浙江省沿海地区芝麻地方品种的表型遗传多样性

俞信英，沈晓岚，李鲁峰，王炜勇，俞少华*，郁永明

(1.浙江省萧山棉麻研究所,浙江杭州 311202;2.杭州市萧山区农业科学技术研究所,浙江杭州 311201)

浙江省沿海地区芝麻地方品种的表型遗传多样性

俞信英1，沈晓岚1，李鲁峰2，王炜勇1，俞少华1*，郁永明1

(1.浙江省萧山棉麻研究所,浙江杭州 311202;2.杭州市萧山区农业科学技术研究所,浙江杭州 311201)

利用表型性状探讨了浙江省沿海地区19份芝麻地方品种资源的遗传多样性。结果表明,27个数量性状的变异系数为5.6%～93.7%,55个质量性状Shannon-wiener遗传多样性指数为0～1.55。农艺性状聚类分析表明,19份资源分为3类,类的划分与胚轴长度、株高、果轴长度、中下部叶长比例、千粒重、单株产量等性状相关,而与地域来源无关。

芝麻;地方品种;表型性状;遗传多样性;聚类分析

文献著录格式:俞信英,沈晓岚,李鲁峰,等.浙江省沿海地区芝麻地方品种的表型遗传多样性[J].浙江农业科学,2015,56(5):748-751.

DOI 10.16178/j.issn.0528-9017.20150562

芝麻是胡麻科(Pedaliaceae)芝麻属(Sesamum)的栽培种,是最古老的油料作物之一。芝麻虽是小作物,但其富含不饱和脂肪酸,营养价值高,在国内外市场上深受欢迎,且具有生育期短、适应性广、耐旱耐瘠等特点,全国各地均有栽培[1-3]。浙江芝麻种植面积很小,但分布范围广,全省各地均有种植。种质资源是国家重要的战略性资源,地方农家品种是农作物资源的重要组成部分。关于芝麻种质资源研究已有许多报道。如利用同工酶分析和RAPD,SRAP,SSR等分子标记方法研究[4-7],国内通过形态学研究的较多[8-13]。但有关浙江芝麻资源间亲缘关系和遗传多样性方面的研究尚未见报道。2008-2012年,在国家科技基础性工作专项“沿海地区抗旱耐盐碱优异性状农作物种质资源调查”的支持下,本课题组在浙江沿海地区共采集芝麻地方品种资源19份,详细记载形态性状,并进行遗传多样性和亲缘关系分析,以便为资源保存和育种应用提供依据。

1 材料与方法

1.1 供试材料

试材为在浙江省沿海地区采集到的19份芝麻品种资源,其中嘉兴市6份,绍兴市1份,宁波市10份,温州市2份。资源命名按当地俗称确定,无品种名或有同名的加冠以采集地的乡镇名(表1)。

表1 供试芝麻品种的名称与来源

1.2 性状观察记载与数据处理

所有材料在浙江省杭州市萧山区农科所试验地统一种植,进行常规栽培管理。2008-2010年种植,只观察品种纯度,去杂去劣。2011年4月24日每品种种植1个小区,小区面积13.3 m2,株距0.15 m,行距0.5 m,不设重复。经观察,植株间性状表现一致。按照《芝麻种质资源描述规范和数据标准》[3]进行形态、性状、生育期等观察记载和数据采集。选取小区中间的10株测量数量性状,取平均数作为该资源的性状值;质量性状按小区整体表现确定。性状汇总后,最终选择55个质量性状和27个数量性状进行统计分析。对质量性状,按性状值代码进行数字化后,统计各表型的分布频率,参照Jain等[13]方法计算Shannon-Wiener遗传多样性指数(H’),以性状代码值参与聚类分析;统计数量性状的平均值、标准差、最大值、最小值、极差和变异系数,并参照郭丽芬等[14]方法对数据进行标准化处理。上述操作均在Excel软件中完成,最后利用SPSS 10.0软件以最短距离法进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 质量性状遗传多样性

从遗传多样性指数来看(表2),供试芝麻所观察的55个质量性状的遗传多样性指数为0～1.55,变化较大。其中茎茸毛长短、分枝类型、分枝部位、主茎分枝状态等9个性状的遗传多样性指数＞1,表明供试材料在这些性状上的遗传多样性较为丰富。从性状各表型出现的频率看,植株形态、花唇类型等12个性状的一个或数个表型出现空缺,而另一表型出现频率＞90%,其中子叶颜色等7个性状为单一表型,说明在这些性状上的多样性较低(遗传多样性指数为0～0.34)。

表2 55个芝麻质量性状的遗传多样性

2.2 数量性状遗传多样性

从表3可以看出,芝麻27个数量性状的变异系数为5.6%～93.7%。其中中部叶宽、顶部叶宽、顶部叶柄长和每株蒴果个数的变异系数均在50%以上,说明其遗传多样性较丰富;主茎始蒴高度、基部叶宽、中部叶长等7个性状虽变异系数不超过50%,但其极差比平均值大,说明这些性状的多样性也较丰富。

2.3 聚类分析

基于82个表型性状对浙江省沿海地区19个芝麻地方品种资源进行聚类分析(图1)。

从图1可以看出,19份资源在相对距离25.0处分为3类。分类与胚轴长度、株高、果轴长度、中下部叶长比例、千粒重、单株产量等性状相关,而与地域来源无关。z1(观城芝麻)、z2(岚山芝麻)、z3(临山白芝麻)、z4(秦山黑芝麻)4品种聚为第I类,该类品种的特征为叶较宽,中部叶长于下部叶,千粒重大,单株产量较低,花药黄褐色,该类品种可做大粒亲本用。z7(莼湖芝麻)单独为第II类,该品种的特征为胚轴短,株高矮,果轴短,顶部叶长,始花节位高,千粒重高。其他14个品种聚为第III类,该类品种的主要特征为植株较高,基部叶长,中上部叶较小,单株产量较高。另通过数量性状和质量性状单独聚类发现,55个质量性状聚类结果与全部性状聚类结果差异明显;而27个数量性状的聚类结果与全部性状聚类较一致。说明浙江沿海地区芝麻资源的形态指标聚类分析中,数量性状较质量性状重要。

表3 芝麻数量性状的表型变异

图1 基于表型性状的19份芝麻品种资源聚类图

经计算发现,z14与z18,z18与z19两对品种的欧氏距离较小,存在同名异种可能。

3 小结与讨论

种质资源的遗传多样性是生物适应环境气候和土壤等特异性而进化形成的,丰富的农家品种可为种质创新和新品种选育提供良好的遗传基础。通过农艺性状遗传多样性研究,能从整体了解资源的丰富程度,为资源保存和育种利用提供依据。虽然在种质资源评价研究中已有较多的分子标记技术应用,但传统的农艺性状观察鉴定依然是不可或缺的,也是种质资源研究最基本、最直观的方法和手段[8-9,15]。本研究利用农艺性状鉴定发现,浙江省沿海地区19份资源间只有少数几个性状上表现遗传多样性较丰富,大部分形态性状差异较小,欧氏距离也小,且聚类结果与采集地无明显关系。这与张鹏等[9]的研究结果一致。

本研究表明数量性状比质量性状重要,这与王炜勇等[15]对浙江沿海地区甜瓜资源的研究结果相异,说明不同作物间数量性状或质量性状对聚类的作用是不相同的。

由于地方品种命名不够规范,出现同种异名和同名异种的现象时有发生,本研究对欧氏距离较小的几对品种z14与z18(5.4)、z18与z19(6.2)进行各性状的详细比较发现,z14(茶院黑芝麻)与z18(盐官芝麻)除数量性状的微小差异外,在55个质量性状中,仅叶角1个为直立1个为平展、种子形状1个卵形1个尖椭圆形,其他性状完全一致,这些差异不排除观察误差引起,因此这2个品种很可能为同种异名,需下一年继续鉴定以确认。z18(盐官芝麻)与z19(定塘芝麻)的质量性状除叶角不同外,株型1个单杆1个分枝,且数量性状差异也略大,不像同种异名。

通过研究,总体了解了浙江省沿海地区芝麻地方品种资源的遗传多样性水平,明确了资源间亲缘关系的远近,并筛选了一些优异基因资源。如秦山黑芝麻(z4)茎干和蒴果茸毛密而长,有利于抗虫耐旱;岚山芝麻(z2)开花集中,生育期短,可作为早熟亲本;林埭芝麻(z10)为单杆型且单株蒴果多,可作为高产亲本用。这可为今后芝麻育种和资源利用提供参考。本研究仅对农艺性状进行了观察,今后对品质性状一起研究将会更完善;同时农艺性状易受外界环境的影响,如结合分子标记手段进一步鉴定,结果将会更可靠。

[1] 谢富欣,刘焱,王飞雪,等.我国芝麻生产及研究现状的调查与思考[J].农业科技通讯,2009(11):5-6.

[2] 王永宏,高桐梅,司马青焕,等.我国芝麻生产优势、存在问题及对策研究[J].河南农业科学,2012(12): 133-135.

[3] 张秀荣,冯祥运.芝麻种质资源描述规范和数据标准[M].北京:中国农业出版社,2006.

[4] 赵应忠,程勇,张秀荣,等.芝麻核心种质与非核心种质的同工酶研究[J].中国油料作物学报,1998(12):29-34.

[5] 张鹏,张海洋,郭旺珍,等.以SRAP和EST-SSR标记分析芝麻种质资源的遗传多样性[J].作物学报,2007,33 (10):1696-1702.

[6] 岳文娣,魏利斌,张体德,等.芝麻种质资源SSR标记遗传多样性与群体结构分析[J].作物学报,2012,38 (12):2286-2296.

[7] 冯祥运.中国芝麻种质资源研究Ⅰ搜集编目与分类[J].中国油料作物学报,1999,21(2):77-80.

[8] 张鹏,张海洋,郑永战,等.芝麻种质资源因子分析及聚类分析[J].中国油料作物学报,2008,30(1):71-78. [9] 张大群,徐洪志,曾川,等.重庆地区芝麻种质资源搜集整理鉴定及核心样品分析[J].作物杂志,2007(5): 21-23.

[10] 吴燕.辽宁省芝麻种质资源评价与利用[J].辽宁农业科学,2002(5):31-32.

[11] 张大琼,曾川,徐洪志,等.三峡库区芝麻种质资源搜集整理与特征特性鉴定[J].中国油料作物学报,2007,29 (1):39-41.

[12] 李峰,宋宜现.山东省芝麻种质资源的分类、特性、评价与利用[J].山东农业科学,2010(3):26-29.

[13] Jain S K,Qualset C O,Bhatt G M,et al.Geographical patterns of phenotypic diversity in a world collection of durum wheat[J].Crop Sci,1975,15(5):700-704.

[14] 郭丽芬,徐宁生,张跃,等.云南红花种质资源主要农艺性状的遗传多样性分析[J].植物遗传资源学报,2012, 13(2):219-225.

[15] 王炜勇,俞少华,李鲁峰,等.浙江省薄皮甜瓜地方品种的表型遗传多样性[J].植物遗传资源学报,2013,14 (3):448-454.

(责任编辑：张瑞麟)

表1 不同种植密度对义乌白丝瓜产量与主要经济性状的影响

3 小结与讨论

不同种植密度对义乌白丝瓜的产量及主要经济性状有着明显的影响。虽然在瓜长、瓜横径、单瓜重等单瓜性状方面是随着种植密度的降低而增加,但单株结瓜数和产量并不是随着种植密度的降低而增加。当种植密度为250 cm×30 cm时,虽然单位面积内植株较多,但单株结瓜数明显减少,单瓜性状变差,导致产量最低;而种植密度为250 cm× 60 cm时,虽然单瓜性状较好,但单位面积内植株较少,单株结瓜数由于受其品种本身的结瓜习性决定,又不是最多,因而也不能获得高产。试验结果表明,义乌白丝瓜的种植密度以250 cm×50 cm即种植8 250株·hm-2左右为宜,植株个体与群体协调,既能发挥其品种本身良好的结瓜习性,又能使其单瓜性状表现更优,从而获得更高的产量。

参考文献:

[1] 许开华,胡嗣渊,陈宗叶,等.络用丝瓜不同栽培密度对产量的影响[J].中国园艺文摘,2011,27(4):25-26.

[2] 何晓莉,何裕志,罗小波,等.有棱丝瓜种植密度的研究[J].广东农业科学,2006(1):51-52.

(责任编辑：张才德)

S 565.3

A

0528-9017(2015)05-0748-04

2014-11-25

国家科技基础性工作专项(2007FY110500-05)

俞信英(1962-),女,浙江杭州人,高级农艺师,主要从事花卉和农作物种质资源研究工作。E-mail:yxy620821 @163.com。

俞少华。E-mail:ysh620906@163.com。