10個百日菊材料數量性狀的遺傳距離分析

呂新華　劉彤　張霞

摘要：對10個不同來源的百日菊材料進行了主成分分析，根據6個性狀計算了彼此間的遺傳距離，并根據遺傳距離將10個地理來源不同的材料進行分類。主成分分析結果顯示，6個性狀可簡化為2個主成分，即株型因子和花朵觀賞因子，2個主成分可保留81.54%的信息量，計算彼此間的遺傳距離為0.601～8.881。根據遺傳差異的大小進行聚類分析，10個材料可被分為兩大類群：赤峰夢境、酒泉、美國、四川、北京、日本、云南當地、云南引種在第1個類群，新疆本地、野生百日草在第2個類群。

關鍵詞：百日菊；遺傳距離；主成分分析；聚類分析

中圖分類號： S682.1+10.32文獻標志碼： A文章編號：1002-1302（2015）01-0187-02

收稿日期：2014-03-10

基金項目：石河子大學優秀青年培育項目（編號：2013ZRKXYQ13）。

作者簡介：呂新華（1979—），女，山東聊城人，碩士，講師，主要從事植物遺傳學研究。E-mail：1216747845@qq.com。百日菊（Zinnia elegans），別稱百日草、對葉菊，花大色艷，開花早，花期長，株型美觀，是常見的花壇、花境材料，目前世界各地均有分布。隨著鮮花市場需求的擴大，百日菊也出現了規模式的栽培。高質量的鮮花需要有優良的種子。與國外近百年的觀賞植物育種史相比，國內花卉育種起步晚，從事觀賞植物的育種工作者相對較少，對大多數的觀賞植物的園藝性狀遺傳規律的研究與積累較少。為了培育優良的百日菊品種，了解國內主要材料的特點及材料間的親緣關系是亟待解決的問題。遺傳距離（genetic distance）是衡量品種間若干性狀綜合遺傳差異大小的指標，在水稻、玉米、大豆、煙草、蓖麻等作物上都有相關應用[1-2]。計算遺傳距離的方法很多，目前常用的有生化標記方法、DNA分子標記方法、數量遺傳學的方法等。本研究對10個不同來源的百日菊材料進行數量性狀的遺傳距離分析，旨在初步明確它們之間的親緣關系，以期為雜交育種合理選配親本提供一定的理論依據。

1材料與方法

1.1試驗材料

試驗材料分別來源于新疆本地、日本、酒泉、北京、云南引種、四川、美國、內蒙古赤峰、云南本地及野生百日菊。

1.2方法

試驗在石河子大學試驗站進行，田間種植采用隨機區組設計，重復3次。每個品種隨機抽取10株調查，記錄植株的株高（x1）、葉片數（x2）、分支（x3）、冠幅（x4）、花徑（x5）、重瓣數（x6）等6個性狀，對10個百日菊樣品進行遺傳距離分析。

1.3統計分析

用SPSS 19.0對數據進行方差分析、主成分分析和聚類分析。

2結果與分析

2.1方差分析

根據主成分分析的原理，首先必須剔除品種中沒有顯著差異的性狀，對考察的10個樣品進行方差分析，結果（表1）表明所選性狀品種間的差異都達到顯著水平，符合主成分分析的要求。

表1百日菊6個性狀的方差分析

性狀樣品間差異株高14.16**冠幅4.641**葉片數9.071**分支9.245**花徑5.887**重瓣數20.469**注：“**”為0.01顯著水平：“*”為0.05顯著水平。

2.2主成分分析

對10份百日菊樣品的6個性狀進行主成分分析，計算得到6個特征根和6個相應的特征向量，從中選取2個最大的特征根，貢獻率達約81.6%（表2）。

表2主因子方差解釋

主因子數特征值方差貢獻率

（%）累計方差貢獻率

（%）株高2.78346.37546.375葉片數2.11435.23381.608分支0.79913.31094.929冠幅0.1692.82597.754花徑0.1001.67399.427重瓣數0.0340.573100

從表3可以看出，第一主成分的向量中，載荷較高且符號為正的性狀有葉片數、冠幅，其次為分支數，最后是株高。符號為負的為重瓣數和花徑。第一主成分向量中葉片數及冠幅的貢獻率較高，所以將第一主成分定義為株型因子。同樣，在第二主成分的向量中，載荷較高且符號為正的性狀有花徑、重

表3主因子和綜合主因子值

序號性狀y1y21株高0.445-0.342 82葉片數0.9370.094 373分支0.7850.578 724冠幅0.8990.287 975花徑-0.2950.906 176重瓣數-0.4410.865 21

瓣數，符號為負的為株高，定義第二主成分為觀賞因子。

2.3聚類分析

篩選出特征根累計貢獻率為81.6%的2個主成分，各品種主成分向量間的幾何距離即為各百日菊材料間的遺傳距離，本研究用歐式距離表示各材料之間的遺傳距離。求出主成分向量間的遺傳距離。

選取4個主成分分值建立主因子模型，計算主因子值（表4）。

y1=0.445x1+0.937x2+0.785x3+0.899x4-0.295x5-

表410個百日菊樣品的主成分向量

由圖1可知，10個百日菊樣品可分成2個大類群，來源地為赤峰、酒泉、美國、四川、北京、日本、云南當地、云南引的材料分在第1個類群，新疆本地栽培的和野生百日草在第2個類群。第1個類群又可分成2個亞群，其中來源為日本、美國、赤峰、云南引種、北京和四川的在一個亞群，來源為云南和酒泉的在另一個亞群。

由圖1還可以看出，來源為日本和美國的百日菊材料關系最近，二者雜交較難產生雜種優勢；另外，來源為新疆本地的栽培種和野生百日菊以及來源為酒泉和云南的百日菊材料親緣關系都較近，據此，材料之間的親緣關系和地理環境之間并不存在直接關系。野生百日菊與各個來源的材料之間遺傳關系都較遠，這可能是在人們栽培百日菊的過程中，根據各種觀賞目標做出選擇的結果。新疆本地栽培的材料與各樣品間的親緣關系也都比較遠，可能因為本地品種在新疆種植多年，對環境的適應使其與各不同來源的材料間存在較顯著的遺傳差異。

3結論與討論

主成分分析是指在不損失或很少損失原有信息的前提下，將原來個數較多而且彼此相關的指標轉換為新的個數較少而且彼此獨立的綜合指標，從而達到簡化多指標分析目的的一種方法。在本試驗中，將百日菊的6個性狀簡化成株型因子和觀賞因子2個相互獨立的主成分，這2個主成分對變異的累計貢獻率達81.6%，其中以株型因子的貢獻率最大，為46.4%。

百日菊作為一種園藝植物，在育種過程中，株型及花的觀賞性都是需要考慮的因素，因此在主成分分析結果指導育種工作時，要綜合考慮第一、第二主成分，并根據當地栽培種的特點，合理改善，優化其觀賞價值。

利用多元分析估算品種間的遺傳距離并進行聚類分析，是近年來經常采用的且被大多數試驗證明有效的一種測定遺傳距離的方法。遺傳距離的大小在一定程度上反映了品種間遺傳差異的大小，分類的結果在百日菊雜種優勢利用上有一定指導作用。從聚類分析圖譜看，不同地理來源的樣品也可分為同一類，可見，地理差異與遺傳距離并無直接聯系。育種選配親本時，不能僅以雙親地理上的差異來判斷雙親遺傳差異的大小，而近緣品種由于選擇方向不同可能成為遺傳遠緣；遺傳距離的研究結果表明，親本遺傳差異與地理差異無必然聯系，不能將地理差異作為選配親本的惟一指標。

參考文獻：

[1]姜永平，吳春芳，陳惠. 12個鮮食大豆數量性狀的主成分和遺傳距離分析[J]. 中國農學通報，2007，23（8）：193-197.

[2]曾學禮，張祖新. 對湖北省20個玉米地方品種的數量性狀分析和聚類分析[J]. 湖北農業科學，2001（5）：35-38.王水源，李偉，徐建剛. 基于低沖擊開發理念的農業科教園區水景觀生態化方法研究[J]. 江蘇農業科學，2015，43（1）：189-194.