基于遺傳易位因子分析長豆對煤霉病的抗性鑒定

基于遺傳易位因子分析長豆對煤霉病的抗性鑒定

中國是長豆的次生起源中心，品種豐富?！捌呶濉逼陂g對長豇豆資源的搜集、整理做了大量工作,但在資源的遺傳分析、育種利用等方面缺少深入的研究。本文從長豇豆煤霉病抗性鑒定的資源中,選取39份重要品種為材料,分析品種間的遺傳距離并進行品種聚類,為長豇豆早熟、豐產(chǎn)、抗病育種的組合選配提供資料。供試品種及試驗設計選取綜合性狀較好,或早熟性、豆莢品質(zhì)等方面較具特色的39份品種為材料。1.泥鰍豇,2.白皮豇,3.崇安秋,4.雙白,5.北京白籽,6.江北青,7.Ⅰ0005,8.安徽五月鮮,9.東北長豇,10.之豇282,11.一點紅,12.崇安黑籽,13.新青,14.V215,15.807·107,16.武漢五號,17.金鋼圈,18.廣饒豆,19.嶗山紅豆,20.五月豇,21.江西早豇,22.花羊角,23.粗白皮,24.開封47,25.開封張?zhí)?26.開封282,27.E966,28.E979,29,吉林一點紅,30.E983,31.吉林線豇,32.E985,33.羅裙帶,34.吉林早花豇,35.吉林上海紅,36.上海紅豇豆,37.吉林羅裙帶,38.陜西羅裙帶,39.五爪龍。供試前各品種均經(jīng)2代以上自交提純。煤霉病抗性于1991～1992年在網(wǎng)室人工接種鑒定,田間試驗于1991年在杭州四季青鄉(xiāng)進行。4月25日直播,地膜覆蓋,隨機區(qū)組設計,3次重復。小區(qū)面積1.5m×1.0m,每小區(qū)8穴,每穴2株。調(diào)查的農(nóng)藝性狀依序號有:(1)單株鮮莢產(chǎn)量、(2)每株花序數(shù)、(3)每花序莢數(shù)、(4)單莢重、(5)莢長、(6)種子百粒重、(7)始花節(jié)位、(8)種子長寬比、(9)早期產(chǎn)量(7月1日前采收的鮮莢產(chǎn)量)、(10)產(chǎn)量早總比(早期產(chǎn)量占總產(chǎn)量的百分率)、(11)主莖花序數(shù)、(12)主莖莢數(shù)、(13)始花期(播種至始花天數(shù))、(14)莢發(fā)育期(開花至條莢商品成熟天數(shù))。以14個性狀(性狀組Ⅰ)的遺傳相關矩陣為基礎矩陣進行主成分轉換,從主成分值計算歐氏平方距離,并采用最長距離法進行品種聚類。為探討遺傳距離分析應用于長豇豆育種的具體方法,本文結合豐產(chǎn)和早熟兩個最重要的育種目標,又以性狀(1)～(8)為豐產(chǎn)性狀組(性狀組Ⅱ),性狀(7)～(14)為早熟性狀組(性狀組Ⅲ)分別進行了遺傳距離分析。結果與分析一、抗高血壓病1991～1992兩年重復接種鑒定結果見表1,39個品種中3號表現(xiàn)免疫,7號表現(xiàn)高抗,9、13、21、22、23五個品種表現(xiàn)抗病,其余32個品種分別表現(xiàn)為中抗至高感。其中表現(xiàn)抗病～免疫的7個材料均是農(nóng)藝性狀較差的地方品種,而之豇282,一點紅、武漢5號等在生產(chǎn)中應用較多的品種多數(shù)表現(xiàn)高感,從而大大限制了這些品種的推廣。二、農(nóng)藝性狀聚類分析以小區(qū)平均數(shù)為基礎,對14個農(nóng)藝性狀進行方差分析,均達顯著或極顯著水平。進一步從性狀組Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的遺傳相關矩陣得到特征根和特征向量,以累計貢獻率超過85%為界入選主成分(表2)。由表2可見,性狀組Ⅰ入選5個主成分。由各主成分對應的特征向量分析,第1主成分可歸納為主莖結莢和早花因子,對應的生物學特征為:主莖結莢多、始花期早、單株產(chǎn)量和早期產(chǎn)量也高。第2主成分為少花大莢因子,對應的特征為花序數(shù)少,條莢大。同樣,以較高產(chǎn)量早總比和極短的莢發(fā)育期為特征的第3主成分可歸結為條莢速成因子,第4、5主成分也各依特征可稱為大粒低結莢率因子和大粒高結莢率因子。通過主成分值計算,39個品種中,4、5、6、11、14、29、30、37號等8個品種的第1主成分大;22、19、34號品種花序少,莢大,其第2主成分大;8、21、23、31、32、34號等品種的第3主成分大;而13、18和3、4、5、、16、30、35號等品種分別具有較大的第4主成分和第5主成分。綜觀各品種,4、5、6、8、10、11、14、29、30、31、37號等11個品種具有較大的第1主成分,且2、3、5主成分適度,第4主成分較小,綜合性狀較優(yōu)。性狀組Ⅱ選用8個與豐產(chǎn)性關聯(lián)大的性狀分析,入選4個主成分,分別以大莢、高節(jié)位始花、大粒低結莢率和大粒高結莢率為主要特征。其中第1主成分大的品種有2、16、19、35、37號;始花節(jié)位高,第2主成分大的品種有2、3、9、13、15、22、34、39號;第3、4主成分大的品種有1、7、15、18和3、16、17、19、30號。從豐產(chǎn)性出發(fā),6、10、12、16、19、26、35、36、37號等9個品種具有較大的第1主成分,較小的2、3主成分及適度的第4主成分,豐產(chǎn)性好。同理,性狀組Ⅲ以早熟性為主要目標分析,其3個主成分代表的特征分別為主莖結莢和早花因子、條莢速成因子和高節(jié)位始花因子。性狀組Ⅲ的分析中,5、6、8、11、14、29、30、37號等品種的第1主成分大,10、23、29、31、34、37號品種和9、12、15、22號則具有較大的第2、第3主成分。從早熟性考慮,8、10、11、14、18、29、30、31、37號品種的第1主成分較大,第2主成分適度,而第3主成分較小,早熟性較優(yōu)。比較3個性狀組可知,性狀組Ⅱ、Ⅲ分別為性狀組Ⅰ部分結果的著重體現(xiàn)。3個性狀組的最長距離法聚類結果見表3。性狀組Ⅰ中,Ⅰ(A)類含10、13等10個品種,主要特點是莢較大,種子長/寬大,始花節(jié)位低,始花早。Ⅰ(B)類含8、20等7個品種,特點是每花序莢數(shù)高,莢長中等偏短,早總比高。該類中28、29、32系地方品種紅嘴燕的地區(qū)變異類型。Ⅰ(C)類含1、16、30三個品種,種子百粒重大,種子粗短。Ⅰ(D)類占4個品種,共同特點是每株花序數(shù)多,每花序莢數(shù)少,莢極小,單株產(chǎn)量低。Ⅰ(E)類只含6、37兩個品種,單株產(chǎn)量和早期產(chǎn)量高,主莖結莢多,莢大,始花早,始花節(jié)位低。Ⅰ(F)類含21、23、34三個品種,每花序莢數(shù)較高,莢小,種子小,早總比小,莢發(fā)育期短。Ⅰ(G)類含9、15兩個品種,均來源于東北,莢極長,但其它農(nóng)藝性狀較差。Ⅰ(H)類的3個品種單株產(chǎn)量和早期產(chǎn)量低,主莖結莢少,始花遲。Ⅰ(Ⅰ)類含3、38兩個品種,農(nóng)藝性狀很差。Ⅰ(J)類含4、5、11三個品種,其中4、5是紅嘴燕的白籽變異類型,11系作者自己保存的紅嘴燕株系。特點是單株產(chǎn)量和早期產(chǎn)量高,莢中等,種子細長,百粒重小,主莖結莢多,始花早。結合前述各品種的煤霉病抗性情況,表現(xiàn)免疫～抗病的7個品種分別歸于Ⅰ(C)、Ⅰ(D)、Ⅰ(F)、Ⅰ(G)、Ⅰ(H)、Ⅰ(I)等6類。抗病材料農(nóng)藝性狀遺傳差異較大,有利于抗病育種選配組合。與性狀組Ⅰ比較,性狀組Ⅱ的并類特點為:(1)由Ⅰ(C)中的16、30與Ⅰ(A)中的17、19、35歸并為Ⅱ(E)類,特點是單株產(chǎn)量高、花序數(shù)少、莢大、始花節(jié)位中等,種子百粒重高。(2)將Ⅰ(J)類與6、32并為Ⅱ(J)類,該類除6外均是紅嘴燕的變異類型,產(chǎn)量高、結莢率高、莢中等、始花節(jié)位低、種子小。(3)將12、21、22、23與Ⅰ(B)類并為Ⅱ(B)類,產(chǎn)量低、花序數(shù)少、每花序莢數(shù)高、種子百粒重小。其余1、18并為Ⅱ(C)類,2、34并為Ⅱ(F)類,3、38分別為Ⅱ(H)和Ⅱ(Ⅰ)類等。性狀組Ⅲ的聚類除Ⅲ(G)、Ⅲ(I)、Ⅲ(J)分別與Ⅰ(G)、Ⅰ(I)、Ⅰ(J)類基本一致外,差別較大。其中早熟性方面較具優(yōu)點的類別有:Ⅲ(B)類,早期產(chǎn)量和早總比高、始花早。Ⅲ(C)類,早期產(chǎn)量和早總比很高、主莖結莢多、始花早、始花節(jié)位低。Ⅲ(E)類,始花期較早、但莢發(fā)育期較長。Ⅲ(H)和Ⅲ(J)類,各早熟性指標均極優(yōu)、綜合性狀也佳。品種間遺傳差異距離分析中一個普遍存在的問題是,選擇不同的性狀參與分析,遺傳距離的結果截然不同。本文直接從育種目標出發(fā)選擇分析性狀,根據(jù)2個性狀組分析的主成分結果分別選出的較優(yōu)親本,與我們直觀感覺中的高產(chǎn)品種和早熟品種較為吻合。初步認為,Ⅱ和Ⅲ兩組分析分別能較為準確地反映出不同品種在豐產(chǎn)性和早熟性方面的遺傳差異。第Ⅰ組分析綜合了Ⅱ、Ⅲ中的全部14個性狀,應能更全面地反映品種間的遺傳差距。分析性狀的選擇、聚類方法的研究等歸根結底都是為了指導育種,至于針對具體的育種目標,應選擇哪些性狀分析,尚待更深入的研究。通常認為,雙親的遺傳距離越大,雜種優(yōu)勢越高。對此Falconar(1982)在《數(shù)量遺傳學導論》一書中提出了異議,龍漫遠(1984)在玉米、郭平仲等(1989)在小麥的試驗中也均證實遺傳距離與雜種優(yōu)勢呈顯著的拋物線關