（林木遗传育种专业论文）银杏核心种质构建初探.pdf

l 华中农业大学学位论文独创性声明及使用授权书 学位论文 是 如需保密，解密时间 细f | 年1 具l e t 是否保密 独创性声明 本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成 果尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他入已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得华中农业大学或其他教育机构的学位或证书 而使用过的材料，指导教师对此进行了审定与我一同工作的同志对本研究所做的任 何贡献均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意 毗鲐寸番 帆2 p 厶年占月7 日 学位论文使用授权书 本人完全了解华中农业大学关于保存、使用学位论文的规定，即学生必须按照学 校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印刷版和电子版， 并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存，汇编学位 论文本人同意华中农业大学可以用不同方式在不同媒体上发表、传播学位论文的全 部或部分内容，同时本人保留在其他媒体发表论文的权力 注：保密学位论文( 印涉及技术秘密、商业秘密或申请专利等潜在需要提交保密的论 文) 在解密后适用于本授权书 糊黼张彳南 撇名：膨伟致 签名日期：知d 年占月7 日签名日期：朋年石月p 日 银杏核心种质构建初探 目录 摘要i a b s t r a c t i i i 缩略语表v 1 引言1 1 1 核心种质提出和研究概况1 1 1 1 核心种质的概念和意义1 1 1 2 核心种质的构建。4 1 1 3 银杏遗传资源的研究7 1 1 4 本研究的目的和意义1 3 2 实验材料和方法1 3 2 1 实验材料及仪器13 2 1 1 实验材料1 3 2 1 2 主要仪器1 4 2 1 3 试剂1 4 2 2 实验方案和方法。1 5 2 2 1 银杏种质胚乳基因组d n a 的提取1 5 2 2 2 分子标记和p c r 扩增17 2 3 数据处理和统计分析19 2 3 1 i s s r 分析数据的处理1 9 2 3 2 核心种质的构建1 9 2 3 3 核心种质的评价2 2 3 结果与分析2 3 3 1 i s s r 扩增结果的分析2 3 3 2 各种组合策略构建的4 5 组核心种质样品2 5 3 2 1 简单比例法取样2 5 3 2 2 平方根比例法取样2 7 3 2 3 对数比例取样法2 8 3 2 4 遗传多样性取样法2 9 3 2 5 完全随机取样法31 3 3 各组合取样方案的比较3 1 3 3 1 总体取样比例的比较3 2 3 3 2 组内取样方法的比较3 2 3 3 3 组内取样策略的比较3 3 3 4 核心种质构建方案小结一3 4 3 5 核心种质和原始种质及保留种质的比较。3 5 3 5 1 核心种质和原始种质的遗传多样性比较3 5 3 5 2 核心种质和原始种质的遗传分化比较3 6 3 5 3 核心种质和保留种质的遗传多样性比较3 8 4 结论与讨论3 8 4 1 核心种质构建方法3 8 4 1 1 分组原则3 9 4 1 2 总体取样比例4 0 4 1 3 组内取样比例4 1 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 4 1 4 组内取样方法4 2 4 2 核心种质动态管理4 2 4 3 木本植物核心种质研究方向4 3 4 4 银杏种质资源的保存。4 6 4 4 1 原地保存与设施保存相辅相成4 6 4 4 2 重视构建核心种质和对种质保存技术的研究4 6 4 4 3 异地保存结合绿化观赏建立种质资源共享平台4 7 4 5 ，j 、结4 7 参考文献4 9 致谢5 6 国的现存的裸子植物中最古老的 种树种，同科内没有近缘种，其 种质资源极为珍贵。我国许多地方都分布着规模不等的银杏种群，这些银杏种群中 蕴含着丰富种质资漏为了有效的保护和利用这些种质资源，构建核心种质是一项 重要的课题。本文以采自湖北省1 4 个地区的2 0 5 份样品为原始材料，初步研究探讨 了银杏核心种质构建的方法策略，目的是为大规模的银杏核心种质构建奠定基础。 主要研究结果如下： ( 1 ) 利用筛选出的9 条i s s r 引物对银杏种子胚乳d n a 进行i s s r 分子标记分 析，共获得1 5 8 条清晰的条带，其中多态性带1 4 4 条，多态性百分率( p p b ) 9 1 1 2 ， 以此建立了2 0 5 份银杏样品的分子特征数据库。 ( 2 ) 首先研究了银杏核心种质构建的方案与策略，采取不同分组原则、5 种总 体取样比例、4 种组内取样策略及2 种组内取样方法，一共建立了4 5 组候选核心种 质；然后，用多态位点百分率( p p b ) 、多态位点数( n p l ) 、观测等位基因数( a o ) 、 有效等位基因数( a e ) 、n e i s 基因多样性( h e ) 及s h a n n o n s 多态性信息指数( h 1 ) ， 对4 5 组候选核心种质进行检验。最终选择出最佳构建策略，即：按来源产地分组， 总体取样比例为2 5 ，组内采取对数比例法确定组内取样量，最后用组内类平均法 ( u p g m a ) 聚类抽样，并以此策略，筛选出5 2 份样品，构建出核心种质。 ( 3 ) 利用p o p g e n e 软件，对筛选出的5 2 份核心种质与全部的2 0 5 份原始种 质及1 5 3 份保留种质的遗传多样性进行比较分析，并利用统计分析软件对核心种质 和全部原始种质进行了t 测验。结果表明，核心种质样品保留了全部原始种质样品 数的2 5 3 7 ，多态位点数及多态性位点百分率的保留率达到了9 8 0 9 ，十分接近 原始种质样品；观测等位基因数( a 0 ) 、有效等位基因数( a e ) 、n e i s 基因多样性 ( h e ) 、s h a n n o n s 多态性信息指数( h i ) 的保留率分别是9 9 0 5 、1 0 0 9 8 、1 0 1 6 9 、 1 0 1 2 6 ，其中有效等位基因数、n e i s 基因多样性、s h a n n o n s 多态性信息指数3 个 指标比原始样品略高。t 测验证明，核心种质和原始种质在遗传多样性各指标上不存 在显著差异。另外，与保留种质相比，核心种质的上述遗传多样性指标明显的高。 这说明，所构建的核心种质能较好的体现原始种质群体的遗传上的多样性，具有较 高的代表性。 ( 4 ) a m o v a 分析表明，核心种质和原始种质的总基因多样性相似度很高，达 9 9 4 8 。核心种质群体间的遗传分化指数及群体间遗传变异占总遗传变异的百分数 要略高于原始种质，说明核心种质遗传变异更多来自群体间，这是因为构建核心种 质时是尽可能的选取遗传差异大的样品，以便用最小数量的样品最大程度的代表全 部资源。核心种质与原始种质的基因流及群体内的基因多样性2 指标的相似率分别 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 为8 3 2 1 和5 4 3 1 ，这说明核心种质不能完全代表原始种质的所有遗传多样性， 不管保留率多高，核心种质都不能完全替代原始的种质资源，不能完整表现原始种 质群体内遗传变异的关系和进化上的亲缘关系。因此，保留种质不能完全舍弃，而 是应在核心种质和保留种质间建立一种动态的信息交换机制。 关键词：银杏；种质资源：遗传多样性；i s s r ；核心种质；- 构建策略 一一一 堡查堡：尘登壁塑堡垫堡 一一 _ _ _ - _ l _ _ _ l - _ - _ l _ _ _ _ - _ _ _ - - - l - _ _ _ i _ _ _ _ - _ _ 。一一 a b s t r a c t g i 玎危印b i l o b al ，e n d e m i ct oc h i n aa n da l s oc a l l e d “g o n g s u nt r e e ”，i so n e o ft h e o l d e s tr e m a i n e dt r e es p e c i e si ng y m n o s p e r m k n o w n 嬲l i v i n gf o s s i l ，g i n k g ob i l o b ai s t h es i n g l em e m b e ro fi t sf a m i l yw i t hn oc l o s er e l a t i v e s ，a n dt h e r e f o r ei t sg e r m p l a s m r c s o u r c e si se x t r e m e l yp r e c i o u s t h e r ea r eg i n k g op o p u l a t i o n s o fd i f f e r e n ts i z e s d i s t r i b u t e di ns o m ep l a c e si nc h i n a , w h i c hh a v er i c ha n dv a l u a b l eg e n e t i cr e s o u r c e s i n o r d e rt oe f f e c t i v e l yp r o t e c ta n du s et h e s er e s o u r c e s ，i ti sai m p o r t a n tw o r kt oc o n s t r u c t c o r ec o l l e c t i o no fg i n k g o sg e r m p l a s m u s i n gt h e2 0 5s a m p l e sc o l l e c t e df r o m14 s i t e si n h u b e ip r o v i n c e 嬲p r i m a r ym a t e r i a l s ，t h i sp a p e rm a d es o m ep r e l i m i l a r yr e s e a r c h e so n c o r ec o l l e c t i o nc o n s t r u c t i o ns t r a t e g yo fg i n k g o sg e r m p l a s mt op r o v i d eb a s i sf o rl a t e r s l a r g es c a l ec o r ec o l l e c t i o nc o n s t r u c t i o n m a i nr e s u l t sw e r e a sf o l l o w i n g ： ( 1 ) i s s r - p c rw a sc o n d u c t e dt og e n o m i cd n ae x t r a c t e d f r o mg i n k g os e e d s e n d o s p e r mb yu s i n g9i s s rp r i m e r s at o t a lo f1 5 8b a n d sw e r eo b t a i n e d ，i nw h i c h1 4 4 b a n d sw e r ep o l y m o r p h i c a n dt h ep e r c e n t a g eo fp o l y m o r p h i cb a n d s ( p p b ) w a s9 1 1 2 b a s e du p o nt h e s er e s u l t s ，t h em o l e c u l a rd a t ao ft h e2 0 5g i n k g os a m p l e sw e r eg a i n e d 但) t h es c h e m ea n ds t a t e g yf o rc o r ec o l l e c t i o nc o n s t r u c t i o no fg i n k g o sg e r m p l a s m w a sr e s e a r c h e df i r s t l y 4 5c a n d i d a t ec o r ec o l l e c t i o n sw e r ea tf i r s tc o n s t r u c t e db ya p p l y i n g d i f f e r e n tg r o u p i n gp r i n c i p l e s ，5k i n d so fo v e r a l ls a m p l i n gr a t i o ，4k i n d so fg r o u ps a m p l i n g s t r a t e g i e sa n d2k i n d so fg r o u p i n gs a m p l i n gm e t h o d ；t h e n t e s t so nt h e s ec a n d i d a t ec o r e c o l l e c t i o n sw e r ec o n d u c t e db yu s i n gt h ef o l l o w i n gi n d e x e s ：n u m b e ro fp o l y m o r p h i cl o c i ( n p l ) ，p e r c e n t a g eo fp o l y m o r p h i cb a n d s ( p p b ) ，o b s e r v e dn u m b e ro fa l l e l e sp e rl o c u s ( a o ) ，e f f e c t i v en u m b e ro fa l l e l e sp e rl o c u s ( a e ) ，n e i sg e n ed i v e r s i t y ( h e ) a n ds h a n n o n s d i v e r s i t yi n f o r m a t i o ni n d e x ( h 1 ) f i n a l l y , t h eb e s tc o n s t r u c t i o ns t r a t e g yw a ss c r e e n e d o u t ， i e ，f i r s t l yc l a s s i f y i n gs a m p l e sa c c o r d i n gt oa r e a s ，s e c o n d l ya p p l y i n g a l lo v e r a l ls a m p l i n g r a t i oo f2 5 ，t h i r d l yd e c i d i n gs a m p l es i z ew i t h i ng r o u p sa p p l y i n gl o g a r i t h m i cs t r a t e g y , a n dl a s t l ys c r e e n i n gs a m p l e sb yu s i n gu p g m ac l u s t e r i n gs a m p l i n gm e t h o d b a s e du p o n t h i ss t r a t e g y , ac o r ec o l l e c t i o nw a sc o n s t r u c t e dw i t h5 2s a m p l e ss c r e e n e do u tf r o mt h e2 0 5 p r i m a r ys a m p l e s ( 3 ) c o m p a r a t i v ea n a l y s i so ng e n e t i cd i v e r s i t yb e t w e e nc o r ec o l l e c t i o na n do r i g i n a l c o l l e c t i o n 勰w e l l 邪r e s e r v ec o l l e c t i o nw e r em a d eb ya p p l y i n gp o p g e n es o f t w a r e a t - t e s tb e t w e e nc o r ec o l l e c t i o na n do r i g i n a lc o l l e c i t on w a sm a d e ，t o o t h er e s u l t ss h o w e d t h a tt h ec o r ec o l l e c t i o nr e s e r v e d2 5 3 7 s a m p l e so fo r i g i n a lc o l l e c i t o n ，a n dt h es a v i n g r a t i oo ft h en u m b e ro fp o l y m o r p h i cl o c i ( n p l ) a n dp e r c e n t a g eo fp o l y m o r p h i cb a n d s ( p p b ) w a s9 8 0 9 w h i c hi n d i c a t e dt h a tt h ec o r ec o l l e c t i o nw a sm u c hc l o s et oo r i g i n a l i i i 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 c o l l e c i t o n ；t h es a v i n gr a t i oo fo b s e r v e dn u m b e ro fa l l e l e sp e rl o c u s ( a o ) ，e f f e c t i v en u m b e r o fa l l e l e sp e rl o c u s ( a e ) ，n e i sg e n ed i v e r s i t y ( h e ) a n ds h a n n o ni n f o r m a t i o ni n d e x0 i f ) w e r e9 9 0 5 ，1 0 0 9 8 ，1 0 1 6 9 a n d1 0 1 2 6 r e s p e c t i v e l y , i n d i c a t i n gt h a tt h eb e h i n d t h r e ei n d e x e so ft h ec o r ec o l l e c t i o nw e r es l i 曲f l yh i g h e rt h a nt h o s eo ft h eo r i g i n a l c o l l e c t i o n t h et - t e s ta l s op r o v e dt h e r ew a sn oo b v i o u sd i f f e r e n c ei n g e n e t i cd i v e r s i t y i n d e x e sb e t w e e nc o r ec o l l e c t i o na n do r i g i n a lc o l l e c t i o n i na d d i t i o n , c o m p a r i s i o no fa b o v e g e n e t i cd i v e r s i t yi n d e x e sb e t w e e nc o r ec o l l e c t i o na n dr e s e r v ec o l l e c t i o ni n d i c a t e dt h a t c o r ec o l l e c t i o n sg e n e t i cd i v e r s i t yi n d e x e sw e r ea l lo b v i o u s l yh i g h e rt h a nt h er e s e r v e c o l l e c t i o n s a l lt h e s er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ec o r ec o l l e c t i o nc o u l de m b o d yt h eg e n e t i c d i v e r s i t yo ft h eo r i g i n a lc o l l e c t i o na n dh a sh i 曲r e p r e s e n t a t i v e n e s s ( 4 ) t h ea m o v a ( a n a l y s i so fm o l e c u l a rv a r i a n c e ) s h o w e dt h a tt h es i m i l a r i t yo f t o t a lg e n eg e n e t i cd i v e r s i t yb e t w e e nc o r ec o l l e c t i o na n do r i g i n a lc o l l e c t i o nw a s9 9 4 8 c o r ec o l l e c t i o n sc o e f f i c i e n to fp o p u l a t i o nd i f f e r e n t i a t i o na n dp e r c e n t a g eo fg e n e t i c v a r i a t i o n a m o n gp o p u l a t i o n sw e r eb o t hs l i g h t l yh i g h e rt h a nt h o s eo ft h e 嘶g i l l a l c o l l e c t i o n s ，i n d i c a t i n gt h a tm o r eg e n e t i cv a r i a t i o no fc o r ec o l l e c t i o ne x i s t e da m o n g p o p u l a t i o n t h i sw a sb e c a u s es a m p l e sw i t hr e l a t i v e l yb i gg e n e t i cd i f f e r e n c e sw e r e c h o o s e da sp r e f e r a b l ea sp o s s i b l et oc o n s t r u c tc o r ec o l l e c t i o ni no r d e rt or e p r e s e n tt h e o r i g i n a lc o l l e c t i o n 诵t 1 1t h el e a s tn u m b e ro fs a m p l e s t h es i m i l a r i t yo fe s t i m a t eg e n ef l o wb e t w e e nt h ec o r ec o l l e c t i o na n dt h eo r i g i n a l c o l l e c t i o nw a s8 3 21 ，a n ds i m i l a r i t yo fm e a ng e n ed i v e r s i t yw i t h i np o p u l a t i o n so ft h e t w oc o l l e c t i o n sw a s5 4 31 t h e s es h o w e dt h a tc o r ec o l l e c t i o nc o u l dn o t t o t a l l yr e p r e s e n t t h eo r i g i n a lc o l l e c t i o n sg e n e t i cd i v e r s i t y , n om a t t e rh o wh i 曲t h es a v i n gr a t i oi s ，t h ec o r e c o l l e c t i o nc o u l dn o ts u b s t i t u t et h eo r i g i n a lc o l l e c t i o n ，a n di tc o u l dn o tr e p r e s e n ta l lt h e r e l a t i o n s h i po fe v o l u t i o na n dg e n e t i cv a r i a t i o nw i t h i np o p u l a t i o n s t h e r e f o r e ，t h er e s e r v e c o l l e c t i o ns h o u l dn o tb ea b a n d o n e d ，a n do nt h ec o n t r a r yi ti s o b v i o u s l yn e c e s s a r yt o e s t a b l i s had y n a m i cm e c h a n i s mo fi n f o r m a t i o nc h a n g i n gb e t w e e nc o r ec o l l e c t i o na n d r e s g i v ec o l l e c t i o n k e yw o r d s ：g n k g ob i l o b a ；g e r m p l a s mr e s o u r c e s ；g e n e t i cd i v e r s i t y ；i s s r ；c o r e c o l l e c t i o n ；s a m p l i n gs t r a t e g y 银杏核心种质构建初探 缩略语表 缩写 英文全名 中文名 i s s r i n t e r - s i m p l es e q u e n c er e p e a t 简单序列重复区间 p p b p e r c e n t a g eo fp o l y m o r p h i cb a n d s 多态位点百分率 n p ln u m b e ro fp o l y m o r p h i cl o c i多态位点数 a o o b s e r v e dn u m b e ro fa l l e l e sp e rl o c u s观测等位基因数 a e e f f e c t i v en u m b e ro fa l l e l e sp e rl o c u s有效等位基因数 h eg e n ed i v e r s i t yn e i s 基因多样性 h i s h a n n o ni n f o r m a t i o ni n d e xs h a n n o n s 多态性信息指数 h r t o t a l g e n ed i v e r s i t yp o o l e d o v e ra l lt h e群体总基因多样性 p o p u l a t i o n s h s m e a ng e n ed i v e r s i t yw i t h i np o p u l a t i o n s群体内基因多样性 g s t c o e f f i c i e n to fp o p u l a t i o nd i f f e r e n t i a t i o n群体间的遗传分化指数 n me s t i m a t eo fg e n ef l o w 基因流 由s tp e r c e n t a g eo fg e n e t i cv a r i a t i o na m o n go rw i t h i n群体间的或者群体内的遗传变异占 p o p u l a t i o n s 总遗传变异的百分率 s rs u mo f r a n k s 秩序之和 o ro r d e r 位置顺序 g sg e n e t i cs i m i l a r i t y 遗传相似系数 g dg e n e t i cd i s t a n c e 遗传距离 v l _ - _ _ - 一 银杏核心种质构建初探 1 引言 1 1 核心种质提出和研究概况 据调查，目前全世界有植物遗传资源6 1 0 多万分，而且这个数目还在不断增加。 这就给育种学家和资源管理者们提出了一个新的课题，那就是如何合理的保护和利 用这些珍贵植物资源。植物种质资源库也就运应而生。 从第二次世界大战以来，世界上各国都十分重视种质资源的搜集、整理、鉴定 和保护，积累了丰富的育种物质基础。随着植物种质资源的大量而广泛的搜集和各 国各地区间不断的交换积累，种质资源库变得越来越大。但是太过庞大的资源群体 数量，不仅不利于新品种的选育，而且在一定程度上还阻碍了植物种质资源的评价、 保存和利用。这是因为种质资源库内资源数量的迅速增加，会加大鉴定、筛选和保 存的工作量，另外对一些遗传差异不大的资源进行鉴定和保存更是对时间、精力和 资源库的浪费。为了解决巨大遗传资源材料对种植库管理上的压力，构建核心种质 资源库( c o r ec o l l e c i t o n ) 是十分必要的( 李长涛，2 0 0 5 ) 。 1 1 1 核心种质的概念和意义 h a r l a n 在1 9 7 2 年提出了活动子集的概念，即可以优先对整个收集资源的某个子 集进行重点研究以促进资源库德利用。在此基础上，澳大利亚学者f r a n k e l ( 1 9 8 4 ) 首先提出的核心种质( c o r ec o l l e c t i o n ) 这个概念。其含义是采用一定方法，从某种 作物种质资源的总收集品中遴选出能最大程度代表其遗传多样性而数量尽可能最 少的种质材料作为核心收集( c o r ec o l l e c t i o n ) 即核心种质，以方便种质资源的保存、 管理及进一步的评价、利用。随后，b r o w n ( 1 9 8 4 ，1 9 8 9 a ，1 9 8 9 b ，1 9 9 5 ) ，b a s i g a l u p ( 1 9 9 5 ) 及c a s l e r ( 1 9 9 5 ) ，v a l lh i n t u m ( 1 9 9 9 ) 等就核心种质资源的基本特征、构建策略、构建 步骤和取样方法等作出了进一步的研究。核心种质以外的种质材料被称为保留种质 ( r e s e r v ec o l l e c t i o n ) 保留种质与核心种质一起组成了整个种质资源库，因此保留种 质仍然被保存，供后续深入研究。 核心种质这个概念的提出以及核心种质资源库构建的最终目的都是能最优的 利用遗传多样性，代表特定的遗传多样性资源，促进种质资源的有效利用。 1 1 1 1 核心种质的特征 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 构建核心种质的实质在于提高种质资源库中优异种质资源的利用效率，促进种 质资源交流、新种质资源收集、种质资源创新及其深层次的研究。核心种质应具有 以下显著特点：代表性、实用性、动态性和有效性( 崔艳华，2 0 0 3 ) 。 代表性：构建的核心种质样本量要达到能用最小的样本量代表全部资源最大程 度的遗传多样性。核心种质的构建不是简单的将所有收集资源进行简单的压缩选 取，而应当是通过一定方法获得子集能尽可能的涵盖当前整体资源中尽可能全面的 遗传组成和生态型的多样性( b r o w n ，1 9 8 9 ) 。因此取样是否合理是成功构建核心种 质的关键。 实用性：相比于全部的种质资源，核心种质的数量大大减少，规模急剧下降， 这样就大大的提高了对该品种资源筛选，保存，评价，利用的效率。因此实用性既 是核心种质的显著特征同时也是核心种质构建的最初目的。 动态性：核心种质只占整个遗传资源的- 4 , 部分( 数量占原资源的1 0 3 0 ) ， 它只能尽可能的代表整个遗传资源的多样性，不能代替所保存的总体资源。剩余没 有入选的保留种质与核心种质之间是呈动态变化的。按照对深入研究的需要，种子 资源利用的新方向，要从核心种质中重复的材料移出，转移到保留种质中，同时也 要将保留种质中发现的稀有材料转入核心种质中。即为了方便整个资源的管理和利 用，要对核心种质的内容和结构进行动态的调整( 李白超，2 0 0 2 ) 。 有效性：核心种质是否尽可能的以最少的入选材料，包括了最多的生态和遗传 多样性是需要进行检验的，即对核心种质的遗传多样性进行分析，对它的代表性进 行评价。也就是对核心种质的有效性作出检验和评价，要保证所选核心样品彼此间 遗传组成和生态上相似性尽可能的少，具有最大的异质性，从而最大限度的避免的 多样性上的重复。 1 1 1 2 核心种质的功能 构建核心种质的初衷就是为了能够用最小的遗传重复性、最少的资源数最大程 度的代表整个物种的种质资源，从而提高资源利用效率，归纳起来核心种质资源库 主要有以下功能： ( 1 ) 核心资源是对原有资源的压缩，容量相对较小。这就方便资源库管理者对 品种的遗传特性及结构，亲缘关系及进化等方面进入深入而细致的研究，尤其是在 形态农艺性状方面，大多为连续的数量性性状，受到环境、基因、基因x 环境互作 2 银杏核心种质构建初探 协同调控。资源管理者可以利用有限的核心材料数对其进行多环境、多年份的田间 试验，同时还可以用分子生物学手段检测基因组水平上的变异，充分了解不同种质 此案聊的遗传特性和环境适应性。这就为育种工作者筛选新种亲本材料提供了必要 条件，大大的促进了资源利用的效率。同时也为资源管理者提供了种质保护的充分 依据，便于管理者制定合理的保护策略。 ( 2 ) 核心种质不是永久不变的，而是呈动态变化的。实际工作中，种质资源管 理者除了要不断在保留资源和核心资源间进行动态调整，还面临着新搜集种质材料 的判断，是否该材料已搜集在资源库内，或者该材料是否有必要作为核心材料或者 作为保留材料保存在库内等问题。这时可以比较样品和核心种质在地理起源、生态 类型、性状形态、基因遗传变异上的相似性，即利用核心种质库中的多样性信息对 新材料加以快速鉴别，极大减轻了资源库管理者的工作量及保存负担。 ( 3 ) 种质资源库为种质改良提供了丰富的材料。而种质改良式需要把性状从不 同的遗传背景中挑选出来，并引入当地的适当品种中去，该过程需要大量的时间和 较高的经济费用。因此可以利用核心种子库中已经形成的具有一系列代表性的样 品，与当地的品种进行常规的配合力实验测定，大大减少了工作的样品量，从而获 得产量更高或者抗病虫害更强的新品种。 1 1 1 3 核心种质的研究概况 核心种质概念提出后，引起世界各国的极大重视，陆续开展了这方面的研究。 尤其是2 0 年来，更是取得了蓬勃的发展。据国际植物遗传资源研究所( 1 9 9 5 ) 年统计， 己有2 8 家研究机构建立了一个或多个核心种质库，包括5 1 种作物，涉及大田作物 ( 水稻、小麦、大豆、马铃薯等) 、园艺作物( 扁豆、菜豆等) 、牧草( 首借等) 等，分布 于1 5 个国家。我国虽然在核心种质的研究上起步晚于其他国家，但是近年来也迎 头赶上，在核心种质研究的理论、方法上有了令人注目的建树和作为。1 9 9 4 年和 2 0 0 1 年我国先后两次在杭州和北京召开有关核心种质构建的学术研讨会，且迄今也 已在许多种作物上成功构建了核心种质或初级核心种质( 田郎等，2 0 0 3 ) 。如芝麻 ( 赵应忠等，1 9 9 8 ) 、棉花( 胡晋等，2 0 0 0 ) 、小麦( 刘三才等，2 0 0 1 ) 、大豆( 陈 艳秋，2 0 0 2 ) 、油菜( 何余堂等，2 0 0 2 ) 、水稻( 李白超等，2 0 0 3 ) 、茶树( 陈亮等， 2 0 0 4 ；王新超等，2 0 0 4 ) 、果梅( 高志红等，2 0 0 5 ) 、亚麻( 路颖，2 0 0 5 ) 、梅花( 明 军等，2 0 0 5 ) 等物种中进行了核心种质构建研究。 1一 华中农业大学2 0 1 0 届硕士研究生学位论文 1 1 2 核心种质的构建 核心种质的构建一般包括以下几个步骤：数据的搜集和整理，取样策略的研究 ( 分组原则、组内取样比例、组内取样方法) ，核心种质的评价和管理。 1 1 2 1 数据的搜集和整理 构建核心种质的基础就是各种性状数据，在构建之前必须对所有资源的性状进 行评价和鉴定，建立相对应的数据库。这些构建的基础数据可以划分为三类： ( 1 ) 基本数据( p a s s p o r td a t a ) 有关种质材料的收集地，收集地的地理生态状况、分类体系或育种体系等有关 信息称为基本数据。基本数据在构建核心种质中被广泛使用。 ( 2 ) 特征数据( c h a r a c t e r i z a t i o nd a 啪 一般将形态、生化、分子标记等在内的表征某材料特征的数据称为特征数据。 形态特征数据又包括数量性状和质量性状两种。同工酶、分子标记分析是常见的生 化和分子数据。在某些种质资源中，有些特征数据如分子标记，数据齐全，多态性 高，受环境影响小，评价遗传多样性更直接，更易理解生物进化上的亲缘关系。因 此特征数据在构建核心种质时应用较多。 ( 3 ) 鉴定数据( e v a l u a t i o nd a t a ) 鉴定数据包括产量、品质、抗性等在内的鉴定评价农艺性状的数据。这类数据 对于核心种质构建后的利用十分重要，尤其在产量性状的应用中十分多见。 上述对搜集数据的分类仅仅是为了方便研究，在实际中的应用往往是将三类数 据综合运用。b a s i g a l u pe ta l 在1 9 9 5 年就已经证明基本数据与其他数据相结合，构 建的核心种质更为有效。自从分子技术的发展，分子标记数据就被认为是构建核心 种质最准确的数据。但是分子和生化数据最终还是要和基本数据，形态特征数据相 结合，才能得到真实可信的结果( 邹喻苹等，2 0 0 1 ) 。s i n g h 等( 1 9 9 1 ) 也认为应 对种质资源的形态、农艺、生化、分子等性状进行综合评价，这样不同类型数据间 可以提供互补的信息。为了消除外界环境的影响，使零散、无序的数据变为可以利 用的整体、有序数据，就要采用合理的统计模型和统计分析方法对数量和数值性状 等的表现型值进行处理。常用的处理方法有：聚类分析，如李白超等( 2 0 0 0 ) 、李 自超( 2 0 0 1 ) 、孙传清等( 2 0 0 1 ) 研究时发现聚类取样法效果明显优于随机取样法 的的结果，即聚类分析可以将相似的材料有效归类。主成分分析法，如b a s i g a i