全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2014, 40(11): 18851894 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由云南省应用基础研究计划重点项目(2006C0013Z), 云南省自然科学基金项目(2011FB120)和农业部作物种质资源保护项目
(2014NWB017)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 范源洪, E-mail: fyhysri@vip.sohu.com
第一作者联系方式: E-mail: lxlgood868@163.com
Received(收稿日期): 2014-04-13; Accepted(接受日期): 2014-07-06; Published online(网络出版日期): 2014-07-23.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20140723.1036.008.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2014.01885
利用分子标记数据逐步聚类取样构建甘蔗杂交品种核心种质库
刘新龙 1 刘洪博 1 马 丽 1 李旭娟 1 徐超华 1 苏火生 1 应雄美 1
蔡 青 1,2 范源洪 1,*
1 云南省农业科学院甘蔗研究所 / 云南省甘蔗遗传改良重点实验室, 云南开远 661699; 2云南省农业生物技术重点实验室, 云南昆明
650223
摘 要: 甘蔗杂交品种是商业品种选育的重要亲本资源, 为有效管理和评价这类资源, 本研究使用 SSR 分子标记数
据, 依据不同相似性系数, 采用逐步 UPGMA 聚类法对 161 份甘蔗杂交品种(136 份来自前期构建的初级核心种质库
和 25 份为新引入国家甘蔗种质资源圃的材料)构建核心种质库, 以随机取样方法为对照。在核心种质库质量检测中,
用 Nei’s多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数、总条带数、多态性条带数、多态性条带比例、变异系数符合率、
极差符合率、方差差异百分率和均值差异百分率评价分析。结果表明, 161份材料在 20个 SSR位点上具有丰富的多
态性, 获得 294个条带, 其中 290个为多态性条带, 平均多态性条带比例达 98.64%; 依据 3 种相似性系数(Jaccard、
SM、Dice)和 2种取样方法获得 8个核心种质库, 在核心种质库质量检测中 Shannon-Wiener多样性指数、总条带数、
多态性条带数表现出较高的检测效率, 而其他指标相对较低, 8个库中依据 Jaccard或 Dice相似性系数构建的核心种
质库质量最优, 该库由 107份材料组成, Nei’s多样性指数(0.9785)和 Shannon-Wiener多样性指数(4.1854)在 P<0.05概
率条件下与原库(分别为 0.9801和 4.4074)无显著差异, 而且与原库的均值差异百分率为 0 (<20.00%), 极差符合率为
94.32% ( >80.00%), 对原库分子和农艺性状遗传多样性都具有较好的代表性, 可为后续甘蔗杂交品种资源的准确评
价、优异基因发掘和开发利用提供重要的前期基础。
关键词: 甘蔗杂交品种; 分子标记; 核心种质库; 聚类; 多样性指数
Construction of Sugarcane Hybrids Core Collection by Using Stepwise Clus-
tering Sampling Approach with Molecular Marker Data
LIU Xin-Long1, LIU Hong-Bo1, MA Li1, LI Xu-Juan1, XU Chao-Hua1, SU Huo-Sheng1, YING Xiong-Mei1,
CAI Qing1,2, and FAN Yuan-Hong1,*
1 Sugarcane Research Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences / Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement, Kaiyuan
661699, China; 2 Yunnan Agricultural Biotechnology Key Laboratory, Kunming 650223, China
Abstract: Sugarcane hybrids are important breeding parent sources of commercial varieties. To use efficiently and evaluate the
sugarcane hybrids conserved in National Nursery of Sugarcane Germplasm Resources (NNSGR), we selected a total of 161 ac-
cessions of sugarcane hybrids including 136 accessions from the pre-core collection of sugarcane hybrids constructed previously
and 25 accessions introduced recently for constructing a core collection. Using stepwise UPGMA clustering sampling approach
with three kinds of genetic similarity coefficient calculated according to SSR molecular data, these accessions were further
screened to form a core collection with random sampling strategy as control. We tested the quality of core collections using nine
indices, including Nei’s diversity index, Shannon-Wiener diversity index, total band number, polymorphic band number, percent-
age of polymorphic bands (PPB), variable rate of coefficient of variation (VR), coincidence rate of range (CR), variance differ-
ence percentage (VD) and mean difference percentage (MD). The results showed that 161 sugarcane hybrids possessed abundant
1886 作 物 学 报 第 40卷


genetic diversity at 20 SSR loci, which amplified 294 bands with 290 polymorphic bands taking up a mean of 98.64% of total
bands. According to three kinds of genetic similarity coefficient (Jaccard, SM, and Dice) and two sampling strategies, ultimately
eight core collections were gained. In the quality evaluating of core collections, three indices including Shannon-Wiener diversity
index, total band number and polymorphic band number, performed high identifying efficiency, but the rest presented low effi-
ciency. The core collection constructed on the basis of Jaccard or Dice genetic similarity coefficient was higher in quality than
others, which consisted of 107 sugarcane hybrids with 0.9785 in Nei’s diversity index and 4.1854 in Shannon-Wiener diversity
index, and did not have significant difference in molecular diversity with total resource at P < 0.05, moreover, MD = 0.00%
( < 20.00%) and CR = 94.32% ( > 80.00%). All the mentioned above indicated the core collection can represent completely the
diversity level of total resource in agronomic traits and molecular markers, and will can provide crucial basis for evaluating and
utilizing sugarcane hybrids, and mining elite genes.
Keywords: Sugarcane hybrids; Molecular marker; Core collection; Clustering; Diversity index
甘蔗是世界上主要的糖料和能源作物 [1], 每年
全世界约 70%以上的食糖来自于甘蔗, 而在我国这
个比例超过 90%, 由此可见, 甘蔗产业是我国食糖
产业的重要支柱[2]。我国甘蔗遗传育种起步较晚, 起
初拥有的杂交品种资源数量十分有限, 经过几十年
的努力收集 , 目前保育在国家甘蔗种质资源圃
(national nursery of sugarcane germplasm resources,
NNSGR)的杂交品种资源数量已超过 1200 余份, 分
别来自 20多个国家, 已成为我国甘蔗遗传育种重要
的亲本资源库[3]。准确评价这些资源、有效挖掘优
异基因和开发育种潜力是目前亟需解决的重要科学
问题。
研究表明构建核心种质库是解决以上科学问题
重要的前提条件[4], 目前国内外已先后在水稻[5-6]、
小麦[7-8]、玉米[9]、大豆[10-12]、芝麻[13]、鹰嘴豆[14]、
木豆[15]、辣椒[16]、海岛棉[17]、绿豆[18]、苎麻[19]等粮
食和经济作物中构建核心种质库, 促进了相关作物
的评价利用。
在甘蔗种质资源方面, Tail 等[20]、苏火生等[21]
和齐永文等[22]针对不同地区的割手密资源, 使用表
型性状构建了 3个割手密(Saccharum spontaneum L.)
核心种质库。Balakrishnan等[23]利用数量性状构建了
甘蔗栽培原种-热带种(Saccharum officinarum L.)的
核心种质库。刘新龙等[3]依据甘蔗杂交品种资源的
表型性状构建了甘蔗杂交品种初级核心种质库, 在
此基础上, 本研究用 SSR 分子标记数据, 不同相似
性系数, 采用逐步聚类取样法[24-25]对甘蔗杂交品种
初级核心种质库和近年来新引入国家甘蔗种质资源
圃的甘蔗杂交品种材料进行压缩构建核心种质库 ,
然后使用分子标记数据结合农艺性状数据评价不同
核心种质库的质量, 筛选最优核心种质库, 为该类
资源的准确评价、优异基因发掘和开发利用提供重
要的前期基础。
1 材料与方法
1.1 研究材料
161 份甘蔗杂交品种材料(见附表), 其中 1~136
号材料来自前期构建的初级核心种质库[3], 137~161
号为近年来新引入国家甘蔗种质资源圃的材料。所
有研究材料叶片组织和田间试验用芽都由国家甘蔗
种质资源圃提供。
1.2 田间试验
按照完全随机区组三重复设计, 于 2009年 3月
3 日种植于云南省农业科学院甘蔗研究所试验基地,
行距 1.2 m, 行长 4.0 m, 下芽量每行 60芽, 共占地
2334.5 m2, 田间管理同大田生产。12月底调查株高、
茎径、单茎重、单行有效茎数、每公顷产量; 同时
于 11月、12月和翌年 1月分别选取 6棵有效茎测定
甘蔗出汁率、糖分、纤维分、蔗汁锤度、蔗汁蔗糖
分、蔗汁简纯度、蔗汁重力纯度、蔗汁还原糖分等
品质性状。
1.2 叶片基因组总 DNA提取与 SSR分析
选取所有参试材料幼嫩叶片参照蔡青等[26]方法
提取基因组 DNA, 提取步骤参照 Karen等[27]的 SSR
反应体系、PCR 扩增条件, PCR 反应在 Eppendorf
Master Cycle Gradients上进行。扩增产物经 95℃变
性后在 5%的变性聚丙烯酰胺凝胶上电泳分离, 使用
快速银染技术[28]对电泳好的凝胶染色显影。
1.3 数据统计分析
采用人工读带的方式, 在相同迁移位置, 有带
记为“1”, 无带记为“0”, 缺失或不清楚记为“–”, 建
立 0, 1矩阵。选用分子标记数据常用的 3种遗传相
似性系数 (Jaccard, SM, Dice)进行 UPGMA (un-
weighted pair group method analysis)聚类分析, 用
NTSYS-pc 2.11W 软件完成遗传相似性系数计算、
UPGMA聚类和三维主坐标图。
第 11期 刘新龙等: 利用分子标记数据逐步聚类取样构建甘蔗杂交品种核心种质库 1887


1.4 取样策略
根据不同相似性系数, 采用逐步 UPGMA 聚类
取样法[24-25]构建甘蔗杂交品种核心种质库, 聚类取
样时2个相似杂交品种的取舍遵从以下原则 , 即优
先保留骨干亲本或主栽品种 , 在2个材料背景相似
或不清楚时使用位点优先原则取舍材料[29]。使用 t
检验检测每次聚类形成的核心种质库与原库在
Nei’s多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数的差
异显著性。同时使用随机取样方法, 3次重复, 建立
具有同等数量的随机核心种质库作为对照。使用
Nei’s多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数、总
条带数、多态条带数, 数量性状的变异系数符合率、
极差符合率、方差差异百分率、均值差异百分率等
指标评价各核心种质库的质量, 相关公式参见 Hu
等[24]和 Wang等[25]报道。
2 结果与分析
2.1 SSR标记多态性分析
根据前人研究结果[27,30-31], 筛选出 20 对多态性
较高和基因组分布广泛的 SSR引物用于本研究。20
对引物在 161份材料中共获得 294个条带(表 1), 每
对 SSR引物平均获得 14.7个条带, 其中 290个为多
态性条带, 多态性条带比例平均为 98.42%, 有 17
对引物的多态性条带比例达到了 100.00%, 其中引
物 SMC1814获得 28个多态性条带, 其次为 SMC31
和 MSSCIR21各获得 20个多态性条带。20个 SSR
位点的平均 Nei’s 多样性指数为 0.9801, Shannon-
Wiener 多样性指数平均为 4.1074, 说明 161 份甘
蔗杂交品种材料在 20个 SSR位点上多态性十分丰
富。

表 1 20对 SSR引物在 161份甘蔗杂交品种材料间的多态性分析
Table 1 Polymorphic analysis of 20 SSR loci among 161 accessions of sugarcane hybrids
引物名称
Primer name
总条带数
Total band number
多态性条带数
Polymorphic band number
多态性条带比例
PPB (%)
Nei’s多样性指数
He
Shannon-Wiener
多样性指数 I
MSSCIR43 10 10 100.00 0.9888 4.6251
SMC1814 28 28 100.00 0.9919 4.8888
SMC1047 17 17 100.00 0.9898 4.7280
SMC336 12 12 100.00 0.9776 4.1955
SMC851 17 17 100.00 0.9924 4.9273
MSSCIR36 18 18 100.00 0.9926 4.9525
SC31 20 20 100.00 0.9934 5.0319
MSSCIR66 13 13 100.00 0.9850 4.4400
MSSCIR26 16 14 87.50 0.9871 4.5576
SC278 13 13 100.00 0.9895 4.7368
MSSCIR16 10 10 100.00 0.9836 4.3661
SMC1237 17 17 100.00 0.9890 4.6555
MSSCIR21 20 20 100.00 0.9934 5.0384
MSSCIR18 16 16 100.00 0.9880 4.6453
MSSCIR19 15 15 100.00 0.9852 4.4242
MSSCIR64 7 7 100.00 0.9526 3.3806
MSSCIR3 8 7 87.50 0.9381 3.1749
SMC1825 15 14 93.33 0.9552 3.7468
SC22 11 11 100.00 0.9438 3.2133
SC597 11 11 100.00 0.9853 4.4183
平均值 Mean 14.7 14.5 98.42 0.9801 4.4074
合计 Total 294 290 — — —
PPB: percentage of polymorphic bands; He: Nei’s diversity index; I: Shannon-Wiener diversity index.

2.2 核心种质构建
使用 NTSYS-pc 2.11W 软件计算 161 份甘蔗杂
交品种间的 Jaccard、SM 和 Dice 相似性系数, 然后
依据相似性系数使用逐步 UPGMA 聚类取样法构建
1888 作 物 学 报 第 40卷


甘蔗杂交品种核心种质库, 其中依据 Jaccard和 Dice
相似性系数逐步聚类取样结果完全一致, 当剔除材
料数为 54份时, 剩余 107份材料所形成的核心种质
库的 Nei’s 多样指数和 Shannon-Wiener 多样性指数
在 t 检验上与原库无显著性差异, 但当剔除材料数
达到 55份时, Nei’s多样性指数虽与原库无显著性差
异, 但 Shannon-Wiener 多样性指数开始出现显著性
差异, 因此确定由 107份材料组成的核心种质库为
该相似性系数下构建的最优核心种质库, 并取名为
JD-107。
根据 SM 相似性系数逐步聚类取样, 当剔除材
料数为 55份时, 所形成核心种质库的 2种多样性指
数都与原库没有显著性差异, 但当剔除材料数为 56
份时 , Nei’s 多样指数与原库无显著性差异 , 但
Shannon-Wiener 多样性指数开始出现显著性差异 ,
因此确定剔除 55份材料后剩余 106份材料组成的核
心种质库为该相似性系数下构建的最优核心种质库,
取名为 SM-106。同时为了比较逐步聚类取样法构库
的质量, 按照随机取样 106份和 107份, 3次重复构
建了 6个随机核心种质库用于后续比对分析 , 分别
取名为 RS-106-1、RS-106-2、RS-106-3、RS-107-1、
RS-107-2和 RS-107-3。
2.3 核心种质库质量评价
根据核心种质库与原库的 t 检验结果(表 2), 在
P<0.05 的概率条件下 , 8 个核心种质库与原库在
Nei’s多样性指数上没有显著性差异, 但在 Shannon-
Wiener多样性指数上, 6个随机核心种质库显著低于
原库, 而核心种质库 JD-107 和 SM-106 与原库没有
显著性差异。由此表明, 使用逐步聚类取样法构建
的核心种质库多样性要优于随机取样策略, 所构建
核心种质库在同等份数下能最大程度地保留原库分
子遗传多样性水平。

表 2 核心种质库与原库多样性指数差值的 t检验结果
Table 2 Results of t-test for diversity indices between core collections and total resources
Nei’s多样性指数 He Shannon-Wiener多样性指数 I 核心种质库
Core collection Nei’s多样性指数
He
与原库差值
Difference value
P
Shannon-Wiener
多样性指数 I
与原库差值
Difference value
P
JD-107 0.9785 –0.0016 0.6655 4.1854 –0.2219 0.0514
SM-106 0.9784 –0.0017 0.6461 4.1801 –0.2272 0.0505
RS-106-1 0.9774 –0.0028 0.4532 4.1578 –0.2496 0.0351*
RS-106-2 0.9770 –0.0031 0.4220 4.1331 –0.2742 0.0203*
RS-106-3 0.9763 –0.0038 0.3686 4.1295 –0.2778 0.0165*
RS-107-1 0.9766 –0.0035 0.3973 4.1291 –0.2783 0.0221*
RS-107-2 0.9769 –0.0032 0.4269 4.1530 –0.2544 0.0315*
RS-107-3 0.9764 –0.0037 0.3635 4.1291 –0.2783 0.0176*
Total resource 0.9801 — — 4.4074 — —
缩写同表 1。* 表示在 0.05水平差异显著。
Abbreviations are the same as those given in Table 1. * Significant at 0.05 probability level.

从各核心种质库保留的标记条带数来看(表3),
核心种质库 JD-107和 SM-106保留了原库全部的条带
数和多态性条带数, 而随机取样核心种质库丢失总
条带数2~4个, 丢失多态条带数3~8个。根据甘蔗重要
的产量性状(株高、茎径、单茎重、单行有效茎数、
每公顷产量调查)和糖分性状(出汁率、糖分、纤维分、
蔗汁锤度、蔗汁蔗糖分、蔗汁简纯度、蔗汁重力纯度、
蔗汁还原糖分)比较不同核心种质库与原库的差异(表
3)表明, 8个库在变异系数符合率、极差符合率、方差
差异百分率和均值差异百分率上都与原库没有大的
差异。依据 Hu等[24]提出的核心种质库对原库数量性
状多样性代表性的标准 , 即均值差异百分率小于
20.00%, 极差符合率大于80.00%, 可确定8个核心种
质库对原库数量性状多样性都具有较好的代表性。综
合来看, Shannon-Wiener多样性指数、总条带数、多
态性条带数都是比较有效的检测指标, 容易检测不
同核心种质库多样性差异, 而 Nei’s 多样性指数和数
量性状相关检测指标对核心种质库检测的效率相对
较低。从核心种质库的三维主坐标图可以看出(图1),
8个核心种质库材料的分布范围基本上与原库一致,
但核心种质库 JD-107和 SM-106相比随机核心种质库
在材料的空间分布上要更均匀。
第 11期 刘新龙等: 利用分子标记数据逐步聚类取样构建甘蔗杂交品种核心种质库 1889


表 3 不同核心种质库在总条带、多态性条带和农艺性状相关检测指标上的评价结果
Table 3 Evaluation of total band number, polymorphic band number and the screening indices related agronomic traits among
different core collections
核心种质库
Core collection
总条带数
Total band number
多态性条带数
Polymorphic band number
变异系数符合率
VR (%)
极差符合率
CR (%)
方差差异百分率
VD (%)
均值差异百分率
MD (%)
JD-107 294 290 105.16 94.32 0 0
SM-106 294 290 103.69 94.29 0 0
RS-106-1 292 285 103.17 95.99 0 0
RS-106-2 288 282 95.02 92.61 0 0
RS-106-3 292 286 98.34 94.62 0 0
RS-107-1 292 286 104.18 96.18 0 0
RS-107-2 292 287 104.51 97.43 0 0
RS-107-3 289 285 92.61 92.37 0 3.85
Total resource 294 290 — — — —
VR: variable rate of coefficient of variation; CR: coincidence rate of range; VD: variance difference percentage; MD: mean difference
percentage.

比较核心种质库 JD-107和 SM-106的材料组成
名单, 有 97 份材料是相同的, JD-107 有 10 份与
SM-106不一样, 而 SM-106有 9份, 比较两库各项
参数值, 可以看出核心种质库 JD-107 优于核心种
质库 SM-106, 因此选择 JD-107 作为最终的核心种
质库。该库由 107 份材料组成, 占原库的 66.46%,
其中 51 份为国外杂交品种, 56 份为国内杂交品种,
Nei’s多样性指数(0.9785)和 Shannon-Wiener多样性
指数(4.1854)在 P<0.05 概率条件下与原库(分别为
0.9801 和 4.4074)无显著性差异, 而且其与原库的
均值差异百分率为 0<20.00%, 极差符合率为
94.32%>80.00%, 以上数据表明 JD-107 核心种质库
对原库分子和农艺性状的遗传多样性都具有较好的
代表性。
3 讨论
3.1 核心种质库构建过程中数据的选择
作物核心种质构建的基本原理是剔除相似材料,
用最小的资源数量最大程度地代表原资源库的遗传
多样性水平[32], 因此选用什么样的数据类型剔除相
似材料, 真实反映原库和核心种质库遗传多样性水
平是核心种质库构建过程中最为重要的核心问题[6,24]。
目前, 国内外依据表型性状数据, 根据不同分组、不
同取样比例、不同取样方法已构建了一些作物种质
资源的核心种质库 [20-21,33-34], 但由于表型性状易受
环境和试验误差影响, 所构核心种质库在分子水平
是否同样对原库具有代表性是无法确定的[35-37]。而
对于分子标记数据来说, 由于来自 DNA 序列, 其多
态性不易受环境影响, 因此相比较表型性状更能真
实地反映资源的遗传多样性水平和亲缘关系 [38-39],
但单纯使用分子标记数据构建核心种质库是否会丢
失表型性状遗传多样性也是值得关注的问题。
目前在甘蔗种质资源上构建的 5个核心种质库
或初级核心种质库, 基本上都是利用表型性状, 按
照不同分组、不同取样比例、不同取样方法组合的
最佳取样策略来构建的 [3,20-23], 保留了原库表型性
状遗传多样性水平, 而对原库分子遗传多样性的保
留情况缺乏评价。虽然齐永文等[22]在割手密核心种
质库构建过程中使用了分子标记数据, 但主要用于
取样比例的确定和核心种质库质量的检测, 未用于
材料间的聚类、等位变异数量等分析, 未充分发挥
分子标记数据在核心种质库构建中的优势。
在本研究中 , 随机取样策略构建的6个核心种
质库, 虽然在农艺性状上对原库具有较好的代表性,
但在分子遗传多样性指数 ( N e i ’s 多样性指数和
Shannon-Wiener 多样性指数)上与原库存在显著差异,
而用分子数据逐步聚类法构建的2个核心种质库
(JD-107和 SM-106), 不仅在2种多样性指数上与原
库无显著差异, 而且在农艺性状上也与原库无大差
异(均值差异百分率为0<20.00%; 极差符合率范围
为94.29%~94.32%>80.00%), 对原库分子和农艺性
状多样性都具有较好的代表性, 由此证实了依据分
子标记数据构建的核心种质库质量要优于依据表型
性状数据构建的核心种质库, 能够最大程度地保留
原库的分子和表型遗传多样性, 而且分子标记数据
相关检测指标的检测效率(如 Shannon-Wiener 多样
性指数、总条带数、多态性条带)高于表型性状相关
指标, 因此在作物核心种质库构建过程中, 在条件
1890 作 物 学 报 第 40卷



图 1 甘蔗杂交品种核心种质库的三维主坐标图
Fig. 1 Coordinate of three-dimensional principal component in core collections of sugarcane hybrids

允许的情况下, 应首先使用分子标记数据, 然后再
结合表型性状检测核心种质库质量, 从而确保构建
的核心种质库在分子和表型层面都对原库的遗传多
样性具有较好的代表性。
3.2 核心种质库构建过程中材料的取舍
在逐步聚类取样策略下, 相似材料的取舍是十
分关键的一步 , Hu等 [24]提出位点优先的选择标准 ,
即2个相似个体中 , 保留拥有最多稀有等位基因数
的个体, 这样有利于最大程度保留原资源库的等位
基因数和等位基因频率, 据此方法, 张春雨等 [29]和
李丽等[40]构建了新疆野生苹果、大白菜的核心种质
库。但核心种质库构建的目的应是在最大程度保留
第 11期 刘新龙等: 利用分子标记数据逐步聚类取样构建甘蔗杂交品种核心种质库 1891


原库遗传多样性的同时, 考虑核心种质库在育种和
种质创新研究工作中的利用价值, 基于此, 本研究
在逐步聚类2个相似材料取舍时 , 优先保留那些被
实践证明具有重要利用价值的骨干亲本或主栽品种,
而在2个材料背景相似的情况下 , 采取位点优先的
原则, 依据这种取舍方法所构建的甘蔗杂交品种核
心种质库, 经评价无论在分子水平还是农艺性状方
面都对原库具有较好的代表性, 而且在分子标记位
点上也没有发生等位基因的丢失, 说明这种取舍的
方法在核心种质构建过程中是可行的, 也可在其它
亲本核心种质库构建过程中加以使用。
4 结论
利用 SSR 标记, 依据 Jaccard 或 Dice 相似性系
数逐步聚类取样法构建的甘蔗杂交品种核心种库质
量最优, 该库由 107 份材料组成, 占原库的 66.46%,
分子遗传多样性指数与原库无显著差异, 农艺性状
的均值差异百分率<20.00%, 极差符合率>80.00%,
对原库分子和农艺性状遗传多样性都具有较好的代
表性。
References
[1] Henry R J, Kole C. Genetics, Genomics and Breeding of Sugar-
cane. New Hampshire, USA: Science Publishers, Enfield, 2010.
pp 1−9
[2] 陈如凯 . 现代甘蔗遗传育种理论 . 北京: 中国农业出版社 ,
2011. pp 1−19
Chen R K. Theory and Practice in Modern Sugarcane Breeding.
Beijing: China Agriculture Press, 2011. pp 1−19 (in Chinese)
[3] 刘新龙, 蔡青, 马丽, 吴才文, 陆鑫, 应雄美, 范源洪. 甘蔗杂
交品种初级核心种质取样策略 . 作物学报 , 2009, 35:
1209−1216
Liu X L, Cai Q, Ma L, Wu C W, Lu X, Ying X M, Fan Y H.
Strategy of sampling for pre-core collection of sugarcane hybrid.
Acta Agron Sin, 2009, 35: 1209−1216 (in Chinese with English
abstract)
[4] Diederichsen A, Kusters P M, Kessler D, Bainas Z, Gugel R K.
Assembling a core collection from the flax world collection
maintained by plant gene resources of Canada. Genet Resour
Crop Evol, 2013, 60: 1479−1485
[5] 魏兴华, 汤圣祥, 余汉勇, 江云珠, 裘宗恩. 中国粳稻地方种
资源核心样品的构建方法研究 . 中国水稻科学 , 2000, 14:
237−240
Wei X H, Tang S X, Yu H Y, Jiang Y Z, Qiu Z E. Studies on
methods of developing a core collection for China traditional
japonica rice germplasm. Chin J Rice Sci, 2000, 14: 237−240 (in
Chinese with English abstract)
[6] 李自超, 张洪亮, 曹永生, 裘宗恩, 魏兴华, 汤圣祥, 余萍, 王
象坤. 中国地方稻种资源初级核心种质取样策略研究. 作物
学报, 2003, 29: 20−24
Li Z C, Zhang H L, Cao Y S, Qiu Z E, Wei X H, Tang S X, Yu P,
Wang X K. Studies on the sampling strategy for primary core
collection of Chinese ingenious rice. Acta Agron Sin, 2003, 29:
20−24 (in Chinese with English abstract)
[7] 董玉琛, 曹永生, 张学勇, 刘三才, 王兰芬, 游光霞, 庞斌双,
李立会, 贾继增. 中国普通小麦初选核心种质的产生. 植物遗
传资源学报, 2003, 4: 1−8
Dong Y C, Cao Y S, Zhang X Y, Liu S C, Wang L F, You G X,
Pang B S, Li L H, Jia J Z. Establishment of candidate core collec-
tion in Chinese common wheat germplasm. J Plant Genet Resour,
2003, 4: 1−8 (in Chinese with English abstract)
[8] 郝晨阳, 董玉琛, 王兰芬, 游光霞, 张洪娜, 盖红梅, 贾继增,
张学勇. 我国普通小麦核心种质的构建及遗传多样性分析.
科学通报, 2008, 53: 908−915
Hao C Y, Dong Y C, Wang L F, You G X, Zhang H N, Ge H M,
Jia J Z, Zhang X Y. Genetic diversity and construction of core
collection in Chinese wheat genetic resources. Chin Sci Bull,
2008, 53: 908−915 (in Chinese)
[9] Li Y, Shi Y S, Cao Y S, Wang T Y. Establishment of a core col-
lection for maize germplasm preserved in Chinese national gene
bank using geographic distribution and characterization data.
Genet Resour Crop Evol, 2004, 51: 845−852
[10] 邱丽娟, 曹永生, 常汝镇, 周新安, 王国勋, 孙建英, 谢华, 张
博, 李向华, 许占有, 刘立宏. 中国大豆(Glycine max)核心种
质构建 : I. 取样方法研究 . 中国农业科学 , 2003, 36:
1442−1449
Qiu L J, Cao Y S, Chang R Z, Zhou X A, Wang G X, Sun J Y, Xie
H, Zhang B, Li X H, Xu Z Y, Liu L H. Establishment of Chinese
soybean (Glycine max) core collection: I. Sampling strategy. Sci
Agric Sin, 2003, 36: 1442−1449 (in Chinese with English abstract)
[11] 赵丽梅, 董英山, 刘宝, 郝水, 王克晶, 李向华. 中国一年生
野生大豆(Glycine soja)核心资源构建. 科学通报, 2005, 50:
989−996
Zhao L M, Dong Y S, Liu B, Hao S, Wang K J, Li X H. Estab-
lishment of a core collection for the Chinese annual wild soybean
(Glycine soja). Chin Sci Bull, 2005, 50: 989−996 (in Chinese)
[12] Wang L X, Guan Y, Guan R X, Li Y H, Ma Y S, Dong Z M, Liu
X, Zhang H Y, Zhang Y Q, Liu Z X, Chang R Z, Xu H M, Li L H,
Lin F Y, Luan W J, Yan Z, Ning X C, Zhu L, Cui Y H, Piao R H,
Liu Y, Chen P Y, Qiu L J. Establishment of Chinese soybean
(Glycine max) core collections with agronomic traits and SSR
markers. Euphytica, 2006, 151: 215−223
[13] 张秀荣, 郭庆元, 赵应忠, 冯祥运, 周明德. 中国芝麻资源核
心收集品研究. 中国农业科学, 1998, 31: 1−4
Zhang X R, Guo Q Y, Zhao Y Z, Feng X Y, Zhou M D. Estab-
lishment of sesame germplasm core collection in China. Sci Agric
Sin, 1998, 31: 1−4 (in Chinese with English abstract)
[14] Upadhyaya H D, Ortiz R. A mini core subset for capturing and
promoting utilization of chickpea genetic resource in crop im-
provement. Theor Appl Genet, 2001, 102: 1292−1298
[15] Reddy L J, Upadhyaya H D, Gowda C L L, Singh S. Develop-
ment of core collection in pigeonpea [Cajanus cajan (L.) Mill-
spaugh] using geographic and qualitative morphological descrip-
tors. Genet Resour Crop Evol, 2005, 52: 1049−1056
[16] Zewdie Y, Tong N K, Bosl P. Establishing a core collection of
capsicum using a cluster analysis with enlightened selection of
1892 作 物 学 报 第 40卷


accessions. Genet Resour Crop Evol, 2004, 51: 147−151
[17] Xu H M, Mei Y J, Hu J, Zhu J, Gong P. Sampling a core collec-
tion of island cotton (Gossypium barbadense L.) based on the
genotypic values of fiber traits. Genet Resour Crop Evol, 2006,
53: 515−521
[18] 刘长友, 王素华, 王丽侠, 孙蕾, 梅丽, 徐宁, 程须珍. 中国绿
豆种质资源初选核心种质构建. 作物学报, 2008, 34: 700−705
Liu C Y, Wang S H, Wang L X, Sun L, Mei L, Xu N, Cheng X Z.
Establishment of candidate core collection in Chinese mungbean
germplasm. Acta Agron Sin, 2008, 34: 700−705 (in Chinese with
English abstract)
[19] 栾明宝, 陈建华, 许英, 王晓飞, 孙志民. 苎麻核心种质构建
方法. 作物学报, 2010, 36: 2099−2106
Luan M B, Chen J H, Xu Y, Wang X F, Sun Z M. Method of es-
tablishing ramie core collection. Acta Agron Sin, 2010, 36:
2099−2106 (in Chinese with English abstract)
[20] Tai P Y P, Miller J D. A core collection for Saccharum sponta-
neum L. from the world collection of sugarcane. Crop Sci, 2001,
41: 879−885
[21] 苏火生, 刘新龙, 毛钧, 应雄美, 陆鑫, 马丽, 蔡青. 割手密初
级核心种质取样策略研究. 湖南农业大学学报(自然科学版),
2011, 37: 253−259
Su H S, Liu X L, Mao J, Ying X M, Lu X, Ma L, Cai Q. Sam-
pling strategy of pre-core collection for Saccharum spontaneum.
J Hunan Agric Univ (Nat Sci), 2011, 37: 253−259 (in Chinese
with English abstract)
[22] 齐永文, 樊丽娜, 罗青文, 王勤南, 陈勇生, 黄忠兴, 李奇伟.
甘蔗细茎野生种核心种质构建. 作物学报, 2013, 39: 649−656
Qi Y W, Fan L N, Luo Q W, Wang Q N, Chen Y S, Huang Z X, Li
Q W. Establishment of Saccharum spontaneum L. core collec-
tions. Acta Agron Sin, 2013, 39: 649−656 (in Chinese with Eng-
lish abstract)
[23] Balakrishnan R, Nair N V, Sreenivasan T V. A method for estab-
lishing a core collection of Saccharum officinarum germplasm
based on quantitative morphological data. Genet Resour Crop
Evol, 2000, 47: 1–9
[24] Hu J, Zhu J, Xu H M. Methods of constructing core collections by
stepwise clustering with three sampling strategies based on the
genotypic values of crops. Theor Appl Genet, 2000, 101: 264−268
[25] Wang J C, Hu J. Xu H M, Zhang S. A strategy on constructing
core collections by least distance stepwise sampling. Theor Appl
Genet, 2007, 115: 1–8
[26] 蔡青, 范源洪, Aitken K, Piperidis G, McIntyre C L, Jackson P.
利用AFLP进行“甘蔗属复合体”系统演化和亲缘关系研究. 作
物学报, 2005, 31: 551–559
Cai Q, Fan Y H, Aitken K, Piperidis G, McIntyre C L, Jackson P.
Assessment of the phylogenetic relationships within the “Sac-
charum Complex” using AFLP markers. Acta Agron Sin, 2005,
31: 551–559 (in Chinese with English abstract)
[27] Aitken K S, Jackon P A, McIntyre C L. A combination of AFLP
and SSR markers provides extensive map coverage and identifi-
cation of homo(eo)logous linkage groups in a sugarcane cultivar.
Theor Appl Genet, 2005, 110: 789–801
[28] 刘新龙, 蔡青, 毕艳, 陆鑫, 马丽, 应雄美, 毛钧. 甘蔗 AFLP
标记和 SSR 标记的 PAGE 胶快速银染检测方法. 江苏农业学
报, 2009, 25: 433–435
Liu X L, Cai Q, Bi Y, Lu X, Ma L, Ying X M, Mao J. A rapid
silver staining method for PAGE used in sugarcane AFLP and
SSR molecular markers. Jiangsu J Agric Sci, 2009, 25: 433–435
(in Chinese with English abstract)
[29] 张春雨, 陈学森, 张艳敏, 苑兆和, 刘遵春, 王延龄, 林群. 采
用分子标记构建新疆野苹果核心种质的方法. 中国农业科学,
2009, 42: 597–604
Zhang C Y, Chen X S, Zhang Y M, Yuan Z H, Liu Z C, Wang Y L,
Lin Q. A method for constructing core collection of Malus siev-
ersii using molecular markers. Sci Agric Sin, 2009, 42: 597−604
(in Chinese with English abstract)
[30] Pan Y B. Highly polymorphic microsatellite DNA markers for
sugarcane germplasm evaluation and variety identity testing.
Sugar Tech, 2006, 8: 246–256
[31] 刘新龙, 毛钧, 陆鑫, 马丽, Karen S A, Phillip A J, 蔡青, 范源
洪. 甘蔗 SSR 和 AFLP 分子遗传连锁图谱构建. 作物学报,
2010, 36: 177−183
Liu X L, Mao J, Lu X, Ma L, Karen S A, Phillip A J, Cai Q, Fan
Y H. Construction of molecular genetic linkage map of sugarcane
based on SSR and AFLP markers. Acta Agron Sin, 2010, 36:
177−183 (in Chinese with English abstract)
[32] Brown A H D. Core collections: a practical approach to genetic
resources management. Genome, 1989, 31: 818–824
[33] Upadhyaya H D, Gowda C L L, Pundir R P S, Reddy V G, Singh
S. Development of core subset of finger millet germplasm using
geographical origin and data on 14 quantitative traits. Genet Re-
sour Crop Evol, 2006, 53: 679−685
[34] Dwivedi S L, Puppala N, Upadhyaya H D, Manivannan N, Singh
S. Developing a core collection of peanut specific to valencia
market type. Crop Sci, 2008, 48: 624−632
[35] Tanksley S D, McCouch S R. Seed bank and molecular maps:
unlocking genetic potential from the wild. Science, 1997, 277:
1063−1066
[36] Zhu J. Methods of predicting genotype value and heterosis for
offspring of hybrids. J Biomath, 1993, 8: 32−44
[37] Xu H, Hu J, Qiu Y. Study on constructing core collection based
on plant molecular markers and quantitative traits. J Biomath,
2004, 20: 351−355
[38] Van T R, Tchoudinova I, van Soest L J M, van Hintum T J L.
Marker-assisted acquisition and core collection formation: a case
study in barley using AFLPs and pedigree data. Genet Resour
Crop Evol, 2006, 53: 43−52
[39] Zhang Y F, Zhang Q L, Yang Y, Luo Z R. Development of Japa-
nese persimmon core collection by genetic distance sampling
based on SSR markers. Biotechnol Biotechnol Equip, 2009, 23:
1474−1478
[40] 李丽, 何伟明, 马连平, 刘庞源, 徐海明, 徐家柄, 郑晓鹰. 用
EST-SSR 分子标记技术构建大白菜核心种质及其指纹图谱库.
基因组学与应用生物学, 2009, 28: 76−88
Li L, He W M, Ma L P, Liu P Y, Xu H M, Xu J B, Zheng X Y.
Construction Chinese cabbage (Brassica rapa L.) core collection
and its EST-SSR fingerprint database by EST-SSR molecular
markers. Genom Appl Biol, 2009, 28: 76−88 (in Chinese with
English abstract)



第 11期 刘新龙等: 利用分子标记数据逐步聚类取样构建甘蔗杂交品种核心种质库 1893


附表 材料名称及入选核心种质库情况
Supplementary table List of sugarcane hybrids and chosen situations in core collection
序号
No.
材料
Accession
入选情况
Whether in or not
序号
No.
材料
Accession
入选情况
Whether in or not
1 B33-37 Yes 42 FR94-87 Yes
2 C39-475 Yes 43 FR96-31 Yes
3 C676-47 No 44 FR97-33 Yes
4 C693-47 No 45 FR97-80 Yes
5 C92-52 Yes 46 FR97-82 Yes
6 CC84-75 Yes 47 KN93-06 Yes
7 Co1001 Yes 48 L116 Yes
8 Co290 No 49 L65-69 Yes
9 Co300 No 50 M438-59 Yes
10 Co419 Yes 51 M574-62 No
11 Co678 No 52 MY5770 Yes
12 Co740 Yes 53 Phi172-446 Yes
13 CP34-120 No 54 POJ213 No
14 CP40-10 No 55 POJ2878 Yes
15 CP62-394 Yes 56 PR69-2247 No
16 CP63-86 No 57 PR76-3327 No
17 CP65-357 Yes 58 PT41-144 Yes
18 CP67-412 Yes 59 PT41-161 Yes
19 CP72-1210 Yes 60 PT43-52 No
20 CP72-1312 No 61 Q121 No
21 CP72-356 Yes 62 Q135 Yes
22 CP79-318 Yes 63 Q197 No
23 CP84-1198 Yes 64 Q75 No
24 CP88-1834 No 65 Q96 Yes
25 CP89-2377 Yes 66 RB83-5054 Yes
26 CP 94-1100 Yes 67 ROC10 Yes
27 D 46-141 No 68 ROC11 No
28 F108 No 69 ROC22 Yes
29 F1108 Yes 70 ROC4 No
30 F113 Yes 71 ROC6 No
31 F123 Yes 72 ROC8 Yes
32 F 134 Yes 73 ROC9 No
33 F146 No 74 U1694 No
34 F160 Yes 75 VMC84-324 Yes
35 F170 No 76 VMC87-599 Yes
36 F172 Yes 77 VMC95-09 Yes
37 F173 Yes 78 川宁 78-111 Chuanning 78-111 Yes
38 FCP86-93 Yes 79 川宁 85-78 Chuanning 85-78 Yes
39 FR93-1054 No 80 川糖 69-290 Chuantang 69-290 Yes
40 FR93-344 Yes 81 川糖 81-1010 Chuantang 81-1010 No
41 FR93-803 Yes 82 川糖 85-421 Chuantang 85-421 Yes

1894 作 物 学 报 第 40卷


(续附表)
序号
No.
材料
Accession
入选情况
Whether in or not
序号
No.
材料
Accession
入选情况
Whether in or not
83 川糖 85-633 Chuantang 85-633 Yes 123 粤糖 65-2158 Yuetang 65-2158 No
84 川糖 88-898 Chuantang 88-898 No 124 粤糖 75-25 Yuetang 75-25 No
85 川糖 89-103 Chuantang 89-103 Yes 125 粤糖 82-339 Yuetang 82-339 Yes
86 福农 83-61 Funong 83-61 No 126 粤糖 84-3 Yuetang 84-3 Yes
87 福农 90-6652 Funong 90-6652 Yes 127 粤糖 85-64 Yuetang 85-64 Yes
88 福农 91-3623 Funong 91-3623 Yes 128 云德 85-68 Yunde 85-68 No
89 福农 91 3650 Funong 91-3650 Yes 129 云福 86-13 Yunfu 86-13 Yes
90 赣南 76-681 Gannan 76-681 Yes 130 云蔗 65-225 Yunzhe 65-225 Yes
91 赣蔗 73-226 Ganzhe 73-226 No 131 云蔗 87-58 Yunzhe 87-58 Yes
92 赣蔗 75-65 Ganzhe 75-65 Yes 132 云蔗 89-151 Yunzhe 89-151 No
93 桂糖 69-349 Guitang 69-349 Yes 133 云蔗 89-351 Yunzhe 89-351 No
94 桂糖 71-67 Guitang 71-67 Yes 134 云蔗 90-174 Yunzhe 90-174 No
95 桂糖 73-167 Guitang 73-167 Yes 135 云蔗 91-510 Yunzhe 91-510 No
96 桂糖 82-271 Guitang 82-271 No 136 云蔗 91-790 Yunzhe 91-790 No
97 桂糖 83-492 Guitang 83-492 No 137 95H4017 Yes
98 桂糖 85-404 Guitang 85-404 No 138 CP80-1842 No
99 闽糖 69-263 Mintang 69-263 No 139 CP85-1308 Yes
100 闽糖 69-421 Mintang 69-421 Yes 140 FR93-435 No
101 闽糖 70-611 Mintang 70-611 Yes 141 FR96-22 Yes
102 闽糖 92-649 Mintang 92-649 Yes 142 FR96-405 Yes
103 内江 57-416 Neijiang 57-416 Yes 143 FR97-137 Yes
104 内江 60-50 Neijiang 60-50 Yes 144 FR99-224 Yes
105 选三 Xuansan Yes 145 PR77-3042 Yes
106 崖城 71-255 Yacheng 71-255 Yes 146 Q170 Yes
107 崖城 73-512 Yacheng 73-512 No 147 Q200 Yes
108 崖城 73-954 Yacheng 73-954 Yes 148 Q207 Yes
109 崖城 75-283 Yacheng 75-283 Yes 149 RB72-454 Yes
110 崖城 76-1 Yacheng 76-1 Yes 150 RB84-5257 Yes
111 崖城 76-9 Yacheng 76-9 Yes 151 SP80-1842 Yes
112 崖城 80-139 Yacheng 80-139 Yes 152 福农 91-2257 Funong 91-2257 No
113 崖城 84-125 Yacheng 84-125 Yes 153 福农 91-4710 Funong 91-4710 Yes
114 崖城 84-37 Yacheng 84-37 Yes 154 赣蔗 95-108 Ganzhe 95-108 No
115 崖城 96-48 Yacheng 96-48 Yes 155 闽糖 86-2121 Mintang 86-2121 Yes
116 粤农 79-177 Yuenong 79-177 Yes 156 粤糖 93-159 Yuetang 93-159 Yes
117 粤农 79-309 Yuenong 79-309 Yes 157 云瑞 99-155 Yunrui 99-155 Yes
118 粤农 86-295 Yuenong 86-295 Yes 158 云蔗 01-1029 Yunzhe 01-1029 Yes
119 粤农 88-162 Yuenong 88-162 Yes 159 云蔗 94-343 Yunzhe 94-343 No
120 粤糖 57-423 Yuetang 57-423 No 160 云蔗 99-113 Yunzhe 99-113 No
121 粤糖 64-149 Yuetang 64-149 Yes 161 云蔗 99-91 Yunzhe 99-91 No
122 粤糖 64-315 Yuetang 64-315 No