左振興，紀(jì)軍建，付國慶，王 瑤，霍阿紅，寇淑君

（張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院/農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種測試張家口分中心，河北張家口075000）

0 引言

亞麻(Linum usitatissimumL.)是亞麻科亞麻屬一年或多年生草本植物[1]，可分為油用型、纖維用型和油纖兼用型三種類型[2]。亞麻主要分布在甘肅、內(nèi)蒙古、山西、河北、寧夏、新疆、黑龍江等?。ㄗ灾螀^(qū)）[3]。亞麻的綜合利用價值極高，亞麻纖維具有吸濕、透氣、防腐、耐磨、抑菌防霉等優(yōu)良性能[4]，亞麻籽富含α-亞麻酸、膳食纖維及木酚素等保健成分[5]，市場對優(yōu)質(zhì)亞麻品種的需求越來越大。

為保護(hù)育種者的合法權(quán)利，推動亞麻育種創(chuàng)新，促進(jìn)亞麻新品種產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，2005年5月20日農(nóng)業(yè)部植物新品種保護(hù)辦公室將亞麻列入第六批植物新品種保護(hù)名錄[6]。由此開始了亞麻新品種權(quán)的受理和審查測試工作。2017年3月，農(nóng)業(yè)部公布了第一批非主要農(nóng)作物登記目錄，亞麻也包含在內(nèi)，《中華人民共和國種子法》明確要求申請保護(hù)和登記的植物品種應(yīng)當(dāng)具備特異性(D)、一致性(U)和穩(wěn)定性(S)[7]，DUS測試是植物新品種管理和授權(quán)的科學(xué)依據(jù)[8]。DUS測試性狀是開展DUS測試的基礎(chǔ)，由特定的基因型或基因型組合決定的，在特定環(huán)境條件下充分一致和可重復(fù)的，在品種間表現(xiàn)出足夠的差異[9]，這就要求選取的測試性狀能夠穩(wěn)定的、可重復(fù)的表達(dá)，并且便于區(qū)分品種，測試性狀的選擇對DUS測試工作起著關(guān)鍵性的作用。

王永行等[10]利用DUS測試性狀對普通小麥測試品種進(jìn)行了遺傳多樣性分析，褚云霞等[11]利用DUS性狀對22個非洲菊品種進(jìn)行了多樣性分析，黃志城等[12]利用水稻DUS測試指南中的52個基本測試性狀對上海粳稻地方品種進(jìn)行了遺傳多樣性分析，陳海榮等[13]利用DUS測試性狀對玉米標(biāo)準(zhǔn)品種進(jìn)行了形態(tài)多樣性分析，而利用DUS測試性狀對亞麻品種進(jìn)行形態(tài)多樣性評價的研究還少見報道。

本研究利用《農(nóng)業(yè)植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南亞麻》[14]中的19個基本測試性狀對亞麻測試品種進(jìn)行多樣性研究，依據(jù)測試性狀相應(yīng)的代碼對其進(jìn)行形態(tài)多樣性分析、相關(guān)分析和聚類分析，以進(jìn)一步評價和優(yōu)化測試指南性狀的選取和應(yīng)用。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

采用30份亞麻測試品種，申請品種保護(hù)的品種由農(nóng)業(yè)農(nóng)村部植物新品種保護(hù)辦公室提供，申請委托測試的品種由育種單位提供（表1，A為測試品種，B為近似品種）。

表1 亞麻測試材料清單

1.2 試驗設(shè)計

供試的30份材料種植于張家口市農(nóng)業(yè)科學(xué)院壩上試驗基地，隨機(jī)區(qū)組設(shè)計，2次重復(fù)，每小區(qū)6行，行長5 m，行距20 cm，四周種植保護(hù)行，田間管理與當(dāng)?shù)卮筇锷a(chǎn)管理方式相同。按照《植物品種特異性、一致性和穩(wěn)定性測試指南亞麻》[14]的要求，對指南中的19個測試性狀進(jìn)行觀測（表2），性狀觀測的時間、部位、方法和數(shù)量嚴(yán)格按照測試指南的要求執(zhí)行。

表2 性狀調(diào)查表及類型

1.3 數(shù)據(jù)分析

1.3.1 數(shù)量性狀的相關(guān)性分析 用Excel計算出各數(shù)量性狀的最大值、最小值、平均值、標(biāo)準(zhǔn)差和變異系數(shù)，用SPSS20計算各數(shù)量性狀間的相關(guān)系數(shù)。

1.3.2 多樣性分析 依據(jù)亞麻DUS測試指南對亞麻測試品種的每個性狀給出相應(yīng)的代碼，對于每個具體品種的每個性狀，將其相應(yīng)性狀表達(dá)的級別記為1，未表達(dá)的其他級別記為0，由此構(gòu)成形態(tài)性狀的原始數(shù)據(jù)矩陣。每個性狀的不同代碼視為該性狀的等位變異，利用PopGen32軟件[15]分析不同性狀的等位變異數(shù)目(na)、有效等位變異數(shù)目(ne)和Shannon's多樣性指數(shù)(H)。Shannon's多樣性指數(shù)的計算見公式(1)[16]。

式中Pi為某個性狀第i個代碼出現(xiàn)的概率。

1.3.3 聚類分析 采用PowerMarker3.25[17]統(tǒng)計軟件中的Nei1983法計算遺傳距離，然后根據(jù)遺傳距離利用非加權(quán)算數(shù)平均法(unweighted pair group method with arithmetic mean,UPGMA)在 MEGA 6.06[18]中構(gòu)建遺傳聚類圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 數(shù)量性狀的變異系數(shù)及相關(guān)性分析

根據(jù)對30份測試品種的變異系數(shù)分析（表3），亞麻指南中數(shù)量性狀變異系數(shù)存在較大差異，單株蒴果數(shù)(Chr.14)的變異系數(shù)最大為65.31%，變幅為7.45～59.5個，其次為植株的工藝長度(Chr.10)、單株分枝數(shù)(Chr.11)、株高(Chr.9)，變異系數(shù)分別為26.73%，19.43%，17.54%，種子的含油率變異系數(shù)最小為4.05%。

表3 數(shù)量性狀變異統(tǒng)計

由表4可以看出，植株的高度(Chr.9)與工藝長度(Chr.10)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.946，與單株蒴果數(shù)(Chr.14)呈極顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.554。植株的單株蒴果數(shù)(Chr.14)與單株分枝數(shù)(Chr.11)呈極顯著正相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為0.610，千粒重(Chr.16)與全麻率(Chr.18)呈顯著負(fù)相關(guān)，相關(guān)系數(shù)為-0.481。

表4 數(shù)量性狀相關(guān)性分析

2.2 亞麻測試品種的形態(tài)多樣性分析

本研究利用亞麻DUS測試指南中的19個基本測試性狀對30個測試品種進(jìn)行觀測，共檢測到62個等位變異，平均每個性狀可以檢測到3.2632個，變幅介于2～6，其中等位變異數(shù)目大于等于5的性狀有6個；平均有效等位變異數(shù)目為2.3716，變幅為1.2195～5.2941個；Shannon's多樣性指數(shù)平均為0.8720，變幅為0.2449～1.7160。

性狀植株高度(Chr.9)的多樣性最高，達(dá)到6個等位變異，多樣性指數(shù)為1.7160，其次為植株工藝長度(Chr.10)，達(dá)到了7個等位變異，多樣性指數(shù)為1.566。這兩個性狀在特異性測試中可以充分加以利用。總的來看，19個測試性狀中有31.6%的性狀存在5個及以上的等位變異，說明測試品種的多樣性比較豐富。

2.3 聚類分析

利用UPGMA法對30個亞麻測試品種進(jìn)行了聚類分析（圖1）。

基于UPGMA對30份亞麻材料進(jìn)行聚類分析（圖1），30份糜子材料聚為3個組群。組群Ⅰ和組群Ⅱ主要為油用品種，主要表現(xiàn)為株高、工藝長度低，分枝數(shù)和蒴果數(shù)多等特征。組群Ⅰ有5份材料，其中4份為油用品種，1份為油纖兼用品種，花絲顏色(Chr.6)都是白色，花柱顏色(Chr.7)都是白色，蒴果大小(Chr.12)都是中，蒴果隔膜纖毛(Chr.13)都是有。組群Ⅱ有7份材料，都是油用品種，花：花冠顏色(Chr.3)都是中等藍(lán)色，花藥顏色(Chr.5)都是藍(lán)色，蒴果隔膜纖毛(Chr.13)都是有。組群Ш有18份材料，主要是纖維用品種，主要表現(xiàn)為株高、工藝長度高、分枝數(shù)和蒴果數(shù)少等特征。

圖1 基于形態(tài)性狀的30份亞麻測試品種的聚類結(jié)果

表5 30份亞麻測試品種19個形態(tài)性狀的多樣性分析

3 討論與結(jié)論

3.1 數(shù)量性狀的相關(guān)分析在DUS測試上的應(yīng)用

隨著新種子法的頒布實施，育種者對DUS測試的認(rèn)識不斷深入，測試的作物種類和數(shù)量逐年激增，而中國DUS測試工作起步較晚，測試人員嚴(yán)重不足，因此，科學(xué)精簡測試過程尤為重要。王永行等[10]通過19個小麥品種數(shù)量性狀的變異系數(shù)分析和相關(guān)分析，建議在小麥測試指南中用穗長代替旗葉長、用穗粒數(shù)代替不育小穗數(shù)，取消旗葉寬作為測試性狀，前人對亞麻DUS測試指南中性狀的研究還未見報道，本研究通過對亞麻數(shù)量性狀的相關(guān)分析，發(fā)現(xiàn)植株的高度與工藝長度呈極顯著正相關(guān)，與單株蒴果數(shù)呈極顯著負(fù)相關(guān)，單株蒴果數(shù)與分枝數(shù)存在極顯著正相關(guān)，與張麗麗等[5]的研究結(jié)果一致，建議用株高代替工藝長度，用單株蒴果數(shù)代替分枝數(shù)，刪除植株的工藝長度和分枝數(shù)兩個性狀，減輕測試工作量。

3.2 多樣性分析和聚類分析在DUS測試上的應(yīng)用

《植物新品種特異性、一致性和穩(wěn)定性審查及性狀描述總則》要求DUS測試性狀在品種間表現(xiàn)出足夠的差異，能夠用于確定特異性[19]，本研究中性狀植株高度(Chr.9)的多樣性最高，達(dá)到6個等位變異，多樣性指數(shù)為1.7160，其次為植株工藝長度(Chr.10)，達(dá)到了7個等位變異，多樣性指數(shù)為1.5661。這2個性狀在DUS測試區(qū)分不同品種的過程中可以充分加以利用。

通過聚類分析發(fā)現(xiàn)，組群Ⅰ和組群Ⅱ主要為油用品種，主要表現(xiàn)為植株的高度(Chr.9)、工藝長度(Chr.10)低，分枝數(shù)(Chr.11)和蒴果數(shù)(Chr.14)多等特征。組群Ш主要是纖維用品種，主要表現(xiàn)為植株的高度(Chr.9)、工藝長度(Chr.10)高、分枝數(shù)(Chr.11)和蒴果數(shù)(Chr.14)少等特征，這4個性狀可以用于對油用品種和纖維用品種進(jìn)行分組。單株蒴果數(shù)(Chr.14)的變異系數(shù)最大為65.31%，植株的工藝長度(Chr.10)、單株分枝數(shù)(Chr.11)、高度(Chr.9)，變異系數(shù)也較高，分別為26.73%，19.43%，17.54%，說明這4個性狀在DUS三性判定中區(qū)分效果明顯。但是基于相關(guān)分析結(jié)果，建議用單株蒴果數(shù)(Chr.14)和植株的高度(Chr.9)有效區(qū)分品種。

本研究的測試品種中，2016-2225B是2016-2225A的近似品種，兩者在聚類時分在同一小枝，說明2016-2225A選擇2016-2225B做近似品種是非常合適的，而20205250235B和20205250235A遺傳距離比較遠(yuǎn)，選擇20205250235B作為20205250235A的近似品種明顯不合適。從聚類圖上來看，20205250235A選擇ZJK20193008A做近似品種，更為合適。因此，在測試第一生長周期結(jié)束后，可利用品種性狀描述數(shù)據(jù)進(jìn)行聚類分析，并結(jié)合形態(tài)性狀聚類分析結(jié)果，篩選出最相似的近似品種。但是本研究中選用的品種較少，而且分布不平衡，尤其是油纖兼用亞麻的品種較少，在后續(xù)的研究中，選材需更加豐富。

綜合本研究的結(jié)果，建議刪除植株的工藝長度和單株分枝數(shù)這兩個性狀，植株的高度、單株分枝數(shù)的遺傳多樣性指數(shù)和變異系數(shù)較高，在不同的品種間差異顯著，可以有效區(qū)分品種。為了更加準(zhǔn)確、快速地區(qū)分不同的品種，測試人員在測試過程中還需不斷地對測試指南進(jìn)行修正，優(yōu)化測試技術(shù)，以期更好地為亞麻DUS測試工作服務(wù)。