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作物学报 ›› 2022, Vol. 48 ›› Issue (9): 2228-2241.doi: 10.3724/SP.J.1006.2022.14166

• 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学 • 上一篇    下一篇

177份甘薯地方资源表型性状的遗传多样性分析

姚祝芳(), 张雄坚, 杨义伶, 黄立飞, 陈新亮, 姚肖健, 罗忠霞, 陈景益, 王章英, 房伯平*()   

  1. 广东省农作物遗传改良重点实验室 / 广东省农业科学院作物研究所, 广东广州 510640
  • 收稿日期:2021-09-13 接受日期:2022-01-05 出版日期:2022-09-12 网络出版日期:2022-02-21
  • 通讯作者: 房伯平
  • 作者简介:E-mail: 501272758@qq.com
  • 基金资助:
    国家重点研发计划项目(2019YFD1000700);国家重点研发计划项目(2019YFD1000702);作物种质资源保护与利用专项(NWB014);广东省重点领域研发计划项目(2020B020219001);第三次全国农作物种质资源普查与收集行动项目(111821301354052029)

Genetic diversity of phenotypic traits in 177 sweetpotato landrace

YAO Zhu-Fang(), ZHANG Xiong-Jian, YANG Yi-Ling, HUANG Li-Fei, CHEN Xin-Liang, YAO Xiao-Jian, LUO Zhong-Xia, CHEN Jing-Yi, WANG Zhang-Ying, FANG Bo-Ping*()   

  1. Guangdong Provincial Key Laboratory of Crops Genetics and Improvement / Crops Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, Guangdong, China
  • Received:2021-09-13 Accepted:2022-01-05 Published:2022-09-12 Published online:2022-02-21
  • Contact: FANG Bo-Ping
  • Supported by:
    National Key Research and Development Program of China(2019YFD1000700);National Key Research and Development Program of China(2019YFD1000702);Special Fund for Protection and Utilization of Crop Germplasm Resources(NWB014);Key-Area Research and Development Program of Guangdong Province(2020B020219001);Third National Survey and Collection Action on Crop Germplasm Resource(111821301354052029)

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534

摘要：

种质资源的遗传多样性是新品种选育的基础。甘薯地方品种具有很多优异的基因, 但是很多性状未能得到利用。为有效利用我国甘薯地方资源的遗传多样性, 分析不同时期收集的甘薯地方资源表型上的差异。本研究分析了177份甘薯地方品种资源。结果表明, 11个表型性状的多样性指数(H')在0.42~2.08之间, 3个数量性状的变异系数(CV)在18.40%~46.83%之间, 大部分性状表现出丰富的遗传多样性。以11个性状为基础的聚类分析将177份甘薯地方资源分为2个类群。主成分分析结果表明, 2000—2009年和2010—2019年收集的甘薯资源主要分布在Cluster 3和Cluster 4, 另外3个时期收集的资源则分布相对分散。相关性分析的结果表明, 各性状之间并不是相互独立的, 而是彼此相互关联。不同时期收集的甘薯地方资源在表型上具有显著差异。在不同的收集时期, “薯皮色、薯肉色、茎直径、最长蔓长、基部分枝”在11个性状中变化最大。在描述型性状上, 5个阶段收集的占比最多的资源的薯肉色以“白肉、黄肉、淡黄肉、桔黄肉、淡黄肉”在变化。在数量性状上, 2010—2019年阶段的茎直径显著缩小, 基部分枝性状在5个时期呈增加趋势, 最长蔓长在2000年后显著变短。本研究为甘薯种质资源的保护和利用提供了重要的参考依据。

关键词: 甘薯, 地方品种, 种质资源, 遗传多样性, 表型性状

Abstract:

The genetic diversity of germplasm resources is the basis for the breeding of new varieties. Sweetpotato landraces have many elite genes, however, many traits of sweetpotato landraces have not been utilized. To effectively utilize the genetic diversity of sweetpotato landraces in China, the phenotypic differences of sweetpotato landraces collected in different periods were analyzed. 177 sweetpotato landraces were analyzed. The results showed that the diversity index (H') of 11 phenotypic traits was 0.42-2.08, and three quantitative traits had the coefficient of variation of 18.40%-46.83%, indicating rich genetic diversity in most traits. Cluster analysis revealed that 177 sweetpotato landraces were divided into two clusters based on 11 traits. Principal component analysis demonstrated that the sweetpotato landraces collected in 2000-2009 and 2010-2019 were mainly distributed in cluster 3 and cluster 4, while the sweetpotato landraces collected in the other three periods were relatively scattered. Correlation analysis showed that these traits were not independent, but correlated with each other. The phenotypes of sweetpotato landraces collected in different periods were significantly different. The “skin color of storage root, predominant flesh color, diameter of stem, length of the longest vine, number of base branches” changed the most among 11 traits in different collection periods. In descriptive traits, the storage root flesh color that accounted for the most landraces collected in the five stages was “white, yellow, light yellow, orange yellow, light yellow”. In terms of quantitative traits, the stem diameter decreased significantly from 2010 to 2019, the branch number had an increasing trend in five periods, and the longest vine length became significantly shorter after 2000. This study provides an important reference for the protection and utilization of sweetpotato germplasm resources.

Key words: sweetpotato, landraces, germplasm resource, genetic diversity, phenotypic traits

表1

供试的177份甘薯地方资源的名称和来源"

序号
No.		 名称
Name		 原产地
Origin		 序号
No.		 名称
Name		 原产地
Origin
1 胭脂薯Yanzhishu 广东Guangdong 90 鸟咬梨Niaoyaoli 广东Guangdong
2 标心红Biaoxingong 广东Guangdong 91 万二Wan’er 广东Guangdong
3 万石榴Wanshiliu 广东Guangdong 92 红皮黎老公Hongpililaogong 广东Guangdong
4 蓬尾Pengwei 广东Guangdong 93 书院Shuyuan 广东Guangdong
5 红心仔Hongxinzai 广东Guangdong 94 横放柴Hengfangchai 海南Hainan
6 无时闲Wushixian 广东Guangdong 95 三角柠Sanjiaoning 海南Hainan
7 芽仔薯Yazaishu 广东Guangdong 96 仙沟薯Xiangoushu 海南Hainan
8 南凹苗Nanaomiao 广东Guangdong 97 小花叶Xiaohuaye 海南Hainan
9 白皮接芋只Baipijieyuzhi 广东Guangdong 98 布惊种Bujingzhong 海南Hainan
10 南澳薯Nan’aoshu 广东Guangdong 99 多子娘Duoziniang 海南Hainan
11 锦连薯Jinlianshu 海南Hainan 100 南凤粉Nafengfen 海南Hainan
12 密草芦仔Micaoluzai 广东Guangdong 101 木冬Mudong 海南Hainan
13 红皮捱秫篱Hongpi’aishuli 广东Guangdong 102 苦楝红Kulianhong 海南Hainan
14 接长冬Jiechangdong 广东Guangdong 103 春面Chunmian 海南Hainan
15 大叶田间落粒Dayetianjianluoli 广东Guangdong 104 海北柑薯Haibeiganshu 海南Hainan
16 假山柚Jiashanyou 海南Hainan 105 贵定褐红皮红Guidinghehongpihong 贵州Guizhou
17 赤皮不论春hipibulunchun 广东Guangdong 106 贵州白皮苕Guizhoubaipishao 贵州Guizhou
18 大督Dadu 广东Guangdong 107 独山紫花心Dushanzihuaxin 贵州Guizhou
19 竹头Zhutou 广东Guangdong 108 印江土黄苕Yinjiangtuhuangshao 贵州Guizhou
20 苦栋红Kudonghong 海南Hainan 109 石阡紫皮红心Shiqianzipihongxin 贵州Guizhou
21 碎叶仔Suiyezai 广东Guangdong 110 建水黄心Jianshuihuangxin 云南Yunnan
22 小种碰薯Xiaozhongpengshu 海南Hainan 111 建水胜利大白Jianshuishenglidabai 云南Yunnan
23 白幼叶薯Baiyouyeshu 广东Guangdong 112 普洱水果山芋Puershuiguoshanyu 云南Yunnan
24 棒薯Bangshu 海南Hainan 113 景洪红皮Jinghonghongpi 云南Yunnan
25 汕头红Shantouhong 广东Guangdong 114 保山小黄山芋Baoshanxiaohuangshanyu 云南Yunnan
26 三角芋Sanjiaoyu 海南Hainan 115 盈江红皮Yingjianghongpi 云南Yunnan
27 蕹菜种Wengcaizhong 广东Guangdong 116 白皮红心Baipihongxin 江苏Jiangsu
28 新竹头Xinzhutou 广东Guangdong 117 细女笑Xinvxiao 广东Guangdong
29 菊花种Juhuazhong 广东Guangdong 118 爪白种Zhuabaizhong 广东Guangdong
30 香薯Xiangshu 海南Hainan 119 黄丁橙Huangdingcheng 广东Guangdong
31 雪薯Xueshu 广东Guangdong 120 七彩薯Qicaishu 广东Guangdong
32 吊丝黄Diaosihuang 广东Guangdong 121 金冠黄Jinguanhuang 广东Guangdong
序号
No.		 名称
Name		 原产地
Origin		 序号
No.		 名称
Name		 原产地
Origin
33 金瓜苗Jinguamiao 广东Guangdong 122 阳西薯Yangxishu 广东Guangdong
34 那洋苗Nayangmiao 广东Guangdong 123 紫皮香Zipixiang 广东Guangdong
35 小红70日Xiaohong 70ri 福建Fujian 124 白紫高Baizigao 广东Guangdong
36 六十仔Liushizai 福建Fujian 125 小仔白Xiaozaibai 广东Guangdong
37 菜头白Caitoubai 福建Fujian 126 长薯 Changshu 广东Guangdong
38 大红花Dahonghua 安徽Anhui 127 紫黄东Zihuangdong 广东Guangdong
39 赤尿Chiniao 海南Hainan 128 紫香白Zixiangbai 广东Guangdong
40 江西丰盛Jiangxifengsheng 江西Jiangxi 129 红高紫Honggaozi 广东Guangdong
41 四季红Sijihong 广东Guangdong 130 红桔仔Hongjizai 广东Guangdong
42 鸡爪薯Jizhuashu 广东Guangdong 131 紫白郊Zibaijiao 广东Guangdong
43 学老薯Xuelaoshu 广东Guangdong 132 花桔薯Huajishu 广东Guangdong
44 南洋薯Nanyangshu 广东Guangdong 133 沙根苕Shagenshao 四川Sichuan
45 五角星Wujiaoxing 海南Hainan 134 台湾秋Taiwanqiu 台湾Taiwan
46 鸡足爪Jizuzhua 海南Hainan 135 木瓜薯Muguashu 广西Guangxi
47 海北剪Haibeijian 海南Hainan 136 长藤Changteng 重庆Chongqing
48 丰收红Fengshouhong 海南Hainan 137 乌尖苕Wujianshao 重庆Chongqing
49 排岭薯Pailingshu 海南Hainan 138 台湾碰Taiwanpeng 台湾Taiwan
50 猪母公Zhumugong 海南Hainan 139 普宁种Puningzhong 广东Guangdong
51 黎薯Lishu 海南Hainan 140 饶平种Raopingzhong 广东Guangdong
52 蔓伦Manlun 海南Hainan 141 海洋种Haiyangzhong 广东Guangdong
53 三月白Sanyuebai 海南Hainan 142 新陇菜种Xinlongcaizhong 广东Guangdong
54 满城薯Manchengshu 海南Hainan 143 新花Xinhua 广东Guangdong
55 黑眼薯Heiyanshu 海南Hainan 144 莲上海边韭菜Lianshanghaibianjiucai 广东Guangdong
56 台红Taihong 广东Guangdong 145 莲下南份种Lianxiananfenzhong 广东Guangdong
57 担烂薯Danlanshu 广东Guangdong 146 香芋薯Xiangyushu 广东Guangdong
58 大叶母Dayemu 广东Guangdong 147 高州粉香薯Gaozhoufenxiangshu 广东Guangdong
59 五爪薯Wuzhuashu 广东Guangdong 148 南城种Nanchengzhong 海南Hainan
60 海白Haibai 广东Guangdong 149 莲上竹头Lianshangzhutou 广东Guangdong
61 嫩女薯Nennüshu 广东Guangdong 150 南坪紫茎Nanpingzijing 广东Guangdong
62 永春五齿Yongchunwuchi 福建Fujian 151 黄皮薯Huangpishu 广东Guangdong
63 黄仔闷Huangzaimen 福建Fujian 152 南澳种Nanaozhong 广东Guangdong
64 假芋薯Jiayushu 福建Fujian 153 干部种Ganbuzhong 广东Guangdong
65 六十日早Liushirizao 福建Fujian 154 深圳紫薯Shenzhenzishu 广东Guangdong
66 槟榔薯Binglangshu 福建Fujian 155 天鹅薯Tian’eshu 广东Guangdong
67 湖头本Hutouben 福建Fujian 156 南坪绿茎Napinglyujing 广东Guangdong
68 狗头薯Goutoushu 福建Fujian 157 石角紫茎Shijiaozijing 广东Guangdong
69 竖番甘薯芋Shufanganshuyu 福建Fujian 158 东海薯Donghaishu 广东Guangdong
70 木冬瓜Mudonggua 福建Fujian 159 大寨红Dazhaihong 广东Guangdong
71 潭钻Tanzuan 福建Fujian 160 早九十日Zaojiushiri 广东Guangdong
72 海权薯Haiquanshu 广西Guangxi 161 凤咀薯Fengjushu 广东Guangdong
73 过海薯Guohaishu 广西Guangxi 162 红尾麻Hongweima 广东Guangdong
74 姑娘薯Guniangshu 广西Guangxi 163 上沙薯Shangshashu 广东Guangdong
75 企岭薯Qilingshu 广西Guangxi 164 香粟薯Xiangsushu 广东Guangdong
76 玉兰种Yulanzhong 广东Guangdong 165 白玉九里香Baiyujiulixiang 广东Guangdong
77 黄略薯Huanglueshu 广东Guangdong 166 一点红甘薯Yidianhongganshu 广东Guangdong
序号
No.		 名称
Name		 原产地
Origin		 序号
No.		 名称
Name		 原产地
Origin
78 五爪白Wuzhuabai 海南Hainan 167 双皮红番薯Shuangpihongfanshu 广东Guangdong
79 香种Xiangzhong 广东Guangdong 168 界炮2号Jiepao no.2 广东Guangdong
80 跃进薯Yuejinshu 海南Hainan 169 赤皮鸟咬梨Chipiniaoyaoli 广东Guangdong
81 大叶红Dayehong 海南Hainan 170 榄肉种Lanrouzhong 广东Guangdong
82 赤壳薯Chikeshu 海南Hainan 171 红蜜薯Hongmishu 广东Guangdong
83 后垅红Houlonghong 广东Guangdong 172 白肉番薯Bairoufanshu 广东Guangdong
84 南伏Nanfu 福建Fujian 173 九里香番薯 Jiulixiangfanshu 广东Guangdong
85 岩高粉Yangaofen 福建Fujian 174 龙九蕃莳Longjiufanshi 广东Guangdong
86 长蔓种Changmanzhong 福建Fujian 175 紫心薯Zixinshu 广东Guangdong
87 大头黄Datouhuang 福建Fujian 176 朱村一点红Zhucunyidianhong 广东Guangdong
88 沛斯Peisi 福建Fujian 177 兰溪番薯Lanxifanshu 广东Guangdong
89 特别薯Tebieshu 福建Fujian

表2

甘薯表型性状的描述规范"

性状 Trait 描述规范 Description standard
叶片形状
Leaf shape		 1: 圆; 2: 肾; 3: 心; 4: 尖心; 5: 三角; 6: 缺刻叶。
1: Round; 2: Reinform; 3: Cordate; 4: Acuminate-cordate; 5: Triangular; 6: Incised.
叶色
Leaf color		 1: 浅绿; 2: 绿; 3: 紫绿; 4: 褐绿; 5: 浅紫; 6: 紫; 7: 褐; 8: 金黄。
1: Light green; 2: Green; 3: Purple-green; 4: Brown-green; 5: Light purple; 6: Purple; 7: Brown; 8: Golden yellow; 9: Red.
叶主脉色
Main vein pigmentation color		 1: 浅绿; 2: 绿; 3: 黄; 4: 浅紫; 5: 紫; 6: 紫斑。
1: Light green; 2: Green; 3: Yellow; 4: Light purple; 5: Purple; 6: Purple speckle.
茎主色
Predominant color of vine		 1: 浅绿; 2: 绿; 3: 紫红; 4: 浅紫; 5: 紫; 6: 深紫; 7: 褐。
1: Light green; 2: Green; 3: Mauve; 4: Light purple; 5: Purple; 6: Dark purple; 7: Brown.
株型
Plant type		 1: 直立; 2: 半直立; 3: 匍匐; 4: 攀缘。
1: Erect; 2: Semi-erect; 3: Prostrate; 4: Scramble.
薯形
Shape of storage root		 1: 球形; 2: 短纺锤; 3: 纺锤; 4: 长纺锤; 5: 上膨纺; 6: 下膨纺; 7: 筒形; 8: 弯曲; 9: 不规则。
1: Rotundity; 2: Short elliptic; 3: Elliptic; 4: Long elliptic; 5: Obovate; 6: Ovate; 7: Rectangle; 8: Curve;
9: Anomaly.
薯皮主色
Skin color of storage root		 1: 白; 2: 淡黄; 3: 棕黄; 4: 黄; 5: 褐; 6: 粉红; 7: 红; 8: 紫红; 9: 紫; 10: 深紫。
1: White; 2: Light yellow; 3: Brown yellow; 4: Yellow; 5: Brown; 6: Pink; 7: Red; 8: Mauve; 9: Purple;
10: Dark purple.
薯肉主色
Predominant flesh color		 1: 白; 2: 淡黄; 3: 黄; 4: 桔黄; 5: 桔红; 6: 粉红; 7: 红; 8: 紫红; 9: 紫; 10: 深紫。
1: White; 2: Light yellow; 3: Yellow; 4: Orange yellow; 5: Orange red; 6: Pink; 7: Red; 8: Mauve; 9: Purple; 10: Dark purple.

图1

甘薯地方资源的聚类分析"

表3

甘薯地方资源不同类群的数量性状的变异和多样性"

性状
Trait		 项目
Item		 全体
Total		 类群I
Cluster I		 类群Ia
Cluster Ia		 类群Ib
Cluster Ib		 类群II
Cluster II		 类群IIa
Cluster IIa		 类群IIb
Cluster IIb
茎直径
Diameter of stem (mm)		 最大值 Max. 7.60 7.60 7.60 6.20 6.80 6.80 6.90
最小值 Min. 3.00 3.50 3.50 3.70 3.00 3.60 3.00
平均值 Mean 4.92 4.90 5.09 4.41 4.93 5.11 4.81
变异系数 CV (%) 18.40 17.05 15.83 15.77 19.22 15.37 21.39
多样性指数 H′ 2.06 1.93 1.89 1.70 2.05 2.01 1.98
基部分枝(个)
Number of base branches		 最大值 Max. 30.60 30.60 30.60 28.00 24.00 24.00 22.60
最小值 Min. 3.00 3.00 3.00 4.00 4.00 5.20 4.00
平均值 Mean 12.17 11.62 12.01 10.65 12.54 12.97 12.25
变异系数 CV (%) 36.68 44.79 41.95 51.47 30.88 30.02 31.29
多样性指数 H′ 2.01 1.94 1.90 1.70 2.04 2.04 2.06
最长蔓长
Length of the longest vine (cm)		 最大值 Max. 450.00 450.00 261.00 450.00 170.00 170.00 117.40
最小值 Min. 39.70 169.00 169.00 274.00 39.70 122.00 39.70
平均值 Mean 165.75 245.35 215.57 319.80 113.70 144.73 92.03
变异系数 CV (%) 46.83 23.10 12.01 13.29 27.93 9.64 22.66
多样性指数 H′ 1.99 1.89 2.02 1.83 2.09 1.98 1.95

图2

177份甘薯地方资源11个性状指标的分布情况 8个描述型性状的赋值见表2。3个数量性状的分级见数据统计与分析(1.3)。"

表4

177份甘薯地方资源描述型性状的频率分布和多样性指数"

性状
Trait		 表型级别所占的频率Frequency of different phenotypic degree (%) 多样性指数
Diversity index
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
叶片形状 Leaf shape 0.00 2.26 31.64 5.08 2.82 58.19 0.00 0.00 0.00 0.00 1.02
叶色 Leaf color 7.34 89.27 2.82 0.00 0.00 0.57 0.00 0.00 0.00 0.00 0.42
叶主脉色 Main vein pigmentation color 7.91 17.51 0.00 20.34 39.55 14.69 0.00 0.00 0.00 0.00 1.48
茎主色 Predominant color of vine 1.69 75.71 1.69 1.13 10.73 2.82 6.21 0.00 0.00 0.00 0.91
株型 Plant type 0.00 32.77 65.53 1.69 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.00 0.71
薯形 Shape of storage root 1.13 6.21 44.63 18.64 6.21 18.64 4.52 0.00 0.00 0.00 1.52
薯皮主色 Skin color of storage root 13.56 7.91 2.26 9.60 5.08 10.17 20.34 21.47 8.47 1.13 2.08
薯肉主色 Predominant flesh color 27.12 24.29 21.47 13.56 6.78 0.00 1.13 0.00 4.52 1.13 1.72

图3

177份甘薯地方资源的主成分分析"

表5

不同时期甘薯地方资源表型的多样性指数"

性状
Trait		 多样性指数 Diversity index (H′)
1980年前 Before 1980 1980-1989 1990-1999 2000-2009 2020-2019
叶片形状 Leaf shape 0.98 0.81 0.95 0.55 1.21
叶色 Leaf color 0.42 0.42 0.12 0.37 0.40
叶主脉色 Main vein pigmentation color 1.55 1.48 1.04 1.31 1.53
茎主色 Predominant color of vine 0.60 0.61 0.70 1.26 0.90
株型 Plant type 0.50 0.77 0.62 0.75 0.80
薯形 Shape of storage root 1.40 1.43 0.99 1.43 1.37
薯皮主色 Skin color of storage root 1.81 1.99 1.76 1.63 1.86
薯肉主色 Predominant flesh color 1.12 1.36 1.55 1.74 1.90
茎直径 Diameter of stem 1.93 1.93 1.80 2.00 1.99
基部分枝 Number of base branches 1.90 1.98 1.87 2.06 1.91
最长蔓长 Length of the longest vine 2.02 1.94 1.90 1.70 1.96

图4

甘薯地方资源不同性状间的相关性分析 *表示在0.05水平差异显著。"

图5

不同时期甘薯地方资源数量性状的比较分析 箱体上方的不同字母表示在P < 0.05水平上差异显著。"

图6

不同时期甘薯地方资源描述型性状的比较分析"

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