黑桑种质资源表型性状变异特征分析

doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2024.05.015

新疆农业科学 ›› 2024, Vol. 61 ›› Issue (5): 1172-1181.DOI: 10.6048/j.issn.1001-4330.2024.05.015

黑桑种质资源表型性状变异特征分析

杨璐¹^,²^,³(), 王娜³, 范少丽³, 程平³, 李宏³, 汪阳东¹()

1.中国林业科学研究院亚热带林业研究所,浙江富阳 311400
2.南京林业大学,南京 210037
3.新疆林木资源与利用国家林草局重点实验室/新疆林果树种选育与栽培重点实验室,乌鲁木齐 830000

收稿日期:2023-10-07 出版日期:2024-05-20 发布日期:2024-07-09
通信作者: 汪阳东(1973-),男,研究员,博士,研究方向为特色资源植物遗传育种,(E-mail)wyd11111@126.com
作者简介:杨璐(1985-),女,副研究员,硕士,研究方向为植物资源化学与生物活性物质, (E-mail)lycszx_article@163.com
基金资助:
新疆维吾尔自治区重大专项“新疆桑种质创新与优良新品种选育”(20223101488);新疆维吾尔自治区林业和草原局下发的“林果业基础研究专项资金”(XJLG202108)

Analysis of phenotypic trait variation characteristics of Morus nigra L.germplasm resources

YANG Lu¹^,²^,³(), WANG Na³, FAN Shaoli³, CHENG Ping³, LI Hong³, WANG Yangdong¹()

1. Research Institute of Subtropical Forestry, Chinese Academy of Forestry, Fuyang Zhejiang 311400, China
2. Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, China
3. Key Laboratory of Forest Resources and Utilization of National Forestry and Grassland Administration in Xinjiang /Key Laboratory of Fruit Tree Species Breeding and Cultivation in Xinjiang, Urumqi 830000, China

Received:2023-10-07 Published:2024-05-20 Online:2024-07-09
Correspondence author: WANG Yangdong (1973-), male, research fellow, mainly engaged in characteristic resources plant genetics and breeding, (E-mail)wangyangdong@caf.ac.cn
Supported by:
Major projects of Xinjiang Uygur Autonomous Region Special Fund for Basic Research of Forestry and Fruit Industry(XJLG202108)

摘要/Abstract

摘要：

【目的】研究新疆东南部21个采集点的710份黑桑种质资源表型性状,分析遗传多样性,为新疆黑桑种质资源的系统研究及开发利用奠定基础。【方法】对黑桑的15个定性描述性状和12个定量描述性状进行遗传多样性、主成分、聚类和相关性分析。【结果】叶片大小、枝条围度、叶幅、叶形等4个性状多样性较为丰富,其余定量描述性状多样性较低。黑桑表型性状聚类结果主要集中在两大类群,根据行政区域分布,一个类群主要集中在环塔里木盆地南缘县(市),另一个类群主要集中在环塔里木盆地北缘县(市)。果形指数与纬度之间呈显著负相关,其他定量描述性状与地理因子(经纬度和海拔)之间均无相关性,叶片大小和叶片周长的差异是区分不同地区黑桑品种的主要性状特征,此外,叶片大小和周长受到温度的正调控和降雨量的负调控。【结论】黑桑表型性状的遗传多样性较低。

关键词: 黑桑; 表型性状; 种质资源; 遗传多样性; 聚类分析

Abstract:

【Objective】The phenotypic traits of 710 M.nigra L.germplasm resources from 21 collection sites in southeast Xinjiang through the genetic diversity and cluster analysis in the hope of laying the foundation for the systematic research, development and utilization of M.nigra. germplasm resources in Xinjiang.【Methods】The genetic diversity, principal components, clustering and correlation analysis of 15 qualitative and 12 quantitative description characteristics of M.nigra. were carried out.【Results】The diversity of qualitative description characters of 710 black mulberry germplasm resources was low; The diversity of four personality characters (leaf size, branch circumference, leaf width and leaf shape) was relatively rich, while the diversity of other quantitative traits was low; The clustering results of phenotypic traits of M.nigra. were mainly concentrated in two groups.According to the distribution of administrative regions, one group was mainly concentrated in the southern margin of the Tarim Basin, and the other group was mainly concentrated in the northern margin of the Tarim Basin; There was a significant negative correlation between fruit shape index and latitude, while there was no correlation between other quantitative characters and geographical factors (longitude, latitude and altitude); The differences of leaf size and leaf circumference were the main characteristics to distinguish the varieties of M.nigra. varieties from different regions; In addition, the leaf size and perimeter were positively regulated by temperature and negatively regulated by rainfall.【Conclusion】The genetic diversity of phenotypic characteristics of black mulberry is low.

Key words: Morus nigra L.; phenotypic characters; germplasm resource; genetic diversity; cluster analysis

中图分类号:

S663.9

杨璐, 王娜, 范少丽, 程平, 李宏, 汪阳东. 黑桑种质资源表型性状变异特征分析[J]. 新疆农业科学, 2024, 61(5): 1172-1181.

YANG Lu, WANG Na, FAN Shaoli, CHENG Ping, LI Hong, WANG Yangdong. Analysis of phenotypic trait variation characteristics of Morus nigra L.germplasm resources[J]. Xinjiang Agricultural Sciences, 2024, 61(5): 1172-1181.

图/表 13

参考文献 23

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编号 Number	采集点 Sampling site	样品数量 Amount of samples	经度 Longitude (E)	纬度 Latitude (N)	海拔 Elevation (m)
1	喀什市	48	75°94'	39°52'	1 338
2	阿克陶县	21	73°26'	37°41'	1 489
3	伽师县	13	76°78'	39°46'	1 210
4	拜城县	22	81°84'	41°82'	1 239
5	新和县	29	82°63'	41°55'	1 015
6	库车市	31	82°97'	41°68'	1 600
7	轮台县	30	84°25'	41°77'	1 046
8	库尔勒市、焉耆县	44	86°06'	41°68'	912
9	鄯善县	10	90°25'	42.82'	255
10	哈密市	21	93°44'	42°78'	781
11	莎车县	58	77°25'	38.45'	1 211
12	皮山县	51	78°29'	37°06'	2 141
13	和田县	120	79°94'	37°12'	1 355
14	于田县	27	81°63'	36°86'	1 476
15	民丰县	33	82°63'	37°07'	1 420
16	且末县	32	85°25'	37°80'	1 262
17	若羌县	29	88°17'	39°02'	896
18	阿克苏市	29	80°29'	41°15'	1 114
19	阿瓦提县	21	80°34'	40°64'	1 042
20	阿拉尔市	5	80°30'	40°22'	1 018
21	吐鲁番市	36	89°19'	42°91'	-42

编号 Number	采集点 Sampling site	样品数量 Amount of samples	经度 Longitude (E)	纬度 Latitude (N)	海拔 Elevation (m)
1	喀什市	48	75°94'	39°52'	1 338
2	阿克陶县	21	73°26'	37°41'	1 489
3	伽师县	13	76°78'	39°46'	1 210
4	拜城县	22	81°84'	41°82'	1 239
5	新和县	29	82°63'	41°55'	1 015
6	库车市	31	82°97'	41°68'	1 600
7	轮台县	30	84°25'	41°77'	1 046
8	库尔勒市、焉耆县	44	86°06'	41°68'	912
9	鄯善县	10	90°25'	42.82'	255
10	哈密市	21	93°44'	42°78'	781
11	莎车县	58	77°25'	38.45'	1 211
12	皮山县	51	78°29'	37°06'	2 141
13	和田县	120	79°94'	37°12'	1 355
14	于田县	27	81°63'	36°86'	1 476
15	民丰县	33	82°63'	37°07'	1 420
16	且末县	32	85°25'	37°80'	1 262
17	若羌县	29	88°17'	39°02'	896
18	阿克苏市	29	80°29'	41°15'	1 114
19	阿瓦提县	21	80°34'	40°64'	1 042
20	阿拉尔市	5	80°30'	40°22'	1 018
21	吐鲁番市	36	89°19'	42°91'	-42

序号 Number	性状 Character	编码 Code
1	皮色	1=紫色2=棕色3=褐色4= 灰色5=青色
2	树枝曲直	1=直2=微曲3=弯曲
3	叶序	1=(1/2) 2=(1/3) 3= (2/5) 4=(3/8)
4	芽形状	1=短三角2=正三角3=长三角
5	芽颜色	1紫色= 2棕色3=棕褐色4= 青色5=灰色
6	芽着生状态	1=贴生2=尖离3=腹离
7	叶痕	1=肾形2=椭圆形3= 半圆形4=圆形
8	叶着生状态	1=平展2=扭曲3= 边卷翘4=边波翘
9	叶片形状	1=心脏形2=长心脏形3= 椭圆形4=卵圆形
10	叶色	1=淡绿2=翠绿3=深绿4=墨绿
11	叶片光泽	1=无2=弱3=较弱4=较强
12	叶片糙滑	1=光滑2=微糙3=粗糙
13	叶尖	1=短尾状2=长尾状3=锐头4= 钝头5=双头
14	叶缘	1=锐齿2=钝齿3=乳头齿
15	叶基	1=浅心形2=心形3= 深心形4=楔形

序号 Number	性状 Character	编码 Code
1	皮色	1=紫色2=棕色3=褐色4= 灰色5=青色
2	树枝曲直	1=直2=微曲3=弯曲
3	叶序	1=(1/2) 2=(1/3) 3= (2/5) 4=(3/8)
4	芽形状	1=短三角2=正三角3=长三角
5	芽颜色	1紫色= 2棕色3=棕褐色4= 青色5=灰色
6	芽着生状态	1=贴生2=尖离3=腹离
7	叶痕	1=肾形2=椭圆形3= 半圆形4=圆形
8	叶着生状态	1=平展2=扭曲3= 边卷翘4=边波翘
9	叶片形状	1=心脏形2=长心脏形3= 椭圆形4=卵圆形
10	叶色	1=淡绿2=翠绿3=深绿4=墨绿
11	叶片光泽	1=无2=弱3=较弱4=较强
12	叶片糙滑	1=光滑2=微糙3=粗糙
13	叶尖	1=短尾状2=长尾状3=锐头4= 钝头5=双头
14	叶缘	1=锐齿2=钝齿3=乳头齿
15	叶基	1=浅心形2=心形3= 深心形4=楔形

缩写 Abbrevi- ation	含义 Meaning
bio1	年均温度(℃)
bio2	日较差(℃)
bio3	季度温度标准差
bio4	最暖月最高温(℃)
bio5	最冷月最低温(℃)
bio6	温度年较差(bio5-bio6)(℃)
bio7	湿季平均温(℃)
bio8	干季平均温(℃)
bio9	暖季平均温(℃)
bio10	冷季平均温(℃)
bio11	年均降水量(mm)
bio12	最大月降水量(mm)
bio13	季度降水变异系数
bio14	湿季降水量(mm)
bio15	暖季降水量(mm)
bio16	日较差/年较差
bio17	最小月降水量(mm)
bio18	干季降水量(mm)
bio19	冷季降水量(mm)

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采集点 Collection location	果实长度 Fruit length (cm)	果实横径 Fruit cross- diameter (cm)	果形指数 Fruit-form index	果柄长度 Stalk length (cm)	叶长 Leaf length (cm)	叶幅 Leaf width (cm)	叶形指数 Leaf- form index	叶片大小 Blade area (cm²)	叶片周长 Blade circumference (cm)	叶柄长度 Petiole length (cm)	枝条围度 Branch circumference (cm)	节距 Section distance(cm)
阿克陶县 Akto county	2.87 ± 0.108	1.83 ± 0.096	1.57 ± 0.116	0.82 ± 0.164	17.50 ± 0.116	13.57 ± 0.379	1.29 ± 0.378	237.48 ± 6.618	53.40 ± 0.575	3.48 ± 0.349	0.68 ± 0.161	3.67 ± 0.129
喀什市 Kashi city	2.80 ± 0.125	1.89 ± 0.126	1.48 ± 0.111	0.80 ± 0.111	15.54 ± 0.104	12.39 ± 0.281	1.25 ± 0.031	192.54 ± 4.240	55.57 ± 0.477	3.20 ± 0.309	0.74 ± 0.133	3.80 ± 0.200
伽师县 Jisha county	2.77 ± 0.147	1.75 ± 0.091	1.58 ± 0.127	0.84 ± 0.148	17.20 ± 0.116	13.40 ± 0.310	1.28 ± 0.038	230.48 ± 4.419	55.78 ± 437	3.43 ± 0.323	0.76 ± 0.112	3.33 ± 0.098
拜城县 Baicheng county	2.52 ± 0.115	1.68 ± 0.106	1.50 ± 0.110	0.74 ± 0.116	14.91 ± 0.101	10.71 ± 0.359	1.39 ± 0.024	159.69 ± 5.894	49.81 ± 0.376	2.19 ± 0.364	0.63 ± 0.099	3.64 ± 0.184
新和县 Xinhe county	2.83 ± 0.096	1.82 ± 0.077	1.55 ± 0.086	0.81 ± 0.117	17.38 ± 0.105	13.36 ± 0.361	1.30 ± 0.037	232.20 ± 6.242	55.40 ± 0.568	3.26 ± 0.320	0.70 ± 0.139	3.65 ± 0.149
库车市 Kuqa city	2.87 ± 0.140	1.90 ± 0.099	1.51 ± 0.113	0.80 ± 0.125	16.80 ± 0.120	13.44 ± 0.463	1.25 ± 0.043	225.79 ± 7.868	55.20 ± 0.528	3.34 ± 0.339	0.73 ± 0.134	3.57 ± 0.202
轮台县 Luntai county	2.94 ± 0.144	2.10 ± 0.150	1.40 ± 0.125	0.84 ± 0.109	17.32 ± 0.108	12.58 ± 0.254	1.38 ± 0.030	217.89 ± 4.155	55.76 ± 0.362	3.57 ± 0.442	0.73 ± 0.185	3.85 ± 0.172
库尔勒市 Korla city	2.84 ± 0.114	1.87 ± 0.110	1.52 ± 0.100	0.80 ± 0.126	17.50 ± 0.122	11.20 ± 0.359	1.56 ± 0.050	196.00 ± 6.590	53.20 ± 0.453	3.50 ± 0.275	0.92 ± 0.125	3.45 ± 0.201
鄯善县 Shanshan county	2.83 ± 0.133	1.82 ± 0.141	1.55 ± 0.126	0.81 ± 0.109	16.95 ± 0.086	13.15 ± 0.421	1.29 ± 0.040	222.89 ± 7.550	55.88 ± 0.493	3.29 ± 0.392	0.75 ± 0.147	3.65 ± 0.161
哈密市 Hami city	2.42 ± 0.991	1.74 ± 0.117	1.39 ± 0.111	0.70 ± 0.118	16.91 ± 0.120	14.82 ± 0.338	1.14 ± 0.027	250.61 ± 6.058	55.10 ± 0.324	3.80 ± 0.294	0.66 ± 0.121	3.86 ± 0.188
莎车县 Shache county	2.90 ± 0.131	1.86 ± 0.121	1.56 ± 0.131	0.80 ± 0.131	16.38 ± 0.127	15.33 ± 0.387	1.07 ± 0.029	251.11 ± 6.505	58.59 ± 0.495	3.90 ± 0.333	0.84 ± 0.134	3.04 ± 0.158
皮山县 Pishan county	2.87 ± 0.129	1.88 ± 0.121	1.53 ± 0.102	0.82 ± 0.136	17.46 ± 0.123	13.66 ± 0.336	1.28 ± 0.031	238.50 ± 6.426	54.40 ± 0.434	3.49 ± 0.363	1.05 ± 0.109	3.57 ± 0.188
和田县 Hetian county	2.91 ± 0.121	1.87 ± 0.133	1.56 ± 0.131	0.83 ± 0.126	19.32 ± 0.127	16.10 ± 0.313	1.20 ± 0.243	311.05 ± 6.477	56.91 ± 0.372	3.86 ± 0.308	0.86 ± 0.122	3.78 ± 0.193
于田县 Yutian county	2.97 ± 0.130	1.88 ± 0.135	1.58 ± 0.145	0.85 ± 0.125	15.54 ± 0.134	12.18 ± 0.406	1.28 ± 0.039	189.28 ± 7.056	55.10 ± 0.405	3.18 ± 0.394	0.67 ± 0.146	3.04 ± 0.199
民丰县 Minfeng county	2.80 ± 0.112	1.85 ± 0.121	1.51 ± 0.124	0.80 ± 0.119	15.12 ± 0.382	11.80 ± 0.283	1.28 ± 0.050	178.42 ± 5.574	55.80 ± 0.479	3.02 ± 0.345	0.84 ± 0.090	3.04 ± 0.140
且末县 Qiemo county	3.00 ± 0.149	1.86 ± 0.099	1.61 ± 0.130	0.87 ± 0.134	17.64 ± 0.204	13.40 ± 0.334	1.32 ± 0.377	236.38 ± 0.366	52.30 ± 0.373	3.53 ± 0.347	0.63 ± 0.127	3.61 ± 0.154
若羌县 Ruoqiang county	2.80 ± 0.126	1.85 ± 0.111	1.51 ± 0.119	0.80 ± 0.144	15.54 ± 0.267	13.44 ± 0.375	1.16 ± 0.388	208.86 ± 6.986	54.32 ± 0.353	3.15 ± 0.381	1.00 ± 0.105	2.98 ± 0.154
阿克苏市 Aksu city	3.00 ± 0.116	2.00 ± 0.114	1.50 ± 0.080	0.85 ± 0.103	19.36 ± 0.404	16.50 ± 0.315	1.17 ± 0.035	319.44 ± 8.386	61.60 ± 0.400	3.87 ± 0.293	1.00 ± 0.124	4.00 ± 0.220
阿瓦提县 Awat county	2.94 ± 0.105	1.89 ± 0.135	1.56 ± 0.122	0.97 ± 0.140	15.96 ± 0.332	13.20 ± 0.274	1.21 ± 0.027	210.67 ± 7.467	53.90 ± 0.481	3.19 ± 0.290	0.77 ± 0.142	3.00 ± 0.219
阿拉尔市 Aral city	2.92 ± 0.061	1.87 ± 0.157	1.56 ± 0.141	0.83 ± 0.134	15.92 ± 0.287	13.20 ± 0.383	1.21 ± 0.040	210.14 ± 7.756	54.30 ± 0.107	3.22 ± 0.248	0.78 ± 0.131	3.88 ± 0.206
吐鲁番市 Turpan city	2.82 ± 0.110	1.84 ± 0.120	1.53 ± 0.129	0.79 ± 0.124	16.55 ± 0.333	13.67 ± 0.349	1.21 ± 0.038	226.24 ± 7.564	55.73 ± 0.316	3.29 ± 0.304	0.78 ± 0.100	3.67 ± 0.176

性状 Traits	平均值 Mean	标准差 SD	偏度 Bias angle	峰度 Kurtosis	Shapiro-Wilk检验 Shapiro-wilk test
性状 Traits	平均值 Mean	标准差 SD	偏度 Bias angle	峰度 Kurtosis	统计量W值	P
果实长度Blade length	2.84	0.14	-1.85	3.97	0.81	0.001^**
果实横径Equatorial diameter of fruit	1.86	0.09	0.70	3.06	0.88	0.017^*
果形指数Shape index of fruit	1.53	0.05	-1.22	1.81	0.89	0.020^*
果柄长度Length of carpophore	0.82	0.05	0.68	4.27	0.87	0.010^**
叶长Length of blade	16.80	1.20	0.51	0.23	0.94	0.192
叶幅Leaf width	13.39	1.43	0.45	0.57	0.94	0.173
叶形指数Leaf index	1.26	0.10	0.97	2.79	0.93	0.126
叶片大小Leaf size	225.98	37.78	0.97	1.73	0.91	0.067
叶片周长Limb circumference	55.15	2.30	0.57	3.22	0.91	0.051
叶柄长度Petiole length	3.37	0.37	-1.31	4.18	0.87	0.010^**
枝条围度Branch girth	0.79	0.12	0.82	-0.11	0.92	0.077
节距Section distance	3.53	0.33	-0.64	-0.90	0.88	0.014^*

定量描述性状 Quantitative characters	极大值 Max	极小值 Min	平均值 Mean	标准差 SD	极差 R	变异系数 CV(%)	多样性指数 DI
果实长度Blade length	3.00	2.42	2.84	0.14	0.58	4.83	1.59
果实横径Equatorial diameter of fruit	2.10	1.68	1.86	0.08	0.42	4.47	1.52
果形指数Shape index of fruit	1.61	1.39	1.53	0.05	0.22	3.48	1.54
果柄长度Length of carpophore	0.97	0.70	0.82	0.05	0.27	6.09	1.57
叶长Length of blade	19.32	14.91	16.80	1.17	4.41	6.96	1.82
叶幅Leaf width	16.10	10.71	13.39	1.39	5.39	10.41	1.84
叶形指数Leaf index	1.56	1.07	1.26	0.10	0.49	7.95	1.84
叶片大小Leaf size	311.05	159.69	225.98	36.87	151.37	16.31	1.73
叶片周长Limb circumference	61.60	49.81	55.15	2.25	11.79	4.07	1.71
叶柄长度Petiole length	3.90	2.19	3.37	0.36	1.71	10.79	1.59
枝条围度Branch girth	1.05	0.63	0.79	0.12	0.42	15.14	1.81
节距Section distance	4.00	2.98	3.53	0.32	1.02	9.03	1.70

指标 Indexs	果实长度 Blade length	果实横径 Equatorial diameter of fruit	果实指数 Shape index of fruit	果柄长度 Length of carpo- phore	叶长 Length of blade	叶幅 Leaf width	叶形指数 Leaf index	叶片大小 Leaf size	叶片周长 Limb circum ference	叶柄长度 Petiole length	枝条围度 Branch girth	节距 Section distance
P₁	0.010	0.001	0.006	-0.001	0.144	0.171	-0.020	0.964	0.123	0.055	0.011	0.042
P₂	0.090	0.083	-0.014	0.017	-0.096	0.016	-0.027	-0.117	0.948	0.198	0.048	-0.138

定量描述性状 Quantitative traits	相关系数 R² Correlation coefficient R² P值P value	经度 Longitude	纬度 Latitude	海拔 Elevation
果实长度 Blade length	相关系数R²	-0.374	-0.395	-0.191
果实长度 Blade length	P值	0.095	0.077	0.406
果实横径 Equatorial diameter of fruit	相关系数R²	-0.121	-0.053	-0.069
果实横径 Equatorial diameter of fruit	P值	0.601	0.820	0.768
果形指数 Shape index of fruit	相关系数R²	-0.400	-0.492	-0.177
果形指数 Shape index of fruit	P值	0.072	0.023*	0.444
果柄长度 Length of carpophore	相关系数R²	-0.371	-0.293	-0.185
果柄长度 Length of carpophore	P值	0.097	0.198	0.421
叶长 Length of blade	相关系数R²	-0.066	0.001	0.107
叶长 Length of blade	P值	0.777	0.996	0.645
叶幅 Leaf width	相关系数R²	-0.070	-0.093	0.129
叶幅 Leaf width	P值	0.763	0.690	0.578
节距 Section distance	相关系数R²	0.071	0.409	0.073
节距 Section distance	P值	0.758	0.066	0.752
枝条围度 Branch girth	相关系数R²	-0.076	-0.200	0.359
枝条围度 Branch girth	P值	0.742	0.385	0.110
叶片周长 Limb circumference	相关系数R²	-0.108	-0.003	-0.053
叶片周长 Limb circumference	P值	0.642	0.990	0.819
叶柄长度 Petiole length	相关系数R²	-0.020	-0.124	0.155
叶柄长度 Petiole length	P值	0.932	0.593	0.503
叶片大小 leaf size	相关系数R²	-0.085	-0.068	0.124
叶片大小 leaf size	P值	0.713	0.770	0.591
叶形指数 Leaf index	相关系数R²	0.051	0.144	-0.089
叶形指数 Leaf index	P值	0.827	0.533	0.702

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