云南野生茄資源的分類和遺傳多樣性研究

吳麗艷 杜光輝 鮑銳 黎志彬 龔亞菊

摘 要 為了明確云南野生茄資源的遺傳背景，對其進行分類鑒定，本研究利用9個形態(tài)性狀和8對SSR引物對從云南省搜集的43份野生茄資源進行遺傳多樣性分析。6個數(shù)量性狀的變異系數(shù)在14.89%～95.64%之間，變異系數(shù)最大的性狀是單果重，最小的是果實橫徑，遺傳多樣性指數(shù)在1.638～1.993之間。3個質(zhì)量性狀中，果實顏色主要為綠色和綠紫色，果實形狀主要為圓球形和卵圓形，而果肉顏色主要是白色和綠白色。特征值大于1的主成分共3個，累計貢獻率為69.453%，其中果實特征占主要成分。8對SSR引物的平均有效等位基因數(shù)為1.727 6，Shannons信息指數(shù)為0.641 1，多樣性指數(shù)為0.385 0。非加權(quán)算術(shù)平均法（UPGMA）聚類分析表明，在相似系數(shù)0.48處，43份野生茄資源劃分為2大類群，第一類群包括7份野茄材料，其余36份為第二類群。以上結(jié)果可為野生茄資源的進一步研究和利用提供理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞 野生茄；形態(tài)性狀；SSR標記；遺傳多樣性；聚類分析

中圖分類號 S641.1 文獻標識碼 A

Classification and Genetic Diversity of Wild Eggplant Resources

in Yunnan

WU Liyan1， 2， DU Guanghui2， BAO Rui1， LI Zhibin1， GONG Yaju1*

1 Horticultural Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences， Kunming， Yunnan 650205， China

2 College of Agriculture， Yunnan University， Kunming， Yunnan 650091， China

Abstract To clarify the genetic background and classification of wild eggplant resources， an analyses of the genetic diversity of 43 accessions of wild eggplants from Yunnan were carried out with 9 morphological characters and 8 SSR markers. The coefficient of variation of six quantitative characters of wild eggplants was 14.89%-95.64%. The maximum coefficient of variation was the weight of single fruit， and the minimum was fruit diameter. The index of genetic diversity was 1.638-1.993. Three qualitative characters of wild eggplants were detected. The fruit color was mainly green and green/purple， the fruit shape was ovoid and spherical shape， and the flesh color was white and green/white. There were three components whose eigen values were more than 1， and the cumulative percentage was 69.453%. The fruit characteristics accounted for the major component. An average of effective number of alleles was 1.7276， Shannon's information index was 0.6411 and PIC （polymorphism information content） was 0.3850. 43 wild eggplants were divided into two groups by 8 SSR markers. There were 7 wild eggplants in the first group and 36 resources in the second. The results were useful to innovate and utilize wild eggplant resources.

Key words wild eggplant； morphological character； SSR marker； genetic diversity； cluster analysis

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.06.006

茄子（Solanum melongena L.）是人們喜愛的蔬菜作物，風味鮮美、營養(yǎng)價值高，需求量大，具有廣闊的消費市場。中國栽培茄子的歷史悠久，一般被認為是第二起源地，是目前茄子種植面積最大和保存茄子種質(zhì)資源最多的國家[1]。

研究表明，栽培茄子自人工馴化以來，一直被人類定向選擇，雖然存在著各種地方品種，但由于選擇目標的一致性，導致栽培茄子種質(zhì)資源遺傳相似性高，遺傳基礎(chǔ)狹窄[2-4]。野生茄子是茄子種質(zhì)資源重要的一部分，野生材料的進化是自由而不受限制的，遺傳物質(zhì)存在著相互交換，相互之間的差異大，遺傳背景非常的寬[5]。云南省及周邊地區(qū)蘊藏著豐富的野生茄子資源[6]，但目前對野生茄子資源的鑒定、評價僅限于少數(shù)幾個材料的形態(tài)特征的簡單鑒定與描述，鑒定和評價的力度及有利基因的挖掘和利用明顯不夠，目前的相關(guān)研究和報道很少，尚未有效利用[7]。

本研究采用形態(tài)性狀和分子（SSR）標記結(jié)合的方法，對從云南省收集和保存的43份野生茄子資源的遺傳多樣性進行研究，明確其變異豐富程度和親緣關(guān)系，旨在為茄子種質(zhì)資源的創(chuàng)新和育種利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 材料

所用材料均為云南省農(nóng)業(yè)科學院園藝作物研究所多年來從云南省收集和保存的野茄資源，供試材料編號和名稱見表1。

1.2 方法

1.2.1 形態(tài)性狀的調(diào)查分析 試驗設(shè)計：供試材料于2014～2015年種植于云南省農(nóng)業(yè)科學院園藝作物研究所試驗基地，小區(qū)面積6 m2，株行距35 cm×60 cm，每小區(qū)定植30株，采取隨機區(qū)組設(shè)計，3次重復，常規(guī)方法進行田間管理。

性狀調(diào)查：參照《茄子種質(zhì)資源描述規(guī)范和數(shù)據(jù)標準》[8]，在對茄子始花期，對43份野茄資源的株高、首花節(jié)位和葉片長度3個性狀進行測量和記錄；茄果成熟期后，從各個小區(qū)的不同植株上隨機選取10個成熟果實，對茄果果色、果形、單果重、果實的橫徑和縱徑以及果肉顏色6個果實性狀進行測量和記算。以上測定均設(shè)3次重復。對供試材料的數(shù)量性狀用直尺或游標卡尺測量長度、電子秤稱量質(zhì)量，對果色、果形和果肉色等質(zhì)量性狀進行數(shù)量化賦值，具體標準如下：

（1）商品果色：白=1、白綠=2、綠=3、綠紫=4、淺紫=5、鮮紫=6、紫紅=7。

（2）商品果形：扁圓形=1、圓球形=2、高圓形=3、卵圓形=4、長卵形=5、長筒形=6、短棒形=7、長棒形=8、羊角形=9、南瓜形=10。

（3）商品果肉顏色：白=1、綠白=2、淺綠=3、綠=4。

1.2.2 SSR標記分析 種子的萌發(fā)：茄子種子經(jīng)赤霉素浸種處理4～6 h后，用紙培法在培養(yǎng)皿中進行發(fā)芽。完全出芽后，取5株幼苗（去除種皮），放入2 mL離心管中，液氮速凍后，貯存于–80 ℃冰箱內(nèi)待用。

DNA的提?。翰捎萌浇穑═ransgen）公司的植物全基因提取試劑盒（產(chǎn)品編號：EE111-01）進行DNA的提取，具體步驟參照試劑盒說明進行。DNA質(zhì)量和濃度通過1%瓊脂糖凝膠電泳檢測和核酸分析儀測定，稀釋至50 ng/μL備用。

SSR引物的篩選和擴增：選取53對已報道的茄子SSR引物[9-10]，以5個形態(tài)性狀差異較大野生茄資源的DNA作模板進行特異性引物篩選。最終，選擇條帶清晰、有差異帶和重復性好的8條多態(tài)性引物（表2），用于全部野生茄材料的檢測分析。由昆明碩擎生物科技有限公司進行SSR引物的合成、篩選和擴增，擴增產(chǎn)物的檢測通過毛細管電泳進行，利用GeneMapper 4.0分析和保存結(jié)果。

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 形態(tài)性狀數(shù)據(jù)的處理分析 利用軟件Excel 2010對數(shù)據(jù)進行整理，采用SPSS 16.0計算性狀的平均值（X）、標準差（s）、最大值和最小值以及變異系數(shù)等。參考賈利等[11]的報道，將所有材料的每個性狀劃分為10個等級，按第1級Xi<（X-2s）到第10級Xi>（X+2s），每0.5s為1級，每1級的相對頻率（Pi）用于計算遺傳多樣性指數(shù)。遺傳多樣性指數(shù)計算公式：H=-∑Pi×lnPi，式中，Pi為某性狀第i級別內(nèi)材料份數(shù)占總份數(shù)的百分比。通過SPSS 16.0軟件中的因子分析，對所有材料的9個性狀進行主成分分析。

1.3.2 SSR數(shù)據(jù)的處理分析 根據(jù)毛細管電泳檢測結(jié)果，每1對SSR引物檢測出的1個位點，把每1條多態(tài)性條帶記為1個等位基因，以AA、BB為純合等位基因，AB為雜合型進行數(shù)據(jù)記錄。以POPGENE 32分析所得數(shù)據(jù)的等位變異數(shù)、有效等位基因數(shù)和Shannons信息指數(shù)。每個SSR位點的多態(tài)性信息量（Polymorphism information content， PIC）按公式PIC=1-∑fi2計算，其中fi為i位點的基因頻率[12]。同時，將數(shù)據(jù)以0、1型數(shù)據(jù)統(tǒng)計記錄，即有帶記為1、無帶記為0、缺失記為9，應用NTsys 2.10e軟件根據(jù)相似系數(shù)的非加權(quán)平均數(shù)（UPGMA）法進行聚類分析，獲得樹狀聚類圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 基于形態(tài)性狀的遺傳多樣性分析

2.1.1 數(shù)量性狀的遺傳多樣性分析 從表3可看出，43份野茄的株高在59.5～160.0 cm之間，葉片長度在19.5～39.6 cm之間，首花節(jié)位在2.7～13.3之間；果實橫為在1.0～10.2 cm，縱徑為1.0～28.6 cm；單果重為0.5～410.0 g。6個數(shù)量性狀的變異系數(shù)在14.89%～95.64%之間，其中，變異系數(shù)最大的是單果重，變異系數(shù)最小的是果實橫徑。遺傳多樣性指數(shù)在1.638～1.993之間，6個性狀的遺傳多樣性指數(shù)排序為株高>葉片長>果實橫徑>果實縱徑>單果重>首花節(jié)位。

2.1.2 質(zhì)量性狀的遺傳多樣性分析 43份野生茄子在果色、果形和果肉顏色3個質(zhì)量性狀在10個等級中的分布見表4。果實顏色主要集中在綠色和綠紫色，其次是淺紫色。果實形狀主要有圓球形和卵圓形2種。而果肉顏色主要是白色和綠白色。3個性狀的遺傳多樣性指數(shù)都在1.000以上，其中，果形的遺傳多樣性指數(shù)最高（1.702），其次是果色（1.697），最小是果肉顏色（1.167）。

2.1.3 形態(tài)性狀的主成分分析 對43份野茄材料進行KMO和Bartlett檢驗可知，KMO值為0.537（>0.5），偏相關(guān)性很弱；同時，Bertlett檢驗p<0.1%，適于做主成分分析。對43份材料主成分分析可知（表5），特征值大于1的主成分共有3個，累計方差貢獻率為69.453%。各表型性狀在主成分分析中的系數(shù)絕對值較大的，則歸于該主成分中。第1主成分貢獻率為39.826%，可概括為果實因子，包括果實橫徑0.901、單果重0.822、果實縱徑0.799，以及果肉顏色-0.711、果形0.531。第2主成分貢獻率為17.815%，可概括為植株和花因子，包括首花節(jié)位0.752和株高0.717。第3主成分貢獻率為11.811%，主要是果色0.809和葉片長-0.584。

2.2 SSR標記的遺傳多樣性分析

2.2.1 SSR標記的多態(tài)性信息分析 在8對SSR引物中（表6），引物CSM33觀察到的等位基因數(shù)為5個，引物CSM71為4個，其他引物觀測到的等位基因數(shù)（NA）為2個。8對引物的有效等位基因數(shù)（NE）的均值為1.727 6，最高值為引物CSM33的2.650 9，最低值為引物CSM27的1.175 8。Shannons信息指數(shù)（I）在0.282 2～1.150 6間，均值為0.641 1，而多態(tài)性信息指數(shù)（PIC）在0.149 5-0.622 78間，均值為0.385 0。

2.2.2 SSR標記的聚類分析 利用NTsys軟件，通過相似系數(shù)的計算和SAHN中UPGMA方法的聚類，43份野茄資源在相似系數(shù)約為0.48處可分成2大類群（圖1）。其中，第一大類群共有7份資源，包括序列號2、35、39、40、41、42和43；第二大類群包括剩下的36份資源，在相似系數(shù)約為0.671處，第二大類群進一步分出1和11。隨著相似系數(shù)的增加，第二類群進一步分出36以及12和16等。

3 討論

3.1 野茄的形態(tài)分類和遺傳多樣性分析

形態(tài)性狀的鑒定和描述是種質(zhì)資源研究最基本的方法和途徑，是種以上或種內(nèi)分類不可缺少的重要依據(jù)之一[13]。本研究選取了在茄子資源描述中比較重要的9個形態(tài)性狀，其中6個數(shù)量性狀和3個質(zhì)量性狀。通過計算發(fā)現(xiàn)，數(shù)量性狀的變異系數(shù)變化范圍為14.89%～95.64%，變異系數(shù)最大的是單果重，其次是果實縱徑。并且，6個數(shù)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)都在1.5以上。同時，3個質(zhì)量性狀的遺傳多樣性指數(shù)也都在1.0以上。通過以上的結(jié)果可以看出，野生茄子資源在9個重要的形態(tài)性狀中的遺傳多樣性較為豐富，尤其是單果重，最大的410 g，而最小的才0.5 g，果實的大小涵蓋的范圍較廣。所以，野生茄子資源的開發(fā)和利用可以彌補栽培茄由于種質(zhì)資源遺傳相似性高，遺傳基礎(chǔ)狹窄[2， 4]而造成育種困難的問題。

傳統(tǒng)上，栽培茄一般按果形進行分類，Bailey[14]將茄子按果形分為圓茄類，長茄類和矮茄類（卵圓茄）3個變種；周長久[15]將果形指數(shù)在0.8～1.4之間的劃分為圓茄，1.4～3.0的劃分為卵茄，大于3的劃分為長茄。連勇等[16]按照我國各地區(qū)主栽茄子的果形和果色將中國大致分為7個茄子地方品種類型分布區(qū)域。本研究主成分分析結(jié)果顯示，前3個主成分累積貢獻為69.453%，其中第1主成分中，數(shù)值較高的是果實橫徑0.901單果重0.822果實縱徑0.799，以及果肉顏色-0.711、果形0.531，所以果實形態(tài)特征占主要成分。因此，野茄資源的鑒定及利用應注重果實形態(tài)的指標。

3.2 野茄的分子分類和遺傳多樣性分析

前人關(guān)于SSR標記用于茄子種質(zhì)資源的遺傳多樣性研究的報道較多[2， 5， 12， 17-18]。這些研究均證明SSR標記是一種經(jīng)濟、有效的分子標記技術(shù)，能在茄科內(nèi)通用[19-20]。本研究從54對已報道的SSR引物中篩選出8對多態(tài)性引物，這些引物的Shannons信息指數(shù)在0.282 2～1.150 6之間，而多態(tài)性信息指數(shù)為0.149 5～0.622 78，基本把所選資源全部分開。本研究中，供試材料的遺傳相似系數(shù)在0.48～1.00之間，說明多數(shù)材料間具有一定的遺傳差異，但總體供試材料遺傳基礎(chǔ)相對比較狹窄。其中，106、105、197、250、180、181、192、193-1和194等材料遺傳距離較遠，可能是茄子的近緣野生種，而其他大部分材料在相似系數(shù)0.72以上，與栽培種較近，可能是茄子的半栽培種。

本研究從形態(tài)和分子水平上分析了野茄資源的遺傳多樣性關(guān)系，可以根據(jù)本結(jié)果在保證達到育種目標的前提下，在育種時選用不同類群的自交系配制組合，避免育種過程中出現(xiàn)遺傳背景狹窄、變異度降低等問題，進而可以減少親本選擇、選配的盲目性，提高育種效率。

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