2012—2017年优势产区落叶果树农家品种倍性分析数据集

韦一金，王晓丽，李好先，胡林，樊景超*，曹尚银*

数据论文

2012—2017年优势产区落叶果树农家品种倍性分析数据集

韦一金1,2，王晓丽1,2，李好先3，胡林1,2，樊景超1,2*，曹尚银3*

1. 中国农业科学院农业信息研究所，北京 100081；2. 国家农业科学数据中心，北京 100081；3. 中国农业科学院郑州果树研究所，郑州 450009

果树农家品种又称地方品种，通常能良好地适应其所在地区的气候和生产条件，拥有丰富的基因型和遗传多样性，为果树品种改良提供重要基因来源。倍性与果树杂交亲和性关系密切，对果树倍性进行分析可为杂交育种亲本的选择及杂交组合的选配提供理论依据。文章数据集对2012—2017年在我国河南、湖北、湖南、西藏自治区、北京市、天津、河北、内蒙古自治区、辽宁、吉林、黑龙江、江苏、广东、广西壮族自治区、重庆、贵州、云南、四川、山东、上海、浙江、安徽、福建、江西、山西、陕西、甘肃、青海、宁夏回族自治区和新疆维吾尔自治区等地的落叶果树重点分布地区和优势产区采集的落叶果树农家品种资源，包括石榴、猕猴桃、枣、葡萄和柿5个树种，分别对其进行检测、调查和倍性分析，形成数据集。数据以树种为单元，其中石榴232个，猕猴桃110个，枣61个，柿子62个以及葡萄57个，数据包含5个数据表，522条记录。包括检测日期、检测仪器、试剂盒、结果判定方法、序号、样本名称、采集地和图形数据等，该数据集揭示了农家品种的染色体倍性及其属间杂交的遗传规律，可为进一步研究农家品种的细胞遗传学提供理论依据，并且为全国性的果树农家品种倍性鉴定评价和育种事业发展奠定了坚实的基础。

全国落叶果树；优势产区；农家品种果树；倍性分析

数据库(集)基本信息汇总表

数据库(集)名称2012—2017年优势产区落叶果树农家品种倍性分析数据集 数据作者及分工李好先：特色果树(石榴、核桃)资源调查和收集、果树组织培养、常规育种和分子育种研究；曹尚银：干果重要农艺性状的基因克隆、抗性基因的导入、资源的收集、新品种选育和良种组织培养等；樊景超：数据汇总整理;胡林：数据汇总整理；王晓丽：数据分析与管理；韦一金：论文撰写 数据通信作者及邮箱樊景超，E-mail:fanjingchao@caas.cn；曹尚银，E-mail:s.y.cao@163.com 数据时间范围2012—2017年 地理区域全国 数据量4.42MB 数据格式*.doc,*.xlsx 数据服务系统网址DOI:10.12205/A0002.20230228.00.ds.3474CSTR:17058.11.A0002.11.11.ds.3474 基金项目国家农业科学数据中心(NASDC2022XM00)，农业科学数据融合与自动化挖掘框架(2022YFF0711801)，中国农业科学院院级基本科研业务费(Y2022LM20) 数据库(集)组成对全国优势产区落叶果树部分优良品种进行倍性分析，数据包含：检测日期、检测仪器、试剂盒、结果判定方法、名称、图形、倍性结果信息。数据集共有522条

1 引言

果树产业是世界农产品三大支柱之一，其种质资源是开展品种改良和基础理论研究工作的重要基础[1]。种质资源作为基础理论和育种等研究的首要基础资源，对其进行收集、鉴定等工作不仅可以保护濒危物种、保存人类和自然所需的基因，还可以为其他学科的科研工作提供重要材料。因此，各国积极地参加种质资源相关工作，并建设相关部门专门进行收集、保存和研究工作，例如国际植物遗传资源研究所(IPGRI)等。

中国是世界重要的果树起源中心之一，我国本土的梨、桃、核桃和猕猴桃等落叶果树品种大多被世界各国广泛栽培[2]。果树农家品种又名地方品种，通常能良好地适应其所在地区的气候和生产条件，拥有丰富的基因型和遗传多样性，常保存优良的性状基因，为果树品种改良提供重要基因来源。发达国家十分重视其原产果树树种的地方品种，已对其开展详细地调查和收集工作。1956年，我国提出“要调查、收集、保存、利用我国丰富的果树品种资源”的科技远景规划。由于我国首次野外调查任务的成果大多遗失，1979年果树资源考察工作再次提上日程。

过去的资源考察工作虽然获得了一定成果，但由于受到当时条件的限制，考察工作也留下了一些空白。首先是当时出于生产实际需要的考虑，对栽培品种较为重视，对农家品种和野生种质资源关注较少，国内农家果树品种的调查收集并不系统。落叶果树仅见零散有优良农家品种的保底，如抗寒品种秋黄梨，优良李子农家品种黄王干核李等。而随着时代的发展和科研、育种工作的深入，育种家们逐渐认识到由于现有栽培品种的局限性，育种性状提高的空间越来越小，亟需引入新的优异基因资源。农家品种因为积累了丰富的优良变异，且本身综合性状较好，逐渐成为新形势下育种家们迫切需要了解的资源。同时，由于当时没有电脑而且相机技术落后，野外资源考察工作没有留下充足的图像资料，仅有的图像资料在色彩、清晰度等各方面均较差，而且当时缺乏精准定位装置，一些有关资源地域分布的描述模糊。此次对我国落叶果树重点分布地区和优势产区落叶果树农家品种种质资源进行倍性鉴定，对发掘我国具有优异性状的农家品种果树资源倍性信息具有重要意义，使得濒临灭绝的农家果树资源能得到及时有效的保护，为我国果树领域育种研究提供强有力的支持，有助于满足育种家们对农家优良品种资源的迫切需要。

随着果树的进化，自然界中存在着众多多倍体果树，其倍性数据可为育种研究发挥重要作用。多倍体(polyploid)，即含有两套以上的染色体[16]，多倍体化在真核生物进化进程中发挥着重要作用[17]，并且对植物进化进程产生重要影响[18]。人工改变植物倍性，即倍性育种常被用于果树育种[19]，目前已取得显著的成效。研究表明，植物多倍体化作为植物变异的方法之一，不仅对植物的环境适应性具有重要影响，而且为植物的自我进化提供重要策略，有助于丰富物种多样性和作物驯化[20-21]。不同倍性的植物会出现一些性状的变异，伴随倍性的增加细胞会变大，因此多倍体植物则通常会有比较大而厚的叶、花和果、短节间等性状的变异。不同种或基因型的多倍体的表型变异也存在差异[22]。基因重复所带来的基因表达的多样性[23-24]，或是染色体倍增引起染色体结构变化和表观遗传的修饰[25]，都有可能导致同源多倍体表型变异多样性。多倍体化后的果树由于物种的差异性，不同性状的表现也不同[26]。在果实方面，多倍体的果实一般明显大于二倍体，在苹果[27]和猕猴桃[28]等同源四倍体上均有报道，在梨的四倍体中果实不增大但生长速度明显高于二倍体[29]。通过探究不同果树多倍体育种，能使其拥有优良性状，并且优良性状可通过无性繁殖的方式得到固定，因此该方法能在生产上长期使用。然而果树的多倍体化并不会使各种性状均产生加倍效应，这便要求育种工作者们深入探究多倍体后的分子机理，从而为果树的倍性育种提供理论指导。

倍性鉴定是开展植物育种的理论基础和前提。倍性与果树杂交亲和性关系密切，杂交育种亲本的挑选及杂交组合的选配需要果树倍性分析为其提供理论依据。以猕猴桃为例，该果树树种染色体小且数量多，倍性变异丰富，不同倍性植株表现出独特的基因型和表现型，是新品种选育和遗传改良的优异材料。基于猕猴桃属植株的倍性和遗传组合上的高度杂合性等特性，使得通过种内或种间杂交进行优质选育的方式能有效地应用于猕猴桃品种改良和新品种培育。本文对全国各地的果树优良产区农家品种进行倍性鉴定并构建倍性分析数据集，可以对优良农家品种资源进行初步评价，对农家品种遗传型和环境表型进行鉴别，对筛选具有丰产、优质和抗逆等主要性状的农家品种果树资源具有重要意义。

2 数据采集与处理方法

2.1 农家品种资源的采集

采集新鲜的石榴、猕猴桃、枣、葡萄和柿叶片，将叶片冲洗干净擦干，并将滤纸打湿后包裹样本保湿，放入自封袋内做好标记，使用冰袋进行保温，并且避免冰袋直接接触叶片，以免冻伤，最后放入泡沫箱密封。每一个测试需要的叶片面积是0.5 cm2。送样的叶片数应是测试所需的4倍以上，用于重复。叶片的新鲜程度直接影响实验结果，可能导致信号峰过宽，甚至检测不到信号峰，嫩叶的检测效果要好于老叶。

2.2 倍性分析试验

2012年实地走访、科学调查我国优势产区落叶果树农家品种资源分布区域，对石榴、猕猴桃、枣、葡萄和柿的优良农家品种资源进行初步评价、收集和保存。2017年分别采集石榴、猕猴桃、枣、葡萄和柿叶片，开始进行正式试验，送样到北京伯欧泰科商贸有限公司，由样本的荧光强度X-Mean判断倍性，比如在猕猴桃倍性测定结果中，四倍体峰值在横坐标200处，则峰值在100的是二倍体，如图1所示。

2.3 数据整理及入库

通过对调查的落叶果树资料规范化测定、整理得到包含5个数据表，522条记录的数据。

图1 猕猴桃倍性数据举例

3 数据样本描述

数据包含检测日期、检测仪器、试剂盒、结果判定方法、序号、样本名称、采集地和图形等，具体样本见表1。

表1 2012—2017全国落叶果树农家品种倍性分析要素项内容说明

4 数据质量控制和评估

以往的倍性鉴定主要采用染色体计数法，这是最精确的确定倍性的基本方法。虽然染色体计数法在鉴定倍性应用上十分可靠，但操作复杂，较难掌握，鉴定速度不理想，对于倍性复杂的物种而言难度较大等问题。目前，采用流式细胞术进行果树染色体倍性鉴定是最快速有效的方法。流式细胞术作为一种植株倍性分析方法，发展于植物细胞计数、基因组大小测量[30]、细胞周期分析[31]等方面的应用。

全国落叶果树农家品种倍性分析依托先进科学仪器检测，并由具备相关检测资质的人操作。样品采集过程中，按照检测要求保存，并在规定的时间内送达实验室。样品在实验室分析过程中，采用重复测定等方法，确保检测数据的质量。在预备实验阶段，采集石榴新鲜叶片24份，准备预备试验，送样到北京伯欧泰科商贸有限公司，测试结果与自测结果一致，说明测试结果可靠、有效。现场采样，科学仪器测定，主要仪器为流式细胞仪型号为Partec CyFlow Space，试剂盒Partec CyStain UV Precise P，委托单位是北京伯欧泰科贸有限公司和北京赛莱博商贸有限公司。

5 数据价值与使用建议

这项工作的成果建立了我国果树农家品种，包括猕猴桃、葡萄、石榴、柿子和枣的落叶果树农家品种倍性分析数据集，为全国的果树地方品种鉴定评价、种质资源利用与创新奠定了坚实的基础，并且为果树杂交育种配对及杂交组合提供理论依据。

倍性与花药数存在极显著正相关关系，但与花粉活力相关性关系不显著。根据相关研究显示，雄株与雌株倍性相同时其花期具有一定程度的同步性，故除了参考花期同步性和结果后种子对果实品质的影响外，为配对配套的结果雌株而培育新的雄株时，应参照雌株的倍性水准。因此建议在培育优异雄株时，可适当选择倍性较高的雄株增加其花药数。正常情况下，在同一地域高倍体开花时间比低倍体开花时间晚，因此高倍体雄株花粉可以在干燥、低温下贮藏1年后进行授粉。

数据作者分工职责

韦一金(2000—)，女，广西壮族自治区南宁市人，硕士研究生，研究方向为农业科学数据分析研究。主要承担工作：论文撰写。

李好先(1986—)，男，河南省周口市人，硕士研究生，助理研究员，研究方向为果树遗传育种。主要承担工作：特色果树(石榴、核桃)资源调查和收集、果树组织培养、常规育种和分子育种研究。

曹尚银(1961—)，男，河南省信阳市人，博士研究生，研究员，研究方向为果树发育生物学和分子遗传育种学。主要承担工作：干果(特别是核桃、枣)重要农艺性状的基因克隆、抗性基因的导入、资源的收集、新品种选育和良种组织培养等。

胡林(1967—)，男，内蒙古商都县人，博士，研究员，研究方向为科学数据分析与管理。主要承担工作：数据汇总整理。

王晓丽(1982—)，女，河北省石家庄市人，博士研究生，助理研究员，研究方向为科学数据管理。主要承担工作：科学数据分析与管理。

樊景超(1980—)，男，辽宁省沈阳市人，博士，副研究员，研究方向为农业科学数据管理。主要承担工作：数据分析。

[1] 曹尚银, 房经贵, 谢深喜, 等. 中国苹果地方品种图志[M]. 北京:中国林业出版社, 2017.

Cao S Y, Fang J G, Xie S X, et al. Atlas of Chinese Apple Local Varieties[M]. Beijing: China Forestry Publishing House, 2017.

[2] 曹尚银, 李天忠, 宋宏伟, 等. 中国梨地方品种图志[M]. 北京:中国林业出版社, 2017.

Cao S Y, Li T Z, Song H W, et al. Atlas of Local Pear Varieties in China[M]. Beijing: China Forestry Publishing House, 2017.

[3] 王昆, 刘凤之, 曹玉芬. 苹果种质资源描述规范和数据标准[M]. 北京:中国农业出版社, 2005.

Wang K, Liu F Z, Cao Y F. Description Specification and Data Standard of Germplasm Resources of Apple[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2005.

[4] 曹玉芬, 刘凤之, 胡红菊, 等. 梨种质资源描述规范和数据标准[M]. 北京:中国农业出版社, 2006.

Cao Y F, Liu F Z, Hu H J, et al. Description Specification and Data Standard of Pear Germplasm Resources[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2006.

[5] 于力荣, 朱更瑞, 方伟超, 等. 桃种质资源描述规范和数据标准[M]. 北京:中国农业出版社, 2005.

Yu L R, Zhu G R, Fang W C, et al. Description Specification and Data Standard of Peach Germplasm Resources[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2005.

[6] 刘崇怀，沈育杰，陈俊. 葡萄种质资源描述规范和数据标准[M]. 北京:中国农业出版社, 2006.

Liu C H, Shen Y J, Chen J. Description Specification and Data Standard of Grape Germplasm Resources[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2006.

[7] 赵改荣, 李明. 樱桃种质资源描述规范和数据标准[M]. 北京:中国农业出版社, 2005.

Zhao G R, Li M. Description Specification and Data Standard of Cherry Germplasm Resources[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2005.

[8] 胡忠荣，陈伟，李坤明. 猕猴桃种质资源描述规范和数据标准[M]. 北京:中国农业出版社, 1999.

Hu Z R, Chen W, Li K M. Descriptive Specification and Data Standard of Kiwifruit Germplasm Resources[M]. Beijing: China Agriculture Press, 1999.

[9] 刘庆忠, 等. 核桃种质资源描述规范和数据标准[M]. 北京:中国农业出版社, 1999.

Li Q Z, et al. Description Specification and Data Standard of Walnut Germplasm Resources[M]. Beijing: China Agricul-ture Press, 1999.

[10] 郁香荷, 刘威生. 李种质资源描述规范和数据标准[M]. 北京:中国农业出版社, 2010.

Yu X H, Liu W S. Descriptive Specification and Data Standard of Plum Germplasm Resources[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2010.

[11] 刘宁, 等. 杏桃种质资源描述规范和数据标准[M]. 北京: 中国农业出版社, 1999.

Liu N, et al. Description Specification and Data Standard of Germplasm Resources of Apricot and Peach[M]. Beijing: China Agriculture Press, 1999.

[12] 李登科, 等. 枣桃种质资源描述规范和数据标准[M]. 北京:中国农业出版社, 1999.

Li D K, et al. Description Specification and Data Standard of Germplasm Resources of Jujube and Peach[M]. Beijing: China Agriculture Press, 1999.

[13] 吕德国, 李作轩, 等. 山楂桃种质资源描述规范和数据标准[M]. 北京:中国农业出版社, 2000.

Lu D G, Li Z X, et al. Descriptive Specification and Data Standard of Germplasm Resources of Hawthorn Peach[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2000.

[14] 刘庆忠, 等. 板栗桃种质资源描述规范和数据标准[M]. 北京:中国农业出版社, 2000.

Liu Q Z, et al. Description Specification and Data Standard of Germplasm Resources of Chestnut Peach[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2000.

[15] 杨勇, 王仁梓, 等. 柿桃种质资源描述规范和数据标准 [M]. 北京:中国农业出版社, 1999.

Yang Y, Wang R Z, et al. Description Specification and Data Standard of Persimmon Germplasm Resources[M]. Beijing: China Agriculture Press, 1999.

[16] Sattler M C, Carvalho C R, Clarindo W R. The polyploidy and its key role in plant breeding[J]. Planta, 2016, 243(2): 281-296.

[17] Van Drunen W E, Husband B C. Immediate vs. evolutionary consequences of polyploidy on clonal reproduction in an autopolyploid plant[J]. Annals of Botany, 2018, 122(1): 195-205.

[18] Qiu T, Liu Z Y, Liu B. The effects of hybridization and genome doubling in plant evolution via allopolyploidy[J]. Molecular Biology Reports, 2020, 47(7):5549-5558.

[19] 沈德绪. 果树育种学[M]. 2版. 北京: 中国农业出版社, 2004.

Shen D X. Fruit Tree Breeding (2nded)[M]. Beijing: China Agriculture Press, 2004.

[20] Madlung A. Polyploidy and its effect on evolutionary success: old questions revisited with new tools[J]. Heredity, 2013, 110(2):99-104.

[21] Jesse D Hollister, Brian J Arnold, Elisabeth Svedin, et al. Genetic adaptation associated with genome doubling in autotetraploid[J]. PLoS Genetics, 2012, 8(12): 1-10.

[22] RIDDLE N C, KATO A, BIRCHLER J A. Genetic variation for the response to ploidy change inL. [J]. Theoretical and Applied Genetics, 2006, 114: 101-111.

[23] Adams K L, Wendel J F. Novel patterns of gene expression in polyploid plants[J]. Trends in Genetics, 2005, 21(10): 539-543.

[24] Ha M, Kim E D, Chen Z J. Duplicate genes increase expression diversity in closely related species and allopolyploids [J]. Proceedings of the National Academy of Sciences, 2009, 106(7):2295-2300.

[25] Chen Z J, Ha M, Soltiss D. Polyploidy: genome obesity and its consequences[J]. New Phytologist, 2007, 174(4): 717-720.

[26] Abdolinejad R, Shekafandeh A, Jowkar A. In vitro tetraploidy induction creates enhancements in morphological, physiological and phytochemical characteristics in the fig tree (L.) [J]. Plant Physiology and Biochemistry, 2021, 166(Special, 1-4).

[27] Xue H, Zhang B, Tian J R, et al. Comparison of the morphology, growth and development of diploid and autotetraploid ‘Hanfu’ apple trees[J]. Scientia horticulturae, 2017, 225: 277-285.

[28] Wu J H, Ferguson A R, Murray B G, et al. Fruit quality in induced polyploids of[J]. Hortscience A Publication of the American Society for Horticultural Science, 2013, 48(6):701-707.

[29] Wang X, Wang H, Shi C, et al. Morphological, cytological and fertility consequences of a spontaneous tetraploid of the diploid pear (Nakai) cultivar ‘Cuiguan’[J]. Scientia Horticulturae, 2015, 189:59-65.

[30] Trávnícek P, Ponert J, Urfus T, et al. Challenges of flow-cytometric estimation of nuclear genome size in orchids, a plant group with both whole-genome and progressively partial endoreplication[J]. Cytometry A, 2015, 87(10): 958-966．

[31] Kron P, Husband B C. Using flow cytometry to estimate pollen DNA content: improved methodology and applications[J]. Annals of Botany, 2012, 110(5): 1067-1078.

引用数据

[1] 韦一金, 王晓丽, 李好先, 等. 2012—2017 年优势产区落叶果树农家品种倍性分析数据集[DB/OL]. 国家农业科学数据中心. DOI: 10.12205/A0002.20230228.00.ds.3474.

Wei Y J，Wang X L，Li H X，et al. Ploidy Analysis Set of National Indigenous Varieties of Deciduous Fruit Trees Resources in 2012—2017[DB/OL]. National Agriculture Science Data Center.DOI: 10. 12205/A0002.20230228.00.ds.3474.

Ploidy Analysis Set of National Indigenous Varieties of Deciduous Fruit Trees Resources in 2012—2017

WEI Yijin1,2, WANG Xiaoli1,2, LI Haoxian3, HU Lin1,2, FAN Jingchao1,2*, CAO Shangyin3*

1. Agricultural Information Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 2. National Agriculture Science Data Center, Beijing 100081, China; 3. Zhengzhou Fruit Research, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450009, China

Domestic varieties of fruit trees, also known as local varieties, are usually well adapted to the climate and production conditions of their local areas, and have rich genotypes and genetic diversity, which provide important gene sources for the improvement of fruit trees. There is a close relationship between ploidy and crossbreeding compatibility of fruit trees. The analysis of ploidy of fruit trees can provide a theoretical basis for the selection of cross- breeding parents and crossbreeding combinations. This dataset covers the population of Henan, Hubei, Hunan, Ti- bet Autonomous Region, Beijing, Tianjin, Hebei, Inner Mongolia Autonomous Region, Liaoning, Jilin, Heilongjiang, Jiangsu, Guangdong, Guangxi Zhuang Autonomous Region, Chongqing, Guizhou, Yunnan, Sichuan, Shandong, Shanghai, Zhejiang, Anhui, Fujian, Jiangxi, Shanxi, Shaanxi, Gansu, Qinghai, and Ningxia Hui from 2012 to 2017 Agricultural variety resources of deciduous fruit trees collected from key distribution areas and dominant producing areas of deciduous fruit trees in autonomous region, Xinjiang Uygur Autonomous Region and other places, including pomegranate, kiwi, jujube, grape and persimmon tree species, were detected, investigated and ploidy analysis were carried out to form data sets. The data included 232 pomegranates, 110 kiwifruit, 61 jujube, 62 persimmon and 57 grape species. The data included 5 data tables and 522 records. It includes test date, test instrument, test kit, result determination method, serial number, sample name, collection site, graph data, etc. The data set reveals the chromosome ploidy of farm varieties and the genetic rule of intergeneric hybridization, which can provide theoretical basis for further study of cytogenetics of farm varieties. It also laid a solid foundation for the national fruit tree farmer variety identification and evaluation and breeding career development.

national deciduous fruit trees; dominant producing areas; farm varieties of fruit trees; ploidy analysis

韦一金, 王晓丽, 李好先, 等. 2012—2017 年优势产区落叶果树农家品种倍性分析数据集[J]. 农业大数据学报,2023,5(1):34-39.

WEI Yijin, WANG Xiaoli, LI Haoxian, et al. Ploidy analysis set of national indigenous varieties of deciduous fruit trees resources in 2012—2017[J].Journal of Agricultural Big Data,2023,5(1): 34-39.

10.19788/j.issn.2096-6369.230111

2023-01-23

国家农业科学数据中心(NASDC2022XM00)，农业科学数据融合与自动化挖掘框架(2022YFF0711801)，中国农业科学院院级基本科研业务费(Y2022LM20)

第一作者韦一金，女，硕士，研究方向：农业科学数据管理；E-mail:weiyijin@163.com。通信作者樊景超，男，博士，研究方向:农业科学数据管理；E-mail:fanjingchao@caas.cn。通信作者曹尚银，男，博士，研究方向：树发育生物学和分子遗传育种学；E-mail:s.y.cao@163.com。