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芫荽种质资源形态标记遗传多样性分析



全 文 :·试验研究· 北方园艺2015(13):26~30
第一作者简介:李小梅(1982-),女,硕士,农艺师,研究方向蔬菜遗
传育种。
责任作者:张景涛(1963-),男,硕士,研究员,现主要从事蔬菜育种
等研究工作。E-mail:chili@126.com.
收稿日期:2015-03-30
DOI:10.11937/bfyy.201513007
芫荽种质资源形态标记遗传多样性分析
李 小 梅1,杜   洁2,张 立 微1,张 景 涛1
(1.哈尔滨市农业科学院 蔬菜花卉分院,黑龙江 哈尔滨150029;2.中国环境管理干部学院 生态学系,河北 秦皇岛066004)
  摘 要:为合理利用芫荽种质资源,该研究以96份芫荽种质为材料,采用形态学标记评价芫
荽种质的遗传多样性,并对芫荽19个生物学性状进行分析。结果表明:抽薹天数与始花期、终花
期、收获天数、基生叶数、基生叶长、株高、植株生叶状态、分枝数均呈极显著正相关,基生叶数与最
长基生叶长、基生叶形、植株有叶状态、植株分枝数均呈极显著正相关,最长基生叶长与株高呈极
显著正相关,抽薹天数及基生叶数均与千粒重呈负相关。在遗传距离6.40处将96份种质分为5类。
关键词:芫荽;种质;形态标记;遗传多样性
中图分类号:S 573+.2 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2015)13-0026-05
  芫荽(Coriandrum sativumL.)属伞形科一年或二年
生草本绿叶蔬菜,英文名Coriander,其茎叶有特殊的芳
香味,民间俗称香菜,又名胡荽、香荽,耐寒,喜冷凉忌炎
热,原产地中海沿岸,汉代经“丝绸之路”传入我国。可
以四季栽培,春秋两季栽培品质较好,虽然为非主菜,却
是人们喜食和宴请宾客不可或缺的调味香料[1],是人类
历史上用于调味食品最古老的芳香蔬菜之一,其根、茎、
叶、籽均可入药[2-3]。
对遗传多样性的认识是生物各分支学科的重要背
景资料,有助于更清楚地认识生物多样性的起源和进
化,为动植物分类、进化研究提供有益资料。该研究对
96份芫荽进行了生物学性状调查分析,从形态学角度分
析芫荽种质的遗传多样性,明确所选芫荽种质间的亲缘
关系和遗传相似性,以期为品种选育、生产加工、资源研
究及保护提供理论依据[4]。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料选用96份芫荽,于2009、2010年种植于哈
尔滨市农业科学院薛家试验基地,作为遗传多样性分析
材料。材料编号、名称及来源地见表1。
1.2 试验方法
96份芫荽种质作为遗传多样性研究材料,随机区组
设计,3次重复,对生物学性状进行调查与测定,与形态
学-生长相关的性状如基生叶数(NBL)、最长基生叶长
(LLBL)、株高(PH)、分枝数(NB)等采用重复计数取平
均值。2009、2010年各测1次。表型性状指标测定及赋
值标准见表2。
表1 材料名称及来源
  Table 1 Names and origin of materials
种质代号
No.
名称
Name
来源
Origin
种质代号
No.
名称
Name
来源
Origin
1 Ames18563 法国 49 Cori286 阿塞拜疆
2 Ames18565 德国 50 Cori289 俄国
3 Ames18568 意大利 51 Cori29 亚美尼亚
4 Ames18594 英国 52 Cori292 荷兰
5 Ames18595 罗马尼亚 53 Cori293 荷兰
6 Ames20047 亚美尼亚 54 Cori313 阿塞拜疆
7 Ames21655 俄国 55 Cori316 乌兹别克斯坦
8 Ames24907 保加利亚 56 Cori317 哈萨克斯坦
9 Ames24909 保加利亚 57 Cori318 哈萨克斯坦
10 Ames24915 美国 58 Cori322 乌兹别克斯坦
11 Ames24927 前苏联 59 Cori349 前苏联
12 Ames25696 叙利亚 60 Cori365 阿塞拜疆
13 Cori139 叙利亚 61 Cori37 格鲁吉亚
14 Cori138 叙利亚 62 Cori377 俄国
15 Cori82 叙利亚 63 Cori386 乌兹别克斯坦
16 Cori87 叙利亚 64 Cori387 乌兹别克斯坦
17 Cori86 叙利亚 65 Cori389 越南
18 Cori136 叙利亚 66 Cori401 亚美尼亚
19 Cori140 叙利亚 67 Cori406 泰国
20 Cori356 美国 68 Cori247 荷兰
21 Cori147 伊朗 69 Cori246 日本
22 Cori115A 苏丹 70 Cori245 日本
23 Cori85 叙利亚 71 Cori244 日本
24 Cori71 格鲁吉亚 72 Cori237 荷兰
25 Cori70 格鲁吉亚 73 Cori236 荷兰
26 Cori68 格鲁吉亚 74 Cori23 俄国
27 Cori66 亚美尼亚 75 Cori222 亚美尼亚
28 Cori64 格鲁吉亚 76 Cori220 俄国
29 Cori57 塔吉克斯坦 77 Cori217 格鲁吉亚
30 Cori54 格鲁吉亚 78 Cori192 荷兰
31 Cori455 前苏联 79 Cori174 叙利亚
62
北方园艺2015(13):26~30 ·试验研究·
  续表1
  Continuous table 1
种质代号
No.
名称
Name
来源
Origin
种质代号
No.
名称
Name
来源
Origin
32 Cori45 格鲁吉亚 80 Cori161 亚美尼亚
33 Cori446 阿塞拜疆 81 Cori160 哈萨克斯坦
34 Cori44 格鲁吉亚 82 Cori158 哈萨克斯坦
35 Cori429 亚美尼亚 83 Cori157 哈萨克斯坦
36 Cori425 格鲁吉亚 84 Cori152 格鲁吉亚
37 Cori422 格鲁吉亚 85 Cori151 格鲁吉亚
38 Cori42 格鲁吉亚 86 Cori148 埃塞俄比亚
39 Cori41 格鲁吉亚 87 Cori146 格鲁吉亚
40 Cori409 泰国 88 Cori143 埃塞俄比亚
41 Cori408 泰国 89 Cori142 埃塞俄比亚
42 Cori407 泰国 90 Cori134 叙利亚
43 Cori248 荷兰 91 Cori112 塔吉克斯坦
44 Cori250 前苏联 92 Cori108 格鲁吉亚
45 Cori257 荷兰 93 Cori106 格鲁吉亚
46 Cori272 阿塞拜疆 94 Cori104 格鲁吉亚
47 Cori281 叙利亚 95 Cori102 格鲁吉亚
48 Cori285 亚美尼亚 96 Cori101 格鲁吉亚
  表2 生物学性状及赋值情况
  Table 2 Biological character and assignment
序号
No.
生物学性状
Trait
调查标准
Standard
性状赋值
Assignment
X1
抽薹天数
(DSE)
从播种至50%
植株茎延伸
数值型数据
X2
始花期
(DSF)
从播种至每株第
1朵可见花
数值型数据
X3
抽薹至开花
(RSDSF)
RSDSF=DSF-
DSE 
数值型数据
X4
终花期
(DEF)
播种期至每株最
后一朵花
数值型数据
X5 花期(FR) FR=DEF-DSF 数值型数据
X6 收获天数(DH) 从播种至收获 数值型数据
X7
果实成熟天数
(DM)
DM=DH-DEF 数值型数据
X8
茎中花青素
(ANST)
开花前茎的着色、
茎基部和节点
1=无花青素;2=花青素出现在节点;
9=茎至少在底部紫罗兰色
X9
基生叶数
(NBL)
开花时计数基生
叶总数
数值型数据
X10
最长基生叶长
(LLBL)
开花期测量 数值型数据
X11
最长基生叶
叶形(BSBL)
开花期观察记录
1=全缘或浅裂;2=深裂,3叶片;3=一回
羽状,3~5小叶;4=两回羽状;5=多回羽
状;6=多回羽状,矛状部分;7=多回羽
状,线形部分;8=多回羽状,丝状部分
X12
基生叶生长
习性(HBL)
开花期观察记录 1=匍匐/平卧;2=45°角;3=直立
X13
株高
(PH)
开花末期,地表
至植株顶端
cm
X14
植株有叶状态
(LP)
开花期调查
1=叶片极少;5=叶片数中等;9=叶
片极多
X15 分枝数(NB) 收获时计数 1=分枝达到10;9=分枝多于50
X16
花瓣中花青素
(ANPE)
开花期间,调查
花瓣着色情况
1=无花青素,白花;2=出现花青素;9=
花瓣紫罗兰色
X17
果实形状
(SF)
果实脱粒后观察
1=略微扁平;2=圆;3=略长;7=细
长;9=尖或卵圆
X18千粒重(W1 000F)1 000粒果实重 g
X19
成熟果实裂果
趋势(TSF)
1=几乎无自然裂果;9=几乎所有果
实自然裂果
1.3 数据分析
对数量性状进行3次以上测量、调查,取平均值;形
态性状数值化后进行统计分析,如茎中有花青素或花青
素出现在节点或至少在茎底部紫罗兰色,分别以1、2、9
代表;基生叶生长习性有匍匐或呈45°角或呈直立状态,
分别以1、2、3代表。
利用DPS数据处理系统统计软件,数据标准化后
计算品种间的欧氏距离,用 WPGMA法进行系统聚类,
生成系统聚类树状图。
2 结果与分析
2.1 芫荽种质资源生物学性状相关性分析
该试验调查的主要农艺性状包括抽薹天数
(DSE)、始花期(DSF)、抽薹至开花天数(RSDEF)、
终花期(DEF)、花期(FR)、收获天数(DH)、果实成熟
天数(DM)、基生叶数(NBL)、最长基生叶长(LLBL)、
株高(PH)、千粒重(W1 000F)、茎中花青素(ANST)、
最长基生叶形(BSBL)、基生叶生长习性(HBL)、植株
有叶状态(LP)、分枝数(NB)、花瓣中花青素(ANPE)、
果实形状(SF)、果实裂果趋势(TSF)。利用DPS软件
对这19个性状进行了相关分析,结果见表3。
抽薹天数(DSE)与始花期(DSF)呈极显著正相关
(r=0.966 9),与终花期(DEF)呈极显著正相关(r=
0.945 1),与收获天数(DH)呈极显著正相关(r=
0.944 9),与基生叶数(NBL)呈极显著正相关(r=
0.805 5),与基生叶长(LLBL)呈极显著正相关(r=
0.850 6),与株高(PH)呈极显著正相关(r=0.481 1),与
植株生叶状态(LP)呈极显著正相关(r=0.676 0),与分
枝数(NB)呈极显著正相关(r=0.510 1),与千粒重
(W1 000F)呈极显著负相关(r=-0.333 1);基生叶数
(NBL)与最长基生叶长(LLBL)呈极显著正相关(r=
0.670 0),与基生叶形(BSBL)呈极显著正相关(r=
0.411 0),与植株有叶状态(LP)呈极显著正相关(r=
0.668 0),与植株分枝数(NB)呈极显著正相关(r=
0.526 0),与千粒重(W1 000F)呈显著负相关(r=
-0.231 0);最长基生叶长(LLBL)与株高(PH)呈极显
著正相关(r=0.649 0)。材料基生叶多,则其最长基生
叶长度相对较长,基生叶形的赋值高,叶片多,分枝多,
植株较高,开花、成熟较晚,生育期长。基生叶生长习性
(HBL)、花青素(ANST、ANPE)、果实形状(SF)及成熟果
实裂果趋势(TSF)与其它性状无明显相关。
2.2 芫荽种质资源形态学标记的聚类分析
利用DPS软件,将数据标准化,采用欧式距离,系统
聚类 WPGMA法构建96份芫荽的树状图,见图1。
72
·试验研究· 北方园艺2015(13):26~30
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北方园艺2015(13):26~30 ·试验研究·
图1 形态标记聚类分析树状图
Fig.1 Dendrogram of cluster analysis of morphology marker
  聚类分析结果表明,在遗传距离6.40处将96份种质
分为5类,第I类包括7份种质:亚美尼亚(Ames20047),
叙利亚(Cori138、Cori82、Cori87、Cori86、Cori136、Cori140)。
该类群的特点是基生叶向上生长,最长基生叶>30.0cm,
基生叶数20~45片,形成紧凑的莲座型叶丛,植株叶片
多,耐抽薹,生育期长,约120d左右。茎与花瓣中有可
见花青素但不明显。每株伞状花序数多于50,千粒重
7.0~12.0g。这种特性使得在短季种植时无法收获种
子。在苗期需要充足水分,叶丛形成后极耐干旱。叶片
有轻微的芳香气味。此类群适于作为蔬菜叶用,在后期
生长阶段可以很好的适应干旱的气候条件。
第II类包括4份种质:俄国(Ames21655),格鲁吉亚
(Cori70、Cori64、Cori104),该类群特点是基生叶匍匐或者
向上生长,最长基生叶通常>25.0cm,基生叶数10~25
片,匍匐的莲座型叶丛,生育期长,抽薹晚,开花迟,千粒
重通常<10.0g。茎与花瓣中通常有明显花青素,此类
品种广泛分布在欧亚大陆。
第III类包括6份种质:塔吉克斯坦(Cori57),亚美
尼亚(Cori222),哈萨克斯坦(Cori157),越南(Cori389),乌
兹别克斯坦(Cori322、Cori386)。该类群特点是基生叶向
上生长,最长基生叶>15.0cm,基生叶数10片左右,形
成紧凑的连座型叶丛,叶片具有明显的芳香气味,成熟
前茎中有花青素呈现深紫色,生育期属于中等类型,千
粒重10.0g左右。此类型品种在小亚细亚、中亚、哈萨
克、阿富汗、亚美尼亚、格鲁吉亚等地常有发现,叶片用
作蔬菜,果实也被使用。由于高含量的花青素使得叶片
颜色比其它芫荽品种深。
第IV类包括16份种质:苏丹(Cori115A),叙利亚
(Cori85、Cori281、Cori174、Cori134),荷兰(Cori292、Cori247、
Cori236、Cori192),日本(Cori246、Cori245、Cori244),泰国
(Cori409、Cori408、Cori407、Cori406)。该类群特点是叶片
数<10片,最长基生叶<20.0cm,植株较矮,千粒重>
9.5g,生育期短,果实相对较大,通常使用果实,主要是
人们的选择更多关注在果实而非营养生长部分上。此
类型品种世界范围都有种植,普及北非、欧洲、近东及中
南美洲。
第V类包括63份种质:法国(Ames18563),德国
(Ames18565),意大利(Ames18568),英国(Ames18594),罗
马尼亚(Ames18595),保加利亚(Ames24907、Ames24909),
美国(Ames24915、Cori356),前苏联(Ames24927、
Cori455、Cori250、Cori349),叙利亚(Ames25696、Cori139),格
鲁吉亚(Cori71、Cori68、Cori54、Cori45、Cori44、Cori425、
Cori422、Cori42、Cori41、Cori37、Cori217、Cori152、Cori151、
Cori146、Cori108、Cori106、Cori102、Cori101),塔吉克斯坦
(Cori112),埃塞俄比亚(Cori148、Cori143、Cori142),伊朗
(Cori147),哈 萨 克 斯 坦 (Cori317、Cori318、Cori160、
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·试验研究· 北方园艺2015(13):26~30
Cori158),亚美尼亚(Cori66、Cori429、Cori285、Cori29、
Cori401Cori161),俄国(Cori289、Cori377、Cori23、Cori220),
荷兰(Cori248、Cori257、Cori293、Cori237),阿塞拜疆
(Cori446、Cori272、Cori286、Cori313、Cori365),乌兹别克
斯坦(Cori316、Cori387)。该类群特点是基生叶15片左
右,生育期相对较长,果实千粒重在6.0~12.0g。茎中
没有或在茎节处有轻微的花青素,花瓣中没有或有微量
花青素使花瓣显现浅粉色。
3 讨论与结论
种质资源遗传多样性是育种工作的基础[5],遗传资
源保存与资源目录建立都依赖于对遗传多样性及亲缘
关系的掌握[6],提高育种基础材料的遗传多样性对培育
新品种有重要的作用。
该试验对生物学性状进行了重复调查与测定,以提
高其准确性,采用DPS软件进行性状相关性分析,给96
份材料绘制出亲缘关系树状图,聚类结果将其分为5
类。从聚类结果可以看出,所有地方种质并未完全按照
原产地而聚类,部分同一来源的种质聚在一起,大部分
是不同来源的种质聚在一起,原因可能是各国间种质资
源交换。有些种质也表现出了一定的地域特征,如第I
类群中来自叙利亚的生育期较长的品种。
形态学鉴定具有简便、易行、直观的特点,是检测遗
传多样性最直接、最简便易行的方法,与分子标记相比,
形态学标记具有宏观整体性。但由于不同的人工选择
和栽培措施对蛋白质的表达也会造成影响,其表达程度
在不同品种、不同地域环境下会有所不同,这种差异在
DNA水平上可能较大,但表现在植物学性状上却并不
明显,而分子标记可以避免人的主观性及外界环境的影
响,揭示更为客观细微的遗传信息,对传统的形态学分
类加以补充细化。因此在实际工作中应将2种方法合
理运用,二者相结合可能会提高种质资源的评价效果。
只有少数易于区分性状时,使用形态学方法即可;当用
形态学方法不能解决问题时,使用分子标记法,遵循能
简勿繁原则。
参考文献
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Genetic Diversity Analysis of Coriander(Coriandrum sativumL.)
Using Morphological Markers
LI Xiaomei 1,DU Jie2,ZHANG Liwei 1,ZHANG Jingtao1
(1.Vegetables and Flowers Research Institute of Harbin Academy of Agriculture Science,Harbin,Heilongjiang 150029;2.Department of
Ecology Environmental Management Colege of China,Qinhuangdao,Hebei 066004)
Abstract:In order to make eficient use of coriander germplasm resources,morphological markers of 96accessions of
coriander were conducted to evaluate their level of genetic diversity.The correlation of 19biological characters of 96
coriander germplasm was analyzed and al the germplasm were analyzed by systematic cluster.The results showed that,
number of days until stem elogation(DSE)was positively correlated with number of days until start of flowering(DSF),
number of days until end of flowering(DEF),number of days until harvesting(DH),number of basal leaves(NBL),length
of the longest basal leaf(LLBL),plant height(PH),leafiness of the plant(LP),number of branches(NB).number of
basal leaves(NBL)was positively correlated with length of the longest basal leaf(LLBL),blade shape of the longest basal
leaf(BSBL),leafiness of the plant(LP),number of branches(NB).Length of the longest basal leaf(LLBL)was positively
correlated with plant height(PH).Number of days until stem elogation(DSE)and number of basal leaves(NBL)were
negatively correlated with weight of 1 000fruits(W1 000F).The germplasm could be divided into five categories at the
genetic distance 6.40.
Keywords:coriander;germplasms;morphological markers;genetic diversity
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