抗寒蘋(píng)果、梨種質(zhì)資源遺傳多樣性研究.pdf

1、本文對(duì)國(guó)家果樹(shù)種質(zhì)公主嶺寒地果樹(shù)圃保存的抗寒蘋(píng)果292、梨210份資源進(jìn)行了表型性狀--樹(shù)姿、樹(shù)型、樹(shù)勢(shì)、一年生枝、葉片、花、果實(shí)等基本信息進(jìn)行描述，同時(shí)對(duì)這些資源進(jìn)行了生物學(xué)特性-物候期、萌芽率、成枝力、豐產(chǎn)性、矮化性、果實(shí)品質(zhì)、抗寒性、抗病性、染色體倍性等進(jìn)行鑒定、評(píng)價(jià)，得到極其豐富的表型遺傳多樣性。在此基礎(chǔ)上，首次建立了抗寒蘋(píng)果、梨種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)，提交給國(guó)家科技平臺(tái)建設(shè)-E平臺(tái)，為資源利用提供更廣泛的共享。本文應(yīng)用RAPD技術(shù)首次

2、對(duì)上述資源進(jìn)行了分子標(biāo)記，對(duì)其表型遺傳多樣性進(jìn)行檢測(cè)，從分子層面揭示了抗寒蘋(píng)果、梨的遺傳多樣性。在此基礎(chǔ)上，又結(jié)合50余年抗寒蘋(píng)果、梨育種經(jīng)驗(yàn)，首次構(gòu)建了抗寒蘋(píng)果、梨核心種質(zhì)。同時(shí)應(yīng)用RAPD分子標(biāo)記技術(shù)首次獲得了抗寒蘋(píng)果、梨種質(zhì)特異標(biāo)記。分析研究結(jié)果，提出將保存的抗寒蘋(píng)果資源中的雜交群體分類(lèi)歸屬上，應(yīng)在經(jīng)典分類(lèi)學(xué)中的真正蘋(píng)果組中單獨(dú)列為一系--雜交群系；山楂海棠與隴東海棠在聚類(lèi)圖中，表現(xiàn)出較遠(yuǎn)的親緣關(guān)系，與山定子親緣關(guān)系較近。實(shí)際上山

3、楂海棠和山定子與隴東海棠與隴東海棠野生原始分布也較遠(yuǎn)。山楂海棠和山定子原產(chǎn)于長(zhǎng)白山區(qū)，而隴東海棠原產(chǎn)于甘肅，二者有遠(yuǎn)緣的地理關(guān)系。蘋(píng)果梨、庫(kù)爾勒香梨因其在聚類(lèi)圖上與白梨聚在一起，表現(xiàn)出與白梨有較近的親緣關(guān)系，因此，將二者在分類(lèi)學(xué)上劃分在白梨系統(tǒng)。 上述研究為抗寒蘋(píng)果、梨資源深入研究、加速育種進(jìn)程--親本選擇、早期鑒定等工作提供了科學(xué)依據(jù)。主要結(jié)果如下： 1.本研究對(duì)500余份抗寒蘋(píng)果、梨種質(zhì)資源的樹(shù)姿、樹(shù)型、樹(shù)勢(shì)、一年生

4、枝、葉片、花、果實(shí)等植物學(xué)基本性狀進(jìn)行了較為詳細(xì)的調(diào)查，和對(duì)物候期、萌芽率、成枝力、豐產(chǎn)性、矮化性、果實(shí)品質(zhì)、抗寒性、抗病性、染色體倍性等生物學(xué)特性進(jìn)行鑒定、評(píng)價(jià)的系統(tǒng)研究，掌握了這些資源大量的基本信息：從高大喬木到矮化；從小果型到大果型；從果皮黃白到濃紅色；從抱合直立生樹(shù)姿到開(kāi)張下垂；果實(shí)風(fēng)味從酸澀苦到甜；從產(chǎn)量極低到豐產(chǎn)；從極抗寒到不抗寒；從極抗病到不抗病，等等這些性狀，表現(xiàn)出抗寒蘋(píng)果、梨種質(zhì)資源極為豐富的遺傳多樣性。 這些

5、研究為抗寒蘋(píng)果、梨種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)建立及初級(jí)核心種質(zhì)構(gòu)建提供了依據(jù)。 2.本研究對(duì)抗寒蘋(píng)果、梨種質(zhì)資源果實(shí)中可溶性固形物、糖、酸和維生素C、進(jìn)行了分析測(cè)定?？扇苄怨绦挝锖俊⑻?、酸和維生素C含量也表現(xiàn)出豐富的多樣性?？偟目矗O(píng)果資源中小果型果實(shí)的可溶性固形物含量、糖、酸和維生素C含量均高于大果型果實(shí)，也就是說(shuō)，山定子高于海棠果高于雜交后代高于大蘋(píng)果。 3.本研究對(duì)抗寒蘋(píng)果、梨種質(zhì)資源抗寒性鑒定、評(píng)價(jià)，結(jié)果是：蘋(píng)果資源抗寒能

6、力最強(qiáng)的是山定子(M. baccata Borkh)、毛山定子(M. mandshurica(Maxim.)Kom.)山楂海棠(M. komarovii(sarg) Rehd.)、小酸果等及含有山定子或毛山定子血緣的海棠果(M. prunifolia Brokh.)類(lèi)；含有蘋(píng)果(M. pumila)或塞威氏蘋(píng)果(M. sieversii)血緣的大蘋(píng)果類(lèi)抗寒能力弱[1](如綠香蕉、丹蘋(píng)一號(hào))；而海棠果與蘋(píng)果(M. pumila)類(lèi)的雜種后

7、代趨中變異(如金紅、龍冠)，其抗寒能力介于兩者之間，并呈連續(xù)性正態(tài)分布。梨資源抗寒能力強(qiáng)的是秋子梨(P。ussuriensis Maxim.)、白梨(P.bretschneideri Rehd.)次之；洋梨(P.communis L.)抗寒力最差。而秋子梨(P.ussuriensis Maxim.)與白梨(P.bretschneideri Rehd.)、洋梨(P.communis L.)的種間雜種后代趨中變異，平均抗寒能力介于兩者之間。

8、同時(shí)也有個(gè)別后代是超親遺傳?？购芰ψ顝?qiáng)的可抗-45℃以上的極端低溫。 4.本研究對(duì)抗寒蘋(píng)果、梨種質(zhì)資源抗病性鑒定、評(píng)價(jià)是：蘋(píng)果資源抗蘋(píng)果腐爛病能力最強(qiáng)的是山楂海棠、扎矮山定子、小黃海棠、黃太平、小酸果、大秋等；梨資源抗梨黑星病能力最強(qiáng)的是秋子梨中的酸梨鍋?zhàn)?、真紅宵梨和西豐京白，他們同時(shí)又是抗寒的優(yōu)良資源。本研究還得出抗寒蘋(píng)果資源材料抗寒力與抗蘋(píng)果腐爛病能力二者之間呈正相關(guān)，既抗寒能力強(qiáng)的資源材料，其抗蘋(píng)果腐爛病能力也越強(qiáng)。這對(duì)

9、抗寒蘋(píng)果、梨種質(zhì)資源的深入研究、構(gòu)建核心種質(zhì)和育種利用提供了科學(xué)依據(jù)和優(yōu)異的資源。 5.本研究對(duì)抗寒蘋(píng)果、梨種質(zhì)資源染色體倍數(shù)性鑒定結(jié)果是，所有的供試資源不論分類(lèi)學(xué)上屬于哪個(gè)種，不論果實(shí)、葉片大小均是二倍體，2n=2x=34。 6.本研究首次在對(duì)抗寒蘋(píng)果、梨種質(zhì)資源表型性狀描述、鑒定評(píng)價(jià)研究基礎(chǔ)上，建立了抗寒蘋(píng)果、梨種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫(kù)。 7.本研究首次對(duì)抗寒蘋(píng)果、梨種質(zhì)資源進(jìn)行RAPD分子標(biāo)記研究，構(gòu)建抗寒蘋(píng)果、梨R

10、APD反應(yīng)體系及優(yōu)化反應(yīng)程序，篩選出25個(gè)引物。用于對(duì)供試的266份蘋(píng)果、107份梨進(jìn)行RAPD隨機(jī)擴(kuò)增，RAPD擴(kuò)增帶的多態(tài)性百分率分別為93.47％、96.2％。使用Nei-Li遺傳距離，對(duì)180份蘋(píng)果、87份梨資源的RAPD指紋圖譜進(jìn)行分析研究，并計(jì)算資源間的遺傳距離。其范圍蘋(píng)果在0.08911～1.0000之間，平均0.00506、金紅芽變4號(hào)與金紅芽變7號(hào)的遺傳距離最小，僅為0.08911；隴東海棠與鈴鐺果遺傳距離最大，為1.

11、0000。梨在0.0400～0.4269之間，平均0.1934。酸梨鍋?zhàn)优c龍香梨的遺傳距離最小，僅為0.0400；黑龍江紅花蓋與遠(yuǎn)東一號(hào)遺傳距離最大，為0.4269。 8.本研究對(duì)聚類(lèi)圖進(jìn)行分析，得出蘋(píng)果資源中的山定子系、海棠系和隴東海棠系有著相對(duì)較近的親緣關(guān)系，這與經(jīng)典分類(lèi)系大體一致。然而，供試的蘋(píng)果屬資源材料的表型性狀遺傳多樣性非常豐富。山定子與海棠果表型性狀相近，在此可以斷定二者親緣關(guān)系最近。同時(shí)，也進(jìn)一步證明前人所做的結(jié)

12、論--海棠果是山定子與大蘋(píng)果的雜交后代[7]。但是，隴東海棠、山楂海棠的表型性狀與山定子有著較大差異。前兩者葉片與山楂葉片相似。那么，結(jié)合聚類(lèi)圖分析，作者推斷，隴東海棠、山楂海棠可能是山定子與同屬薔薇科中的山楂遠(yuǎn)緣雜交后代，因蘋(píng)果屬、梨屬、山楂屬、花楸屬具有共祖關(guān)系[2]。得出梨資源材料的表型性狀遺傳多樣性亦非常豐富。其中的蘋(píng)果梨、庫(kù)爾勒香梨因其在聚類(lèi)圖上與白梨聚在一起，表現(xiàn)出與白梨有較近的親緣關(guān)系，因此，將二者在分類(lèi)學(xué)上劃分在白梨系統(tǒng)