張俊紅 王 洋 周生財(cái) 吳小林 吳仁超 楊 琪 張毓婷 童再康
(1. 浙江農(nóng)林大學(xué)省部共建亞熱帶森林培育國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 杭州311300; 2. 麗水職業(yè)技術(shù)學(xué)院 麗水 323000;3. 浙江慶元縣實(shí)驗(yàn)林場(chǎng) 慶元 323800)
閩楠(Phoebe bournei)屬樟科(Lauraceae)楠屬(Phoebe)常綠喬木,為我國特有二級(jí)珍稀瀕危保護(hù)樹種,其材質(zhì)細(xì)膩,具淡香氣,富含倍半萜類化合物,耐腐性能超強(qiáng),是商品材“金絲楠木”的重要原植物,現(xiàn)為南方山區(qū)重要珍貴造林樹種(Hanet al.,2022)。同時(shí),閩楠干形通直、冠形優(yōu)美,屬優(yōu)良常綠觀賞樹種(吳大榮等,2003)。然而,閩楠童期長,結(jié)實(shí)大小年現(xiàn)象明顯,且種子容易失活,天然更新困難,加之長期不合理利用和氣候變化等因素,導(dǎo)致現(xiàn)存資源稀少,天然群體面積不斷縮小,分布呈片段化(吳大榮等,2011;劉軍等,2011)。因長期地理隔離和環(huán)境差異,閩楠群體內(nèi)可能存在豐富遺傳變異。為更好保存和利用其種質(zhì)資源,亟需探索良好的種質(zhì)資源保存策略。
作為種質(zhì)資源科學(xué)保存策略制定的前提,應(yīng)充分掌握其遺傳信息、形態(tài)多樣性和適應(yīng)性等,同時(shí)應(yīng)去除冗余單株以獲得高的保存效率(Belajet al.,2018)。諸多研究表明,掌握種質(zhì)資源的遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)不僅有利于其保護(hù)策略的制定,更有利于在對(duì)種質(zhì)資源有效保存的前提下進(jìn)行高效、合理的開發(fā)與利用(Wuyunet al.,2015;陳存等,2020)。核心種質(zhì)庫構(gòu)建是科學(xué)保存種質(zhì)資源的重要策略,可最大程度上保存種質(zhì)資源的遺傳多樣性,尤其對(duì)生長周期長、樹體高大的林木更具科研和生產(chǎn)價(jià)值。相關(guān)研究始于20 世紀(jì)80年代,F(xiàn)rankel 等(1984)首次提出核心種質(zhì)概念,Brown(1989)進(jìn)行了擴(kuò)展,認(rèn)為核心種質(zhì)是種質(zhì)資源的核心子集,通過保存最少數(shù)個(gè)體實(shí)現(xiàn)最大限度保存整個(gè)資源群體的遺傳多樣性、遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳變異程度。目前,主要采用表型性狀和分子標(biāo)記2 種方法構(gòu)建核心種質(zhì),如已構(gòu)建了油茶(Camellia oleifera)(Zhuet al., 2022; Wanget al.,2023)、美洲黑楊(Populus deltoids)(陳存等,2020)、杉木(Cunninghamia lanceolata)(李魁鵬等,2021)、木荷(Schima superba)(楊漢波等, 2017)和杜仲(Eucommia ulmoides)(李洪果等,2018)等樹種的核心種質(zhì)庫。
近年來,分子標(biāo)記技術(shù)廣泛用于種質(zhì)資源群體的遺傳多樣性、遺傳結(jié)構(gòu)研究及核心種質(zhì)篩選,其中SSR 分子標(biāo)記因穩(wěn)定性好、精度高、共顯性遺傳和操作簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn),已應(yīng)用于杜仲(李洪果等,2018)、刺槐(Robinia pseudoacacia)(楊欣超等,2020)、文冠果(Xanthoceras sorbifolia)(申展等, 2017)、 蘋果(Malus domestica)(張春雨等,2009)、杉木(李魁鵬等,2021)和核桃(Juglans regia)(Wanget al., 2013)等核心種質(zhì)庫構(gòu)建。閩楠群體遺傳多樣性和核心種質(zhì)庫也有報(bào)道,馮一寧等(2022)利用18 對(duì)SSR 引物研究福建省3 個(gè)代表性閩楠自然居群88 個(gè)單株的遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu),結(jié)果表明其群體遺傳多樣性較豐富,群體內(nèi)近交程度較高,3 個(gè)居群分2 類;Zhou 等(2021)利用23 對(duì)多態(tài)性EST-SSR 引物分析閩楠3 個(gè)天然居群75 個(gè)單株的遺傳多樣性,結(jié)果發(fā)現(xiàn)其居群具有豐富的遺傳多樣性,其中江西YS 居群的遺傳多樣性最高,遺傳結(jié)構(gòu)分析表明YS 居群與其他2 個(gè)居群存在顯著遺傳分化;黃雨芹等(2020)利用7 個(gè)SSR位點(diǎn)分析江西和福建省16 個(gè)閩楠天然居群的237 份材料的遺傳多樣性,基于逐步聚類位點(diǎn)優(yōu)先取樣策略,篩選出59 份核心種質(zhì)。然而,閩楠在福建、江西、浙江、湖南和廣西等省(區(qū))均有天然分布(http://www.iplant.cn/),上述研究中的居群僅來自福建和江西等地,不能全面檢測(cè)閩楠群體的遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)。鑒于此,本研究選用閩楠5 ?。▍^(qū))27 個(gè)種源地425 份種質(zhì)資源,分析其遺傳多樣性和群體遺傳結(jié)構(gòu),篩選構(gòu)建核心種質(zhì)庫,以期用于閩楠種質(zhì)資源保護(hù)、管理和利用,推進(jìn)閩楠良種選育。
基于課題組前期實(shí)地調(diào)查,在福建、浙江、廣西、江西和湖南5 ?。▍^(qū))27 個(gè)縣(市)的閩楠天然分布區(qū)收集優(yōu)株種子,參考地形圖,避開山川湖泊,篩選氣候環(huán)境相對(duì)一致的區(qū)域,劃分9 個(gè)群體(圖1)。培育出218 個(gè)半同胞家系(表1)的2年生苗,2013年6月每家系種植10 株于浙江省慶元縣閩楠國家種質(zhì)資源庫(23°72′N,113°02′E)。每家系選擇形態(tài)差異明顯的1~2 單株,2018年3月采集218 個(gè)家系425 份種質(zhì)鮮芽,冰盒保存帶回實(shí)驗(yàn)室,置于?40 ℃冰箱內(nèi)備用。
表1 閩楠種質(zhì)資源信息Tab. 1 Information of P. bournei germplasm resources
圖1 閩楠天然種質(zhì)資源的分布信息Fig. 1 The distribution information of P. bournei resources
1.2.1 基因組DNA 提取 采用改良CTAB 法(Doyle,1987)提取基因組DNA,使用NanoDrop2000(Thermo Scientific,美國)檢測(cè)DNA 純度和濃度,通過1%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè)質(zhì)量。稀釋部分DNA 原液至125 ng·μL?1用于PCR 擴(kuò)增,原液?20 ℃保存?zhèn)溆谩?/p>
1.2.2 SSR 引物篩選和PCR 擴(kuò)增 應(yīng)用MISA 程序使用默認(rèn)參數(shù)分別對(duì)轉(zhuǎn)錄組Unigenes 和基因組(Hanetal., 2022)進(jìn)行SSR 位點(diǎn)搜索,再用Primer 3.0 分別設(shè)計(jì)100 對(duì)EST-SSR 引物和100 對(duì)G-SSR 引物,由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。隨機(jī)選取8 個(gè)DNA 樣品作為模板篩選引物,確定出多態(tài)性優(yōu)良的19 對(duì)EST-SSR 和14 對(duì)G-SSR 引物用于后續(xù)研究(表2)。
表2 33 對(duì)SSR 引物信息Tab. 2 The information of 33 pairs of SSR primers
PCR 反應(yīng)體系10 μL:125 ng·μL?1DNA 模板1 μL、10 μmol·L?1上下游引物各0.5 μL、Premix TaqTM5 μL(0.25 U Taq, TaKaRa)、ddH2O 3 μL;擴(kuò)增程序?yàn)椋?4 ℃預(yù)變性4 min;32 個(gè)循環(huán):94 ℃變性30 s,54 ℃復(fù)性30 s,72 ℃延伸1 min;最后72 ℃延伸5 min。
1.2.3 SSR 擴(kuò)增產(chǎn)物檢測(cè)與分析 EST-SSR 引物的PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)8%非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳90 min,利用銀染技術(shù)顯現(xiàn)條帶(Charterset al., 1996;Gresshoff,1991),采用500 bp 的DNA ladder,在可見光燈箱上觀察、拍照記錄并讀帶。G-SSR 熒光引物合成及PCR 擴(kuò)增產(chǎn)物檢測(cè)由北京擎科生物科技有限公司完成,應(yīng)用ABI3730 測(cè)序儀進(jìn)行毛細(xì)管電泳檢測(cè),結(jié)合分子內(nèi)標(biāo)分析片段大小,測(cè)序儀檢測(cè)結(jié)果經(jīng)Gene-Maker v2.2.0 軟件分析,并呈現(xiàn)出毛細(xì)管電泳圖。
將EST-SSR 標(biāo)記擴(kuò)增條帶轉(zhuǎn)換成數(shù)字形式,得到bp 形式數(shù)據(jù)矩陣;G-SSR 引物擴(kuò)增結(jié)果經(jīng)Gene-Maker v2.2.0 軟件分析,得到bp 形式數(shù)據(jù)矩陣;利用DateTrans1.0 軟件轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)用于后續(xù)分析。采用Popgene32 軟件計(jì)算觀測(cè)等位基因數(shù)(Na)、有效等位基因數(shù)(Ne)、觀測(cè)雜合度(Ho)、期望雜合度(He)、Shannon 信息指數(shù)(I)和Nei’s 基因多樣性指數(shù)(H)。運(yùn)用PIC_CALC 軟件計(jì)算各引物的多態(tài)性信息含量(PIC);通過DPS 軟件基于UPGMA 法計(jì)算家系間遺傳距離,使用MEGA 軟件采用UPGMA 法進(jìn)行聚類分析(Yehet al.,2000)。應(yīng)用STRUCTURE 2.3.4 軟件對(duì)9 個(gè)閩楠群體進(jìn)行遺傳類群劃分。設(shè)置K=1~10,Burin=100 000,MCMC=10 000,每個(gè)K值運(yùn)行3 次,以K為橫坐標(biāo)、ΔK為縱坐標(biāo)作折線圖,選取最高值為最佳分類群數(shù)量。
1.4.1 取樣方法 參照Hu 等(2000)多次聚類法,設(shè)定10%、15%、20%、25%、30%、35%、40%、45%和50% 共9 個(gè)取樣比例,采用等位基因最大化的取樣策略構(gòu)建核心種質(zhì)。利用NTSYSpc 2.11a 軟件運(yùn)用UPGMA聚類方法計(jì)算218 個(gè)家系的遺傳距離,應(yīng)用MEGA 6.0 軟件構(gòu)建聚類圖,從分類水平最低的種質(zhì)中選擇具有最多稀有等位基因數(shù)的種質(zhì)進(jìn)入下一輪聚類,如2 份種質(zhì)具有相同數(shù)目的稀有等位基因,則優(yōu)先選擇稀有等位基因頻率最小的種質(zhì),如2 個(gè)值仍相同則隨機(jī)選擇,組內(nèi)只有一種材料直接選入,對(duì)選取出的種質(zhì)再次聚類,直到取得的種質(zhì)達(dá)到設(shè)定取樣比例,構(gòu)成核心種質(zhì)的樣本群(張春雨等,2009)。
1.4.2 核心種質(zhì)代表性檢驗(yàn)及評(píng)價(jià) 計(jì)算核心種質(zhì)的Na、Ne、Ho、He、H和I,篩選最佳取樣比例構(gòu)成的核心種質(zhì)。通過SPSS22.0 軟件對(duì)原始種質(zhì)和核心種質(zhì)的遺傳多樣性參數(shù)進(jìn)行t檢驗(yàn),以評(píng)價(jià)核心種質(zhì)的代表性。
采用SSR 標(biāo)記分析425 份種質(zhì)資源的遺傳多樣性,33 對(duì)SSR 引物共檢測(cè)出130 個(gè)等位點(diǎn),各位點(diǎn)的變幅為2(G-MN120)~10(G-MN134)個(gè),平均每對(duì)引物擴(kuò)增出3.939 個(gè)等位點(diǎn)(表3);Ne為1.142(G-MN114)~4.677(G-MN134), 均 值 2.159;Ho為 0(E-MN17)~0.699(G-MN134),均值0.224;He為0.124(G-MN114)~0.787(G-MN134),均值0.477;I為0.269(G-MN114)~1.774(G-MN134),均值0.841;H為0.124(G-MN114)~0.786(G-MN134),均值0.476;PIC 為0.118(G-MN114)~0.759(G-MN134),均值0.417,當(dāng)0.25 < PIC < 0.5,屬于中等多態(tài)性位點(diǎn),表明收集保存的閩楠種質(zhì)資源具有豐富的遺傳多樣性。
表3 閩楠種質(zhì)資源群體的遺傳多樣性①Tab. 3 The genetic diversity of P. bournei germplasm resources
閩楠9 個(gè)群體的Na為2.242~3.636,均值2.899;Ne為1.621~2.287, 均值1.967;Ho為0.157~0.280, 均值0.228;He為0.313~0.516,均值0.433(表4)。H變化范圍0.306~0.510,均值0.421,由高到低為湖南西部、福建北部、浙江南部、福建南部、福建中部、廣西北部、江西南部、湖南東部和江西北部。同時(shí),I亦反映遺傳多樣性高低,變化范圍0.504~0.892,均值0.712,變化趨勢(shì)與H基本一致,由高到低為湖南西部、福建北部、浙江南部、福建中部、福建南部、廣西北部、江西南部、湖南東部、江西北部。因此,遺傳多樣性最高為湖南西部,遺傳多樣性最低為江西北部。
表4 9 個(gè)閩楠種質(zhì)資源群體的遺傳多樣性①Tab. 4 The genetic diversity of nine P. bournei populations
閩楠群體間遺傳分化與基因流分析表明,群體內(nèi)近交系數(shù)(Fis)和群體間近交系數(shù)(Fit)的均值分別為0.440 和0.532,群體間遺傳分化系數(shù)(Fst)變化范圍為0.008(E-MN19)~0.354(E-MN90),均值0.164,說明16.4%的遺傳變異存在于9 個(gè)閩楠群體間,而83.6%的變異存在于群體內(nèi)?;蛄?Nm)反映遺傳分化程度,其變化范圍為0.456(E-MN90)~29.475(E-MN19),均值1.275,表明群體間存在一定基因交流。
進(jìn)一步研究閩楠群體的遺傳結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)(圖2),9 個(gè)閩楠群體可劃分為3 個(gè)類群,第一類群包括福建北部、福建中部(藍(lán)色部分);第二類群包括福建南部、湖南西部、湖南東部、江西南部和浙江南部(綠色部分);第三類群包括廣西北部和江西北部(紅色部分)。
圖2 9 個(gè)閩楠群體的遺傳結(jié)構(gòu)Fig. 2 Genetic structures of nine P. bournei populations
采用逐步聚類等位基因最大化法分別構(gòu)建50%(213)、 45%(191)、 40%(170)、 35%(149)、 30%(128)、 25%(106)、 20%(85)15%(64)和 10%(43)的9 個(gè)候選核心種質(zhì)庫,采用Na、Ne、Ho、He、I和H等遺傳多樣性參數(shù)對(duì)候選核心種質(zhì)庫進(jìn)行比較分析(表5),結(jié)果表明,隨取樣比例降低,Na降低,而Ne、He、I和H增大,直至取樣比例降至20%后開始下降;Ho則隨取樣比例降低而升高。因此,本研究最終確定取樣比例為20%,即從425 份閩楠原始保存種質(zhì)劃分為85 份核心種質(zhì)和340 份保留種質(zhì)。
表5 各取樣比例下的遺傳多樣性比較①Tab. 5 Comparison of genetic diversity under various sampling ratios
85 份核心種質(zhì)Na、Ne、Ho、He、I和H的保留率分別為92.318%、103.803%、116.652%、105.052%、103.341%和104.664%,除Na外,其他5 個(gè)參數(shù)均高于原始種質(zhì)和保留種質(zhì)(表6),表明核心種質(zhì)有效剔除了原始種質(zhì)的遺傳冗余,保留了更多遺傳變異。340 份保留種質(zhì)的6 個(gè)遺傳參數(shù)保留率分別為99.241%、98.300%、95.804%、97.568%、97.360%和97.647%,除Na外均低于核心種質(zhì)和原始種質(zhì),表明保留種質(zhì)因去除了遺傳多樣性更高的樣品導(dǎo)致遺傳重復(fù)率升高。據(jù)構(gòu)建核心種質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)(Diwan,et al ., 1995),核心種質(zhì)與原始種質(zhì)在各性狀上的變異幅度比應(yīng)大于70%,現(xiàn)構(gòu)建的核心種質(zhì)各遺傳參數(shù)均較為優(yōu)質(zhì),符合核心種質(zhì)要求。
表6 原始種質(zhì)、核心種質(zhì)和保留種質(zhì)的遺傳多樣性比較①Tab. 6 Comparison of genetic diversity of original, core and reserved germplasms
原始種質(zhì)共425 份,基于20%取樣比例下構(gòu)建的核心種質(zhì)包含85 份,剩下的340 份為保留種質(zhì)。對(duì)核心種質(zhì)和原始種質(zhì)2 個(gè)群體的遺傳參數(shù)Na、Ne、Ho、He、I和H進(jìn)行t檢驗(yàn),結(jié)果表明在0.05 水平上差異不顯著(P> 0.05,表7)。由此可見核心種質(zhì)可充分代表原始種質(zhì)的遺傳多樣性。
表7 核心種質(zhì)與原始種質(zhì)的遺傳多樣性參數(shù)t 檢驗(yàn)①Tab. 7 The t test of the genetic diversity parameters between core collection and original collection
85 份核心種質(zhì)來自21 個(gè)地理來源的78 個(gè)家系,其中7 個(gè)家系含2 份種質(zhì),基本覆蓋了全分布區(qū),福建松溪和湖南永州分別包括18 和17 份核心種質(zhì)(表8)。來自于福建北部和福建中部的39 份種質(zhì),屬于第一類群(藍(lán)色部分);福建南部、湖南西部、湖南東部、江西南部、浙江南部的42 份種質(zhì)屬于第二類群(綠色部分);廣西北部、江西北部的4 份種質(zhì)屬于第三類群(紅色部分)。
表8 閩楠核心種質(zhì)分布情況Tab. 8 The distribution of core collection in P. bournei
遺傳多樣性指不同群體間及同一群體內(nèi)不同個(gè)體間遺傳變異程度的總和(Castelánet al.,2019),反映物種適應(yīng)環(huán)境的能力及其被改造和利用的潛力。分子水平上的遺傳多樣性可根據(jù)等位基因數(shù)(Na)、Shannon 多樣性指數(shù)和Nei’s 多樣性指數(shù)等進(jìn)行評(píng)價(jià)。本研究利用SSR 引物對(duì)425 份閩楠種質(zhì)進(jìn)行遺傳多樣性檢測(cè),共檢測(cè)到130 個(gè)等位點(diǎn),表明閩楠遺傳信息在進(jìn)化過程中發(fā)生顯著變異。多態(tài)性信息(PIC)一般定義為低(PIC < 0.25)、中(0.25 < PIC < 0.5)或高(PIC > 0.5),閩楠33 對(duì)引物的平均 PIC 為0.417,屬中度多態(tài)性引物,表明適用于閩楠群體大量樣本的遺傳多樣性分析。閩楠種質(zhì)資源的期望雜合度(He)為0.477,高于楊葉木姜子(Litsea populifolia)(王雪等,2019)(He= 0.246), 但低于分布更廣的栓皮櫟(Quercus variabilis)(Shiet al., 2017) (He= 0.707)。Nei’s 基因多樣性指數(shù)(H)與Shannon 指數(shù)(I)均可度量群體的變異程度和遺傳多樣性,閩楠種質(zhì)資源的H和I平均值分別為0.476 和0.841,高于10 對(duì)SSR 引物對(duì)39 個(gè)閩楠個(gè)體遺傳多樣性(H:0.259,I:0.391)(劉丹,2019),表明閩楠大樣本的遺傳多樣性顯著高于小群體,進(jìn)一步明確種質(zhì)資源擴(kuò)大收集范圍的必要性。在群體水平上, 9 個(gè)閩楠群體的I變化范圍為0.504~0.892,均值0.712;H變化范圍為0.306~0.510,均值0.421,其中遺傳多樣性最高為湖南西部群體,最低為江西北部群體,反映出閩楠種質(zhì)庫具較高水平的遺傳多樣性,高于同屬物種浙江楠(P. chekiangensis)(H: 0.321,I: 0.465)和紫楠(P. sheareri)(H: 0.376,I:0.576)天然群體的遺傳多樣性(Dinget al.,2015;Wanget al.,2022)。一個(gè)物種的遺傳多樣性與生境、生活史等有關(guān)(Hamricket al.,1992),同時(shí)遺傳多樣性受地理分布、群體大小和氣候變化等影響(Rubio-Moragaet al.,2012)。因此,閩楠群體的高遺傳多樣性可能與其較廣的分布范圍、壽命長和異交等生活特征有關(guān)。
研究表明,群體間遺傳分化系數(shù)Fst < 0.05 為低水平的遺傳分化,0.05< Fst < 0.15 為中等水平,0.15 <Fst < 0.25 為較高水平,F(xiàn)st > 0.25 則為高水平的遺傳分化(Pearseet al.,2004)。閩楠群體間遺傳分化結(jié)果表明83.6%變異存在于群體內(nèi),與浙江楠(Dinget al.,2015)、光皮樺(Betula luminifera)(張俊紅等,2010)等研究一致,暗示閩楠選擇時(shí)需更加注重群體內(nèi)的單株選擇。
Wright(1931)認(rèn)為,當(dāng)Nm> 1 時(shí),存在一定的基因流動(dòng),這些基因流可防止由遺傳漂變引起的家系間的遺傳分化;當(dāng)Nm< 1 時(shí),群體發(fā)生強(qiáng)烈遺傳分化。植物的基因流主要借助種子或花粉遷移而成(Hamrick,1989),閩楠群體間基因流(Nm)平均值為1.275,低于同屬浙江楠(Nm=1.992)((Dinget al.,2015)和紫楠(Nm=1.322)(Wanget al.,2022),以及其他廣布性樹種如光皮樺(Nm=3.596)(張俊紅等,2010)、楓香(Liquidambar formosana)(Nm=3.051)(孫榮喜,2017)和花楸(Sorbus pohuashanensis)(Nm=3.047) (鄭健等,2008)),表明閩楠群體間存在基因流動(dòng),但可能已發(fā)生了一定水平的遺傳分化。
STRUCTURE 群體遺傳結(jié)構(gòu)分析顯示,9 個(gè)群體被劃分為3 個(gè)類群,未嚴(yán)格按照地理聚類,其遺傳變異存在一定隨機(jī)變異特性,且存在地理距離較近的群體分離。Hamrick(1989)認(rèn)為植物群體遺傳結(jié)構(gòu)受交配系統(tǒng)和基因流相互作用影響,異花授粉可增加群體間基因交流,減少遺傳漂變,使遺傳分化水平較穩(wěn)定。閩楠屬蟲媒的異花授粉植物,花粉傳播距離低于風(fēng)媒花,雖分布范圍較廣,但多呈片段化分布,致使花粉和種子難以大范圍交流,促使其群體間的遺傳分化,且群體間的基因流相對(duì)較低,可能在一定程度上影響群體遺傳結(jié)構(gòu)。
林木核心種質(zhì)篩選目前主要基于形態(tài)性狀和分子標(biāo)記,其中利用表型數(shù)據(jù)構(gòu)建核心種質(zhì)具有簡(jiǎn)便、費(fèi)用低和構(gòu)建時(shí)限短等優(yōu)點(diǎn)(Huet al.,2000),但表型性狀易受外界因素和生長發(fā)育時(shí)期的影響,而分子標(biāo)記數(shù)據(jù)不受環(huán)境等因素影響(明軍等,2005)。確定取樣比例是構(gòu)建核心種質(zhì)的關(guān)鍵,Brown(1989)基于中性選擇理論認(rèn)為5%~10%的核心種質(zhì)能夠代表全部種質(zhì)資源70%以上的遺傳變異。國內(nèi)外不同植物構(gòu)建核心種質(zhì)時(shí)取樣比例一般在5%~40%,10%~30%是大部分核心種質(zhì)構(gòu)建效果較好的取樣比例(楊漢波等,2017)。一般認(rèn)為對(duì)于原始種質(zhì)多且遺傳多樣性小的物種可適當(dāng)減小取樣比例,相反則需增加取樣比例(Kanget al., 2006)。本研究選取10%~50%的9 個(gè)取樣比例,結(jié)果發(fā)現(xiàn)等位基因數(shù)(Na)隨取樣比例下降有所降低,但總體降幅不大,說明取樣比例的降低導(dǎo)致較少量等位基因被剔除。Shannon 信息指數(shù)(I)和Nei’s 基因多樣性指數(shù)(H)隨取樣比例降低而升高,在取樣比例為20%時(shí)達(dá)最大值,而后下降,表明本研究中20%的取樣比例為閩楠核心種質(zhì)構(gòu)建的最佳取樣比例。
取樣策略是影響核心種質(zhì)構(gòu)建有效性的另一重要因子。目前,多數(shù)研究采用分層分組和聚類方法構(gòu)建核心種質(zhì),但不同分組和聚類方法的核心種質(zhì)存在較大差異。等位基因最大化法是其中最具優(yōu)勢(shì)的方法,已在模式植物和農(nóng)作物的核心種質(zhì)構(gòu)建過程中被廣泛采用(Kanget al.,2006;潘英華等,2018;徐海明等,2004),該策略最大優(yōu)點(diǎn)在于能保存遺傳多樣性最為豐富的種質(zhì)資源,滿足分類學(xué)家和遺傳學(xué)家的需要。因此,本研究選用等位基因最大化法構(gòu)建核心種質(zhì),得到85 份核心種質(zhì),保留20%原始種質(zhì),且經(jīng)t檢驗(yàn)表明核心種質(zhì)和原始種質(zhì)的遺傳多樣性參數(shù)差異不顯著,核心種質(zhì)的遺傳多樣性參數(shù)保留率均高于100%,能很好代表初始種質(zhì)的遺傳多樣性信息。
利用33 對(duì)SSR 引物對(duì)425 份閩楠種質(zhì)資源進(jìn)行遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)分析,收集的閩楠種質(zhì)資源群體具有豐富的遺傳多樣性,并將9 個(gè)群體分成3 個(gè)類群。采用逐步聚類等位基因最大化法,按20%入選率得到85 份核心種質(zhì),等位基因數(shù)(Na)、有效等位基因數(shù)(Ne)、觀測(cè)雜合度(Ho)、期望雜合度(He)、Shannon 信息指數(shù)(I)和Nei’s 基因多樣性指數(shù)(H)的保留率分別為92.318%、103.803%、116.652%、105.052%、103.341%和104.664%,t檢驗(yàn)顯示核心種質(zhì)和原始種質(zhì)的遺傳多樣性參數(shù)差異不顯著,表明構(gòu)建的85 份核心種質(zhì)能有效代表閩楠原始種質(zhì)的遺傳信息,可達(dá)到最大化保留原始種質(zhì)的目的,為閩楠種質(zhì)資源的有效保存和利用提供理論支撐。