抗寒蘋果、梨種質(zhì)資源遺傳多樣性研究.pdf

1、本文對國家果樹種質(zhì)公主嶺寒地果樹圃保存的抗寒蘋果292、梨210份資源進(jìn)行了表型性狀--樹姿、樹型、樹勢、一年生枝、葉片、花、果實(shí)等基本信息進(jìn)行描述，同時(shí)對這些資源進(jìn)行了生物學(xué)特性-物候期、萌芽率、成枝力、豐產(chǎn)性、矮化性、果實(shí)品質(zhì)、抗寒性、抗病性、染色體倍性等進(jìn)行鑒定、評價(jià)，得到極其豐富的表型遺傳多樣性。在此基礎(chǔ)上，首次建立了抗寒蘋果、梨種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫，提交給國家科技平臺(tái)建設(shè)-E平臺(tái)，為資源利用提供更廣泛的共享。本文應(yīng)用RAPD技術(shù)首次

2、對上述資源進(jìn)行了分子標(biāo)記，對其表型遺傳多樣性進(jìn)行檢測，從分子層面揭示了抗寒蘋果、梨的遺傳多樣性。在此基礎(chǔ)上，又結(jié)合50余年抗寒蘋果、梨育種經(jīng)驗(yàn)，首次構(gòu)建了抗寒蘋果、梨核心種質(zhì)。同時(shí)應(yīng)用RAPD分子標(biāo)記技術(shù)首次獲得了抗寒蘋果、梨種質(zhì)特異標(biāo)記。分析研究結(jié)果，提出將保存的抗寒蘋果資源中的雜交群體分類歸屬上，應(yīng)在經(jīng)典分類學(xué)中的真正蘋果組中單獨(dú)列為一系--雜交群系；山楂海棠與隴東海棠在聚類圖中，表現(xiàn)出較遠(yuǎn)的親緣關(guān)系，與山定子親緣關(guān)系較近。實(shí)際上山

3、楂海棠和山定子與隴東海棠與隴東海棠野生原始分布也較遠(yuǎn)。山楂海棠和山定子原產(chǎn)于長白山區(qū)，而隴東海棠原產(chǎn)于甘肅，二者有遠(yuǎn)緣的地理關(guān)系。蘋果梨、庫爾勒香梨因其在聚類圖上與白梨聚在一起，表現(xiàn)出與白梨有較近的親緣關(guān)系，因此，將二者在分類學(xué)上劃分在白梨系統(tǒng)。 上述研究為抗寒蘋果、梨資源深入研究、加速育種進(jìn)程--親本選擇、早期鑒定等工作提供了科學(xué)依據(jù)。主要結(jié)果如下： 1.本研究對500余份抗寒蘋果、梨種質(zhì)資源的樹姿、樹型、樹勢、一年生

4、枝、葉片、花、果實(shí)等植物學(xué)基本性狀進(jìn)行了較為詳細(xì)的調(diào)查，和對物候期、萌芽率、成枝力、豐產(chǎn)性、矮化性、果實(shí)品質(zhì)、抗寒性、抗病性、染色體倍性等生物學(xué)特性進(jìn)行鑒定、評價(jià)的系統(tǒng)研究，掌握了這些資源大量的基本信息：從高大喬木到矮化；從小果型到大果型；從果皮黃白到濃紅色；從抱合直立生樹姿到開張下垂；果實(shí)風(fēng)味從酸澀苦到甜；從產(chǎn)量極低到豐產(chǎn)；從極抗寒到不抗寒；從極抗病到不抗病，等等這些性狀，表現(xiàn)出抗寒蘋果、梨種質(zhì)資源極為豐富的遺傳多樣性。 這些

5、研究為抗寒蘋果、梨種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫建立及初級(jí)核心種質(zhì)構(gòu)建提供了依據(jù)。 2.本研究對抗寒蘋果、梨種質(zhì)資源果實(shí)中可溶性固形物、糖、酸和維生素C、進(jìn)行了分析測定?？扇苄怨绦挝锖?、糖、酸和維生素C含量也表現(xiàn)出豐富的多樣性?？偟目矗O果資源中小果型果實(shí)的可溶性固形物含量、糖、酸和維生素C含量均高于大果型果實(shí)，也就是說，山定子高于海棠果高于雜交后代高于大蘋果。 3.本研究對抗寒蘋果、梨種質(zhì)資源抗寒性鑒定、評價(jià)，結(jié)果是：蘋果資源抗寒能

6、力最強(qiáng)的是山定子(M. baccata Borkh)、毛山定子(M. mandshurica(Maxim.)Kom.)山楂海棠(M. komarovii(sarg) Rehd.)、小酸果等及含有山定子或毛山定子血緣的海棠果(M. prunifolia Brokh.)類；含有蘋果(M. pumila)或塞威氏蘋果(M. sieversii)血緣的大蘋果類抗寒能力弱[1](如綠香蕉、丹蘋一號(hào))；而海棠果與蘋果(M. pumila)類的雜種后

7、代趨中變異(如金紅、龍冠)，其抗寒能力介于兩者之間，并呈連續(xù)性正態(tài)分布。梨資源抗寒能力強(qiáng)的是秋子梨(P。ussuriensis Maxim.)、白梨(P.bretschneideri Rehd.)次之；洋梨(P.communis L.)抗寒力最差。而秋子梨(P.ussuriensis Maxim.)與白梨(P.bretschneideri Rehd.)、洋梨(P.communis L.)的種間雜種后代趨中變異，平均抗寒能力介于兩者之間。

8、同時(shí)也有個(gè)別后代是超親遺傳?？购芰ψ顝?qiáng)的可抗-45℃以上的極端低溫。 4.本研究對抗寒蘋果、梨種質(zhì)資源抗病性鑒定、評價(jià)是：蘋果資源抗蘋果腐爛病能力最強(qiáng)的是山楂海棠、扎矮山定子、小黃海棠、黃太平、小酸果、大秋等；梨資源抗梨黑星病能力最強(qiáng)的是秋子梨中的酸梨鍋?zhàn)印⒄婕t宵梨和西豐京白，他們同時(shí)又是抗寒的優(yōu)良資源。本研究還得出抗寒蘋果資源材料抗寒力與抗蘋果腐爛病能力二者之間呈正相關(guān)，既抗寒能力強(qiáng)的資源材料，其抗蘋果腐爛病能力也越強(qiáng)。這對

9、抗寒蘋果、梨種質(zhì)資源的深入研究、構(gòu)建核心種質(zhì)和育種利用提供了科學(xué)依據(jù)和優(yōu)異的資源。 5.本研究對抗寒蘋果、梨種質(zhì)資源染色體倍數(shù)性鑒定結(jié)果是，所有的供試資源不論分類學(xué)上屬于哪個(gè)種，不論果實(shí)、葉片大小均是二倍體，2n=2x=34。 6.本研究首次在對抗寒蘋果、梨種質(zhì)資源表型性狀描述、鑒定評價(jià)研究基礎(chǔ)上，建立了抗寒蘋果、梨種質(zhì)資源數(shù)據(jù)庫。 7.本研究首次對抗寒蘋果、梨種質(zhì)資源進(jìn)行RAPD分子標(biāo)記研究，構(gòu)建抗寒蘋果、梨R

10、APD反應(yīng)體系及優(yōu)化反應(yīng)程序，篩選出25個(gè)引物。用于對供試的266份蘋果、107份梨進(jìn)行RAPD隨機(jī)擴(kuò)增，RAPD擴(kuò)增帶的多態(tài)性百分率分別為93.47％、96.2％。使用Nei-Li遺傳距離，對180份蘋果、87份梨資源的RAPD指紋圖譜進(jìn)行分析研究，并計(jì)算資源間的遺傳距離。其范圍蘋果在0.08911～1.0000之間，平均0.00506、金紅芽變4號(hào)與金紅芽變7號(hào)的遺傳距離最小，僅為0.08911；隴東海棠與鈴鐺果遺傳距離最大，為1.

11、0000。梨在0.0400～0.4269之間，平均0.1934。酸梨鍋?zhàn)优c龍香梨的遺傳距離最小，僅為0.0400；黑龍江紅花蓋與遠(yuǎn)東一號(hào)遺傳距離最大，為0.4269。 8.本研究對聚類圖進(jìn)行分析，得出蘋果資源中的山定子系、海棠系和隴東海棠系有著相對較近的親緣關(guān)系，這與經(jīng)典分類系大體一致。然而，供試的蘋果屬資源材料的表型性狀遺傳多樣性非常豐富。山定子與海棠果表型性狀相近，在此可以斷定二者親緣關(guān)系最近。同時(shí)，也進(jìn)一步證明前人所做的結(jié)

12、論--海棠果是山定子與大蘋果的雜交后代[7]。但是，隴東海棠、山楂海棠的表型性狀與山定子有著較大差異。前兩者葉片與山楂葉片相似。那么，結(jié)合聚類圖分析，作者推斷，隴東海棠、山楂海棠可能是山定子與同屬薔薇科中的山楂遠(yuǎn)緣雜交后代，因蘋果屬、梨屬、山楂屬、花楸屬具有共祖關(guān)系[2]。得出梨資源材料的表型性狀遺傳多樣性亦非常豐富。其中的蘋果梨、庫爾勒香梨因其在聚類圖上與白梨聚在一起，表現(xiàn)出與白梨有較近的親緣關(guān)系，因此，將二者在分類學(xué)上劃分在白梨系統(tǒng)