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新疆的梨品种资源繁多,类型多样,一些本地品种的亲缘关系不明,在分类上存在分歧。为探明‘库尔勒香梨’等新疆梨品种间的亲缘关系及其分类,搜集了新疆73个梨品种或类型,对其植物学形态特征、花粉微观特征、染色体核型特征及倍性、基因组大小与全基因组重测序等多层面分析新疆的梨品种间亲缘关系及分类问题,为进一步挖掘优异种质和新品种的选育奠定基础。结果如下:
(1)对48项形态学特征指标进行分析,经主成分分析,14个因子构成了差异来源,代表的指标包括:花蕾颜色、叶柄长度、单果重、种子千粒重及一年生枝颜色等。聚类中,‘库尔勒香梨’、‘耐西普特’、‘句句梨’、‘奎可阿木特1号’及‘库尔勒黄酸梨’与新疆梨(P. sinkiangensis)品种存在较近的亲缘关系;‘艾温切可’、‘奎可阿木特2号’与砂梨(P. pyrifolia)、西洋梨(P. communis)、秋子梨(P. ussuriensis)品种亲缘关系较近;‘可特阿木特’及‘黑酸梨’则与新疆梨(P. sinkiangensis)、白梨(P. bretschneideri)品种亲缘关系较近。
(2)条纹状纹饰为大部分梨品种的花粉外壁纹饰类型,属于全覆盖层穿孔;脑纹状纹饰较少,如‘伊犁红句句梨’、‘棋盘梨’、‘雪花梨’及‘新高’等。‘黑酸梨’、‘南果梨’、‘满园香’孔频小于0.10个/μm2,处于梨属植物演化的起始端;‘褐色句句梨’、‘砀山酥梨’及‘甜秋子’孔频大,进化程度高。聚类显示‘库尔勒香梨’与白梨(P. bretschneideri)、新疆梨(P. sinkiangensis)及砂梨(P. pyrifolia)品种亲缘关系较近;‘艾温切可’与西洋梨(P. communis)、新疆梨(P. sinkiangensis)品种亲缘关系较近;‘可特阿木特’、‘库尔勒黄酸梨’、‘耐西普特’、‘奎可阿木特1号’与白梨(P. bretschneideri)、砂梨(P. pyrifolia)、新疆梨(P. sinkiangensis)及西洋梨(P. communis)品种亲缘关系较近;‘奎可阿木特2号’与新疆梨(P. sinkiangensis)、秋子梨(P. ussuriensis)品种亲缘关系较近。
(3)供试品种染色体小于5.0μm,属于小染色体、无随体,染色体数目多为34条。除‘霍城句句梨’外,新疆本地梨品种核型进化趋势较为集中,个别品种处于较为原始的状态。‘库尔勒香梨’与砂梨(P. pyrifolia)、新疆梨(P. sinkiangensis)及秋子梨(P. ussuriensis)品种,‘句句梨’、‘奎可阿木特2号’与白梨(P. bretschneideri)、秋子梨(P. ussuriensis)品种,‘奎可阿木特1号’、‘耐西普特’与新疆梨(P. sinkiangensis)、白梨(P. bretschneideri)、砂梨(P. pyrifolia)品种,‘库尔勒黄酸梨’与白梨(P. bretschneideri)、新疆梨(P. sinkiangensis)品种,‘黑酸梨’、‘艾温切可’与砂梨(P. pyrifolia)、白梨(P. bretschneideri)品种亲缘关系最近。结合染色体观察结果,‘库尔勒香梨’、‘奎可阿木特1号’、‘奎可阿木特2号’、‘耐西普特’更倾向于归属新疆梨(P. sinkiangensis)。‘句句梨’、‘库尔勒黄酸梨’更倾向于归属白梨(P. bretschneideri)。
(4)优化后的梨流式细胞术检测方法为:以水培一年生枝条的嫩叶为检测材料,采用木本植物缓冲液(Woody plant buffer, WPB)进行解离,500目滤膜过滤、孵育离心,最后加入预冷碘化丙啶(Propidium iodide, PI)染色液避光染色10min后上机检测。采用此方法,测得不同梨品种基因组大小为534.10±72.02Mb,2C值为1.09±0.15pg。引进品种的基因组大小及2C值均小于新疆本地梨品种且表现出更低的2C值进化率。共检测出4个非二倍体,同时二倍体的2C值进化率要低于三倍体。种子长对梨品种基因组的大小具有一定的指向性;三倍体‘黑酸梨’、‘艾温切可’的部分形态学特征与核型趋势进化分析的研究结果一致。
(5)全基因组重测序共得到过滤后高质量数据331.991G,平均每个样本6775.324M。检测出4593531个高质量的SNP位点,说明梨品种多态性较为丰富。品种间差异化的基因可能与17个基因功能的改变有关,富集通路共有28个。‘库尔勒香梨’、‘奎可阿木特1号’及‘句句梨’与新疆梨(P. sinkiangensis)品种亲缘关系最近。‘可特阿木特’、‘耐西普特’、‘艾温切可’、‘黑酸梨’、‘奎可阿木特2号’及‘库尔勒黄酸梨’与西洋梨(P. communis)品种亲缘关系最近。
综合分析,‘库尔勒香梨’、‘奎可阿木特1号’、‘句句梨’、‘可特阿木特’、‘耐西普特’、‘奎可阿木特2号’及‘库尔勒黄酸梨’应归入新疆梨(P. sinkiangensis)。
(1)对48项形态学特征指标进行分析,经主成分分析,14个因子构成了差异来源,代表的指标包括:花蕾颜色、叶柄长度、单果重、种子千粒重及一年生枝颜色等。聚类中,‘库尔勒香梨’、‘耐西普特’、‘句句梨’、‘奎可阿木特1号’及‘库尔勒黄酸梨’与新疆梨(P. sinkiangensis)品种存在较近的亲缘关系;‘艾温切可’、‘奎可阿木特2号’与砂梨(P. pyrifolia)、西洋梨(P. communis)、秋子梨(P. ussuriensis)品种亲缘关系较近;‘可特阿木特’及‘黑酸梨’则与新疆梨(P. sinkiangensis)、白梨(P. bretschneideri)品种亲缘关系较近。
(2)条纹状纹饰为大部分梨品种的花粉外壁纹饰类型,属于全覆盖层穿孔;脑纹状纹饰较少,如‘伊犁红句句梨’、‘棋盘梨’、‘雪花梨’及‘新高’等。‘黑酸梨’、‘南果梨’、‘满园香’孔频小于0.10个/μm2,处于梨属植物演化的起始端;‘褐色句句梨’、‘砀山酥梨’及‘甜秋子’孔频大,进化程度高。聚类显示‘库尔勒香梨’与白梨(P. bretschneideri)、新疆梨(P. sinkiangensis)及砂梨(P. pyrifolia)品种亲缘关系较近;‘艾温切可’与西洋梨(P. communis)、新疆梨(P. sinkiangensis)品种亲缘关系较近;‘可特阿木特’、‘库尔勒黄酸梨’、‘耐西普特’、‘奎可阿木特1号’与白梨(P. bretschneideri)、砂梨(P. pyrifolia)、新疆梨(P. sinkiangensis)及西洋梨(P. communis)品种亲缘关系较近;‘奎可阿木特2号’与新疆梨(P. sinkiangensis)、秋子梨(P. ussuriensis)品种亲缘关系较近。
(3)供试品种染色体小于5.0μm,属于小染色体、无随体,染色体数目多为34条。除‘霍城句句梨’外,新疆本地梨品种核型进化趋势较为集中,个别品种处于较为原始的状态。‘库尔勒香梨’与砂梨(P. pyrifolia)、新疆梨(P. sinkiangensis)及秋子梨(P. ussuriensis)品种,‘句句梨’、‘奎可阿木特2号’与白梨(P. bretschneideri)、秋子梨(P. ussuriensis)品种,‘奎可阿木特1号’、‘耐西普特’与新疆梨(P. sinkiangensis)、白梨(P. bretschneideri)、砂梨(P. pyrifolia)品种,‘库尔勒黄酸梨’与白梨(P. bretschneideri)、新疆梨(P. sinkiangensis)品种,‘黑酸梨’、‘艾温切可’与砂梨(P. pyrifolia)、白梨(P. bretschneideri)品种亲缘关系最近。结合染色体观察结果,‘库尔勒香梨’、‘奎可阿木特1号’、‘奎可阿木特2号’、‘耐西普特’更倾向于归属新疆梨(P. sinkiangensis)。‘句句梨’、‘库尔勒黄酸梨’更倾向于归属白梨(P. bretschneideri)。
(4)优化后的梨流式细胞术检测方法为:以水培一年生枝条的嫩叶为检测材料,采用木本植物缓冲液(Woody plant buffer, WPB)进行解离,500目滤膜过滤、孵育离心,最后加入预冷碘化丙啶(Propidium iodide, PI)染色液避光染色10min后上机检测。采用此方法,测得不同梨品种基因组大小为534.10±72.02Mb,2C值为1.09±0.15pg。引进品种的基因组大小及2C值均小于新疆本地梨品种且表现出更低的2C值进化率。共检测出4个非二倍体,同时二倍体的2C值进化率要低于三倍体。种子长对梨品种基因组的大小具有一定的指向性;三倍体‘黑酸梨’、‘艾温切可’的部分形态学特征与核型趋势进化分析的研究结果一致。
(5)全基因组重测序共得到过滤后高质量数据331.991G,平均每个样本6775.324M。检测出4593531个高质量的SNP位点,说明梨品种多态性较为丰富。品种间差异化的基因可能与17个基因功能的改变有关,富集通路共有28个。‘库尔勒香梨’、‘奎可阿木特1号’及‘句句梨’与新疆梨(P. sinkiangensis)品种亲缘关系最近。‘可特阿木特’、‘耐西普特’、‘艾温切可’、‘黑酸梨’、‘奎可阿木特2号’及‘库尔勒黄酸梨’与西洋梨(P. communis)品种亲缘关系最近。
综合分析,‘库尔勒香梨’、‘奎可阿木特1号’、‘句句梨’、‘可特阿木特’、‘耐西普特’、‘奎可阿木特2号’及‘库尔勒黄酸梨’应归入新疆梨(P. sinkiangensis)。