全 文 :园艺学报,2015,42 (4):759–768.
Acta Horticulturae Sinica
doi:10.16420/j.issn.0513-353x.2014-1030;http://www. ahs. ac. cn 759
收稿日期:2015–01–29;修回日期:2015–03–24
基金项目:国家林业局林业公益性行业专项(201104039);河北农业大学青年科学基金项目(QJ201212)
* 通信作者 Author for correspondence(E-mail:yangms100@126.com)
新疆野苹果叶形性状变异及其与 SSR 标记关联
分析
左力辉,张文林,邱 彤,张 军,杨敏生*
(河北农业大学林学院,林木种质资源与森林保护重点实验室,河北保定 071000)
摘 要:以从新疆天山地区新疆野苹果 600 个无性系中筛选得到的 18 个优系为研究对象,调查其叶
形性状变异,并进行了 SSR 分子标记分析,探究叶形性状与 SSR 标记间的相关关系。结果表明,调查的
15 个叶形性状在无性系间均存在极显著差异;平均变异系数最大的为叶尖角 α(达到 25.39%),叶形指数
L1/L3 最小(仅为 10.31%);叶片长的重复力最大(达到 0.967),叶形指数 L1/L3 最小(仅为 0.495)。以
15 个叶片性状为依据,可将各无性系完全区分开,并分为 3 类,各无性系间的遗传距离变化在 1.293 ~ 7.235
间。用均匀分布在 17 个染色体连锁群上的 30 对多态性 SSR 引物对 18 个无性系进行聚类分析,可将各无
性系完全区分开,并可分为 4 类,各无性系间的遗传距离为 0.089 ~ 0.689,平均遗传距离为 0.433。所有
叶形性状聚类结果与所有 SSR 标记聚类结果不相关。以单一叶形性状聚类结果与经过筛选的部分 SSR 标
记聚类结果进行相关分析,绝大部分达到极显著相关,且大部分引物组合表现为累积效应,表明叶形性
状与部分 SSR 位点具有紧密关联。
关键词:新疆野苹果;表型性状;SSR;相关分析
中图分类号:S 661.1 文献标志码:A 文章编号:0513-353X(2015)04-0759-10
Malus sieversii Leaf Traits Variation and Correlation Analysis with SSR
Markers
ZUO Li-hui,ZHANG Wen-lin,QIU Tong,ZHANG Jun,and YANG Min-sheng*
(The Key Laboratory of Germplasm Resources of Forest Trees and Forests Protection,College of Forestry,Agricultural
University of Hebei,Baoding,Hebei 071000,China)
Abstract:Investigated leaf shape characters and SSR molecular marker analysis of the 18 Xinjiang
wild apple[Malus sieversii(Ledeb.)Roem.] clones which were selected from 600 clones of Tianshan area
to explore the correlation between leaf traits and SSR markers. Results indicate that all the 15 leaf traits
were extremely significant differences between the clones. The maximum average coefficient of variation
is shape of leaf tip(α),with the value of 25.39% while the shape index of leaf L1/L3 was the minimum
with the variation value of 10.31%. Repeatability of the leaf length having the maximum value of 0.967
while the shape index of leaf L1/L3 was the minimum with the repeatability value of 0.495. With 15 blade
shape traits clustering,all clones cluster into three groups and each clone can be completely separate with
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genetic distance variation changing between 1.293 to 7.235. The genomic polymorphism of clones were
analyzed using 30 pairs of SSR primers. The clustering analysis of 30 SSR markers with uniform
distribution in 17 chromosome chain groups showed all clones cluster into four groups and each clone can
be completely separate with genetic distance variation changing from 0.089 to 0.689 and the average was
0.433. The correlation coefficient of the clustering analysis of leaf traits and SSR was only 0.105.
Correlation analysis of single leaf shape traits and the filtered portion of SSR markers clustering results
showed that most of the assembly achieve significant correlation and most of the loci were closely related.
Key words:Malus sieversii;phenotypic character;SSR;correlation analysis
苹果属(Malus Mill.)种质资源丰富,包括大量的野生种、半野生种及栽培品种(刘凤之 等,
2005;钱关泽和汤庚国,2005)。新疆野苹果[Malus sieversii(Ledeb.)Roem.]是中国珍贵的野生种
质资源,具有抗寒、耐虫、耐病和耐旱等优良特性,已成为西北地区及其他苹果产区主要砧木之一
(李育农,2001;张艳敏 等,2009;刘华 等,2010;张军 等,2011)。近年来有关新疆野苹果资
源、分子遗传多样性、群体遗传结构、核心种质、杂种分离群体构建及新品种创制等方面的研究均
取得了重要进展(高源 等,2007;刘遵春 等,2012;董研 等,2013;朱元娣 等,2014)。但目前
对新疆野苹果叶形性状与 SSR 关联分析的研究较少。
叶片是植物的生长发育的重要器官,很多生理生化反应均在叶片中完成。植物的叶片性状指标
大部分为数量性状,且大多受多基因互作影响。关于植物表型性状与分子标记的关联研究较多,Liu
等(2013)认为,形态学特征与分子标记具有紧密联系;赖勇等(2013)采用连锁不平衡分析,在
利用 86 个 SSR 标记对大麦的研究中找到了与株高、穗长、芒长、穗粒数等表型性状紧密联系的位
点;刘超(2012)研究发现南瓜的表型性状与 SSR 聚类结果具有显著相关性。目前关于表型性状与
分子标记关联分析的研究在林木方面较少。本研究中以新疆天山地区选优获得的 18 个新疆野苹果无
性系为研究对象,对其叶形数据与 SSR 分子标记进行关联分析,以期找到与叶形指标紧密关联的位
点,为相关基因的挖掘、表达、定位等研究分析提供参考,并为今后开展苹果分子辅助育种及野生
珍贵种质资源的保护和利用提供技术支持。
1 材料与方法
1.1 试验材料
18 个新疆野苹果优选新无性系是 2010 年由从新疆天山地区新源县、巩留县收集的 600 个野生
单株中选优得到,2011 年嫁接在 2 年生海棠(Malus spectabilis)砧木上。每个无性系 21 株,随机
区组,每小区 7 株,3 次重复,栽培于河北农业大学标本园内。2012 年定干 80 cm,2014 年开始调
查表型形状。2014 年春季,剪取各优系长有新生嫩叶的枝条 10 cm 左右,每个无性系 3 ~ 5 枝,放
入装有硅胶的信封中,写好编号,并及时更换硅胶至干燥。带回实验室后将干燥嫩叶从小枝上摘下,
放入自封袋中,放入–70 ℃冰箱中保存用于 SSR 标记分析。
1.2 表型性状的调查与编码
通过 3 年连续观察并参照文献(刘凤之 等,2005)选取 15 个表现稳定、无性系间差异大的叶
形性状(图 1)进行调查。在每个小区中每个无性系随机选取 5 株,每株采取相同部位的 10 片完全
展开的功能叶片,低温保存带回实验室,用电子直尺、量角器等对叶片指标进行测量记录。
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图 1 新疆野苹果叶片性状示意图
A:叶宽;L1:叶长;L2:叶柄长;L3:叶宽处距叶基距离;α:叶尖角;γ:叶基角。
Fig. 1 Schematic diagram of Malus sieversii(Ledeb.)Roem. leaf traits
A:Leaf width;L1:Leaf length;L2:Length of leaf stalk;L3:Distance from leaf width to leaf base;
α:Shape of leaf tip;γ:Shape of leaf base.
1.3 DNA 提取及 SSR 标记引物
采用改良后的 CTAB 法(韩骞 等,2007)提取各无性系基因组 DNA。先破碎组织与细胞,通过
溶解与离心除去细胞中可溶性物质,收集细胞后,进一步裂解、分离。纯化溶解后,经 Nanodrop2000
核酸测定仪检测合格并稀释到 30 ng · μL-1,用于 PCR 反应。
SSR 引物来自 Guilford 等(1997)、Hokanson 等(1998,2001)、Gianfranceschi 等(1998)报
道的序列和在 NCBI 上查询到的引物序列。从苹果基因组 17 个连锁群上共挑选 80 对 SSR 引物,通
过凝胶电泳分析,最终筛选出 30 对多态性高、谱带清晰、重复性好的 SSR 引物用于试验分析(表
1)。引物由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。
PCR 反应体系 10 μL,各成分及比例如下:2× Taq Master Mix,4 μL;前引物、后引物各 0.5 μL;
DNA 模板 1 μL;去离子水 4 μL。95 ℃预变性 5 min,95 ℃变性 1 min,50 ~ 60 ℃退火 1 min,72 ℃
延伸 1 min,30 个循环;72 ℃延伸 7 min,4 ℃保存 5 min。PCR 反应采用 Biometer 公司生产的 TG
型 PCR 循环仪。
用 8%非变性聚丙烯酰胺凝胶进行电泳,PCR 反应产物中加入 5 μL 的 6× Loading Buffer,样孔
上样量 2 μL,电泳液为 1× TBE,加样后,在 230 V 电压下电泳 30 ~ 40 min,直至溴酚蓝条带距离
底部 1 cm,停止电泳。采用的 Marker 为 TaKaRa 公司生产的 20 bp DNA Ladder Marker。将 8%非变
性聚丙烯酰胺凝胶用 1%的 AgNO3 浸泡,轻摇 10 min,用去离子水漂洗 2 ~ 3 次,用显色液浸泡 2 ~
3 min,直至条带清晰显现,用去离子水漂洗 2 ~ 3 次后取出,照相并记录。
1.4 统计分析
对表型性状进行编码并进行方差分析和聚类分析,计算各性状平均值、变异系数及重复力。重
复力是指同一基因型的生物在不同时间或不同地点的表型持续稳定程度,也可以理解为某一数量性
状在多次度量中的稳定性,用 R 表示,R = Vb/(Vb + Vw/K)。Vb 为组间方差;Vw 为组内方差;K
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为每一无性系测量个体数量。电泳图谱的每条带均为一个分子标记,代表一个引物的结合位点。根
据条带的有无统计所有的二元数据;有带记作 1,无带记为 0,用 PIC Calc 0.6 软件计算各引物的多
态信息量。利用 DPSv7.05 软件分别计算距离系数,用类平均法(ΜPGMA)进行聚类分析,并建立
起聚类树状图,根据遗传距离矩阵分析 SSR 标记位点与叶形性状间的相关性。
表 1 引物选择
Table 1 Primers selection
编号
No.
引物
Primer
正向引物序列(5′–3′)
Forward primer sequence
反向引物序列(5′–3′)
Reverse primer sequence
退火温度/℃
Tm
染色体连
锁群
Link group
1 HI02c07 AGAGCTACGGGGATCCAAAT GTTTAAGCATCCCGATTGAAAGG 57.8 LG1
2 CH02b10 CAAGGAAATCATCAAAGATTCAAG CAAGTGGCTTCGGATAGTTG 55.1 LG2
3 CH02c02a CTTCAAGTTCAGCATCAAGACA TAGGGCACACTTGCTGGTC 56.6 LG2
4 CH03g07 AATAAGCATTCAAAGCAATCCG TTTTTCCAAATCGAGTTTCGTT 54.5 LG3
5 MS14h03 CGCTCACCTCGTAGACGT ATGCAATGGCTAAGCATA 59.6 LG3
6 CH02h11a CGTGGCATGCCTATCATTTG CTGTTTGAACCGCTTCCTTC 57.8 LG4
7 CH04e02 GGCGATGACTACCAGGAAAA ATGTAGCCAAGCCAGAGTAT 57.8 LG4
8 CH03a09 GCCAGGTGTGACTCCTTCTC CTGCAGCTGCTGAAACTGG 61.9 LG5
9 CH05106 TTAGATCCGGTCACTCTCCACT TGGAGGAAGACGAAGAAGAAAG 60.1 LG5
10 CH03d02 GCCCAGAAGCAATAAGTAAACC ATTGCTCCATGCATAAAGGG 58.2 LG6
11 CH03d07 CAAATCAATGCAAAACTGTCA GGCTTCTGGCCATGATTTTA 52.2 LG6
12 CH02a04 GAAACAGGCGCCATTATTTG AAAGGAGACGTTGCAAGTGG 55.8 LG7
13 CH04e05 AGGCTAACAGAAATGTGGTTTG ATGGCTCCTATTGCCATCAT 56.3 LG7
14 CH01c06 TTCCCCATCATCGATCTCTC AAACTGAAGCCATGAGGGC 57.8 LG8
15 CH01f03b GAGAAGCAAATGCAAAACCC CCCGGCTCCTATTCTAC 55.8 LG9
16 CH01h02 AGAGCTTCGAGCTTCGTTTG ATCTTTTGGTGCTCCCACAC 57.8 LG9
17 CH02B03 ATAAGGATACAAAAACCCTACACAG GACATGTTTGGTTGAAAACTTG 57.1 LG10
18 CH04g07 CCCTAACCTCAATCCCCAAT ATGAGGCAGGTGAAGAAGGA 57.8 LG11
19 CH04d07 TGTCCTCCAATCTTAACCCG CACACAGACGACACATTCACC 57.8 LG11
20 CH04d02 CGTACGCTGCTTCTTTTGCT CTATCCACCACCCGTCAACT 57.8 LG12
21 CH01F02 ACCACATTAGAGCAGTTGAGG CTGGTTTGTTTTCCTCCAGC 58.0 LG12
22 CH03a08 TTGGTTTGCTAGGAAAAGAAGG AAGTTTATCGGGCCTACACG 56.3 LG13
23 CH05a04 CCTTCGTTATCTTCCTTGCATT GAGCTTAAGAATAAGAGAAGGGG 56.3 LG13
24 CH03d08 CATCAGTCTCTTGCACTGGAAA TAGGGCTAGGGAGTGATGATGA 58.2 LG14
25 CH02c09 TTATGTACCAACTTTGCTAACCTC AGAAGCAGCAGAGGAGGATG 56.8 LG15
26 CH02d11 AGCGTCCAGAGCAACAGC AACAAAAGCAGATCCGTTGC 59.6 LG15
27 CH02a03 AGAAGTTTTCAGGGGTGCC TGGAGACATGCAGAATGGAG 57.6 LG16
28 CH05a04 GAAGCGAATTTTGCACGAAT GCTTTTGTTTCATTGAATCCCC 53.7 LG16
29 CH01a01 GAAAGACTTGCAGTGGGAGC GGAGTGGGTTTGAGAAGGTT 59.8 LG17
30 CH05g03 GCTTTGAATGGATACAGGAACC CCTGTCTCATGGCATTGTTG 58.2 LG17
2 结果与分析
2.1 叶形性状变异分析
方差分析表明,15 个叶形性状在 18 个无性系间均达到极显著差异,说明新疆野苹果叶片变异
大,遗传多样性丰富(表 2)。各性状变异系数(CV)在 10.31% ~ 25.39%间变化,其中变异最大的
为叶尖角 α,而叶形指数 L1/L3 变异最小。绝大部分性状的重复力(R)较高,均达到 0.800 以上,
只有叶形指数 L1/L3 最小,仅为 0.495,说明在叶片表型变异中遗传因素占到了很高的比例。
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表 2 各无性系叶形性状变异
Table 2 Characters of each clone of leaf shape
编号
No.
性状代号
Character code
平均值
Mean
最大
Max
最小
Min
标准差
St Dev
CV/% F 重复力
Repeatability
1 A1/ cm 5.623 8.20 3.99 1.10 19.50 25.832** 0.961
2 A2/ cm 5.52 8.13 3.90 1.13 20.43 21.006** 0.952
3 A3/ cm 4.53 7.06 3.21 1.03 22.63 8.889** 0.888
4 A4/ cm 5.04 7.27 3.68 0.99 19.65 10.322** 0.903
5 L1/ cm 9.772 12.55 7.65 1.45 14.82 30.632** 0.967
6 L2/ cm 2.51 3.06 1.56 0.46 18.28 7.203** 0.861
7 L3/ cm 3.95 5.50 2.86 0.73 18.49 5.666** 0.824
8 α/° 60.87 90.00 37.33 15.46 25.39 5.797** 0.827
9 γ/° 138.09 181.67 100.67 24.87 18.01 8.708** 0.885
10 L1/A1 1.77 2.18 1.35 0.25 13.97 14.742** 0.932
11 L1/A2 1.81 2.29 1.36 0.27 14.71 13.086** 0.924
12 L1/A3 2.23 3.07 1.58 0.38 16.92 8.225** 0.878
13 L1/A4 1.98 2.43 1.49 0.29 14.70 12.946** 0.923
14 L1/L2 3.98 4.90 3.09 0.57 14.29 6.715** 0.851
15 L1/L3 2.53 2.93 2.09 0.26 10.31 1.982** 0.495
注:**表示无性系间达到极显著差异水平(P < 0.001)。各代号代表性状详见图 1。
Note:** refers to extremely significant correlation(P < 0.001),stand for the discrepancy level of all clones. All character code were showed
in Fig.1.
2.2 叶形性状状聚类分析
由图 2 可知,以 15 个叶片形性状进行聚类,将 18 个无性系完全区分开。各无性系间的遗传距
离变化在 1.293 ~ 7.235 之间,平均遗传距离为 3.274。在遗传距离 5.06 处,18 个无性系被分为 3 大
类,第一类包括 1、2、4 号等共 11 个无性系;第二类包括 5、6、7、12 号等共 4 个无性系,第三类
包括 8、10、16 号等共 3 个无性系。叶形相似的无性系聚到一起,聚类结果未能按地理起源区分开。
图 2 新疆野苹果 18 个无性系的 15 个叶形性状聚类结果
Fig. 2 Dendrogram of Malus sieversii(Ledeb.)Roem. clones based on 15 leaf traits
2.3 SSR 引物多态性分析
由表 3 可知,各引物扩增条带数为 2 ~ 8 条,16 号引物最低,12 号引物最高,平均每对引物 4.73
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条;各引物扩增的平均多态位点数为 4.6 个,其中 16 号引物最低,仅为 1 个,12 号引物最高,为 8
个;多态位点百分比为 50% ~ 100%,平均为 95.56%;各引物的 PIC 值为 0.247 ~ 0.784,说明各引
物检测到的信息量差距较大,同时也说明了新疆野苹果的遗传资源丰富。
表 3 SSR 引物多态性分析
Table 3 SSR primers polymorphism
引物
Primer
总扩位点带数
Total amplified bands
多态位点数
The number of polymorphism bands
多态位点百分比/%
The percentage of polymorphism bands
多态信息量
PIC
1 3 3 100.00 0.247
2 5 5 100.00 0.643
3 4 4 100.00 0.536
4 6 6 100.00 0.492
5 4 3 75.00 0.432
6 5 5 100.00 0.695
7 4 3 75.00 0.386
8 3 2 66.67 0.399
9 3 3 100.00 0.416
10 6 6 100.00 0.733
11 7 7 100.00 0.784
12 8 8 100.00 0.751
13 5 5 100.00 0.657
14 3 3 100.00 0.434
15 5 5 100.00 0.693
16 2 1 50.00 0.373
17 4 4 100.00 0.550
18 7 7 100.00 0.755
19 6 6 100.00 0.780
20 6 6 100.00 0.716
21 4 4 100.00 0.520
22 5 5 100.00 0.689
23 3 3 100.00 0.326
24 4 4 100.00 0.617
25 4 4 100.00 0.326
26 5 5 100.00 0.697
27 3 3 100.00 0.360
28 5 5 100.00 0.680
29 7 7 100.00 0.610
30 6 6 100.00 0.759
平均Average 4.73 4.60 95.56 0.569
2.4 SSR 聚类分析
对 18 个新疆野苹果的 30 对引物的扩增数据统计分析(图 3)可知,18 个无性系可完全区分,
各无性系间的遗传距离在 0.089 ~ 0.689 间,平均遗传距离为 0.433。在 0.52 处作结线,可将 18 个野
苹果分为 4 类,其中 1 号无性系单独分为一类,第二类包括 2 号、5 号等 10 个无性系,第三类包括
13、14、16、18 号共 4 个无性系,第四类包括 3、4、6 号等 3 个无性系。聚类结果没有按地理起源
区分开。
2.5 叶形综合性状与 SSR 标记关联分析
将所有叶形性状聚类的距离矩阵与 SSR 分子标记聚类的距离矩阵进行相关分析,得拟合方程:
y = 1.901x + 4.125,二者相关系数为 0.105(n = 153),相关不显著,即所有的 SSR 标记位点反映出
的差异与各无性系间的叶形综合参数变异没有相关性。
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图 3 30 对引物对新疆野苹果的 SSR 聚类图
Fig. 3 Dendrogram of Malus sieversii(Ledeb.)Roem. clones based on 30 SSR markers
2.6 单一叶形性状与 SSR 位点的关联分析
为进一步探究新疆野苹果各无性系的叶形性状与 SSR 分子标记间的关联,将每个叶形性状进行
聚类,同时将每对引物进行单独聚类,再将每个叶形性状距离矩阵与每对 SSR 引物聚类的距离矩阵
进行相关分析。结果(表 4)表明,在 450 个两两相关分析中,各叶形性状与 SSR 引物达到极显著
表 4 单一叶形性状与各引物的相关性分析
Table 4 Correspondence analysis of leaf shape character and each primer
表型性状
Character
极显著相关引物数
Number of primers with
extremely correlation
极显著相关引物编号
Primers extremely correlated
with phenotypic character
单个引物最大相关系数
Maximum correlation
coefficient of single primer
极显著引物组合与叶片性状相关系数
Correlation coefficient of significant
primer combinations and leaf traits
A1 3 13、19、21 0.2974**(21) 0.4432**
A2 3 13、19、21 0.3184**(21) 0.4422**
A3 2 21、22 0.2832**(21) 0.0984
A4 3 13、21、26 0.2911**(13) 0.5103**
L1 8 4、5、13、14、19、20、21、29 0.2588**(14) 0.4466**
L2 5 1、4、20、21、24 0.3436**(4) 0.5112**
L3 4 1、10、20、21 0.2995**(20) 0.4221**
α 2 26、27 0.2376**(27) 0.2632**
γ 7 9、10、16、20、26、27、28 0.4221**(26) 0.4312**
L1/A1 2 2、27 0.2405**(27) 0.0174
L1/A2 1 27 0.2745**(27) 0.2745**
L1/A3 5 2、3、12、16、17 –0.2317**(3) –0.4010**
L1/A4 2 26、27 0.3464**(27) 0.3815**
L1/L2 6 1、4、18、24、25、29 0.2986**(24) 0.4336**
L1/L3 0 – – –
注:表型性状详见图 1;带下划线的为单一引物与单一性状相关系数绝对值最大的引物编号;**为极显著相关(P < 0.01),n = 153,rα
= 0.208。
Note:Leaf shape traits were shown in Fig.1. Underlined is the max correlation coefficient of correlation coefficient of single trait and SSR
primer absolute value. ** refers to extremely significant correlation(P < 0.01),n = 153,rα = 0.208.
Zuo Li-hui,Zhang Wen-lin,Qiu Tong,Zhang Jun,Yang Min-sheng.
Malus sieversii leaf traits variation and correlation analysis with SSR markers.
766 Acta Horticulturae Sinica,2015,42 (4):759–768.
相关(P < 0.01)水平的引物数在 0 ~ 8 对之间,其中与叶片长度(L1)达到极显著相关水平的引物
有 8 对;而叶形指数 L1/L3 没有与任何 SSR 引物达到极显著相关;叶基角(γ)与 26 号引物相关系
数最大,达到 0.4221(n = 153)。将与单一性状达到极显著相关的引物组合对所有无性系进行聚类,
并与该叶形性状进行相关分析,结果表明,绝大部分叶形性状与相应的引物组合达到极显著相关,
且相关系数均高于单一引物的相关系数;只有叶 1/4 处宽(A3)与引物 21、22 组合和叶形指数 L1/A1
与 2、27 号引物的相关系数较单一引物有所降低,且均未达到显著相关水平,表明叶形性状与部分
SSR 位点具有紧密关联。
3 讨论
中外学者普遍认为新疆地区为栽培苹果的起源地,在新疆野苹果漫长进化过程中受到地理环境
和气候环境巨变的影响,且各类型之间相互杂交,产生了多样化的杂种后代,再加上不同类型在趋
暖趋湿的环境下竞争,在湿润的河谷、盆地与高海拔的逆温层及不同坡向和土壤水分的变化条件下,
新疆野苹果出现了不同株形、果形、果色、成熟期和不同风味的多样生态型(张新时,1973;刘兴
诗 等,1993)。在本研究中,新疆野苹果无性系间在叶形性状上存在丰富遗传多样性,各性状变异
系数在 10.31% ~ 25.39%,且各性状在无性系间均存在极显著差异。植物数量性状受环境影响较大,
从表型较难准确测量出其遗传变异。在本研究中,各无性系栽植在环境条件一致的苗圃地,采用完
全随机区组设计,很大程度上消除了环境因素造成的个体表型差异,除 L1/L3 外,各性状的重复力
均达到 0.800 以上,说明叶形中遗传因素占了较大比例,从而较准确地反映出各性状的遗传差异,
保证了试验的可靠性。
本研究中通过 15 个叶形聚类和 SSR 聚类的结果均没能按地理起源区分开,其原因可能有以下
几点:(1)18 个野苹果无性系是从新疆天山地区新源县、巩留县收集的 600 个野生单株中选优得到,
这两个地区同处于天山的伊犁河谷中,地理位置较近,几乎没有天然阻隔,不同群体间的基因交流
比较频繁,因此不同地理群体间遗传差异较小。董研等(2013)研究证明,新疆野苹果群体内个体
间变异大于群体间,群体间变异仅占总变异的 5.19%,群体间分化很小,基因流较高。(2)本试验
中材料的栽植环境条件一致,很大程度上消除了环境因素造成的个体表型差异,地域性差异进一步
降低。
目前分子标记与表型性状关联分析的研究较多,主要采取方法有连锁分析、连锁不平衡分析等。
连锁分析是基于家系研究的一种方法,是单一基因定位克隆方法的核心,一般选择临时性分离群体
和永久性分离群体,但对群体要求较高,需要较大的群体,如 Brantestam 等(2007)通过冬性大麦
品种 Ceres 与当家品种 Marnoo 和 Westar 的 1 ~ 2 次回交,建成了两个自交系回交群体 IBLs,在后
代群体中得到了两个来自 Ceres 的增加产量性状的 QTL(HSY3 和 HSY14)。连锁不平衡分析是一
种以连锁不平衡为基础,鉴定某一群体内目标性状与遗传标记或候选基因关系的分析方法。如
Ivandic 等(2002,2003)利用 33 个 SSR 标记对大麦作关联分析,检测出与开花时间、抗白粉病和
耐水分胁迫能力等显著相关的标记。与连锁分析相比,关联分析的优点有 3 个:(1)以现有的自然
群体为材料,无需构建专门作图群体;(2)可以同时检测同一个基因座上的多个等位基因;(3)定
位的精确性高,能达到单基因的水平。
近年来通过矩阵间的相关性探索 SSR 标记与表型性状之间的关联已有一些报道,刘超(2012)
通过矩阵相关方法对 76 份南瓜的 35 对 SSR 引物和 44 个表型性状的关联进行研究,结果显示相关
左力辉,张文林,邱 彤,张 军,杨敏生.
新疆野苹果叶形性状变异及其与 SSR 标记关联分析.
园艺学报,2015,42 (4):759–768. 767
系数为 0.7295,达到极显著相关,说明南瓜的表型性状与 SSR 聚类结果具有显著相关性,但到目前
尚未有单一性状与 SSR 标记关联的报道。本研究中将 15 个叶形性状聚类的距离矩阵与 SSR 分子标
记聚类的距离矩阵进行相关分析,结果不相关。这可能是由于 SSR 引物是在各染色体上随机挑选的,
其综合聚类结果不能反映出叶形性状变异。进一步通过 SSR 分子标记位点与叶形性状分别单独进行
聚类,构建遗传距离矩阵,通过矩阵间的相关分析证明,单一性状与某些引物达到极显著相关水平,
且这些极显著引物组合[除叶 1/4 处宽(A3)和叶形指数 L1/A1]相关系数均高于所有单独引物,说明
新疆野苹果的叶形性状与某些 SSR 位点具有紧密联系,且表现为累积效应,同时也说明植物叶片性
状是受多基因互作共同决定的。如叶长性状(L1),其重复力高达 0.967,说明变异更多的是来自
遗传因素,且与叶长性状达到极显著相关水平的引物有 8 对,二者相互吻合。SSR 分子标记与表型
性状间具有紧密的联系,但对关联位点与性状间关系及作用机理和方式尚不清楚。对具体性状与引
物间的联系的进一步深化研究可对功能基因挖掘、表达、定位等研究有一定的参考意义。
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