓丽, 张晓军. 基于55K SNP芯片的山西冬小麦种质资源遗传多样性分析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(10): 1845-1856. |
[6] | 郑文燕, 常源升, 何平, 何晓文, 王森, 高文胜, 李林光, 王海波. ‘鲁丽’ב红1#’苹果杂交群体全基因组KASP标记开发及验证[J]. 中国农业科学, 2023, 56(5): 935-950. |
[7] | 唐伟, 张成玲, 杨冬静, 马居奎, 陈晶伟, 高方园, 谢逸萍, 孙厚俊. 我国甘薯E病毒全基因组序列特征及荧光定量检测技术的建立[J]. 中国农业科学, 2023, 56(20): 4010-4020. |
[8] | 杨胜男, 程莉, 谈月霞, 朱延松, 江东. 宽皮柑橘褐斑病抗性的全基因组关联分析[J]. 中国农业科学, 2023, 56(18): 3642-3654. |
[9] | 张一中, 张晓娟, 梁笃, 郭琦, 范昕琦, 聂萌恩, 王绘艳, 赵文博, 杜维俊, 柳青山. 基于表型性状的高粱育种材料遗传多样性分析及综合评价[J]. 中国农业科学, 2023, 56(15): 2837-2853. |
[10] | 李欢, 鄢小青, 杨占烈, 谭金玉, 黎小冰, 陈能刚, 吴荣菊, 陈惠查, 阮仁超. 贵州香禾糯地方稻种资源表型遗传多样性分析与综合评价[J]. 中国农业科学, 2023, 56(11): 2035-2046. |
[11] | 李恒,字向东,王会,熊燕,吕明杰,刘宇,蒋旭东. 基于全基因组重测序的山羊产羔数性状关键调控基因的筛选[J]. 中国农业科学, 2022, 55(23): 4753-4768. |
[12] | 姜朋, 张鹏, 姚金保, 吴磊, 何漪, 李畅, 马鸿翔, 张旭. 宁麦系列小麦品种的性状特点及相关基因位点分析[J]. 中国农业科学, 2022, 55(2): 233-247. |
[13] | 李晓川,王朝海,周平,马维,吴瑞,宋治豪,梅艳. 马铃薯品种(系)田间晚疫病抗性评价和全基因组遗传多样性分析[J]. 中国农业科学, 2022, 55(18): 3484-3500. |
[14] | 万映伶,朱梦婷,刘爱青,金亦佳,刘燕. 中国观赏芍药表型多样性解析与资源评价[J]. 中国农业科学, 2022, 55(18): 3629-3639. |
[15] | 胡光明,张琼,韩飞,李大卫,李作洲,汪志,赵婷婷,田华,刘小莉,钟彩虹. 猕猴桃属植物通用型SSR分子标记引物的筛选及应用[J]. 中国农业科学, 2022, 55(17): 3411-3425. |
|