扁桃种质资源坚果数量性状遗传多样性和概率分级

2021-11-06郭春苗木巴热克阿尤普

新疆农业科学 2021年7期

杨波,郭春苗, 木巴热克·阿尤普,龚鹏

(1.新疆农业科学院园艺作物研究所, 乌鲁木齐 830091;2.新疆农业科学院办公室, 乌鲁木齐 830091)

0 引言

【研究意义】扁桃(AmygdaluscommunisL.)是蔷薇科桃属扁桃亚属树种，营养价值和经济价值很高[1-2]。新疆喀什地区是我国扁桃的主产区，栽培面积超过6.67×104hm2。新疆扁桃属于中亚生态种群，长期的自然演化和天然杂交，形成了丰富的种质资源[3]，研究新疆地区扁桃种质资源的性状遗传多样性对扁桃新品种选育有重要意义。【前人研究进展】近年来，在扁桃种质资源农艺性状、遗传育种、同工酶分析、资源分类和分子标记等进行了研究，Karim S等[4]和Martins M等[5]采用农艺性状和分子标记相结合及不同标记方法相结合的方法分析发现，栽培扁桃存在很大的遗传多样性； Xie H[6]、曾斌[7]、马艳[8]、杨波[9]等分别采用38、55、49和18份扁桃种质资源采用SSR、AFLP、RADP等标记技术对其亲缘关系进行了鉴定，对不同种以及不同品种进行聚类分析得到了相似的结果，均发现来自同一种源区的大多数栽培品种聚为一类，即来自美国等地的地中海品种类群大都聚为一类，中国新疆的中亚品种类群的聚为另一类。殷继英等[10]对31份中国新疆品种资源、6份美国品种、1份野生资源的坚果品质进行了分析，并对坚果单果重、种仁质量、出仁率、种壳厚度4个经济性状和粗脂肪含量、粗蛋白含量和苦杏仁苷含量3个种仁品质性状进行了测量和品质分析。【本研究切入点】目前研究均采用国内外不同生态类群的扁桃品种资源结合起来进行分析，对新疆原产的中亚扁桃类群数量性状系统性的研究还未见文献报道。研究扁桃种质资源坚果数量性状遗传多样性和概率分级。【拟解决的关键问题】以90份新疆原产地种质资源为研究对象，通过坚果单果重、坚果纵径、坚果横径、坚果侧径、坚果果形指数、果壳厚度、果仁单仁重、果仁纵径、果仁横径、果仁侧径、果仁果形指数、出仁率12个数量性状的数据测量，分析新疆地区扁桃种质资源坚果主要数量性状遗传变异概率分级，及新疆地区扁桃种质资源坚果遗传多样性并制定分级标准，为新疆扁桃遗传改良和优质新品种选育提供重要的参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

采用90份扁桃种植资源，采自新疆农业科学院园艺作物研究所(新疆喀什莎车县国有二林场新疆扁桃种质资源圃)，从莎车和英吉沙等地收集保存整理新疆地区扁桃种，其中包括31份已知品种资源(资源代号及名称为SC-1纸皮、SC-2多果、SC-3大巴旦、SC-4阿曼尼沙、SC-5双薄、SC-6鹰嘴、SC-7克西、SC-8公巴旦、SC-9双软、SC-10小双、SC-11矮丰、SC-12双果、SC-13白薄、SC-14叶尔羌、SC-15黄双、SC-16尖嘴黄、SC-17寒丰、SC-18晚丰、SC-19白巴旦、SC-20扁嘴褐、SC-21纸皮苦巴旦、SC-22白长巴旦、SC-23巴旦王、SC-24白双、SC-25瓜子巴旦、SC-26麻壳、SC-28桃巴旦、SC-29巴旦桃、SC-30石头巴旦、SC-31小石头巴旦、SC-32小桃巴旦)和59份新收集保存的资源类型(资源代号为SC-33、SC-34、SC-35、SC-36、SC-37、SC-38、SC-39、SC-40、SC-41、SC-42、SC-44、SC-45、SC-46、SC-47、SC-48、SC-49、SC-50、SC-51、SC-52、SC-53、SC-55、SC-57、SC-58、SC-59、SC-60、SC-61、SC-62、SC-63、SC-64、SC-65、SC-66、SC-67、SC-68、SC-69、SC-74、SC-75、SC-76、SC-77、SC-78、SC-80、SC-81、SC-82、SC-83、SC-84、SC-86、SC-87、SC-88、SC-89、SC-90、SC-91、SC-92、SC-93、SC-94、SC-95、SC-96、SC-97、SC-98、SC-99、SC-100)，90份资源均为新疆地区的中亚生态种群资源类型。90份资源中按照果实风味分甜仁71份，苦仁19份；按照双仁率划分(双仁率为小于5%的为单仁，大于5%的为双仁)单仁59份，双仁41份；以核纹类型划分沟壑纹21份，点状纹69份；采用露仁不露仁划分(露仁6份，不露仁84份)；依核壳软硬程度划分(软壳类47份，硬壳类43份)；按照壳薄厚划分(按照NYT867-2004扁桃划分小于1.5 mm为薄壳，大于1.5 mm统称为厚壳)薄壳28份，中厚壳62份。

1.2 方法

扁桃坚果和种仁性状在果实成熟期观测，观测时取晒干后的1 kg坚果采取四分法取1份测量，然后取平均值。用电子天平测定坚果单果重和单仁重，精确到0.01 g；用数显游标卡尺测量坚果和果仁纵横径侧三径，精确到0.01 mm；果壳厚度的测量方法是把果壳破开数显游标卡尺测量其垂直缝合线的中间部位；坚果和果仁的果形指数分别为坚果和果仁的纵径/横径，出仁率=(果仁单果重/坚果单仁重)×100%。

1.3 数据处理

数据用 Microsoft Excel 2010进行统计，用SPSS 9.5软件进行遗传变异、相关分析、和聚类分析。用K-S检验法检验，对符合正态分布的性状按照(X-1.281 8S)、(X-0.524 6S)、(X-0.524 6S)、(X-1.281 8S)4 个点分为 5 个级，使1～5级的出现概率分别为 10%、20%、40%、20%和 10%[ 11]。

根据 K-S 假设，只有当 Sig>0.05 时，性状符合正态分布，对于 Sig<0.05 的性状，则需进行对数转换，再进行检验[12]。

2 结果与分析

2.1 新疆扁桃种质资源12个数量性状多样性

研究表明，90份新疆地区扁桃种质资源坚果单果重、坚果纵径、坚果横径、坚果侧径、坚果果形指数、果壳厚度、果仁单仁重、果仁纵径、果仁横径、果仁侧径、果仁果形指数、出仁率12数量性状的变异系数均在10%以上，坚果横径的变异系数最小为15.50%，果壳厚度的变异系数最大为48.14%,最能代表坚果特性的坚果单果重、果壳厚度、单仁重、出仁率分别分布在0.77～7.26 g、0.45～4.25 mm、0.40～1.66 g、14.63%～75.51%，新疆地区扁桃坚果种质的果实表型性状差异大、性状分散，变异类型丰富，特异种质材料多。90份新疆地区扁桃种质资源坚果12个性状的 Sig 值均大于 0.05，资源数量性状服从正态分布。表1

表1 新疆扁桃种质资源12 个数量性状多样性Table 1 Statistics analysis of diversity of 12 quantitative traits of almond germplasm resources in Xinjiang

2.2 新疆扁桃种质资源12 个数量性状分级标准值

研究表明，单果重1～5级分级指标为：1级<1.07有4份占4.44%，2级1.07～1.9有19份占21.1%，3级1.9～3.04有42份46.67%，4级3.04～3.87有18份占20%，5级>3.87有7份占7.78%。

果壳厚度1～5级分级指标为：1级<0.71有6份占6.67%、2级0.71～1.45有20 份占22.22%、3级1.45～2.47有40份占44.44%、4级2.47～3.21有17份占18.88%、5级>3.21有7份占7.78%。

单仁重1～5级分级指标为：1级<0.55有5份占5.56%、2级0.55～0.79有23份占25.56%、3级0.79～1.13有37 份占 41.11%、4级1.13～1.37有15份占16.67%、5级>1.37有10份占11.11%。

出仁率1～5级分级指标为：1级<23.08有9份占10%、2级23.08～34.85有 22份占24.44%、3级34.85～51.17有31份占34.44%、4级51.17～62.94有19份占21.11%、5级>62.94有9份占10%。

与果形形状相关的8个分级结果分别为，坚果纵径：<23.77、23.77～28.59、28.59～35.27、35.27～40.1、>40.1；坚果横径：<14.61、14.61～16.86、16.86～19.99、19.99～22.26、>22.26；坚果侧径：<10.54、10.54～12.25、12.25～14.63、14.63～16.34、>16.34；坚果果形指数：<1.36、1.36～1.58、1.58～1.89、1.89～2.12、>2.12；果仁纵径：<17.71、17.71～20.78、20.78～25.03、25.03～28.09、>28.09；果仁横径：<9.18、9.18～10.36、10.36～11.99、11.99～13.18、>13.18；果仁侧径：<3.68、3.68～5.97、5.97～9.13、9.13～11.42、>11.42；果仁果形指数：<1.57、1.57～1.87、1.87～2.27、2.27～2.56、>2.56。表2

表2 新疆扁桃种质资源12 个数量性状分级标准值Table 2 The standard values of 12 quantitative traits of almond germplasm resources in Xinjiang

2.3 新疆扁桃种质资源坚果种质资源性状相关性

研究表明，坚果单果重与坚果纵径、果壳厚度、单仁重呈极显著正相关，与果仁纵径呈显著相关，与出仁率呈极显著负相关的关系；果壳厚度与坚果单果重、坚果横径呈极显著正相关，与单仁重和出仁率呈显著负相关关系；果仁单仁重与坚果单果重、坚果横径、果仁纵径、出仁率呈极显著正相关，与果壳厚度呈极显著负相关关系；出仁率与单仁重呈极显著正相关，与坚果单果重、果壳厚度呈极显著负相关关系。坚果的纵、横、侧径和果形指数与果仁的纵、横、侧径和果形指数呈正相关的关系。与扁桃经济性状紧密的单果重、单仁重、果壳厚度、出仁率4个性状间存在明显的相互促进和相互制约的关系。表3

表3 新疆扁桃种质资源坚果种质资源性状相关性Table 3 Correlation analysis of the main agronomic traits of almond germplasm resources in Xinjiang

2.4 新疆扁桃种质资源坚果种质资源数量性状聚类

研究表明，90份种植资源可分为5类第一类包括1、13、7、63、97、21、44、99共计8份资源；第二类包括9、62、48、10、69、15、40、14、42、55、34、41、76共计13份种质资源；第三类包括2、26、82、100、38、96、98、84、35、59、95、24、3、6、8、28、39、80、18、86、20、88、19、53、55、22、58、11、12、16、74、89、23、36 共计34份种质资源；第四类包括4、17、45、81、90、92、94、25共计8份种质资源；第五类包括5、50、93、31、33、37、49、51、91、61、32、47、52、46、30、83、29、64、78、66、57、77、87、67、60、75共计26份种质资源。来源于新疆地区中亚生态种群的90份扁桃种质资源在同一簇群中是相互交织在一起的，并未按照坚果和果仁大小和质量、壳薄厚、出仁率高低等分开来。图1

3 讨论

世界栽培扁桃按起源分为地中海生态类群和中亚生态类群，新疆地区扁桃属于中亚生态类群[3]。种质资源性状的遗传多样性和性状变异是新品种和形成的前提，性状变异幅度越大，对种质创新贡献率越高[13-14]。新疆扁桃经过漫长的异花授粉和自然选择，形成了丰富种质资源。从研究结果来看，90份新疆地区扁桃种质资源坚果单果重、坚果纵径、坚果横径、坚果侧径、坚果果形指数、果壳厚度、果仁单仁重、果仁纵径、果仁横径、果仁侧径、果仁果形指数、出仁率12数量性状的变异系数均在10%以上，其中坚果单果重、果壳厚度、单仁重、出仁率4个与扁桃经济性状密切相关的指标变异系数均达到30%以上(分别为45.16%、48.14%、33.20%、36.02%)，新疆地区扁桃品种资源具有较高的遗传多样性，这与分子标记研究遗传多样性的结果基本一致[5-9]。新疆扁桃有丰富的遗传多样性为基础，育种选择潜力大。

在扁桃新品种选育时，不仅要注重坚果大小，还应结合果壳厚度、种仁的大小和出仁率等有关性状，选育出具有果大、果壳薄、出仁率高等特点的优良新品种。

扁桃坚果的分级标准各不相同，DB65T3155-2010 巴旦木(扁桃)坚果质量分级将坚果单果重、果壳厚度、单仁重、出仁率分为4级，NYT867-2004扁桃将扁桃壳厚度分为2级，扁桃坚果先按照大果型、中果型、小果型分开，再划分为3个等级，GBT30761-2014 扁桃仁也将扁桃仁按照大果型、中果型、小果型分开，再划分为3个等级。研究中将90份新疆地区扁桃种质资源12个数量性状按照概率划分为5个等级，研究的坚果单果重、果壳厚度、单仁重、出仁率4个性状分级标准与殷继英等[10]的分级标准值略有差异，这可能与样本的数量和资源的来源有关。此外，研究系统的对坚果纵径、坚果横径、坚果侧径、坚果果形指数、果仁单仁重、果仁纵径、果仁横径、果仁侧径、果仁果形指数8个指标进行了概率分级。

高产、早熟、抗逆性强、坚果个大、壳薄、单仁、出仁率高是扁桃育种目标[15]。研究分析了12个性状间的相关性，其中衡量扁桃坚果优良品质的是以坚果单果重、果仁单仁重、果壳厚度、出仁率为标准，四者相互间呈极显著相关，坚果单果重增加利于果仁单仁重的增加，果壳厚度的减少有利于出仁率的增加，果仁单仁重的增加有利于出仁率的提高，坚果单果重的增加反而不利于出仁率的提高。扁桃数量性状之间是相互制约和相互影响的，在育种工作中如果简单考虑某一性状的提高，会造成其他因素的下降，反而不利于新品种的选育。这与杨为海[16]和谭秋锦[17]在澳洲坚果上的研究结果相一致。

研究中，90份资源12数量性状的聚类分析结果表明，每一类中不同大小、不同质量、不同厚度和不同出仁率的品种聚类在一起，这可能与扁桃属于异花授粉虫媒花、自花不结实果树[18]，新疆地区扁桃种质资源属于天然杂交形成的有关。要准确的探明新疆地区扁桃种质资源间的亲缘关系，需要进一步结合SNP、SSR、AFLP等分子标记。