寒地苹果、梨种质资源遗传多样性研究

摘要

本文对国家果树种质公主岭寒地果树圃保存的寒地节果292、梨210份资源进行了表型性状──树姿、树型、树势、一年生枝、叶片、花、果实等基本信息进行描述,同时对这些资源进行了生物学特性──物候期、萌芽率、成枝力、丰产性、矮化性、果实品质、抗寒性、抗病性、染色体倍性等进行鉴定、评价,得到极其丰富的表型遗传多样性。在此基础上,建立了寒地苹果、梨种质资源数据库。本文应用RAPD技术对上述资源进行了分子标记,对其表型遗传多样性进行检测,从分子层面揭示了寒地苹果、梨的遗传多样性。在此基础上,又结合50余年寒地苹果、梨育种经验,首次构建了寒地苹果、梨核心种质。同时应用RAPD分子标记技术获得了寒地苹果、梨种质特异标记。分析研究结果,提出将保存的寒地苹果资源中的杂交群体分类归属上,应在经典分类学中的真正苹果组中单独列为一系──杂交群系;山楂海棠与陇东海棠在聚类图中,表现出较远的亲缘关系,与山定子亲缘关系较近。实际上山楂海棠与陇东海棠野生原始分布也较远。山楂海棠原产于长白山区,而陇东海棠原产于甘肃,二者有远缘的地理关系。苹果梨、库尔勒香梨因其在聚类图上与白梨聚在一起,表现出与白梨有较近的亲缘关系,因此,将二者在分类学上划分在白梨系统。rn 上述研究为寒地苹果、梨资源深入研究、加速育种进程──亲本选择、早期鉴定等工作提供了科学依据。主要结果如下:rn 1.本研究对500余份寒地苹果、梨种质资源的树姿、树型、树势、一年生枝、叶片、花、果实等植物学基本性状进行了较为详细的调查,和对物候期、萌芽率、成枝力、丰产性、矮化性、果实品质、抗寒性、抗病性、染色体倍性等生物学特性进行鉴定、评价的系统研究,掌握了这些资源大量的基本信息:从高大乔木到矮化;从小果型到大果型:从果皮黄白到浓红色:从抱合直立生树姿到开张下垂:果实风味从酸涩苦到甜:从产量极低到丰产:从极抗寒到不抗寒;从极抗病到不抗病,等等这些性状,表现出寒地苹果、梨种质资源极为丰富的遗传多样性。这些研究为寒地苹果、梨种质资源数据库建立及初级核心种质构建提供了依据。rn 2.本研究对寒地苹果、梨种质资源果实中可溶性固形物、糖、酸和维生素C、进行了分析测定。可溶性固形物含量、糖、酸和维生素C含量也表现出丰富的多样性。总的看,苹果资源中小果型果实的可溶性固形物含量、糖、酸和维生素C含量均高于大果型果实,也就是说,山定子高于海棠果高于杂交后代高于大苹果。rn 3.本研究对寒地苹果、梨种质资源抗寒性鉴定、评价,结果是:节果资源抗寒能力最强的是山定子(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缘的海棠果(M prunifalia Brokh)类:含有苹果(M.pumila)或塞威氏苹果(M.sieversii)血缘的大苹果类抗寒能力弱<'[11]>(如绿香蕉、丹节一号);而海棠果与节果(M pumila)类的杂种后代趋中变异(如金红、龙冠),其抗寒能力介于两者之间,并呈连续性正态分布。梨资源抗寒能力强的是秋子梨(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.)与自梨(P. bretschneideri Rehd.)、洋梨(P. communis L.)的种间杂种后代趋中变异,平均抗寒能力介于两者之间。同时也有个别后代是超亲遗传。抗寒能力最强的可抗一45℃以上的极端低温。rn 4.本研究对寒地苹果、梨种质资源抗病性鉴定、评价是:节果资源抗苹果腐烂病能力最强的是山楂海棠、扎矮山定子、小黄海棠、黄太平、小酸果、大秋等;梨资源抗梨黑星病能力最强的是秋子梨中的酸梨锅子、真红宵梨和西丰京白,他们同时又是抗寒的优良资源。本研究还得出寒地苹果资源材料抗寒力与抗节果腐烂病能力二者之间呈正相关,既抗寒能力强的资源材料,其抗节果腐烂病能力也越强。这对寒地节果、梨种质资源的深入研究、构建核心种质和育种利用提供了科学依据和优异的资源。rn 5.本研究对寒地苹果、梨种质资源染色体倍数性鉴定结果是,所有的供试资源不论分类学上属于哪个种,不论果实、叶片大小均是二倍体,2n=2x=34。rn 6.本研究在对寒地苹果、梨种质资源表型性状描述、鉴定评价研究基础上,建立了寒地苹果、梨种质资源数据库。rn 7.本研究对寒地节果、梨种质资源进行RAPD分子标记研究,构建寒地节果、梨RAPD反应体系及优化反应程序,筛选出25个引物。用于对供试的266份苹果、107份梨进行RAPD随机扩增,RAPD扩增带的多态性百分率分别为93.47％、96.2％。使用Nei-Li遗传距离,对180份苹果、87份梨资源的RAPD指纹图谱进行分析研究,并计算资源间的遗传距离。其范围苹果在0.08911～1.0000之间,平均0.04554、金红芽变4号与金红芽变7号的遗传距离最小,仪为0.089ll:陇东海棠与铃铛果遗传距离最大,为1.0000。梨在0.0400～0.4269之间,平均O.1934。酸梨锅子与龙香梨的遗传距离最小,仅为0.0400:黑龙江红花盖与远东一号遗传距离最大,为0.4269。rn 8.本研究对聚类图进行分析,得出寒地苹果资源中的山定子系、海棠系和陇东海棠系有着相对较近的亲缘关系,这与经典分类系大体一致。然而,供试的苹果属资源材料的表型性状遗传多样性非常丰富。山定子与海棠果表型性状相近,在此可以断定二者亲缘关系最近。同时,也进一步证明前人所做的结论──海棠果是山定子与大苹果的杂交后代。但是,陇东海棠、山楂海棠的表型性状与山定子有着较大差异。前两者叶片与山楂叶片相似。那么,结合聚类图分析,作者推断,陇东海棠、山楂海棠可能是山定子与同属蔷薇科中的山楂远缘杂交后代,因苹果属、梨属、山楂属、花楸属具有共祖关系。得出梨资源材料的表型性状遗传多样性办非常丰富。其中的苹果梨、库尔勒香梨因其在聚类图上与白梨聚在一起,表现出与白梨有较近的亲缘关系,因此,将二者在分类学上划分在白梨系统。rn 9.本研究对寒地苹果杂交后代资源材料分类归属问题结论是,依照经典分类学,将杂交后代统一划分为杂交群系,在真正节果组中单独列出一系。rn 1O.本研究依据对寒地苹果、梨种质资源植物学、生物学特征特性进行描述及对其抗性鉴定评价、RAPD分子标记分析研究结果,提出并构建了寒地苹果、梨种质资源的核心种质,苹果46份资源,梨29份资源。rn 11.本研究获得寒地苹果、梨种质资源RAPD特异标记。