全 文 ：园 　艺 　学 　报 　2006, 33 (1) : 46～51
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 04 - 04; 修回日期 : 2005 - 08 - 04
基金项目 : 国家 ‘863’计划延续项目 (2004AA241120) ; 国家 ‘十五’攻关项目 (2004BA525B08) ; 农业部植物新品种 DUS测
试指南研制项目 ; 农业部蔬菜遗传与生理重点开放实验室项目 ; 中国博士后科学基金资助项目
中国地方胡萝卜品种资源的核心样品构建
庄飞云　赵志伟　李锡香　胡　鸿　方智远
(中国农业科学院蔬菜花卉研究所 , 北京 100081)
摘 　要 : 以 340份我国地方胡萝卜品种为材料 , 通过对 4个数量性状和 9个质量性状的评价进行聚类
分组 , 设定适宜的阈值 , 以靠近阈值最近的材料作为候选样品 , 分别按 10%、15%和 20%比例初步构建了
胡萝卜 3个核心种质。对 3个核心样品 13个性状基本参数与总体资源比较的结果表明 , 3个核心样品的
β -胡萝卜素、干物质及维生素 C的含量平均值均与总体资源存在显著差异 , 但核心样品的 4个数量性状
与总体资源符合度 (表型保留比例 ) 比较好。核心样品 9个质量性状表现型频率与总体无显著差异 , 符合
度均达到了 100%。随着取样比例的减少 , 核心样品的地域分布迅速减少 , 10%核心样品的分布省市数比
总体资源减少了 8个 , 资源主要来源省市所占比例由原来的 50%降到了 35%。因此 , 建议以 15% ～20%作
为构建小规模胡萝卜资源核心样品的适宜比例。
关键词 : 胡萝卜 ; 资源 ; 地方品种 ; 核心样品
中图分类号 : S 63112　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2006) 0120046206
A Core Collection of Ch inese Trad itiona l Carrot Germ pla sm
Zhuang Feiyun, Zhao Zhiwei, L i Xixiang, Hu Hong, and Fang Zhiyuan
( Institu te of V egetables and Flow ers, Chinese A cadem y of A gricultura l Sciences, B eijing 100081, Ch ina)
Abstract: In order to establish a core collection of Chinese traditional carrot germp lasm , a total of 340
accessions was evaluated for 4 quantitative and 9 qualitative traits and the data were subm itted for cluster ana2
lyses. Under the suitable threshold value, the accessions that were closer to the value were selected as candi2
dates to form core collection. Three samp ling p roportions of 10% , 15% and 20% were used to establish core
collection. 13 traits were compared between 3 core collections and entire collection in order to test the validity
of p rimary core collections. The results showed that the means ofβ - carotene content, dry matter content and
vitam in C content were significant between the p rimary core collections and the entire collection, while the ra2
tios of phenotype retained of 4 quantitative traits were high. Variances of phenotype frequency of 9 qualitative
traits were not significant between the p rimary core collections and the entire collection while the ratios of phe2
notype retained were 100%. W ith samp ling p roportion reduced, the number of regions that core collection dis2
tributed decreased. 8 regions were reduced and germp lasm p roportion from the main regions was reduced from
50% to 35% between 10% core collection and the entire. 15% - 20% could be regarded as the op timal p ro2
portion for establishing Chinese traditional carrot germp lasm core collection.
Key words: Carrot; Germp lasm; Landlord species; Core collection
蔬菜种质资源的保存与其有效利用同等重要。目前在我国国家蔬菜种质资源中期库中收集保存的
样品总数近 29 300份 , 分为 12大类 88种。大规模的资源收集已经为其更新保存及有效地选择利用
带来了困难〔1〕。Frankel首先提出了 “核心样品 ( core collection) ”的概念 , 是以最少数量的种质材料
代表一个作物种及其野生近缘种总收集品的遗传多样性〔2〕, 并和 B rown提出依据收集品的来源及特性
等信息来选择核心样品〔1, 3〕。国外已在花生、秋葵、大麦、硬粒小麦、大豆、野生稻及辣椒等多种植
　1期 庄飞云等 : 中国地方胡萝卜品种资源的核心样品构建 　
物上进行了广泛实践〔1, 3～7〕。我国从 1994年开始对水稻、棉花、芝麻、大豆等作物进行核心样品的研
究 , 但对种类繁多的蔬菜种质资源的核心样品研究较少。
胡萝卜 (D aucus ca rota L. ) 是全球性蔬菜作物之一 , 据 2004年 FAO统计 , 全世界胡萝卜的栽培
总面积已达 10717万 hm2 , 其中我国栽培面积占 42%。胡萝卜主要起源于西南亚和地中海地区 , 美
国、英国、法国、德国及荷兰等已对其栽培种和近缘野生种进行了广泛收集。胡萝卜在我国分布较为
广泛 (表 1) , 目前已收集编目的地方品种有 389份〔8, 9〕, 在甘肃、黑龙江等地区还发现半野生资源。
本试验中用已编目的我国胡萝卜地方品种为材料 , 通过对重要农艺性状的观察和生化指标的测定 , 研
究我国胡萝卜资源的多样性 , 并探讨胡萝卜资源核心样品的构建方法和规模 , 为其它蔬菜种质资源的
核心样品研究提供参考。
1　材料与方法
111　材料
试材为 《中国蔬菜品种资源目录》 (第一、二册 ) 中编目的胡萝卜资源 406份 , 其中 389份来源于
我国 29个省 (市、区 ) , 河南、湖北、陕西、贵州和山东收集的材料居多 , 占到 50% , 另 17份从日本、
韩国、俄罗斯等 9个国家引入〔8, 9〕, 所有材料种子保存于我国国家蔬菜种质资源中期库中 (表 1)。
表 1　我国胡萝卜地方品种资源收集数量分布状况
Table 1　The sta tus of Ch inese trad itiona l carrot germ pla sm d istr ibution
省 (市、区 )
Province
数量
Number
省 (市、区 )
Province
数量
Number
省 (市、区 )
Province
数量
Number
省 (市、区 )
Province
数量
Number
北京 Beijing 2 上海 Shanghai 5 湖北 Hubei 46 甘肃 Gansu 10
天津 Tianjin 6 江苏 J iangsu 9 湖南 Hunan 12 青海 Q inghai 2
河北 Hebei 11 浙江 Zhejiang 3 广东 Guangdong 5 宁夏 N ingxia 7
山西 Shanxi 23 安徽 Anhui 7 重庆 Chongqing 9 新疆 Xinjiang 15
内蒙古 Neimenggu 16 福建 Fujian 3 四川 Sichuan 19 台湾 Taiwan 2
辽宁 L iaoning 13 江西 J iangxi 6 贵州 Guizhou 31 国外 Foreign 17
吉林 J ilin 4 山东 Shandong 30 云南 Yunnan 2
黑龙江 Heilongjiang 1 河南 Henan 60 陕西 Shaanxi 30
112　方法
11211　田间试验及性状观察 　1998～1999年 , 根据材料收集来源的重复性 , 预选出 340份资源分别
在山东、北京两地试验点进行鉴定。
结合育种目标要求 , 对 9个重要质量性状和 4个数量性状进行遗传变异的评价。质量性状包括叶
丛、叶片颜色、叶片茸毛、叶柄颜色、叶柄茸毛、肉质根表皮颜色、根长、根形和根茎。数量性状包
括β -胡萝卜素含量、总糖含量、干物质含量和维生素 C含量。
11212　数据分析 　参照 UPOV的胡萝卜性状分级标准 , 首先对非数值型农艺性状进行数化处理 (表 2)。
　　 表 2　胡萝卜 9个质量性状的赋值
Table 2　Coden designed for n ine qua lita tive tra its in carrot
性状 Trait 赋值 Coden of qualitative traits
叶丛 A ttitude of leaf 直立型 = 1,半直立型 = 2,匍匐型 = 3 Erect = 1, Sem i2erect = 2, Horizontal = 3
叶片颜色 Leaf color 淡绿色 = 1,绿色 = 2,深绿色 = 3,紫绿色 = 4 L ight green = 1, Green = 2, Dark green = 3, Purp le green = 4
叶片茸毛 Leaf pubesence 无或极少 = 1,少量 = 2,中等 = 3,多毛 = 4 Absent or very small = 1, Small = 2,Medium = 3, Large = 4
叶柄颜色 Petiole color 绿色 = 1,紫绿色 = 2,淡紫色 = 3,深紫色 = 4 Green = 1, Purp le green = 2, L ight purp le = 3, Dark purp le = 4
叶柄茸毛 Petiole pubesence 无或极少 = 1,少量 = 2,中等 = 3,多毛 = 4 Absent or very small = 1, Small = 2,Medium = 3, Large = 4
根表皮颜色 External color
of root
黄色 = 2,桔黄色 = 3,橙红色 = 4,红色 = 5,紫红色 = 6,紫色 = 7 Yellow = 2, O range = 3, Salmon p ink = 4, Red =
5,Mauve = 6, Purp le = 7
根长 Root length 短 = 1,中 = 2,长 = 3 Short = 1,Medium = 2, Long = 3
根形 Root shape 锥形 = 1,圆锥形 = 2,圆柱形 = 3,蜡烛形 = 4 Tapering = 1, Obtriangular = 2, Oblong = 3, Narrow oblong = 4
根茎 Root stem 有雁脖 = 1,无雁脖 = 2 W ith gooseneck = 1,W ithout gooseneck = 2
74
园 　　艺 　　学 　　报 33卷
β
-胡萝卜素含量、总糖含量、干物物质含量和维生素 C含量为连续性变异 , 分别计算总体平均数
( …X ) 和标准差 (σ) 生化指标直接用作数据分析。将材料分为 10组 , 从第 1组 〔X i < ( …X - 2σ) 〕
到第 10组 〔X i > ( …X + 2σ) 〕, 每 015标准差为 1组 (表 3)。
采用 NTSYSpc 2110e软件包对 340份胡萝卜材料数据进行聚类分析 , 通过设定适宜的阈值进行分
组 , 每组以靠近阈值最近的份材料构成核心样品。由于胡萝卜资源属于中小规模的种类 , 因此本文分
别以 10%、15%和 20%取样 , 通过比较各个比例核心样品的遗传多样性、各性状的变异以及地域分
布等指标来确定最佳选取百分率。质量性状和数量性状计算其频率变化 , 采用卡平方检验其显著性。
数量性状的平均值采用 t测验 , 并比较各抽取样品的最大、最小值、变幅及符合度 (表型保留比例 )
等。数量性状和质量性状符合度 = (核心种质某一性状级别数 /总体该性状级别数 ) ×100%。
表 3　数量性状划分等级标准
Table 3　Group ing cr iter ion of quan tita tive characters
等级
Group
β
-胡萝卜素含量
β2carotene content(mg/ kg) 总糖含量Total sugar content( % ) 干物质含量D ry matter content( % ) 维生素 C含量V itam in C content(mg/kg)
1 X < 1010 X < 3156 X < 11142 X < 87
2 1010≤X < 2010 3156≤X < 4122 11142≤X < 12124 87≤X < 144
3 2010≤X < 3010 4122≤X < 4188 12124≤X < 13106 144≤X < 201
4 3010≤X < 4010 4188≤X < 5154 13106≤X < 13188 201≤X < 258
5 4010≤X < 5010 5154≤X < 6120 13188≤X < 14170 258≤X < 315
6 5010≤X < 6010 6120≤X < 6186 14170≤X < 15152 315≤X < 372
7 6010≤X < 7010 6186≤X < 7152 15152≤X < 16134 372≤X < 429
8 7010≤X < 8010 7152≤X < 8118 16134≤X < 17116 429≤X < 486
9 8010≤X < 9010 8118≤X < 8184 17116≤X < 17188 486≤X < 543
10 X≥9010 X≥8184 X≥17188 X≥543
2　结果与分析
211　不同比例取样的代表性分析
21111　数量性状代表性分析 　从表 4可看出 , 总体样品的β - 胡萝卜素含量和维生素 C含量的变异
系数较大 , 分别为 0195和 0168, 这表明总体资源存在较大变异。除总糖含量外 , 不同比例初选核心
样品的β -胡萝卜素含量、干物质含量及维生素 C含量的 3个特征值与总体样品存在较大差异 , 随着
取样比例的减小 , 平均数、标准差及变异系数逐渐增大。通过 t测验 (表 5) , 20%、15%和 10%核
心样品的β -胡萝卜素含量、干物质含量及维生素 C含量的 3个特征值与总体样品均达到极显著或显
著性差异 , 只有总糖含量的特征值与总体样品不存在差异。
表 4　核心样品与总体资源的数量性状特征值比较
Table 4　Com par ison of quan tita tive characters between core collection s and en tire collection
性状
Traits
平均数 M ean
总体样品
Entire
collection
20%样品
20%
collection
15%样品
15%
collection
10%样品
10%
collection
标准差 SD
总体样品
Entire
collection
20%样品
20%
collection
15%样品
15%
collection
10%样品
10%
collection
变异系数 CV ( % )
总体样品
Entire
collection
20%样品
20%
collection
15%样品
15%
collection
10%样品
10%
collection
β -胡萝卜素含量
β2carotene content(mg/kg) 2615　 3516　 3619　 4016　 2511　 3516　 3811　 4318　 0195　 1100　 1103　 1108　
总糖含量
Total sugar content( % )
　616
　
　615
　
　615
　
　615
　
　018
　
　110
　
　110
　
　111
　
0112
　
0115
　
0115
　
0117
　
干物质含量
D ry matter content( % )
1314
　
1319
　
1410
　
1411
　
　114
　
　118
　
　119
　
　211
　
0110
　
0113
　
0114
　
0115
　
维生素 C含量
V itam in C content(mg/kg)
192
　
233
　
245
　
264
　
130
　
149
　
152
　
162
　
6180
　
6150
　
6120
　
6110
　
从 4个数量性状频率分布来看 (图 1) , 总糖含量的频率分布呈现为正态分布 , 而其它 3个数量
性状的分布均表现为非正态分布。不同取样比例的核心样品分布与总体分布趋势基本一致。对不同比
84
　1期 庄飞云等 : 中国地方胡萝卜品种资源的核心样品构建 　
例核心样品与总体的 4个数量性状频率分布进行 X2 测验 , 结果表明总糖含量、干物质含量及维生素
C含量的频率分布差异不显著 , β -胡萝卜素含量频率分布呈现显著差异 , 其中 15%和 10%核心样品
与总体分布呈现极显著差异 (表 5)。
表 5　不同取样比例核心样品与总体资源各数量性状的平均值 t测验及其频率分布 X2 测验
Table 5　The t2test of m ean s and the X2 test of frequency d istr ibution of quan tita tive characters between
core collection s and en tire collection
性状
Traits
各数量性状的平均值 t测验
The t2test of means
20%样品
20% collection
15%样品
15% collection
10%样品
10% collection
各数量性状的频率分布 X2 测验
The X2 test of frequency distribution
20%样品
20% collection
15%样品
15% collection
10%样品
10% collection
β
- 胡萝卜素含量β2carotene content(mg/kg) 　219903 3 　219593 3 　312763 3 17150143 22175053 3 23100343 3
总糖含量 Total sugar content( % ) - 01574 - 01778 - 01540 1110997 1018837 　315341
干物质含量 D ry matter content( % ) 　219453 3 　310613 3 　219053 3 1018415 1217029 1111421
维生素 C含量 V itam in C content (mg/kg) 261013 291113 3 321293 3 1291678 1381509 1081520
　　3 表示在 5%水平上差异显著 ; 3 3 表示在 1%水平上差异显著。3 , 3 3 significant at 5% , 1% p robability levels, respectively.
图 1　核心样品与总体资源数量性状各等级频率分布
A. β -胡萝卜素含量 ; B. 总糖含量 ; C. 干物质含量 ; D. 维生素 C含量。
F ig. 1　D istr ibution of quan tita tive characters between core collection s and en tire collection
A. β2carotene content; B. Total sugar content; C. D ry matter content; D. V itam in C content.
不同比例核心样品的 4个数量性状与总体资源符合度比较好。从β - 胡萝卜素含量、总糖含量、
干物质含量及维生素 C含量的不同等级含有的材料看 (图 1) , 除总糖含量的 3和 9级外 , 其它不同
比例核心样品的等级均选取了总体相应等级的材料。从不同比例核心样品与总体资源的 4个数量性状
的极值看 , 20%、15%和 10%核心样品的最大值覆盖了总体资源的最大值 , 20%核心样品的最小值
与总体资源的最小值一致 (表 6) , 而 15%和 10%核心样品的β -胡萝卜素含量及维生素 C含量与总
体资源有差异 , 但其差值和数量差异不显著 , 分别是β -胡萝卜素含量差值 011 mg/kg, 材料数 6个 ;
维生素 C含量的差值 10 mg/kg, 材料数 5个。
21112　质量性状代表性分析 　比较不同比例核心样品的叶丛、叶片颜色等 9个质量性状不同表现型
频率 , 结果表明 3种核心样品与总体资源的基本一致。不同比例核心样品与总体资源的符合度均达到
100% , 9个质量性状的频率分布进行 X2 测验均不显著 (表 7)。
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园 　　艺 　　学 　　报 33卷
表 6　核心样品与总体资源的 4个数量性状最大值和最小值材料分布情况
Table 6　The d istr ibution of the max im um and the m in im um ma ter ia l of quan tita tive characters between
core collection s and en tire collection
性状
Traits
总体
Entire
20%
样品
Collection
极差
Range M N
15%
样品
Collection
极差
Range M N
10%
样品
Collection
极差
Range M N
β
- 胡萝卜素含量
β2carotene content(mg/kg) 18210～0　 18210～0　 0　 0　 0　 18210～011　 010～011　 0　 6　 18210～011　 0～011　 0　 6　
总糖含量
Total sugar content( % )
　910～310
　
　910～310
　
0
　
0
　
0
　
　910～310
　
0
　
0
　
0
　
　910～310
　
0
　
0
　 0
干物质含量
D ry matter content( % )
1910～1110
　
1910～1110
　
0
　
0
　
0
　
1910～1110
　
0
　
0
　
0
　
1910～1110
　
0
　
0
　
0
　
维生素 C含量
V itam in C content (mg/kg)
600～30
　
600～30
　
0
　
0
　
0
　
600～40
　
0～10
　
0
　
5
　
600～40
　
0～10
　
0
　
5
　
　　注 : M为总体资源中大于核心样品最大值的材料份数 , N为总体资源中小于核心样品最小值的材料份数。
Notes: M is the number of materialswhich are larger than maximum material in core collection; N is the number of materialswhich are smaller
than m inimum material in core collection.
212　地域分布分析
核心样品的地域分布也是衡量其代表性的一
个重要指标。比较不同比例核心样品的地域分布 ,
20%和 15%的核心样品分布省市均为 24个 , 而
10%核心样品分布省市为 21个 , 分别比总体资源
的省市分布少 5和 8个。比较胡萝卜资源主要来
源省市 (河南、湖北、陕西、贵州和山东 ) 所占
比例 , 20%、15%和 10%核心样品所占比例分别
是 46%、41%和 35% , 分别比总体资源的比例减
少 8%、18%和 30%。这表明随着取样比例降低 ,
难以兼顾地域分布和资源地区比例分布这两项指
标。
表 7　初选核心样品与总体资源的 9个质量性状频率分布 X2 测验
Table 7　The X2 test of the frequency of qua lita tive characters
between pr imary core collection s and en tire collection
性状
Traits
20%样品
20%
collection
15%样品
15%
collection
10%样品
10%
collection
叶丛 A ttitude of leaf 518781 512850 411809
叶片颜色 Leaf color 114173 310627 116851
叶片茸毛 Leaf pubesence 519222 515458 619192
叶柄颜色 Petiole color 410270 119315 019935
叶柄茸毛 Petiole pubesence 211630 218876 017030
根表皮颜色 External color of root 214127 110719 019293
根长 Root length 014184 015481 013445
根形 Root shape 018007 013172 018781
根茎 Root stem 010125 011634 010063
3　讨论
核心样品的构建原则是以最少的遗传资源份数代表该物种最大的遗传多样性〔2〕, 但不同数量的
不同物种构建方法差异也较大。对于数量较多的物种 , 首先采用分组和组内比例取样构建初级核心样
品 , 再结合现代生物技术手段 , 通过聚类方法进一步压缩 , 建立核心种质。为了更有效的利用种质资
源 , 一些学者甚至提出建立微型核心子集 (m ini core subset)〔10〕。而中小规模的物种可直接根据资源
材料的表型特征值或同工酶及分子标记获得的指纹图谱进行聚类分析 , 在不同聚群中选取样品构建核
心种质 , 目前已成为一种较为有效的方法〔7, 11, 12〕。但不同学者在聚群取样策略上有所不同〔10, 11〕。本文
采用设定适宜的阈值进行聚群分组 , 每组以靠近阀值最近的材料作为核心样品的候选材料 , 这就同时
兼顾了总体样本的代表性和特色性〔1, 4, 10〕。通过对 4个数量性状的均值、变异系数、极值、符合度和
9个质量性状的表现型频率变化、符合度的检验 , 结果表明核心样品的β - 胡萝卜素含量、干物质含
量及维生素 C含量的均值与总体资源存在显著差异 , 其中β -胡萝卜素含量、总糖含量和干物质含量
的变异度也有提高。其原因主要是由于胡萝卜总体资源相似材料较多〔8, 9〕, 但不同材料之间的β - 胡
萝卜素含量、干物质含量及维生素 C含量差异较大 (表 4, 表 6)。采用本文的取样策略 , 引起核心
样品 3个性状的均值提高。但总体上核心样品的 4个数量性状与总体资源符合度较好 , 极值上没有显
著差异。核心样品的 9个质量性状表现型频率与总体无显著差异 , 符合度均达到了 100%。这表明该
方法可作为胡萝卜资源构建核心样品的有效途径 , 同时为有效利用胡萝卜资源提供了依据。
05
　1期 庄飞云等 : 中国地方胡萝卜品种资源的核心样品构建 　
如果广泛收集作物基因库 , 遗传变异十分丰富 , 其核心样品规模一般建议在 5% ～10%〔1, 4〕。由
于不同物种收集程度存在差异 , 遗传多样性也不同 , 因此 , 核心样品规模也不尽相同。在国内外不同
植物核心种质构建中 , 核心种质的比例为该物种全部收集品的 5% ～30% , 一般为 10%左右〔7〕。D i2
wan等对美国一年生苜蓿资源的研究表明 , 7%是最适宜的核心样品规模〔5〕。Zewdie等对 1 202份辣
椒种质资源的形态学观测 , 以 10%作为构建核心样品的比例〔7〕。魏兴华等对 450份浙江籼型地方稻
种资源的变异研究 , 建立了 1215%的核心样品规模〔13〕。本文设定了 10%、15%和 20% 3个取样比例
进行核心样品构建 , 通过对 4个数量性状和 9个质量性状的变异进行检测 , 三者均与总体资源的符合
度比较好 , 但是随着取样比例的减少 , 核心样品的地域分布也迅速减少 , 10%的核心样品分布省市比
总体资源减少了 8个 , 而且其资源主要来源省市所占比例也由原来的 50%降到了 35%。因此 , 本文
初步确定 15% ～20%作为小规模胡萝卜资源构建核心样品的适宜比例。
参考文献 :
1　B rown A H D. Core collection: a p ractical app roach to genetic resources management. Genome, 1989, 31: 818～824
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