美洲黑楊群體結(jié)構(gòu)分析及核心種質(zhì)庫構(gòu)建*

陳 存 丁昌俊 張 靜 李 波 褚延廣 蘇曉華 黃秦軍

(林木遺傳育種國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 國家林業(yè)局林木培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所 北京 100091)

美洲黑楊(Populusdeltoides)原產(chǎn)于北美洲密西西比河沿岸，是當(dāng)今世界中緯度地區(qū)最適合的短輪伐期工業(yè)用材集約經(jīng)營樹種之一，其基因資源已成為世界主栽楊樹品種的重要基因供體(Fahrenkrogetal.， 2017)。生產(chǎn)實(shí)踐表明黑楊派(Sect.Aigeiros)楊樹在我國楊樹人工林中具有主導(dǎo)地位，美洲黑楊及其與歐洲黑楊(P.nigra)的雜交后代歐美楊(P. ×euramericana)成為我國商業(yè)化楊樹的主體(蘇曉華等， 2010)。但由于美洲黑楊個體大，生長周期長，且資源豐富，因此，為了更好地保存和利用美洲黑楊種質(zhì)資源，需要具有良好的保存策略。

種質(zhì)資源管理是一項(xiàng)復(fù)雜的任務(wù)，應(yīng)該充分了解種質(zhì)資源的遺傳信息、形態(tài)多樣性和適應(yīng)性，同時需要有效識別種質(zhì)資源個體，防止資源之間的冗余(Belajetal., 2018； Jarkkoetal., 2014)。種質(zhì)庫在植物種質(zhì)資源的保護(hù)、管理和利用中發(fā)揮著重要作用，對植物育種的發(fā)展至關(guān)重要。在構(gòu)建核心種質(zhì)庫前需要充分了解種質(zhì)資源的遺傳結(jié)構(gòu)，這是對種質(zhì)資源進(jìn)行保護(hù)、利用的前提，有利于在對種質(zhì)資源有效保存的前提下進(jìn)行高效、合理的開發(fā)和利用(Wuyunetal.， 2015)。在充分了解種質(zhì)資源遺傳結(jié)構(gòu)的前提下，篩選有代表性的個體構(gòu)建核心種質(zhì)庫進(jìn)行保護(hù)和利用，能夠縮短育種進(jìn)程，加快遺傳改良(Frankeletal.， 1984)。

分子標(biāo)記技術(shù)可以應(yīng)用于種質(zhì)資源群體結(jié)構(gòu)研究和核心種質(zhì)庫構(gòu)建，其中SSR分子標(biāo)記技術(shù)因其穩(wěn)定性和多態(tài)性而得到廣泛應(yīng)用。李洪果等(2018a)利用SSR分子標(biāo)記數(shù)據(jù)，采用等位基因數(shù)目最大化法構(gòu)建了杜仲(Eucommiaulmoides)的核心種質(zhì)庫； 張捷等(2018)利用SRAP數(shù)據(jù)，采用聚類不分組的優(yōu)化LDSS法構(gòu)建了新疆野核桃(Juglansregia)的核心種質(zhì)庫； Santiago等(2018)利用SSR分子標(biāo)記技術(shù)對蘋果(Malus×domestica)的遺傳多樣性進(jìn)行研究，同時構(gòu)建蘋果核心種質(zhì)庫。

有關(guān)美洲黑楊種質(zhì)庫的研究也有所開展，倪茂磊(2011)利用24對SSR引物對124個美洲黑楊種質(zhì)進(jìn)行遺傳多樣性分析，采用逐步聚類隨機(jī)取樣的策略構(gòu)建了不同取樣比例的美洲黑楊初級核心種質(zhì)庫； 彭嬋等(2019)利用20對SSR引物數(shù)據(jù)，對363份南方型美洲黑楊無性系的遺傳多樣性進(jìn)行研究，采用逐步聚類隨機(jī)取樣法構(gòu)建核心種質(zhì)庫，最終篩選出54份核心種質(zhì)，取樣比例為15%。然而，我國引進(jìn)美洲黑楊種質(zhì)資源主要包括北方型和南方型(李文文等， 2010)，以上研究中的研究材料主要是南方型美洲黑楊，不能完整反映美洲黑楊群體的遺傳結(jié)構(gòu)。本研究選用的6個種源23個采樣點(diǎn)的338個美洲黑楊個體選自于研究組美洲黑楊基因庫，能夠較完整地反映美洲黑楊群體的遺傳信息。構(gòu)建美洲黑楊核心種質(zhì)庫的研究主要基于群體結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果對原始種質(zhì)進(jìn)行分組，然后采用逐步聚類的方法，結(jié)合位點(diǎn)等位基因數(shù)目最大化法和位點(diǎn)稀有等位基因優(yōu)先取樣策略對無性系進(jìn)行篩選。同時為了防止遺傳信息的丟失，在構(gòu)建的核心種質(zhì)庫中補(bǔ)充包含檢測位點(diǎn)丟失的等位變異基因的種質(zhì)個體形成優(yōu)化核心種質(zhì)庫，使等位基因的保留比例達(dá)到100.00%，能夠更加全面地保留原始種質(zhì)庫的遺傳信息。本研究的結(jié)果有利于對美洲黑楊基因資源進(jìn)行保護(hù)、管理和利用，促進(jìn)楊樹育種工作的發(fā)展。

1 材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

本研究中的試驗(yàn)材料最初來自于美洲黑楊主要分布區(qū)，包括北美洲圣勞倫斯河流域(加拿大魁北克省，Que)、哥倫比亞河流域(美國華盛頓州，Was)和密西西比河流域(美國密蘇里州，Mis； 艾奧瓦州，Iow； 田納西州，Ten； 路易斯安那州，Lou)。從6個種源的23個采樣點(diǎn)共選取338個美洲黑楊個體(表1)用于遺傳多樣性和群體結(jié)構(gòu)的分析，材料來源信息與前期研究(Chenetal., 2020)中的一致。

表1 美洲黑楊種質(zhì)資源信息Tab.1 Information of P. deltoides germplasm resources

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 基因組DNA提取、SSR引物篩選和PCR擴(kuò)增 采用高效的改良CTAB法(丁浩等， 2015)提取葉片基因組DNA。利用瓊脂糖凝膠電泳和8%的非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳對SSR引物進(jìn)行初步篩選，參與篩選的引物包括75對楊樹功能基因開發(fā)的引物(杜慶章等， 2010； 王保壘等， 2011； Duetal.， 2012； 2013； Wangetal.， 2012； 衛(wèi)尊征等， 2010)和70對楊樹普通引物(倪茂磊， 2011； 黃烈健等， 2004； 張香華等， 2006； Weietal.， 2014； Politovetal.， 2015)。

PCR擴(kuò)增反應(yīng)體系為25 μL混合體系： 2.5 μL 10×buffer，1.8 μL dNTPs(2.5 mmol·L-1)，正向引物(10 μmol·L-1)和反向引物(10 μmol·L-1)各1 μL，rTaq酶(5 U·μL-1)0.25 μL，DNA模板(50 ng·μL-1)1 μL和17.45 μL的去離子水(ddH2O)。PCR擴(kuò)增程序?yàn)椋?94 ℃預(yù)變性3 min； 94 ℃變性30 s，Tm℃(引物退火溫度)退火30 s，72 ℃延伸45 s，35個循環(huán)； 72 ℃延伸10 min。擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)由ABI 3730xl DNA analyzer(Applies Biosystems, USA)進(jìn)行檢測，獲取位點(diǎn)擴(kuò)增片段峰值圖，利用Gene-Marker 2.2.0軟件(SoftGenetics LLC, USA)對每個位點(diǎn)擴(kuò)增片段峰值圖進(jìn)行讀取并統(tǒng)計(jì)。

1.2.2 群體結(jié)構(gòu)分析 通過Cervus3.0.7軟件(Kalinowskietal.， 2007)和MicroChecker 2.2.3軟件(Van Oosterhoutetal.， 2004)分別檢測各個位點(diǎn)的無效等位變異頻率，其中Cervus3.0.7軟件可以計(jì)算得出位點(diǎn)的無效等位變異頻率，當(dāng)頻率大于0.2時會對后續(xù)的分析結(jié)果產(chǎn)生重要影響(文亞峰等， 2013)，MicroChecker 2.2.3軟件直接檢測位點(diǎn)是否存在明顯的無效等位變異，分析結(jié)果選取2種軟件的共同計(jì)算結(jié)果。同時利用Cervus3.0.7軟件計(jì)算位點(diǎn)的多態(tài)信息含量(PIC)。借助GeneAlEx 6.503軟件(Peakalletal.， 2012)計(jì)算等位基因數(shù)(Na)、有效等位基因數(shù)(Ne)、Shannon’s信息多樣性指數(shù)(I)、觀測雜合度(Ho)、Nei’s遺傳多樣性指數(shù)(H)、個體間和群體間Nei’s遺傳距離(GD)等遺傳多樣性參數(shù)。同時，對個體和種源群體進(jìn)行主坐標(biāo)(PCoA)分析； 利用NTSYSpc 2.10e軟件(Rohlf， 2000)進(jìn)行UPGMA聚類分析； 使用PHYLIP 3.6軟件(Felsenstein， 2005)繪制種源間的無根樹。

1.2.3 核心種質(zhì)庫構(gòu)建策略 根據(jù)群體結(jié)構(gòu)分析結(jié)果對個體進(jìn)行分組，利用NTSYSpc 2.10e軟件對每組個體進(jìn)行聚類分析，采用逐步UPGMA聚類取樣法篩選核心種質(zhì)，在每次聚類的最低分組水平的2個或多個個體材料中采用位點(diǎn)等位基因數(shù)目最大化法和位點(diǎn)稀有等位基因優(yōu)先取樣相結(jié)合的策略篩選個體，即優(yōu)先選擇等位基因數(shù)目多的個體進(jìn)入下一輪聚類，當(dāng)?shù)任换驍?shù)目相同時優(yōu)先選擇等位基因頻率低的個體，每一輪聚類篩選出一個種質(zhì)庫(張春雨， 2008)。

1.2.4 核心種質(zhì)庫代表性檢驗(yàn)方法 計(jì)算每一輪聚類形成的種質(zhì)庫的遺傳參數(shù)(Na、Ne、I、Ho、H、PIC)及與原始種質(zhì)庫的相關(guān)遺傳參數(shù)的保留比例，使用t檢驗(yàn)分析每個種質(zhì)庫與原始種質(zhì)庫之間的遺傳參數(shù)是否存在顯著差異，當(dāng)出現(xiàn)顯著差異時終止逐步聚類，將上一步形成的種質(zhì)庫確認(rèn)為核心種質(zhì)庫。同時利用主坐標(biāo)分析法(PCoA)繪制核心種質(zhì)庫和原始種質(zhì)庫的分布圖，進(jìn)一步確認(rèn)核心種質(zhì)的代表性。

1.2.5 優(yōu)化核心種質(zhì)庫構(gòu)建策略 基于位點(diǎn)等位基因數(shù)目最大化的思想(等位基因保留比例達(dá)到100.00%)，在核心種質(zhì)庫的基礎(chǔ)上構(gòu)建優(yōu)化核心種質(zhì)庫。即分析核心種質(zhì)庫與原始種質(zhì)庫之間檢測位點(diǎn)等位變異基因分布情況，統(tǒng)計(jì)核心種質(zhì)庫中丟失的等位基因，在原始種質(zhì)庫中挑選最少數(shù)量的個體包含丟失的等位基因，補(bǔ)充到核心種質(zhì)庫中，形成優(yōu)化核心種質(zhì)庫，并對優(yōu)化核心種質(zhì)庫的代表性進(jìn)行評價。如果2個或多個個體都存在缺失的等位基因，優(yōu)先選擇等位基因數(shù)多的個體，這些補(bǔ)充的個體稱為補(bǔ)充種質(zhì)。

2 結(jié)果與分析

2.1 群體結(jié)構(gòu)分析

綜合分析MicroChecker軟件和Cervus軟件對無效等位變異的檢測結(jié)果，發(fā)現(xiàn)5個位點(diǎn)存在的無效等位變異會對后續(xù)的分析結(jié)果產(chǎn)生重要影響，最終篩選出15對具有特異性和多態(tài)性的SSR引物(表2)。

為了解美洲黑楊個體間的親緣關(guān)系和群體結(jié)構(gòu)，對338個美洲黑楊個體進(jìn)行了PCoA分析，結(jié)果(圖1a)表明，338份美洲黑楊個體可分為3大類： 第1類主要包括Ten、Lou和Mis種源的大部分個體； 第2類主要包括Que和Was種源的大部分個體； 第3類主要是Iow種源的個體。以種源群體為研究對象，進(jìn)行PCoA分析(圖1b)，并基于遺傳距離繪制無根樹(圖1c)。與個體水平分析結(jié)果不同的是，Que種源群體與Mis種源群體的遺傳距離比與Was種源的更近，進(jìn)一步分析個體水平的PCoA分析結(jié)果(圖1a)可以看出，Que種源的個體分布范圍廣，但其主要的分布區(qū)域與Was種源個體的主要分布區(qū)域類似，而Mis種源的個體的主要分布區(qū)域與Lou和Ten種源個體的主要分布區(qū)域基本重合。群體水平的差異可能是因?yàn)閃as種源個體在遠(yuǎn)離Que種源個體主要分布區(qū)的方向有少量分布，Mis種源個體在Que種源個體主要分布區(qū)附近有少量分布，而Was和Mis種源包含的個體較少，整體水平的遺傳信息容易受到特殊個體遺傳信息的影響。綜合個體水平和種源群體水平的分析結(jié)果將美洲黑楊群體分為3大類型： 北方型(Que和Was種源)、中間型(Iow種源)和南方型(Ten、Lou和Mis種源)。

表2 SSR引物信息Tab.2 The information of SSR primers

圖1 美洲黑楊群體遺傳結(jié)構(gòu)Fig.1 Genetic structure of P. deltoides populationa: 個體水平主坐標(biāo)(PCoA)分析； b: 種源水平主坐標(biāo)(PCoA)分析； c: 基于遺傳距離的無根樹。a: PCoA analysis based on individual level; b: PCoA analysis based on provenance group level; c: The unrooted tree based on Nei’s genetic distance.

2.2 核心種質(zhì)庫構(gòu)建

基于對美洲黑楊群體結(jié)構(gòu)的分析結(jié)果，將338個個體進(jìn)行分組，采用逐步聚類構(gòu)建種質(zhì)庫，共構(gòu)建了9個種質(zhì)庫(表3)，其中種質(zhì)庫9的Nei’s遺傳多樣性指數(shù)(H)與原始種質(zhì)庫存在顯著差異，將種質(zhì)庫8確定為核心種質(zhì)庫。

構(gòu)建的核心種質(zhì)庫包括19個美洲黑楊個體，其中北方型6個、中間型2個、南方型11個，篩選比例為5.62%。通過對比核心種質(zhì)庫與原始種質(zhì)庫的遺傳多樣性參數(shù)可以看出15對SSR引物在原始種質(zhì)庫中共檢測到119個等位基因(N)，在核心種質(zhì)庫中檢測到95個等位基因，保留比例為79.83%。核心種質(zhì)的平均有效等位基因數(shù)(Ne)、平均Shannon’s信息多樣性指數(shù)(I)、平均觀測雜合度(Ho)、平均Nei’s遺傳多樣性指數(shù)(H)和位點(diǎn)平均多態(tài)信息含量(PIC)分別為3.927、1.355、0.681、0.648和0.604，保留比例分別為102.75%、103.39%、125.31%、104.72%和105.27%(表4)，均高于原始種質(zhì)庫的遺傳多樣性參數(shù)，符合核心種質(zhì)庫的要求(Brown， 1989)。

通過對核心種質(zhì)庫與原始種質(zhì)庫相關(guān)遺傳參數(shù)(Na、Ne、I、Ho、H、PIC)的t檢驗(yàn)表明二者之間不存在顯著的差異(表5)，構(gòu)建的核心種質(zhì)庫能夠代表原始種質(zhì)庫的遺傳多樣性水平。為了進(jìn)一步對核心種質(zhì)庫進(jìn)行確認(rèn)，對比核心種質(zhì)在原始種質(zhì)中的分布情況(圖2)，可以看出核心種質(zhì)均勻分布在原始種質(zhì)范圍內(nèi)，說明核心種質(zhì)具有良好的代表性。

2.3 優(yōu)化核心種質(zhì)庫構(gòu)建

通過對比核心種質(zhì)與原始種質(zhì)檢測位點(diǎn)的等位變異情況，發(fā)現(xiàn)核心種質(zhì)在15個檢測位點(diǎn)丟失了24個等位變異基因，在保留種質(zhì)中挑選了15個美洲黑楊個體為補(bǔ)充種質(zhì)，補(bǔ)充到核心種質(zhì)中，形成優(yōu)化核心種質(zhì)庫。優(yōu)化核心種質(zhì)庫共包括34個美洲黑楊個體，篩選比例為10.06%(表3)。通過對比遺傳參數(shù)可以看出優(yōu)化核心種質(zhì)庫的等位基因保留比例達(dá)到100.00%，其他遺傳參數(shù)(Ne、I、Ho、H、PIC)均高于原始種質(zhì)庫。與核心種質(zhì)相比，Ne、I、H和PIC均增大，說明補(bǔ)充種質(zhì)的加入提高了核心種質(zhì)庫的遺傳多樣性水平(表4)。通過t檢驗(yàn)結(jié)果表明優(yōu)化核心種質(zhì)庫與原始種質(zhì)庫之間的遺傳多樣性不存在顯著差異，可以代表原始種質(zhì)庫的遺傳多樣性水平(表5)。通過對補(bǔ)充種質(zhì)的PCoA分析，可以看出補(bǔ)充種質(zhì)進(jìn)一步擴(kuò)大了核心種質(zhì)的分布范圍，使優(yōu)化核心種質(zhì)具有更好的代表性(圖2)。

表3 種質(zhì)庫構(gòu)成信息Tab.3 The information of germplasm bank composition

表4 原始種質(zhì)庫、核心種質(zhì)庫與優(yōu)化核心種質(zhì)庫遺傳多樣性參數(shù)比較①Tab.4 Comparison of genetic diversity parameters among original, core and optimized core collection

表5 原始種質(zhì)庫、核心種質(zhì)庫和優(yōu)化核心種質(zhì)庫的遺傳多樣性參數(shù)t檢驗(yàn)Tab.5 t-test of genetic diversity parameters among original, core and optimized core collection

圖2 保留種質(zhì)、核心種質(zhì)和補(bǔ)充種質(zhì)的PCoA分析Fig.2 PCoA analysis of reserved, core and supplementary collection

3 討論

3.1 美洲黑楊群體結(jié)構(gòu)分析

分子標(biāo)記技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于群體遺傳多樣性和群體結(jié)構(gòu)的研究中，但無效等位變異的存在會對研究結(jié)果產(chǎn)生顯著影響(Hoffmanetal.， 2005； 文亞峰等， 2013)，本研究中排除了無效等位變異對研究結(jié)果的影響，最終篩選出15對SSR引物應(yīng)用于群體結(jié)構(gòu)的研究中。

群體結(jié)構(gòu)的研究結(jié)果與種源分布存在一定的關(guān)聯(lián)，分布于圣勞倫斯河流域的Que種源和哥倫比亞河流域Was種源的遺傳多樣性和結(jié)構(gòu)差異不大，這2個種源所處的緯度及氣候條件大體一致，外界環(huán)境對種源內(nèi)個體的選擇壓力相似，被劃分為北方型美洲黑楊； 分布于密西西比河中下游流域的Lou、Ten、Mis種源的遺傳結(jié)構(gòu)相似，被劃分為南方型美洲黑楊； 分布于2大類型群體中間的密西西比河上游的Iow種源與中下游的3個種源的遺傳距離較大，可能上游的降水、溫度、土壤、海拔等條件與中下游存在較大差異造成的，與Que、Was種源相比，Iow種源位于內(nèi)陸地區(qū)，在外界環(huán)境的選擇作用下，遺傳物質(zhì)發(fā)生了定向的變異，推測是一種過渡群體，被劃分為中間型美洲黑楊。美洲黑楊的群體結(jié)構(gòu)說明地理隔離限制了種群間的基因交流，產(chǎn)生了遺傳分化。

3.2 核心種質(zhì)庫構(gòu)建

構(gòu)建核心種質(zhì)庫選擇的數(shù)據(jù)將直接影響核心種質(zhì)庫的有效性。前期有部分研究主要基于形態(tài)指標(biāo)數(shù)據(jù)或產(chǎn)量等經(jīng)濟(jì)性狀數(shù)據(jù)構(gòu)建核心種質(zhì)庫(李秀蘭等， 2013； 李洪果等， 2018b)。這類性狀指標(biāo)容易受環(huán)境條件及管理措施的影響，同一基因型在不同的條件下將會有不同表現(xiàn)型，通過這種方法構(gòu)建的核心種質(zhì)庫具有一定的局限性。分子標(biāo)記技術(shù)可以直接檢測遺傳物質(zhì)的多樣性，穩(wěn)定性高，適用范圍廣，因此利用分子標(biāo)記技術(shù)構(gòu)建核心種質(zhì)庫具有更好的代表性。當(dāng)前利用分子標(biāo)記技術(shù)已經(jīng)構(gòu)建了很多核心種質(zhì)庫(李洪果等， 2018a； Santiagoetal.， 2018； Xuetal.， 2017)，并得到了很好的應(yīng)用。核心種質(zhì)庫的構(gòu)建策略也會影響到核心種質(zhì)庫的代表性，在已有的研究中基于遺傳距離的逐步聚類取樣法得到了很好的應(yīng)用，能夠有效地去除遺傳冗余。同時，篩選個體時，位點(diǎn)稀有等位基因優(yōu)先取樣的策略可以較完整地保存原始種質(zhì)庫檢測位點(diǎn)的遺傳信息，保存較多的等位基因變異。另一方面，對原始種質(zhì)進(jìn)行恰當(dāng)?shù)姆纸M可以保證取樣的代表性。因此本研究基于SSR分子標(biāo)記數(shù)據(jù)，對美洲黑楊的群體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，為種質(zhì)分組提供依據(jù)，同時利用逐步聚類取樣方法，采用位點(diǎn)等位基因數(shù)目最大化法和位點(diǎn)稀有等位基因優(yōu)先取樣相結(jié)合的策略篩選核心種質(zhì)，最終構(gòu)建了包含19個個體的核心種質(zhì)庫，篩選比例為5.62%，經(jīng)過遺傳參數(shù)的t檢驗(yàn)和PCoA分析確認(rèn)構(gòu)建的核心種質(zhì)庫具有良好的代表性。

3.3 優(yōu)化核心種質(zhì)庫構(gòu)建

等位基因保留比例是檢測核心種質(zhì)庫的重要指標(biāo)，能夠直接反映構(gòu)建的核心種質(zhì)庫是否保留了原始種質(zhì)庫的遺傳信息，因此等位基因數(shù)最大化法在構(gòu)建核心種質(zhì)庫中得到應(yīng)用(李洪果等， 2018a； 顧曉振， 2016)。本研究基于逐步聚類取樣法，采用位點(diǎn)等位基因數(shù)目最大化法和位點(diǎn)稀有等位基因優(yōu)先相結(jié)合的取樣策略構(gòu)建的核心種質(zhì)庫的等位基因數(shù)的保留比例為79.83%，丟失了24個等位變異基因，為了補(bǔ)充丟失的等位變異基因，在保留種質(zhì)中篩選最少的個體數(shù)包含這24個等位變異基因，補(bǔ)充到核心種質(zhì)庫中，形成優(yōu)化核心種質(zhì)庫，使等位基因的保留比例達(dá)到100.00%，保留了15對SSR引物的所有位點(diǎn)信息，最終構(gòu)建了包括34個美洲黑楊個體的優(yōu)化核心種質(zhì)庫，占原始種質(zhì)庫個體的10.06%。通過對比分析原始種質(zhì)庫、核心種質(zhì)庫和優(yōu)化核心種質(zhì)庫的遺傳參數(shù)信息，發(fā)現(xiàn)核心種質(zhì)庫和優(yōu)化核心種質(zhì)庫的遺傳多樣性水平均具有代表性，與原始種質(zhì)庫之間沒有顯著差異，等位基因保留比例均在70%以上。優(yōu)化核心種質(zhì)庫的遺傳信息要優(yōu)于核心種質(zhì)庫，在保證等位基因保留比例100.00%的前提下，除觀測雜合度外其他遺傳參數(shù)均高于核心種質(zhì)庫，因?yàn)樵跇?gòu)建核心種質(zhì)庫的策略中會優(yōu)先選擇雜合的個體以保證含有更多的遺傳信息，在篩選補(bǔ)充種質(zhì)的過程中更多地關(guān)注丟失的等位變異基因，因此補(bǔ)充種質(zhì)的加入降低了種質(zhì)庫的雜合度情況，但豐富了種質(zhì)庫的遺傳信息。通過PCoA分析確認(rèn)了核心種質(zhì)與補(bǔ)充種質(zhì)組成的優(yōu)化核心種質(zhì)庫具有更好的代表性，能夠在減少遺傳冗余的前提下有效保存原始種質(zhì)的遺傳信息。

4 結(jié)論

美洲黑楊6個種源群體23個采樣點(diǎn)的338個個體的群體遺傳結(jié)構(gòu)與種源分布有一定的相關(guān)性，將美洲黑楊6個種源分為3大類型，即北方型美洲黑楊(Que、Was)、中間型美洲黑楊(Iow)和南方型美洲黑楊(Lou、Ten、Mis)。以此為依據(jù)對338個個體進(jìn)行分組，采用逐步聚類取樣方法、位點(diǎn)等位基因數(shù)目最大化法和位點(diǎn)稀有等位基因優(yōu)先取樣相結(jié)合的策略構(gòu)建了包含19個美洲黑楊個體的核心種質(zhì)庫，取樣比例為5.62%。同時結(jié)合等位基因數(shù)目最大化法篩選了15個補(bǔ)充種質(zhì)添加到核心種質(zhì)庫中，形成包含34個個體的優(yōu)化核心種質(zhì)庫，占原始種質(zhì)庫的10.06%，保留了原始種質(zhì)庫100.00%的等位基因。經(jīng)過t檢驗(yàn)和PCoA分析，核心種質(zhì)庫和優(yōu)化核心種質(zhì)庫的遺傳信息與原始種質(zhì)庫之間沒有顯著差異，具有良好的代表性和有效性。核心種質(zhì)庫和優(yōu)化核心種質(zhì)庫的建立可以為育種群體的建立提供參考，為楊樹種質(zhì)資源保存和育種工作奠定科學(xué)基礎(chǔ)。