新疆杏种质资源遗传多样性及核心种质构建

新疆杏栽培历史悠久,长期的自然选择、人工选择和遗传变异,导致了某些基因在不同地区之间的渗入,形成了独特而丰富的杏种质资源。本研究从分子生物学和形态学的角度,通过表型数据和ISSR分子标记技术,对新疆栽培杏和野杏种质资源的遗传多样性及遗传结构进行研究,利用两种方法探讨新疆栽培杏和野杏核心种质构建的方法,并构建其核心种质,初步构建了新疆主栽杏品种(系)的指纹图谱,旨在为新疆杏种质资源的研究保护、开发利用、品种鉴定以及育种提供参考。主要研究结果如下:1.对于栽培杏来说,无论是数值性状还是非数值性状的辛普森多样性指数和香农-威纳指数,轮台采样点均具有最大值(0.983 4,4.831 6)和(1.033 8,4.886 4),表型多样性最丰富,托克逊采样点的表型多样性最差,其它采样点居中;对于野杏来说,霍城居群均具有最大值(0.979 9,4.729 9)和(0.981 9,4.770 1),表型多样性最丰富,巩留居群居中(0.975 5,4.385 7)和(0.978 6,4.416 0),新源居群最小(0.944 7,3.241 9)和(0.945 2,3.277 1);栽培杏和野杏种质资源均以果形指数和叶片长宽比的遗传稳定性最好,单果重和核鲜重的遗传稳定性较差。2.表型水平上,栽培杏12个采样点间,阿合奇和策勒采样点间的欧氏距离最大,为38.191 8,亲缘关系最远,英吉沙和轮台采样点间的欧氏距离最小,为9.241 7,亲缘关系最近;野杏3个居群间,新源和巩留居群的欧氏距离最大,为20.445 3,亲缘关系最远,霍城和新源居群的欧氏距离最小,为19.218 6,亲缘关系最近。3.采用ISSR技术,利用筛选出的22条引物分别对320份栽培杏种质资源和135份野杏种质资源进行扩增:对于栽培杏来说,共扩增出485条条带,有478条为多态性条带,多态性比率为98.56%,栽培杏群体多态位点百分率、观测等位基因数、有效等位基因数、Nei’s基因多样性和香农信息指数分别为98.56%、1.985 6、1.381 6、0.240 9和0.370 5,遗传多样性较丰富,其中轮台采样点的遗传多样性最丰富,阿合奇、策勒和托克逊采样点的遗传多样性相对较差;对于野杏种质资源来说,共扩增出467条条带,其中465条为多态性条带,多态性比率为99.49%,野杏群体的多态性位点百分率、观测等位基因数、有效等位基因数、Nei’s基因多样性和香农信息指数分别为99.57%、1.995 7、1.387 9、0.244 9和0.387 4,遗传多样性较丰富,其中霍城居群的遗传多样性最丰富,巩留居群居中,新源居群相对较差。4.分子水平上,栽培杏各采样点间的遗传分化系数为0.263 2,遗传变异有73.68%存在于各采样点内,26.32%存在于采样点间;而野杏各居群的遗传分化系数为0.135 7,遗传变异有86.43%存在于居群内,13.57%存在于居群间;栽培杏和野杏居群的基因流分别为1.399 8和3.185 5,显著大于1。5.分子水平上,栽培杏以英吉沙和轮台采样点的亲缘关系最近,遗传相似度最高为0.983 9,遗传距离最小为0.016 2;阿合奇和策勒采样点的亲缘关系最远,遗传相似度最小为0.839 0,遗传距离最大为0.175 6。野杏以新源和霍城居群的亲缘关系最近,遗传相似度最高为0.950 6,遗传距离最小为0.050 7;新源和巩留居群间亲缘关系最远,遗传相似度最小为0.926 3,遗传距离最大为0.076 5。6.利用经标准化处理后的35个表型性状数据构建新疆栽培杏和野杏核心种质,采用优先取样策略,根据欧式距离和最短距离法进行逐步聚类,是构建栽培杏核心种质较适宜的方法,以25%的取样比例选取的68份栽培杏核心种质,保留了原种质97.83%的性状表型值,能够很好地代表原种质的表型遗传与变异;采用优先取样策略,根据欧式距离和离差平方和法进行逐步聚类,是构建野杏核心种质较适宜的方法,以25%的取样比例选取的33份野杏核心种质,保留了原种质97.24%的性状表型值,能够很好地代表原种质的表型遗传与变异。7.基于ISSR分子标记,采用位点优先取样策略和Jaccard遗传距离进行多次聚类,是构建栽培杏核心种质较适宜的方法,核心种质包含68份杏种质资源,保留了原种质21.25%的样品,多态性位点数、多态性位点百分率、观测等位基因数、有效等位基因数、Nei’s基因多样性指数和香农信息指数的保留率分别为95.19%、95.94%、97.99%、102.29%、110.92%、110.04%;采用位点优先取样策略和Nei&Li遗传距离进行多次聚类是构建新疆野杏核心种质较适宜的方法,核心种质包含31份野杏资源,保留了原种质22.96%的样品,多态性位点数、多态性位点百分率、观测等位基因数、有效等位基因数、Nei’s基因多样性指数和香农信息指数的保留率分别达到92.69%、98.83%、99.42%、103.26%、109.24%、108.31%。最后,结合主坐标轴分析法和表型性状分别对栽培杏和野杏的核心种质加以确认,表明二者的核心种质均能全面代表原种质的遗传与变异。8.从100个ISSR引物中筛选出重复性好、多态性丰富的4个引物作为特征引物,分别为UBC809、UBC836、UBC844和UBC850,共扩增出78个位点,其中73个为多态性位点;48个新疆主栽杏品种(系)的观测等位基因数、有效等位基因数、Nei’s基因多样性和香农信息指数的平均值分别为1.931 3、1.436 8、0.262 2和0.402 8,说明各品种(系)具有相对较丰富的遗传多样性;‘黄肉油杏’和‘大五月杏’的遗传相似系数为0.884 6,遗传距离为0.122 6;‘库曼提’和‘索格佳娜丽’的遗传相似系数为0.564 1,遗传距离为0.572 5。将4个引物两两组合相结合起来,可快速、准确地鉴别46个杏品种(系),只有‘辣椒杏’和‘伊犁阿克玉吕克’需要三个引物组合才能鉴别出来,并利用这4个ISSR特征引物通过Gel 2.0指纹图谱自动识别系统构建了48个杏品种(系)的DNA标准指纹图谱。