甘蔗杂交品种初级核心种质取样策略

以国家甘蔗种质资源圃中1 202份甘蔗杂交品种为材料,根据23个数量和质量性状,从分组原则、组内取样比例、组内取样方法3个层次探讨构建甘蔗杂交品种初级核心种质的最佳取样策略,共形成26种取样策略;同时设10个总体取样量梯度,确定最佳的总体取样量。分组原则以原产地、种植区域、总体聚类进行分组及不分组的大随机;组内取样比例按组内个体数量的简单比例(P)、平方根比例(S)、对数比例(L)和多样性比例(G)确定;组内取样方法采用聚类(C)和随机(R) 2种方法;10个总体取样量梯度为5%、10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%和50%。应用变异系数、遗传多样性指数、表型保留比例、表型频率方差、表型方差等5个参数来检验各取样策略的优劣。结果表明,聚类取样优于随机取样;总体聚类分组优于其他分组;在聚类取样中,平方根比例最好,在随机取样中,多样性比例最好;根据取样策略及总体取样量的分析结果最终确认按10%总体取样量,以总体聚类分组、按对数比例在组内聚类取样为构建甘蔗杂交品种初级核心种质的最佳策略组合,其遗传多样性明显高于总资源库。在此初级核心种质的基础上,加入极值材料和取样极易丢失表型性状的材料共计136份组成最终初级核心种质,占总资源的11.31%。     

中原牡丹品种初级核心种质构建与代表性检验

以400个中原牡丹品种的形态学和农艺学性状为基本数据,采用花型分组,组内按平方根比例策略确定取样量,并使用类平均聚类法取样,获得了中原牡丹品种初级核心种质,其取样比例占总体样本的30%.经检测,初级核心种质与总体种质的31个性状中仅花期1个性状的多样性指数达到了显著差异水平,初级核心种质多样性指数对总体种质的代表性达99.20%,表型保留比例达到了100%.表明,这个包含120个样本的初级核心种质能在表型性状上很好地代表总体种质的遗传多样性.     

甘蔗细茎野生种核心种质构建

以来自我国10个省(市)、自治区的540份甘蔗细茎野生种无性系为材料,根据采集地信息及其在20对SSR引物上的分子标记数据和15个表型性状资料,开展核心种质构建研究。不同取样量(5%、10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%和90%)分析表明,10%的取样比例可获得70%以上的变异保留比例,是较好的核心种质取样规模;对5种采集地分组取样策略(等量法、简单比例法、平方根比例法、对数比例法和多样性比例法)和2种无分组取样策略(最大变异保留法和随机抽样法)比较表明,简单比例法获得的核心种质代表性最好,为最优取样策略。最后,在简单比例法取样筛选出的54份核心样品中,又通过定向选择补充了6份具有优异表型性状的材料,构建了含60份无性系的甘蔗细茎野生种核心种质,分子和表型检验都表明本研究所构建的核心种质具有较好的代表性和遗传多样性。     

海岛棉核心种质的初步构建

以457份海岛棉品种的地理分布和农艺性状分析为资料。按照类别、原产地和株型进行分组，组内进行离差平方和法混合聚类，采用系统取样和随机取样组合的方法，对各组的遗传多样性加以调整。选取104份种质构建了海岛棉初级核心种质．中选比例22．8％。并运用初选核心收集品和总收集品的性状特征值检验初选的核心种质的代表性．结果表明核心收集品基本上可以代表总收集品的遗传多样性。     

中国绿豆种质资源初选核心种质构建

以国家作物种质资源数据库中5 072份国内绿豆资源为材料, 根据14个农艺性状, 利用地理来源(省)和性状群进行分组, 分别采用比例法、平方根法和多样性指数法确定取样数及聚类选择和随机选择2种个体选择法构建了13个不同的绿豆初选核心样本, 对不同的取样方法及总资源间进行了品种间平均相似性系数、性状符合度、遗传多样性指数和数量性状变异系数的比较。结果表明, 聚类选择取样优于随机取样, 按照性状群分组优于按省分组; 在聚类选择条件下采用多样性指数法确定取样数优于平方根法和比例法。最终确定按性状群分组, 利用多样性指数确定取样数, 聚类选择个体为绿豆核心种质构建的最佳方案。用此方案, 构建了包含719份绿豆种质的初选核心种质, 取样比例为14.2%, 性状符合度达100%。     

利用表型性状构建杜仲雄性资源核心种质

以306份杜仲雄性种质为试验材料,通过测量杜仲雄花和叶片等相关的22个表型性状,从遗传距离、取样方法、取样比例、聚类方法 4个层次探讨了构建杜仲雄性资源核心种质的最佳取样策略。应用均值差异百分率(MD)、方差差异百分率(VD)、极差符合率(CR)和变异系数变化率(VR)4个参数来检验各取样策略的优劣。通过比较核心种质和原始种质的表型多样性指数、符合率和主成分,对构建的核心种质进行代表性检验。结果表明:"多次聚类优先取样法+10%的取样比例+马氏距离+最短距离法"取样策略最佳,其均值差异百分率、方差差异百分率、极差符合率和变异系数变化率分别为0%、86.36%、100%和157.62%。核心种质的最终取样比例为10.8%。核心种质与原始种质22个表型性状上的多样性指数t检验结果不显著。核心种质与原始种质在22个指标上的均值符合率在92%~100%之间,最大值、最小值符合率为100%,多样性指数符合率在89%~100%之间。原始种质和核心种质的前10个主成分相同,累积贡献率分别为84.834%和90.422%。获得的33份杜仲雄性种质能够代表306份原始种质的表型变异特征。     

中国石榴核心种质的初步构建

构建中国石榴的核心种质,对中国石榴种质资源的保存、研究和利用,具有重要意义。根据中国石榴135份总体种质的14个植物学、农艺学性状,采用Popgen Version 1.31软件,分析总体种质、初级核心种质以及8个不同产区石榴种质资源的遗传多样性。用SPSS 11.0 for Windows软件,以欧氏距离平方为系数,采用组间连接法,对总体种质进行系统聚类,采取系统取样和随机取样法,构建石榴初级核心种质。对不同产区初级核心种质、总体种质的香浓信息指数以及总体和初级核心种质性状的Nei基因多样性进行差异显著性测验,计算初级核心种质和总体种质性状的符合率,以检测初级核心种质构建效果。试验结果表明,135份总体种质的观察位点数是2-6、有效等位基因位点数为1.211-4.084、Nei基因多样性系数0.174-0.755、香浓信息指数0.317-1.511。选取41份资源构建了石榴初级核心种质。初级核心种质和总体种质遗传多样性t检验未达到显著水平。初级核心种质和总体种质14个性状均值、极差、标准差和变异系数的平均符合率分别为96.77%、95.1%、93.7%、92.1%,说明构建的核心种质能够代表全部种质资源的遗传多样性。     

利用表型数据构建杜仲雌株核心种质

以395份杜仲雌株种质为试验材料,通过测量杜仲雌株果实、种仁和叶片等相关的27个表型性状,从遗传距离、取样方法、取样比例、聚类方法 4个层次探讨了构建杜仲雌株核心种质的最佳取样策略。应用均值差异百分率(MD)、方差差异百分率(VD)、极差符合率(CR)和变异系数变化率(VR)4个参数来检验各取样策略的优劣。通过比较核心种质和原始种质的表型多样性指数、符合率和主成分,对构建的核心种质进行代表性检验。结果表明:"多次聚类优先取样法+欧氏距离+10%的取样比例+中间距离法"取样策略最佳,其均值差异百分率、方差差异百分率、极差符合率和变异系数变化率分别为0、92.59%、100%和147.28%。核心种质的最终取样比例为11.6%。核心种质与原始种质27个表型性状上的多样性指数t检验结果不显著。核心种质与原始种质在27个指标上的均值符合率在96.05%~100%之间,最大值、最小值符合率为100%,多样性指数符合率在85.78%~99.52%之间。原始种质和核心种质的前10个主成分相同,累积贡献率分别为81.431%和87.681%。构建的46份杜仲雌株核心种质能代表395份原始种质的表型变异特征。     

苎麻核心种质构建方法

选用国家长沙苎麻圃的790份种质资源,在已有的25个性状数据的基础上,采用不同取样方法、不同系统聚类方法、不同遗传距离方法构建苎麻核心种质,用质量性状的多样性指数均值、表型保留比率均值和数量性状均值差异百分率、方差差异百分率、极差符合率和变异系数变化率等6个指标评价不同方法组合(取样方法、聚类方法、遗传距离)构建核心种质的优劣。选出合适的构建方法,构建苎麻核心种质。结果表明,不同的取样方法对质量性状和数量性状的遗传多样性影响不同,就质量性状的最大遗传多样性而言,选择优先取样+多次聚类随机取样方法比较适宜,而对数量性状的最大遗传多样性而言,选择优先取样+多次聚类变异度取样方法则较适宜。用优先取样+多次聚类随机取样方法取样时,采用最短距离法和重心法构建的核心种质最好,用优先取样+多次聚类变异度取样时,采用离差平方和法则是构建苎麻核心种质的最佳聚类方法。苎麻核心种质构建与质量性状的不同遗传距离无关,但数量性状以欧氏距离最佳。     

利用分子标记数据逐步聚类取样构建甘蔗杂交品种核心种质库

甘蔗杂交品种是商业品种选育的重要亲本资源,为有效管理和评价这类资源,本研究使用SSR分子标记数据,依据不同相似性系数,采用逐步UPGMA聚类法对161份甘蔗杂交品种(136份来自前期构建的初级核心种质库和25份为新引入国家甘蔗种质资源圃的材料)构建核心种质库,以随机取样方法为对照。在核心种质库质量检测中,用Nei’s多样性指数、Shannon-Wiener多样性指数、总条带数、多态性条带数、多态性条带比例、变异系数符合率、极差符合率、方差差异百分率和均值差异百分率评价分析。结果表明,161份材料在20个SSR位点上具有丰富的多态性,获得294个条带,其中290个为多态性条带,平均多态性条带比例达98.64%;依据3种相似性系数(Jaccard、SM、Dice)和2种取样方法获得8个核心种质库,在核心种质库质量检测中Shannon-Wiener多样性指数、总条带数、多态性条带数表现出较高的检测效率,而其他指标相对较低,8个库中依据Jaccard或Dice相似性系数构建的核心种质库质量最优,该库由107份材料组成,Nei’s多样性指数(0.9785)和Shannon-Wiener多样性指数(4.1854)在P0.05概率条件下与原库(分别为0.9801和4.4074)无显著差异,而且与原库的均值差异百分率为0(20.00%),极差符合率为94.32%(80.00%),对原库分子和农艺性状遗传多样性都具有较好的代表性,可为后续甘蔗杂交品种资源的准确评价、优异基因发掘和开发利用提供重要的前期基础。     

Establishment of Chinese soybean Glycine max core collections with agronomic traits and SSR markers

It is very important to efficiently study and use genetic diversity resources in crop breeding and sustainable agriculture. In this study, different sampling methods and sample sizes were compared in order to optimize the strategies for building a rationally sized core collection of Chinese soybean (Glycine max). The diversity in the core collection captured more than 70% of that in the pre-core collection, no matter what sampling methods were used, at a sampling proportion of 1%. Core collections established with both simple sequence repeat (SSR) marker data and agronomic traits were more representative than those chosen on an independent basis. An optimal sampling method for a soybean core collection was determined, in which strategy ‘S’ (allocating accessions to clusters according to the proportion of square root of the original sample size within each ecotype) was used based on SSR and agronomic data. Curve estimation was used to estimate the allelic richness of the entire Chinese soybean germplasm and a minimum sample size for a core collection, on which a sampling proportion of about 2% was determined to be optimal for a core collection. Further analysis on the core collection with fourteen agronomic traits and allelic constitution at 60 SSR loci suggested that it highly represented the entire collections both on genetic structure and diversity distribution. This core collection would provide an effective platform in proper exploitation of soybean germplasm resources for the study of complex traits and discovering important novel traits for crop genetic development.     

基于表型性状构建中国花生地方品种骨干种质

中国花生地方品种遗传多样性丰富,是花生新品种选育的重要亲本来源。本研究以种质库保存的2741份地方种质为材料,基于种植区划和植物学类型分组,平方根法确定取样量,组内按13个表型数据进行UPGMA聚类分析,类内随机取样,构建骨干种质。利用t检验、F测验、卡方测验、极差、表型保留比例、表型相关性等对骨干种质代表性进行检验和评价;并利用主成分分析和直方图对骨干种质进行确认。结果表明,构建了包含259份种质的中国花生地方品种骨干种质,占全部种质的9.4%,包括多粒型14份、珍珠豆型85份、龙生型42份、普通型103份、中间型15份。在P 0.05概率条件下,骨干种质13个性状的均值、方差、变异系数、香农指数与全部种质无显著差异,且保留了全部种质的分布范围、表型保留比例和表型相关性;二者的植物学类型组成和生态分布是一致的,具有相似的遗传结构和分布频率。建立的骨干种质很好地代表了全部种质的遗传变异和群体结构,可为花生种质创新和优异等位基因发掘奠定良好的基础。     

甘薯核心种质构建方法研究

国家种质广州甘薯圃是我国目前唯一的室外营养体保存的国家种质资源圃,本研究以其中的1200份甘薯资源为材料,22个农艺性状为基础,采用因子分析和变量聚类两种方式对农艺性状进行降维处理,两步聚类、快速聚类和分层聚类3种聚类方法结合5个地理来源对资源分组,组内随机取样与必选资源相结合的方式构建核心种质,依照上述方案共构建出含15个甘薯核心种质的样本库。通过变异系数、标准差符合率和极差符合率评价15个构建方案的数量性状的代表性,多样性指数和表形频率方差评价质量性状的代表性。结果表明,以变量聚类进行降维、两步聚类结合地理来源分组、组内随机取样为甘薯构建核心种质的最佳方案,采用该方法构建的核心种质样本很好的保留了总资源的遗传多样性。     

以湖南和湖北大豆[Glycine max(L.)Merr.]为例分析影响遗传多样性评价的因素

以不同来源大豆种质为材料进行基因组SSR分析，探讨大豆遗传多样性研究方法，旨在为科学评价大豆种质资源提供参考。当取样比例相同时，湖北大豆的遗传丰富度显著高于湖南大豆，但两省大豆遗传多样性指数之间没有显著差异。当取样量相同时，利用随机取样法比较，湖南大豆的遗传多样性显著高于湖北，而利用聚类取样比较，两省大豆的遗传多样性没有显著差异。在遗传多样性指数相同情况下，湖北大豆的遗传丰富度显著高于湖南大豆。取样数与三个遗传多样性评价参数（等位变异数、Shannon指数、He）之间均达到显著和极显著相关。以湖南大豆为例，估算出在大豆SSR遗传多样性分析中，至少需要50．60个样本，即占总体9．0％。10．8％的取样比例，才能代表总体的遗传变异。提出在评价大豆遗传多样性时，应用大豆样本数对其遗传多样性指数计算公式进行修正，建议将Shannon指数计算公式改为H=-lnN∑PiInPi（N为样本数）。根据修正公式分析，结果表明，湖北大豆的遗传多样性高于湖南大豆。