基于表型性状和ISSR标记的苹婆遗传多样性分析及核心种质构建

Genetic diversity is the material basis for the occurrence, evolution, selection, reorganization and innovation of a species, which determines the survival and death of the species. The investigation, collection and preservation of germplasm resources is an effective way to protect the genetic diversity of the plant. However, deeper understanding of the genetic background information of plants and the construction of core germplasm can more effectively protect and utilize the genetic resources of this plant. Based on the investigation, collection and preservation of a large number of germplasm resources in the southern provinces of China, the genetic diversity of different provenances of Sterculia nobilis Smith was analyzed by phenotypic traits and ISSR markers. Based on the method of stepwise clustering, the research will be discussed and screened out the best scheme for the construction of core germplasm of Sterculia nobilis Smith in the aspects of multiple genetic distances, multiple systematic clustering methods, multiple sampling strategies and multiple sampling proportions. The implementation of this study will provide theoretical basis for the investigation, collection, preservation, evaluation, development and utilization of germplasm resources of Sterculia nobilis Smith, and also provide a reference for the establishment of core germplasm of horticultural plants.

遗传多样性是一个物种发生、进化、选择、重组和创新的物质基础，决定着该物种的生死存亡。对一种植物的种质资源进行调查、收集和保存是保护该植物遗传多样性的有效方法。然而，只有深入地了解一个植物的遗传背景信息，并构建核心种质，才能更有效的保护和利用该植物的基因资源。本研究在调查、收集和保存我国南方各省份大量苹婆种质资源的基础上，利用表型性状和ISSR标记的数据分析不同种源的苹婆种质资源遗传多样性，并采用逐步聚类的方法，对表型数据、分子数据及两者的整合数据，分别从多种遗传距离、多种系统聚类方法、多种取样策略及多种取样比例等方面探讨和筛选出适用于苹婆核心种质构建的最佳方案。本研究的实施，将为苹婆种质资源的调查收集、保存评价以及开发利用等研究提供理论依据，为园艺植物核心种质的构建提供方法参考。

苹婆属植物具有食用、药用等作用，本项目在对广西、广东、云南等省份的苹婆及其近缘种的调查收集基础上，对收集的种质材料的表型性状开展调查分析、建立与优化苹婆ISSR分子标记技术体系并进行多样性分析，最后基于表型和分子标记数据探索了适用于苹婆核心种质构建的方法。结果表明：（1）资源表型性状变异系数普遍较高，其中可溶性糖含量达到66.70%，单荚重、单荚种子总重、单种重、可溶性蛋白分别为42.83%、48.60%、40.79%和48.63%；叶柄长度、叶脉数和果荚纵径的遗传多样性指数H`较高，分别为2.03、2.04和2.05；主成分分析筛选出的前5个主分量包含的总遗传信息为82.248%，叶片长度、叶脉数、果荚横径、单种重等10个性状是造成苹婆及其近缘种表型差异的主要因素；单荚重、单荚种子总重、单种重在种间变异较大，分别为0.70、0.77和0.91，可作为区分苹婆、假苹婆和粉苹婆的主要性状。（2）12条ISSR引物对149份样本进行扩增，共扩增出201条谱带，平均每条引物16.75条,所有引物的多态性条带比率均为100%，香农指数平均为0.3210，多态性信息含量平均为0.8643,表明所选的引物表现了较高的多态性水平；遗传多样性空间分布不均匀，在6个种质来源地中，南宁市最高（I=0.3055，H=0.1875），梧州市最低（I=0.2135，H=0.1380）；样本材料有25.22%的遗传变异存在于居群间（(Gst=0.2522），群体间基因流（Nm）为1.4828；（3）对于表型性状数据，采用标准欧氏距离、最长距离系统聚类方法和偏离度取样法相结合的策略最适用于构建苹婆的核心种质；（4）对于分子标记数据，采用SM相似系数、类平均系统聚类方法和最小距离逐步取样法及30%的取样比例相结合的策略最适用于核心种质构建；（5）利用混合遗传距离整合表型和分子两类数据构建苹婆的核心种质具有一定的可行性和优越性。以上研究结果为苹婆及其近缘种种质资源的进一步合理保护、种质创新和开发利用提供科学依据。