10個(gè)百日菊材料數(shù)量性狀的遺傳距離分析

呂新華　劉彤　張霞

摘要：對(duì)10個(gè)不同來(lái)源的百日菊材料進(jìn)行了主成分分析，根據(jù)6個(gè)性狀計(jì)算了彼此間的遺傳距離，并根據(jù)遺傳距離將10個(gè)地理來(lái)源不同的材料進(jìn)行分類。主成分分析結(jié)果顯示，6個(gè)性狀可簡(jiǎn)化為2個(gè)主成分，即株型因子和花朵觀賞因子，2個(gè)主成分可保留81.54%的信息量，計(jì)算彼此間的遺傳距離為0.601～8.881。根據(jù)遺傳差異的大小進(jìn)行聚類分析，10個(gè)材料可被分為兩大類群：赤峰夢(mèng)境、酒泉、美國(guó)、四川、北京、日本、云南當(dāng)?shù)?、云南引種在第1個(gè)類群，新疆本地、野生百日草在第2個(gè)類群。

關(guān)鍵詞：百日菊；遺傳距離；主成分分析；聚類分析

中圖分類號(hào)： S682.1+10.32文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A文章編號(hào)：1002-1302（2015）01-0187-02

收稿日期：2014-03-10

基金項(xiàng)目：石河子大學(xué)優(yōu)秀青年培育項(xiàng)目（編號(hào)：2013ZRKXYQ13）。

作者簡(jiǎn)介：呂新華（1979—），女，山東聊城人，碩士，講師，主要從事植物遺傳學(xué)研究。E-mail：1216747845@qq.com。百日菊（Zinnia elegans），別稱百日草、對(duì)葉菊，花大色艷，開花早，花期長(zhǎng)，株型美觀，是常見的花壇、花境材料，目前世界各地均有分布。隨著鮮花市場(chǎng)需求的擴(kuò)大，百日菊也出現(xiàn)了規(guī)模式的栽培。高質(zhì)量的鮮花需要有優(yōu)良的種子。與國(guó)外近百年的觀賞植物育種史相比，國(guó)內(nèi)花卉育種起步晚，從事觀賞植物的育種工作者相對(duì)較少，對(duì)大多數(shù)的觀賞植物的園藝性狀遺傳規(guī)律的研究與積累較少。為了培育優(yōu)良的百日菊品種，了解國(guó)內(nèi)主要材料的特點(diǎn)及材料間的親緣關(guān)系是亟待解決的問題。遺傳距離（genetic distance）是衡量品種間若干性狀綜合遺傳差異大小的指標(biāo)，在水稻、玉米、大豆、煙草、蓖麻等作物上都有相關(guān)應(yīng)用[1-2]。計(jì)算遺傳距離的方法很多，目前常用的有生化標(biāo)記方法、DNA分子標(biāo)記方法、數(shù)量遺傳學(xué)的方法等。本研究對(duì)10個(gè)不同來(lái)源的百日菊材料進(jìn)行數(shù)量性狀的遺傳距離分析，旨在初步明確它們之間的親緣關(guān)系，以期為雜交育種合理選配親本提供一定的理論依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)材料

試驗(yàn)材料分別來(lái)源于新疆本地、日本、酒泉、北京、云南引種、四川、美國(guó)、內(nèi)蒙古赤峰、云南本地及野生百日菊。

1.2方法

試驗(yàn)在石河子大學(xué)試驗(yàn)站進(jìn)行，田間種植采用隨機(jī)區(qū)組設(shè)計(jì)，重復(fù)3次。每個(gè)品種隨機(jī)抽取10株調(diào)查，記錄植株的株高（x1）、葉片數(shù)（x2）、分支（x3）、冠幅（x4）、花徑（x5）、重瓣數(shù)（x6）等6個(gè)性狀，對(duì)10個(gè)百日菊樣品進(jìn)行遺傳距離分析。

1.3統(tǒng)計(jì)分析

用SPSS 19.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行方差分析、主成分分析和聚類分析。

2結(jié)果與分析

2.1方差分析

根據(jù)主成分分析的原理，首先必須剔除品種中沒有顯著差異的性狀，對(duì)考察的10個(gè)樣品進(jìn)行方差分析，結(jié)果（表1）表明所選性狀品種間的差異都達(dá)到顯著水平，符合主成分分析的要求。

表1百日菊6個(gè)性狀的方差分析

性狀樣品間差異株高14.16**冠幅4.641**葉片數(shù)9.071**分支9.245**花徑5.887**重瓣數(shù)20.469**注：“**”為0.01顯著水平：“*”為0.05顯著水平。

2.2主成分分析

對(duì)10份百日菊樣品的6個(gè)性狀進(jìn)行主成分分析，計(jì)算得到6個(gè)特征根和6個(gè)相應(yīng)的特征向量，從中選取2個(gè)最大的特征根，貢獻(xiàn)率達(dá)約81.6%（表2）。

表2主因子方差解釋

主因子數(shù)特征值方差貢獻(xiàn)率

（%）累計(jì)方差貢獻(xiàn)率

（%）株高2.78346.37546.375葉片數(shù)2.11435.23381.608分支0.79913.31094.929冠幅0.1692.82597.754花徑0.1001.67399.427重瓣數(shù)0.0340.573100

從表3可以看出，第一主成分的向量中，載荷較高且符號(hào)為正的性狀有葉片數(shù)、冠幅，其次為分支數(shù)，最后是株高。符號(hào)為負(fù)的為重瓣數(shù)和花徑。第一主成分向量中葉片數(shù)及冠幅的貢獻(xiàn)率較高，所以將第一主成分定義為株型因子。同樣，在第二主成分的向量中，載荷較高且符號(hào)為正的性狀有花徑、重

表3主因子和綜合主因子值

序號(hào)性狀y1y21株高0.445-0.342 82葉片數(shù)0.9370.094 373分支0.7850.578 724冠幅0.8990.287 975花徑-0.2950.906 176重瓣數(shù)-0.4410.865 21

瓣數(shù)，符號(hào)為負(fù)的為株高，定義第二主成分為觀賞因子。

2.3聚類分析

篩選出特征根累計(jì)貢獻(xiàn)率為81.6%的2個(gè)主成分，各品種主成分向量間的幾何距離即為各百日菊材料間的遺傳距離，本研究用歐式距離表示各材料之間的遺傳距離。求出主成分向量間的遺傳距離。

選取4個(gè)主成分分值建立主因子模型，計(jì)算主因子值（表4）。

y1=0.445x1+0.937x2+0.785x3+0.899x4-0.295x5-

表410個(gè)百日菊樣品的主成分向量

由圖1可知，10個(gè)百日菊樣品可分成2個(gè)大類群，來(lái)源地為赤峰、酒泉、美國(guó)、四川、北京、日本、云南當(dāng)?shù)?、云南引的材料分在?個(gè)類群，新疆本地栽培的和野生百日草在第2個(gè)類群。第1個(gè)類群又可分成2個(gè)亞群，其中來(lái)源為日本、美國(guó)、赤峰、云南引種、北京和四川的在一個(gè)亞群，來(lái)源為云南和酒泉的在另一個(gè)亞群。

由圖1還可以看出，來(lái)源為日本和美國(guó)的百日菊材料關(guān)系最近，二者雜交較難產(chǎn)生雜種優(yōu)勢(shì)；另外，來(lái)源為新疆本地的栽培種和野生百日菊以及來(lái)源為酒泉和云南的百日菊材料親緣關(guān)系都較近，據(jù)此，材料之間的親緣關(guān)系和地理環(huán)境之間并不存在直接關(guān)系。野生百日菊與各個(gè)來(lái)源的材料之間遺傳關(guān)系都較遠(yuǎn)，這可能是在人們?cè)耘喟偃站盏倪^程中，根據(jù)各種觀賞目標(biāo)做出選擇的結(jié)果。新疆本地栽培的材料與各樣品間的親緣關(guān)系也都比較遠(yuǎn)，可能因?yàn)楸镜仄贩N在新疆種植多年，對(duì)環(huán)境的適應(yīng)使其與各不同來(lái)源的材料間存在較顯著的遺傳差異。

3結(jié)論與討論

主成分分析是指在不損失或很少損失原有信息的前提下，將原來(lái)個(gè)數(shù)較多而且彼此相關(guān)的指標(biāo)轉(zhuǎn)換為新的個(gè)數(shù)較少而且彼此獨(dú)立的綜合指標(biāo)，從而達(dá)到簡(jiǎn)化多指標(biāo)分析目的的一種方法。在本試驗(yàn)中，將百日菊的6個(gè)性狀簡(jiǎn)化成株型因子和觀賞因子2個(gè)相互獨(dú)立的主成分，這2個(gè)主成分對(duì)變異的累計(jì)貢獻(xiàn)率達(dá)81.6%，其中以株型因子的貢獻(xiàn)率最大，為46.4%。

百日菊作為一種園藝植物，在育種過程中，株型及花的觀賞性都是需要考慮的因素，因此在主成分分析結(jié)果指導(dǎo)育種工作時(shí)，要綜合考慮第一、第二主成分，并根據(jù)當(dāng)?shù)卦耘喾N的特點(diǎn)，合理改善，優(yōu)化其觀賞價(jià)值。

利用多元分析估算品種間的遺傳距離并進(jìn)行聚類分析，是近年來(lái)經(jīng)常采用的且被大多數(shù)試驗(yàn)證明有效的一種測(cè)定遺傳距離的方法。遺傳距離的大小在一定程度上反映了品種間遺傳差異的大小，分類的結(jié)果在百日菊雜種優(yōu)勢(shì)利用上有一定指導(dǎo)作用。從聚類分析圖譜看，不同地理來(lái)源的樣品也可分為同一類，可見，地理差異與遺傳距離并無(wú)直接聯(lián)系。育種選配親本時(shí)，不能僅以雙親地理上的差異來(lái)判斷雙親遺傳差異的大小，而近緣品種由于選擇方向不同可能成為遺傳遠(yuǎn)緣；遺傳距離的研究結(jié)果表明，親本遺傳差異與地理差異無(wú)必然聯(lián)系，不能將地理差異作為選配親本的惟一指標(biāo)。

參考文獻(xiàn)：

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