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中国野生秋子梨花形状遗传多样性研究



全 文 :Vol. 35 No. 7
July. 2015
第 35卷 第 7期
2015年 7月
中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
Journal of Central South University of Forestry & Technology
收稿日期:2014-12-10
基金项目:国家自然科学基金项目(31000309)
作者简介:许靖诗,硕士研究生 通讯作者:乌云塔娜,教授,博士;E-mail:tanatana@sina.com
引文格式:许靖诗,乌云塔娜,王广军 . 中国野生秋子梨花形状遗传多样性研究 [J]. 中南林业科技大学学报,2015, 35(7): 27-30, 36.
Doi:10.14067/j.cnki.1673-923x.2015.07.006 http: //qks.csuft.edu.cn
我国是梨的发源地 ,且广泛存在野生资源 [1]。
我国野生秋子梨 P.ussuriensis主要分布黑龙江、吉
林、辽宁、内蒙古等地,以抗寒、风味浓郁、糖
酸含量高、特有香气而著称 , 是梨抗逆和品质育种
的珍贵基因库 [2]。野生秋子梨幼龄时多刺,栽培
种成枝力强;其叶边缘有尖锐锯齿,多数品种的
花柱基部带有茸毛;野生秋子梨花 5~ 8朵聚生,
白色;其果实为扁圆或近圆形,果实颜色黄色或
黄绿色,有的则呈红色,果实因品种不同而呈现
差异,果柄较短,果实有浓香,成熟于在 8月中
旬到 9月上旬,大部分果实需经后熟过程,经过
后熟的果实,果肉变软,香味浓郁,酸甜适口。
秋子梨适合在寒冷、干燥地区栽培,其具有较强
的抗寒能力,能较好的生存在 -37℃环境下,因而
可作抗寒砧木,同时也耐贫瘠,即使在土层干旱
且较薄的土地上生长也能较好生长。秋子梨抗黑
中国野生秋子梨花形状遗传多样性研究
许靖诗 1,乌云塔娜 2,王广军 3
(1.北海市林业技术推广站,广西 北海 536000;2.国家林业科学研究院经济林研究中心,河南 郑州 450003;
3.广西北海滨海国家湿地公园管理处,广西 北海 536000)
摘 要:用 SPSS20.0对我国黑龙江和内蒙古的 6个野生秋子梨群体花的形态指标进行方差分析、聚类分析、及
各形态指标与海拔的相关性分析,从而研究我国野生秋子花的形态变异特征,以继续探索我国野生秋子的遗传
多样性特点,为野生秋子梨资源的分类和保护提供理论依据。方差分析表明黑龙江野生秋子梨群体遗传多样性高,
其花型大,花柄长而内蒙古野生秋子梨群体遗传多样性低,其花型小且花柄短;聚类分析表明‘HLJ-FY’野生
梨群体与其他野生秋子梨群体有较大差异,而单独聚为一类;相关性分析表明海拔高度与野生秋子梨花形态指
标成显著负相关关系。研究揭示了我国野生秋子梨群体特别是内蒙古野生秋子梨群体的遗传多样性较低,急需
加以保护。
关键词:野生秋子梨;花形状;遗传多样性
中图分类号:S718.46 文献标志码:A 文章编号:1673-923X(2015)07-0027-04
Study on genetic diversity of wild Pyrus ussuriensis fl ower sharp in China
XU Jing-shi1, WUYUN Ta-na2, WANG Guang-jun3
(1. Forestry technology popularization station of Beihai city, Beihai 536000, Guangxi, China; 2. China Paulownia Research Center
Non-timber Forest Research and Development Center of CAF, Zhengzhou 450003, Henan, China; 3. National coast humidity Park
Management offi ce in Guangxi Beihai, Beihai 536000, Guangxi, China)
Abstract: In this paper, SPSS20.0 was used to analysis variance of 6 wild Pyrus ussuriensis groups floral morphology index in
Heilongjiang and Inner Mongolia, in order to explore the genetic diversity of Chinese wild Pyrus ussuriensis which can provide
theoretical basis for the use and protection of wild Pyrus ussuriensis. Analysis of variance showed that genetic diversity of wild Pyrus
ussuriensis n Heilongjiang is higher and the fl owers are more bigger, fl ower stalks length are longer, while genetic diversity of wild
Pyrus ussuriensis in Inner Mongolia is lower, the fl owers are smaller and the fl ower stalks are shorter. Clustering analysis showed that
there is great difference between ‘HLJ-FY’ group and other wild Pyrus ussuriensis groups, it formed a separate cluster class from
other groups; Correlation analysis showed a signifi cant negative correlation between altitude and morphological index of wild Pyrus
ussuriensis fl ower. The study reveals that genetic diversity of wild Pyrus ussuriensis in China, especially Inner Mongolia wild Pyrus
ussuriensis, is low, which need to be protected.
Key words: wild Pyrus ussuriensis; fl ower sharp; genetic diversity
许靖诗,等:中国野生秋子梨花形状遗传多样性研究28 第 7期
星病 [3]、腐烂病能力强,因此可用嫁接、种子等
法进行繁殖。但近年来由于农田开垦、误砍、采挖、
气候等原因秋子梨的野生资源被严重破坏,其分
布区大面积缩小,目前仅在东北和内蒙古、甘肃
等少数地区呈零星分布。
一些学者认识到野生秋子梨资源的重要性及保
护的紧迫性,开始对我国野生秋子梨分布状况 [4]、
遗传多样性 [5-9]、果实性状 [10]、育种 [11-17]等进行研究。
马腾等通过叶绿体 DNA分子标记技术进行野生
秋子梨群体特征及遗传多样性方面的研究其结果
与本文作者许靖诗通过核 DNA的 SSR的分子标
记技术研究野生秋子梨的群体遗传学特征所得到
的结论相同,即中国野生秋子梨的遗传多样性比
中国栽培梨品种群的遗传多样性低,而与曹玉芬
得出结论不同。安萌萌等采用分子系统学及 AFLP
标记技术,对黑龙江省海林市、孙吴县、东宁县 3
个居群的群体遗传结构进行了研究,得出了遗传
变异主要发生在居群内,居群间存在较大的基因
流的结论。
形态学标记是以外部特征作为植物遗传研究
的标志,是最传统,也是最简单的遗传多样性分
析方法,其包括在家系间、群体间等多个水平上
发生的各种变型、数量性状的变异和交互作用。
长期以来都是根据形态标记来进行作物种质资源
鉴定及育种材料的选择。研究野生秋子梨花的形
态变异不仅有助于了解环境因子对于物种作用的
程度和方式,对这一宝贵资源的分类、保护与持
续利用也具有重要意义。
1 材料与方法
1.1 材 料
样品采自黑龙江和内蒙古。野生秋子梨按照
地理区域 (野生秋子梨存在的林场 )或生态型划分
群体,黑龙江包括抚远县的 1个群体 (HLJ-FY)、
伊春美溪区的 1个群体 (‘HLJ-MX’),内蒙古包
括青山林场的 1个群体 (IM-QS)、托河林场的 1个
群体 (IM-TH)、热水林场的 2个群体 (IM-RS1、
IM-RS2),共 6个群体的 54个单株。对照样品为
秋子梨栽培种南国梨、小香水、苹果梨。
1.2 方 法
采集样品时用GPS记录每个单株的海拔高度、
经度、纬度。每个个体选取刚开放且有代表性的
花 20朵,用游标卡尺测量花柄长、花瓣长、花
瓣宽、花直径,并计算花的长宽比。测定结果用
SPSS20.0软件ANOVA模块进行单因素方差分析,
用系统聚类法建立聚类分析树状图,以 LSD法进
行相关性分析。
2 结果与分析
2.1 野生秋子梨花的形态特征
黑龙江野生秋子梨的花柄长、花瓣长、花
瓣宽、花直径分别为 1.66±0.51 cm、1.91±0.28
cm、1.27±0.23 cm、3.94±0.61 cm; 内 蒙 古 野
生秋子梨的花柄长、花瓣长、花瓣宽、花直径分
别 为 0.69±0.23 cm、1.23±0.27 cm、0.72±0.14
cm、2.59±0.50 cm。由此可见黑龙江野生秋子梨
的花显著大于内蒙古野生秋子梨的花及秋子梨栽
培品种的花。但黑龙江野生秋子梨的花瓣长宽比
为 1.52±0.17 cm却显著小于内蒙古野生秋子梨花
瓣长宽比 (1.72±0.23)而大于秋子梨栽培品种的相
应指标。说明黑龙江野生秋子梨花的特点为花柄
长,花型大,花蕾红色;而内蒙古野生秋子梨花
的主要特征为花柄短、花型小,花蕾白色。
表 1 黑龙江、内蒙古野生秋子梨花差异性†
Table 1 Diversity of flower for wild P. ussuriensis in Heilongjiang and Neimenggu
海拔 /m 花柄长 /cm 花瓣长 /cm 花瓣宽 /cm 花瓣长宽比 花直径 /cm 花蕾颜色
黑龙江 236.57±78.19 1.66±0.51 1.91±0.28 1.27±0.23 1.52±0.17 3.94±0.61 红
内蒙古 1090.72±45.99 0.69±0.23 1.23±0.27 0.72±0.14 1.72±0.23 2.59±0.50 白
南国梨 3.01 1.64 1.25 1.31 3.65 红
小香水 3.43 1.73 1.70 1.02 3.33 红
苹果梨 2.90 1.670 1.37 1.22 3.62 红
** ** ** ** ** ** **
† **表示差异达到极显著水平(P<0.01),*差异达到显著水平(P<0.05)。
2.2 黑龙江野生秋子梨群体花的变异特征
‘HLJ-MX’群体的花柄长、花瓣长、花瓣宽、
花瓣长宽比、花瓣直径,分别为 1.14±0.21 cm、
1.53±0.12 cm、0.96±0.06 cm、1.61±0.20、
29第 35卷 中 南 林 业 科 技 大 学 学 报
3.09±0.25 cm;‘HLJ-FY’群体花直径、花瓣长、
花瓣宽、花柄长分别为 1.41±0.18 cm、1.98±0.11
cm、1.27±0.10 cm、1.57±0.14 cm、4.18±0.20
cm。两个群体的花存在显著差异,说明黑龙江
野生秋子梨群体的花的遗传多样性较高,其中
“HLJ-FY”群体花柄长,花型大,而“HLJ-MX”
群体的花柄较短、花型较小。
表 2 黑龙江野生秋子梨花形态差异†
Table 2 Diversity of flower for wild P. ussuriensis in HeiLongjiang
海拔 /m 花柄长 /cm 花瓣长 /cm 花瓣宽 /cm 花瓣长宽比 花直径 /cm
HLJ-MX 256.95±5.44 1.14±0.21 1.53±0.12 0.96±0.06 1.61±0.20 3.09±0.25
HLJ-FY 111.06±4.16 1.41±0.18 1.98±0.11 1.27±0.10 1.57±0.14 4.18±0.20
** ** ** ** * **
† **表示差异达到极显著水平(P<0.01),*差异达到显著水平(P<0.05)。
2.3 内蒙古野生秋子梨群体花的变异特征
由表 3可见内蒙古‘IM-TH’、‘IM-RS1’、
‘IM-RS2’、‘IM-QS’ 4个群体的花瓣长的范
围为 1.06±0.08~ 1.30±0.36 cm,花瓣长宽比的
范围为 1.61±0.26~ 1.85±0.18,花直径范围为
2.19±0.16 cm~ 2.78±0.61 cm ,4个野生秋子梨
群体的花瓣长、花瓣长宽比、花直径的差异较小,
未达到显著水平。4个野生秋子梨群体中花柄长的
范围为 0.54±0.12~ 0.82±0.15,花瓣宽范围为
0.60±0.07 cm~ 0.78±0.10 cm,花柄长和花瓣宽
差异较大,达到显著及以上水平。说明内蒙古野
生秋子梨花的遗传多样性较低,其中‘IM-RS1’
群体的花柄相对较短,花型相对较小,而‘IM-QS’
群体的花柄相对较长,花型相对较大。
表 3 内蒙古野生秋子梨花形态差异†
Table 3 Diversity of flower for wild P. ussuriensis in Inner Mongolia
群体名称 花柄长 /cm 花瓣长 /cm 花瓣宽 /cm 花瓣长宽比 花直径 /cm
IM-TH 0.58±0.13 1.29±0.25 0.77±0.17 1.7±0.17 2.73±0.54
IM-RS1 0.54±0.12 1.06±0.08 0.60±0.07 1.80±0.20 2.19±0.16
IM-RS2 0.68±0.34 1.22±1.46 0.67±0.11 1.85±0.18 2.55± 0.27
IM-QS 0.82±0.15 1.30±.36 0.80±0.10 1.61±0.26 2.78±0.61
* - ** - -
† **表示差异达到极显著水平(P<0.01),*差异达到显著水平(P<0.05)。
2.4 野生秋子梨花形态聚类分析
用 Spass20.0对黑龙江和内蒙古野生秋子梨花形
态的各项指标和花柄长进行系统聚类分析表明,在
遗传距离为 10时可以分为三类,第Ⅰ类为秋子梨栽
培品种群,第Ⅱ类为 HLJ-FY群体,第Ⅲ类为内蒙
古&黑龙江群体。在遗传距离为 20时可将其分为
两类,即野生秋子梨群体类及秋子梨栽培品种类。
2.5 野生秋子梨花形态与海拔相关性研究
由表 4可知海拔高度与野生秋子梨的花直径、
花瓣长、花瓣宽、花柄长均存在极显著负相关性,
相关系数分别为 -0.62、-0.71、-0.73、-0.69。
3 结论与讨论
黑龙江 2个野生秋子梨群体花的形态指标均存
在显著差异,显示出了较高的遗传多样性,而内蒙
古 4个野生秋子梨群体的花瓣长、花瓣长宽比、花
直径等形态指标之间均不存在显著差异,遗传多样
性较低,这与通过叶绿体 DNA分子标记技术 [13]和
核 DNA的 SSR分子标记技术对我国野生秋子梨
遗传多样性研究所得结论一致。我国野生秋子梨
群体的遗传多样性总体较低,特别是内蒙古野生
秋子梨,遗传多样性低不利于野生秋子梨的生存,
因而需要我们加以重视和保护 ,建议采取如下保护
措施 [4]:第一、当地政府提高认识,加强宣传力度,
表 4 海拔与野生秋子梨花形态相关性分析
Table 4 Correlation between altitude and flower, fruit
characters
海拔 花直径 花瓣长 花瓣宽 花瓣长 /宽 花柄长
海 拔 1 ** ** ** - **
花直径 -0.62 1 ** ** - **
花瓣长 -0.71 0.93 1 ** ** **
花瓣宽 -0.73 0.75 0.81 1 ** **
花瓣长 /宽 0.22 -0.01 0.50 -0.58 1 *
花柄长 -0.69 0.50 0.50 0.59 -0.35 1
许靖诗,等:中国野生秋子梨花形状遗传多样性研究30 第 7期
提高人民对于野生秋子梨的重视程度;第二、对
于由于人为原因造成的野生秋子梨资源的严重破
坏的要建立野秋子梨的原生境保护区;第三、对
于由于气候变化造成资源严重破坏的,要采取异
位保护的方式;第四、建立中国野生秋子资源圃,
在保护野生秋子梨的同时也能为秋子梨的科研提
供很好的平台。
聚类结果表明‘HLJ-FY’野生梨群体与其
他野生秋子梨群体有较大差异,而单独聚为一
类,可能是因为该群体位于我国最东部(经度
48°19′32″~ 48°19′42″),与内蒙古野生梨群体
和黑龙江其他野生秋子梨群体的直线距离均最远
(382.9~ 1 402.2 m),从而形成了明显的地理隔
离,导致了该群体在形态水平和分子水平上表现
出显著的群体遗传分化。
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图 1 野生秋子梨聚类
Fig. 1 Cluster of wild P. ussuriensis basing on the fl ower characters
(下转第 36页)
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