南京地區(qū)白菜種質(zhì)資源遺傳主成分與聚類(lèi)分析

孫菲菲等

摘要：為了了解南京地區(qū)不結(jié)球白菜種質(zhì)遺傳多樣性，對(duì)50份白菜種質(zhì)的株高、株型等15個(gè)形態(tài)學(xué)性狀進(jìn)行了主成分分析和聚類(lèi)分析。結(jié)果表明，15個(gè)形態(tài)學(xué)性狀的平均變異系數(shù)為30.35%，其中葉柄長(zhǎng)的變異系數(shù)最大，為5848%，其次為株型、葉柄質(zhì)量和葉形。主成分分析表明植株葉片指標(biāo)、葉柄指標(biāo)、植株外形和顏色指標(biāo)等4個(gè)主成分代表了80.04%的變異，并以此進(jìn)行聚類(lèi)分析，依據(jù)種質(zhì)間遺傳距離將供試材料聚為夏播品種、秋播品種和腌制品種等3個(gè)大類(lèi)。

關(guān)鍵詞：白菜；種質(zhì)資源；主成分分析；聚類(lèi)分析

中圖分類(lèi)號(hào)： S634.302.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2014）03-0106-03

白菜（Brassica campestris ssp. chinensis Makino）別稱(chēng)青菜、小白菜，北方也稱(chēng)油菜，是我國(guó)重要的十字花科蔬菜，在蔬菜周年生產(chǎn)和供應(yīng)上占有重要地位[1]。白菜在南京地區(qū)栽培歷史悠久，種植面積很大，因此南京地區(qū)白菜種質(zhì)資源豐富。本研究通過(guò)收集南京地區(qū)地方品種種質(zhì)資源及市場(chǎng)上的主栽品種，分析南京地區(qū)白菜種質(zhì)遺傳多樣性，以篩選優(yōu)良種質(zhì)進(jìn)行保存利用。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為江蘇省南京市蔬菜科學(xué)研究所收集，來(lái)源于南京市市場(chǎng)銷(xiāo)售的純度較高的白菜品種和常見(jiàn)的地方品種，詳見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2012 年春秋2季在江蘇省南京市蔬菜科學(xué)研究所試驗(yàn)基地直播種植，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，每小區(qū)種植50株，施肥量、水分管理和病蟲(chóng)害防治等根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際實(shí)施。

1.2.2 性狀觀察記載 在白菜采收期，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)抽取5株調(diào)查株型、株高、開(kāi)展度、成葉數(shù)、葉形、葉色、葉長(zhǎng)、葉質(zhì)量、葉寬、葉柄形、葉柄色、葉柄長(zhǎng)、葉柄上下寬、葉柄質(zhì)量等性狀，然后將質(zhì)量性狀賦值以進(jìn)行分析[2]，具體賦值見(jiàn)表2。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理方法 采用SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。首先將數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，再進(jìn)行主成分分析，獲得特征值和特征向量，以歐氏距離為聚類(lèi)統(tǒng)計(jì)量，采用最遠(yuǎn)距離法進(jìn)行主成分聚類(lèi)分析并形成樹(shù)狀圖。將聚類(lèi)結(jié)果轉(zhuǎn)換為協(xié)表征矩陣，用Macomb程序?qū)垲?lèi)結(jié)果和相似系數(shù)矩陣之間的相關(guān)性進(jìn)行Mantel檢驗(yàn)[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 形態(tài)性狀的多樣性分析

表3表明，不同的種質(zhì)之間存在很大的變異，各性狀在不同材料之間表現(xiàn)出了不同程度的多樣性。在觀察的15個(gè)性狀中，平均變異系數(shù)為30.35%，其中葉柄長(zhǎng)的變異系數(shù)最大，為58.48%；其次為株型、葉柄質(zhì)量和葉形；變異系數(shù)最小的是開(kāi)展度，僅為12.30%。變異系數(shù)的大小與性狀的變異范圍成正相關(guān)，即變異系數(shù)越大，表明性狀的變異范圍越大。當(dāng)然，表型性狀的變異系數(shù)是在賦值后計(jì)算出來(lái)的，因此不同性狀之間賦值的差異也影響著變異系數(shù)的大小[4]。

2.2 主成分分析

表4表明，前4個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率依次為35.656 1%、20871 4%、15.339 2%和8.538 6%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為 80.405 3%，可以用來(lái)進(jìn)行聚類(lèi)分析。第1主成分中葉長(zhǎng)、葉寬和葉質(zhì)量絕對(duì)值較大，表明第1主成分反映的主要是葉片指標(biāo)；第2主成分中葉柄寬和葉柄質(zhì)量的絕對(duì)值較大，表明第2主成分反映的是葉柄指標(biāo)；第3主成分中株型和株高的絕對(duì)值較大，表明第3主成分反映的是外形指標(biāo)；第4主成分中葉色和葉柄色的系數(shù)絕對(duì)值較大，表明第4主成分反映的是顏色指標(biāo)。因此，本研究中對(duì)白菜種質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)依次考慮的指標(biāo)分別為植株葉片、葉柄、植株外形和顏色等4個(gè)指標(biāo)。

2.3 聚類(lèi)分析

根據(jù)主成分表達(dá)式計(jì)算出各個(gè)品種的4個(gè)主成分值進(jìn)行聚類(lèi)分析（圖1）。供試的50份種質(zhì)在遺傳距離為17.5時(shí)，能夠分為三大類(lèi)：第一大類(lèi)為夏播品種。包含20份種質(zhì)，分為2個(gè)亞組，第1亞組以華冠為代表的耐熱雜交白菜品種，株型美觀，商品性好；第2亞組包含黃心菊3份種質(zhì)。第二大類(lèi)為秋播品種。包含26份種質(zhì)，同樣可以分為2個(gè)亞組，其中第1亞組包含矮腳黃等11份種質(zhì)，以地方品種為主，品種外觀一般；第2亞組包含精華等15份種質(zhì)，是市場(chǎng)上的雜交秋播品種，具有葉片卵圓、葉色淺、株型美觀的特點(diǎn)。第三大類(lèi)為腌制品種。包含高梗白等4份種質(zhì)，是當(dāng)?shù)爻Ｓ玫碾缰破贩N，具有植株高、葉柄多的特點(diǎn)，其中高梗白和箭桿白葉片少，中其白和無(wú)錫白葉片多[5]。

將聚類(lèi)結(jié)果轉(zhuǎn)換為協(xié)表征矩陣，對(duì)協(xié)表征矩陣和相似系數(shù)矩陣的相關(guān)性進(jìn)行Mantel檢驗(yàn)，結(jié)果表明2種矩陣極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.80，說(shuō)明聚類(lèi)結(jié)果能很好地體現(xiàn)種質(zhì)之間的遺傳關(guān)系[6]。

3 結(jié)論與討論

以表型性狀作為形態(tài)學(xué)標(biāo)記進(jìn)行種質(zhì)資源的遺傳分析，是其他分析手段的基礎(chǔ)，也是目前許多不具備分子標(biāo)記分析手段植物的主要分析方法，通過(guò)主成分分析能夠?qū)Ρ硇托誀钭鬟M(jìn)一步的分析，以便可以在不損失或很少損失原有形態(tài)性狀信息的前提下，將原來(lái)的多個(gè)性狀轉(zhuǎn)換為個(gè)數(shù)較少而且不相關(guān)的綜合指標(biāo)，從而簡(jiǎn)化表型性狀的分類(lèi)工作[7]，減少聚類(lèi)分析的誤差。

本研究中的50份種質(zhì)能夠分為3類(lèi)，其中第1類(lèi)具有較強(qiáng)的耐熱性，包括具有一定耐熱性的五月慢、四月慢等前期耐寒、后期耐熱的耐抽薹品種，但是本研究中并沒(méi)有進(jìn)行耐熱性檢驗(yàn)，表明目前新品種選育中存在相互模仿，甚至造成異名同種或者同名異種等破壞市場(chǎng)秩序的行為，這與市場(chǎng)實(shí)際情況相符合。同時(shí)，這類(lèi)包含2個(gè)具有耐寒性的黃心菊品種，因此有必要進(jìn)一步檢驗(yàn)黃心菊種質(zhì)的耐熱特性。本研究中的聚類(lèi)分析結(jié)果與種質(zhì)比較明顯的特征植株顏色關(guān)系不大，顏色對(duì)種質(zhì)資源的分類(lèi)不具有決定性作用。

隨著現(xiàn)代分子生物技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是分子標(biāo)記技術(shù)的成熟應(yīng)用，結(jié)合形態(tài)學(xué)標(biāo)記，能夠準(zhǔn)確地研究種質(zhì)之間的遺傳關(guān)系。但是分子標(biāo)記技術(shù)的大規(guī)模利用還主要集中在一些模式植物中，在許多蔬菜作物中目前還沒(méi)有條件開(kāi)展分子水平的研究。利用雜種優(yōu)勢(shì)、開(kāi)發(fā)適合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求的新品種同樣迫切[8]，因此，作為育種研究的基礎(chǔ)，種質(zhì)資源的保存、研究及利用都是現(xiàn)代育種工作的一部分。利用相對(duì)傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)標(biāo)記，結(jié)合有效的生物學(xué)統(tǒng)計(jì)方法能夠提供一條可行的研究道路，從而提高育種效率，為地方種質(zhì)資源的保護(hù)等工作構(gòu)建基礎(chǔ)、提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]成素云. 不結(jié)球白菜雄性不育新種質(zhì)P70-203的研究及雜交種指紋圖譜鑒定[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

[2]孔秋生. 蘿卜種質(zhì)資源多樣性和親緣關(guān)系的研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2003.

[3]韓建明. 不結(jié)球白菜種質(zhì)資源遺傳多樣性和遺傳模型分析及bcDREB2基因片段克隆[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[4]孫 繼，葉利勇，陶月良.蕪菁種質(zhì)資源形態(tài)性狀的多樣性分析[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（3）：248-251.

[5]曹壽椿，李式軍. 白菜地方品種的初步研究 Ⅲ. 主要生物學(xué)特性的研究[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1981（1）：40-48.

[6]于愛(ài)霞. 三色堇自交系遺傳多樣性評(píng)價(jià)及化學(xué)去雄的初步研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[7]趙德新，孫治強(qiáng)，任子君，等. 茄子形態(tài)學(xué)性狀主成分分析及聚類(lèi)分析[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，43（4）：393-397.

[8]王勝軍，陸作楣，萬(wàn)建民. 采用表型和分子標(biāo)記聚類(lèi)研究雜交秈稻親本的遺傳多樣性[J]. 中國(guó)水稻科學(xué)，2006，20（5）：475-480.endprint

摘要：為了了解南京地區(qū)不結(jié)球白菜種質(zhì)遺傳多樣性，對(duì)50份白菜種質(zhì)的株高、株型等15個(gè)形態(tài)學(xué)性狀進(jìn)行了主成分分析和聚類(lèi)分析。結(jié)果表明，15個(gè)形態(tài)學(xué)性狀的平均變異系數(shù)為30.35%，其中葉柄長(zhǎng)的變異系數(shù)最大，為5848%，其次為株型、葉柄質(zhì)量和葉形。主成分分析表明植株葉片指標(biāo)、葉柄指標(biāo)、植株外形和顏色指標(biāo)等4個(gè)主成分代表了80.04%的變異，并以此進(jìn)行聚類(lèi)分析，依據(jù)種質(zhì)間遺傳距離將供試材料聚為夏播品種、秋播品種和腌制品種等3個(gè)大類(lèi)。

關(guān)鍵詞：白菜；種質(zhì)資源；主成分分析；聚類(lèi)分析

中圖分類(lèi)號(hào)： S634.302.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2014）03-0106-03

白菜（Brassica campestris ssp. chinensis Makino）別稱(chēng)青菜、小白菜，北方也稱(chēng)油菜，是我國(guó)重要的十字花科蔬菜，在蔬菜周年生產(chǎn)和供應(yīng)上占有重要地位[1]。白菜在南京地區(qū)栽培歷史悠久，種植面積很大，因此南京地區(qū)白菜種質(zhì)資源豐富。本研究通過(guò)收集南京地區(qū)地方品種種質(zhì)資源及市場(chǎng)上的主栽品種，分析南京地區(qū)白菜種質(zhì)遺傳多樣性，以篩選優(yōu)良種質(zhì)進(jìn)行保存利用。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為江蘇省南京市蔬菜科學(xué)研究所收集，來(lái)源于南京市市場(chǎng)銷(xiāo)售的純度較高的白菜品種和常見(jiàn)的地方品種，詳見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2012 年春秋2季在江蘇省南京市蔬菜科學(xué)研究所試驗(yàn)基地直播種植，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，每小區(qū)種植50株，施肥量、水分管理和病蟲(chóng)害防治等根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際實(shí)施。

1.2.2 性狀觀察記載 在白菜采收期，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)抽取5株調(diào)查株型、株高、開(kāi)展度、成葉數(shù)、葉形、葉色、葉長(zhǎng)、葉質(zhì)量、葉寬、葉柄形、葉柄色、葉柄長(zhǎng)、葉柄上下寬、葉柄質(zhì)量等性狀，然后將質(zhì)量性狀賦值以進(jìn)行分析[2]，具體賦值見(jiàn)表2。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理方法 采用SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。首先將數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，再進(jìn)行主成分分析，獲得特征值和特征向量，以歐氏距離為聚類(lèi)統(tǒng)計(jì)量，采用最遠(yuǎn)距離法進(jìn)行主成分聚類(lèi)分析并形成樹(shù)狀圖。將聚類(lèi)結(jié)果轉(zhuǎn)換為協(xié)表征矩陣，用Macomb程序?qū)垲?lèi)結(jié)果和相似系數(shù)矩陣之間的相關(guān)性進(jìn)行Mantel檢驗(yàn)[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 形態(tài)性狀的多樣性分析

表3表明，不同的種質(zhì)之間存在很大的變異，各性狀在不同材料之間表現(xiàn)出了不同程度的多樣性。在觀察的15個(gè)性狀中，平均變異系數(shù)為30.35%，其中葉柄長(zhǎng)的變異系數(shù)最大，為58.48%；其次為株型、葉柄質(zhì)量和葉形；變異系數(shù)最小的是開(kāi)展度，僅為12.30%。變異系數(shù)的大小與性狀的變異范圍成正相關(guān)，即變異系數(shù)越大，表明性狀的變異范圍越大。當(dāng)然，表型性狀的變異系數(shù)是在賦值后計(jì)算出來(lái)的，因此不同性狀之間賦值的差異也影響著變異系數(shù)的大小[4]。

2.2 主成分分析

表4表明，前4個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率依次為35.656 1%、20871 4%、15.339 2%和8.538 6%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為 80.405 3%，可以用來(lái)進(jìn)行聚類(lèi)分析。第1主成分中葉長(zhǎng)、葉寬和葉質(zhì)量絕對(duì)值較大，表明第1主成分反映的主要是葉片指標(biāo)；第2主成分中葉柄寬和葉柄質(zhì)量的絕對(duì)值較大，表明第2主成分反映的是葉柄指標(biāo)；第3主成分中株型和株高的絕對(duì)值較大，表明第3主成分反映的是外形指標(biāo)；第4主成分中葉色和葉柄色的系數(shù)絕對(duì)值較大，表明第4主成分反映的是顏色指標(biāo)。因此，本研究中對(duì)白菜種質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)依次考慮的指標(biāo)分別為植株葉片、葉柄、植株外形和顏色等4個(gè)指標(biāo)。

2.3 聚類(lèi)分析

根據(jù)主成分表達(dá)式計(jì)算出各個(gè)品種的4個(gè)主成分值進(jìn)行聚類(lèi)分析（圖1）。供試的50份種質(zhì)在遺傳距離為17.5時(shí)，能夠分為三大類(lèi)：第一大類(lèi)為夏播品種。包含20份種質(zhì)，分為2個(gè)亞組，第1亞組以華冠為代表的耐熱雜交白菜品種，株型美觀，商品性好；第2亞組包含黃心菊3份種質(zhì)。第二大類(lèi)為秋播品種。包含26份種質(zhì)，同樣可以分為2個(gè)亞組，其中第1亞組包含矮腳黃等11份種質(zhì)，以地方品種為主，品種外觀一般；第2亞組包含精華等15份種質(zhì)，是市場(chǎng)上的雜交秋播品種，具有葉片卵圓、葉色淺、株型美觀的特點(diǎn)。第三大類(lèi)為腌制品種。包含高梗白等4份種質(zhì)，是當(dāng)?shù)爻Ｓ玫碾缰破贩N，具有植株高、葉柄多的特點(diǎn)，其中高梗白和箭桿白葉片少，中其白和無(wú)錫白葉片多[5]。

將聚類(lèi)結(jié)果轉(zhuǎn)換為協(xié)表征矩陣，對(duì)協(xié)表征矩陣和相似系數(shù)矩陣的相關(guān)性進(jìn)行Mantel檢驗(yàn)，結(jié)果表明2種矩陣極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.80，說(shuō)明聚類(lèi)結(jié)果能很好地體現(xiàn)種質(zhì)之間的遺傳關(guān)系[6]。

3 結(jié)論與討論

以表型性狀作為形態(tài)學(xué)標(biāo)記進(jìn)行種質(zhì)資源的遺傳分析，是其他分析手段的基礎(chǔ)，也是目前許多不具備分子標(biāo)記分析手段植物的主要分析方法，通過(guò)主成分分析能夠?qū)Ρ硇托誀钭鬟M(jìn)一步的分析，以便可以在不損失或很少損失原有形態(tài)性狀信息的前提下，將原來(lái)的多個(gè)性狀轉(zhuǎn)換為個(gè)數(shù)較少而且不相關(guān)的綜合指標(biāo)，從而簡(jiǎn)化表型性狀的分類(lèi)工作[7]，減少聚類(lèi)分析的誤差。

本研究中的50份種質(zhì)能夠分為3類(lèi)，其中第1類(lèi)具有較強(qiáng)的耐熱性，包括具有一定耐熱性的五月慢、四月慢等前期耐寒、后期耐熱的耐抽薹品種，但是本研究中并沒(méi)有進(jìn)行耐熱性檢驗(yàn)，表明目前新品種選育中存在相互模仿，甚至造成異名同種或者同名異種等破壞市場(chǎng)秩序的行為，這與市場(chǎng)實(shí)際情況相符合。同時(shí)，這類(lèi)包含2個(gè)具有耐寒性的黃心菊品種，因此有必要進(jìn)一步檢驗(yàn)黃心菊種質(zhì)的耐熱特性。本研究中的聚類(lèi)分析結(jié)果與種質(zhì)比較明顯的特征植株顏色關(guān)系不大，顏色對(duì)種質(zhì)資源的分類(lèi)不具有決定性作用。

隨著現(xiàn)代分子生物技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是分子標(biāo)記技術(shù)的成熟應(yīng)用，結(jié)合形態(tài)學(xué)標(biāo)記，能夠準(zhǔn)確地研究種質(zhì)之間的遺傳關(guān)系。但是分子標(biāo)記技術(shù)的大規(guī)模利用還主要集中在一些模式植物中，在許多蔬菜作物中目前還沒(méi)有條件開(kāi)展分子水平的研究。利用雜種優(yōu)勢(shì)、開(kāi)發(fā)適合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求的新品種同樣迫切[8]，因此，作為育種研究的基礎(chǔ)，種質(zhì)資源的保存、研究及利用都是現(xiàn)代育種工作的一部分。利用相對(duì)傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)標(biāo)記，結(jié)合有效的生物學(xué)統(tǒng)計(jì)方法能夠提供一條可行的研究道路，從而提高育種效率，為地方種質(zhì)資源的保護(hù)等工作構(gòu)建基礎(chǔ)、提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]成素云. 不結(jié)球白菜雄性不育新種質(zhì)P70-203的研究及雜交種指紋圖譜鑒定[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

[2]孔秋生. 蘿卜種質(zhì)資源多樣性和親緣關(guān)系的研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2003.

[3]韓建明. 不結(jié)球白菜種質(zhì)資源遺傳多樣性和遺傳模型分析及bcDREB2基因片段克隆[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[4]孫 繼，葉利勇，陶月良.蕪菁種質(zhì)資源形態(tài)性狀的多樣性分析[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（3）：248-251.

[5]曹壽椿，李式軍. 白菜地方品種的初步研究 Ⅲ. 主要生物學(xué)特性的研究[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1981（1）：40-48.

[6]于愛(ài)霞. 三色堇自交系遺傳多樣性評(píng)價(jià)及化學(xué)去雄的初步研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[7]趙德新，孫治強(qiáng)，任子君，等. 茄子形態(tài)學(xué)性狀主成分分析及聚類(lèi)分析[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，43（4）：393-397.

[8]王勝軍，陸作楣，萬(wàn)建民. 采用表型和分子標(biāo)記聚類(lèi)研究雜交秈稻親本的遺傳多樣性[J]. 中國(guó)水稻科學(xué)，2006，20（5）：475-480.endprint

摘要：為了了解南京地區(qū)不結(jié)球白菜種質(zhì)遺傳多樣性，對(duì)50份白菜種質(zhì)的株高、株型等15個(gè)形態(tài)學(xué)性狀進(jìn)行了主成分分析和聚類(lèi)分析。結(jié)果表明，15個(gè)形態(tài)學(xué)性狀的平均變異系數(shù)為30.35%，其中葉柄長(zhǎng)的變異系數(shù)最大，為5848%，其次為株型、葉柄質(zhì)量和葉形。主成分分析表明植株葉片指標(biāo)、葉柄指標(biāo)、植株外形和顏色指標(biāo)等4個(gè)主成分代表了80.04%的變異，并以此進(jìn)行聚類(lèi)分析，依據(jù)種質(zhì)間遺傳距離將供試材料聚為夏播品種、秋播品種和腌制品種等3個(gè)大類(lèi)。

關(guān)鍵詞：白菜；種質(zhì)資源；主成分分析；聚類(lèi)分析

中圖分類(lèi)號(hào)： S634.302.4 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1002-1302（2014）03-0106-03

白菜（Brassica campestris ssp. chinensis Makino）別稱(chēng)青菜、小白菜，北方也稱(chēng)油菜，是我國(guó)重要的十字花科蔬菜，在蔬菜周年生產(chǎn)和供應(yīng)上占有重要地位[1]。白菜在南京地區(qū)栽培歷史悠久，種植面積很大，因此南京地區(qū)白菜種質(zhì)資源豐富。本研究通過(guò)收集南京地區(qū)地方品種種質(zhì)資源及市場(chǎng)上的主栽品種，分析南京地區(qū)白菜種質(zhì)遺傳多樣性，以篩選優(yōu)良種質(zhì)進(jìn)行保存利用。

1 材料和方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料為江蘇省南京市蔬菜科學(xué)研究所收集，來(lái)源于南京市市場(chǎng)銷(xiāo)售的純度較高的白菜品種和常見(jiàn)的地方品種，詳見(jiàn)表1。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 試驗(yàn)設(shè)計(jì) 2012 年春秋2季在江蘇省南京市蔬菜科學(xué)研究所試驗(yàn)基地直播種植，采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，3 次重復(fù)，每小區(qū)種植50株，施肥量、水分管理和病蟲(chóng)害防治等根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際實(shí)施。

1.2.2 性狀觀察記載 在白菜采收期，每個(gè)小區(qū)隨機(jī)抽取5株調(diào)查株型、株高、開(kāi)展度、成葉數(shù)、葉形、葉色、葉長(zhǎng)、葉質(zhì)量、葉寬、葉柄形、葉柄色、葉柄長(zhǎng)、葉柄上下寬、葉柄質(zhì)量等性狀，然后將質(zhì)量性狀賦值以進(jìn)行分析[2]，具體賦值見(jiàn)表2。

1.2.3 數(shù)據(jù)處理方法 采用SPSS 19.0進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。首先將數(shù)量性狀和質(zhì)量性狀的數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，再進(jìn)行主成分分析，獲得特征值和特征向量，以歐氏距離為聚類(lèi)統(tǒng)計(jì)量，采用最遠(yuǎn)距離法進(jìn)行主成分聚類(lèi)分析并形成樹(shù)狀圖。將聚類(lèi)結(jié)果轉(zhuǎn)換為協(xié)表征矩陣，用Macomb程序?qū)垲?lèi)結(jié)果和相似系數(shù)矩陣之間的相關(guān)性進(jìn)行Mantel檢驗(yàn)[3]。

2 結(jié)果與分析

2.1 形態(tài)性狀的多樣性分析

表3表明，不同的種質(zhì)之間存在很大的變異，各性狀在不同材料之間表現(xiàn)出了不同程度的多樣性。在觀察的15個(gè)性狀中，平均變異系數(shù)為30.35%，其中葉柄長(zhǎng)的變異系數(shù)最大，為58.48%；其次為株型、葉柄質(zhì)量和葉形；變異系數(shù)最小的是開(kāi)展度，僅為12.30%。變異系數(shù)的大小與性狀的變異范圍成正相關(guān)，即變異系數(shù)越大，表明性狀的變異范圍越大。當(dāng)然，表型性狀的變異系數(shù)是在賦值后計(jì)算出來(lái)的，因此不同性狀之間賦值的差異也影響著變異系數(shù)的大小[4]。

2.2 主成分分析

表4表明，前4個(gè)主成分的貢獻(xiàn)率依次為35.656 1%、20871 4%、15.339 2%和8.538 6%，累計(jì)貢獻(xiàn)率為 80.405 3%，可以用來(lái)進(jìn)行聚類(lèi)分析。第1主成分中葉長(zhǎng)、葉寬和葉質(zhì)量絕對(duì)值較大，表明第1主成分反映的主要是葉片指標(biāo)；第2主成分中葉柄寬和葉柄質(zhì)量的絕對(duì)值較大，表明第2主成分反映的是葉柄指標(biāo)；第3主成分中株型和株高的絕對(duì)值較大，表明第3主成分反映的是外形指標(biāo)；第4主成分中葉色和葉柄色的系數(shù)絕對(duì)值較大，表明第4主成分反映的是顏色指標(biāo)。因此，本研究中對(duì)白菜種質(zhì)進(jìn)行分類(lèi)依次考慮的指標(biāo)分別為植株葉片、葉柄、植株外形和顏色等4個(gè)指標(biāo)。

2.3 聚類(lèi)分析

根據(jù)主成分表達(dá)式計(jì)算出各個(gè)品種的4個(gè)主成分值進(jìn)行聚類(lèi)分析（圖1）。供試的50份種質(zhì)在遺傳距離為17.5時(shí)，能夠分為三大類(lèi)：第一大類(lèi)為夏播品種。包含20份種質(zhì)，分為2個(gè)亞組，第1亞組以華冠為代表的耐熱雜交白菜品種，株型美觀，商品性好；第2亞組包含黃心菊3份種質(zhì)。第二大類(lèi)為秋播品種。包含26份種質(zhì)，同樣可以分為2個(gè)亞組，其中第1亞組包含矮腳黃等11份種質(zhì)，以地方品種為主，品種外觀一般；第2亞組包含精華等15份種質(zhì)，是市場(chǎng)上的雜交秋播品種，具有葉片卵圓、葉色淺、株型美觀的特點(diǎn)。第三大類(lèi)為腌制品種。包含高梗白等4份種質(zhì)，是當(dāng)?shù)爻Ｓ玫碾缰破贩N，具有植株高、葉柄多的特點(diǎn)，其中高梗白和箭桿白葉片少，中其白和無(wú)錫白葉片多[5]。

將聚類(lèi)結(jié)果轉(zhuǎn)換為協(xié)表征矩陣，對(duì)協(xié)表征矩陣和相似系數(shù)矩陣的相關(guān)性進(jìn)行Mantel檢驗(yàn)，結(jié)果表明2種矩陣極顯著相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.80，說(shuō)明聚類(lèi)結(jié)果能很好地體現(xiàn)種質(zhì)之間的遺傳關(guān)系[6]。

3 結(jié)論與討論

以表型性狀作為形態(tài)學(xué)標(biāo)記進(jìn)行種質(zhì)資源的遺傳分析，是其他分析手段的基礎(chǔ)，也是目前許多不具備分子標(biāo)記分析手段植物的主要分析方法，通過(guò)主成分分析能夠?qū)Ρ硇托誀钭鬟M(jìn)一步的分析，以便可以在不損失或很少損失原有形態(tài)性狀信息的前提下，將原來(lái)的多個(gè)性狀轉(zhuǎn)換為個(gè)數(shù)較少而且不相關(guān)的綜合指標(biāo)，從而簡(jiǎn)化表型性狀的分類(lèi)工作[7]，減少聚類(lèi)分析的誤差。

本研究中的50份種質(zhì)能夠分為3類(lèi)，其中第1類(lèi)具有較強(qiáng)的耐熱性，包括具有一定耐熱性的五月慢、四月慢等前期耐寒、后期耐熱的耐抽薹品種，但是本研究中并沒(méi)有進(jìn)行耐熱性檢驗(yàn)，表明目前新品種選育中存在相互模仿，甚至造成異名同種或者同名異種等破壞市場(chǎng)秩序的行為，這與市場(chǎng)實(shí)際情況相符合。同時(shí)，這類(lèi)包含2個(gè)具有耐寒性的黃心菊品種，因此有必要進(jìn)一步檢驗(yàn)黃心菊種質(zhì)的耐熱特性。本研究中的聚類(lèi)分析結(jié)果與種質(zhì)比較明顯的特征植株顏色關(guān)系不大，顏色對(duì)種質(zhì)資源的分類(lèi)不具有決定性作用。

隨著現(xiàn)代分子生物技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是分子標(biāo)記技術(shù)的成熟應(yīng)用，結(jié)合形態(tài)學(xué)標(biāo)記，能夠準(zhǔn)確地研究種質(zhì)之間的遺傳關(guān)系。但是分子標(biāo)記技術(shù)的大規(guī)模利用還主要集中在一些模式植物中，在許多蔬菜作物中目前還沒(méi)有條件開(kāi)展分子水平的研究。利用雜種優(yōu)勢(shì)、開(kāi)發(fā)適合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展要求的新品種同樣迫切[8]，因此，作為育種研究的基礎(chǔ)，種質(zhì)資源的保存、研究及利用都是現(xiàn)代育種工作的一部分。利用相對(duì)傳統(tǒng)的形態(tài)學(xué)標(biāo)記，結(jié)合有效的生物學(xué)統(tǒng)計(jì)方法能夠提供一條可行的研究道路，從而提高育種效率，為地方種質(zhì)資源的保護(hù)等工作構(gòu)建基礎(chǔ)、提供依據(jù)。

參考文獻(xiàn)：

[1]成素云. 不結(jié)球白菜雄性不育新種質(zhì)P70-203的研究及雜交種指紋圖譜鑒定[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2009.

[2]孔秋生. 蘿卜種質(zhì)資源多樣性和親緣關(guān)系的研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2003.

[3]韓建明. 不結(jié)球白菜種質(zhì)資源遺傳多樣性和遺傳模型分析及bcDREB2基因片段克隆[D]. 南京：南京農(nóng)業(yè)大學(xué)，2007.

[4]孫 繼，葉利勇，陶月良.蕪菁種質(zhì)資源形態(tài)性狀的多樣性分析[J]. 浙江農(nóng)業(yè)科學(xué)，2007（3）：248-251.

[5]曹壽椿，李式軍. 白菜地方品種的初步研究 Ⅲ. 主要生物學(xué)特性的研究[J]. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，1981（1）：40-48.

[6]于愛(ài)霞. 三色堇自交系遺傳多樣性評(píng)價(jià)及化學(xué)去雄的初步研究[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2012.

[7]趙德新，孫治強(qiáng)，任子君，等. 茄子形態(tài)學(xué)性狀主成分分析及聚類(lèi)分析[J]. 河南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，43（4）：393-397.

[8]王勝軍，陸作楣，萬(wàn)建民. 采用表型和分子標(biāo)記聚類(lèi)研究雜交秈稻親本的遺傳多樣性[J]. 中國(guó)水稻科學(xué)，2006，20（5）：475-480.endprint