韋一金，王曉麗，李好先，胡林，樊景超*，曹尚銀*

數(shù)據(jù)論文

2012—2017年優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)落葉果樹農(nóng)家品種倍性分析數(shù)據(jù)集

韋一金1,2，王曉麗1,2，李好先3，胡林1,2，樊景超1,2*，曹尚銀3*

1. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)信息研究所，北京 100081；2. 國(guó)家農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)中心，北京 100081；3. 中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院鄭州果樹研究所，鄭州 450009

果樹農(nóng)家品種又稱地方品種，通常能良好地適應(yīng)其所在地區(qū)的氣候和生產(chǎn)條件，擁有豐富的基因型和遺傳多樣性，為果樹品種改良提供重要基因來源。倍性與果樹雜交親和性關(guān)系密切，對(duì)果樹倍性進(jìn)行分析可為雜交育種親本的選擇及雜交組合的選配提供理論依據(jù)。文章數(shù)據(jù)集對(duì)2012—2017年在我國(guó)河南、湖北、湖南、西藏自治區(qū)、北京市、天津、河北、內(nèi)蒙古自治區(qū)、遼寧、吉林、黑龍江、江蘇、廣東、廣西壯族自治區(qū)、重慶、貴州、云南、四川、山東、上海、浙江、安徽、福建、江西、山西、陜西、甘肅、青海、寧夏回族自治區(qū)和新疆維吾爾自治區(qū)等地的落葉果樹重點(diǎn)分布地區(qū)和優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)采集的落葉果樹農(nóng)家品種資源，包括石榴、獼猴桃、棗、葡萄和柿5個(gè)樹種，分別對(duì)其進(jìn)行檢測(cè)、調(diào)查和倍性分析，形成數(shù)據(jù)集。數(shù)據(jù)以樹種為單元，其中石榴232個(gè)，獼猴桃110個(gè)，棗61個(gè)，柿子62個(gè)以及葡萄57個(gè)，數(shù)據(jù)包含5個(gè)數(shù)據(jù)表，522條記錄。包括檢測(cè)日期、檢測(cè)儀器、試劑盒、結(jié)果判定方法、序號(hào)、樣本名稱、采集地和圖形數(shù)據(jù)等，該數(shù)據(jù)集揭示了農(nóng)家品種的染色體倍性及其屬間雜交的遺傳規(guī)律，可為進(jìn)一步研究農(nóng)家品種的細(xì)胞遺傳學(xué)提供理論依據(jù)，并且為全國(guó)性的果樹農(nóng)家品種倍性鑒定評(píng)價(jià)和育種事業(yè)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

全國(guó)落葉果樹；優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)；農(nóng)家品種果樹；倍性分析

數(shù)據(jù)庫(kù)(集)基本信息匯總表

數(shù)據(jù)庫(kù)(集)名稱2012—2017年優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)落葉果樹農(nóng)家品種倍性分析數(shù)據(jù)集 數(shù)據(jù)作者及分工李好先：特色果樹(石榴、核桃)資源調(diào)查和收集、果樹組織培養(yǎng)、常規(guī)育種和分子育種研究；曹尚銀：干果重要農(nóng)藝性狀的基因克隆、抗性基因的導(dǎo)入、資源的收集、新品種選育和良種組織培養(yǎng)等；樊景超：數(shù)據(jù)匯總整理;胡林：數(shù)據(jù)匯總整理；王曉麗：數(shù)據(jù)分析與管理；韋一金：論文撰寫 數(shù)據(jù)通信作者及郵箱樊景超，E-mail:fanjingchao@caas.cn；曹尚銀，E-mail:s.y.cao@163.com 數(shù)據(jù)時(shí)間范圍2012—2017年 地理區(qū)域全國(guó) 數(shù)據(jù)量4.42MB 數(shù)據(jù)格式*.doc,*.xlsx 數(shù)據(jù)服務(wù)系統(tǒng)網(wǎng)址DOI:10.12205/A0002.20230228.00.ds.3474CSTR:17058.11.A0002.11.11.ds.3474 基金項(xiàng)目國(guó)家農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)中心(NASDC2022XM00)，農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)融合與自動(dòng)化挖掘框架(2022YFF0711801)，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院院級(jí)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)(Y2022LM20) 數(shù)據(jù)庫(kù)(集)組成對(duì)全國(guó)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)落葉果樹部分優(yōu)良品種進(jìn)行倍性分析，數(shù)據(jù)包含：檢測(cè)日期、檢測(cè)儀器、試劑盒、結(jié)果判定方法、名稱、圖形、倍性結(jié)果信息。數(shù)據(jù)集共有522條

1 引言

果樹產(chǎn)業(yè)是世界農(nóng)產(chǎn)品三大支柱之一，其種質(zhì)資源是開展品種改良和基礎(chǔ)理論研究工作的重要基礎(chǔ)[1]。種質(zhì)資源作為基礎(chǔ)理論和育種等研究的首要基礎(chǔ)資源，對(duì)其進(jìn)行收集、鑒定等工作不僅可以保護(hù)瀕危物種、保存人類和自然所需的基因，還可以為其他學(xué)科的科研工作提供重要材料。因此，各國(guó)積極地參加種質(zhì)資源相關(guān)工作，并建設(shè)相關(guān)部門專門進(jìn)行收集、保存和研究工作，例如國(guó)際植物遺傳資源研究所(IPGRI)等。

中國(guó)是世界重要的果樹起源中心之一，我國(guó)本土的梨、桃、核桃和獼猴桃等落葉果樹品種大多被世界各國(guó)廣泛栽培[2]。果樹農(nóng)家品種又名地方品種，通常能良好地適應(yīng)其所在地區(qū)的氣候和生產(chǎn)條件，擁有豐富的基因型和遺傳多樣性，常保存優(yōu)良的性狀基因，為果樹品種改良提供重要基因來源。發(fā)達(dá)國(guó)家十分重視其原產(chǎn)果樹樹種的地方品種，已對(duì)其開展詳細(xì)地調(diào)查和收集工作。1956年，我國(guó)提出“要調(diào)查、收集、保存、利用我國(guó)豐富的果樹品種資源”的科技遠(yuǎn)景規(guī)劃。由于我國(guó)首次野外調(diào)查任務(wù)的成果大多遺失，1979年果樹資源考察工作再次提上日程。

過去的資源考察工作雖然獲得了一定成果，但由于受到當(dāng)時(shí)條件的限制，考察工作也留下了一些空白。首先是當(dāng)時(shí)出于生產(chǎn)實(shí)際需要的考慮，對(duì)栽培品種較為重視，對(duì)農(nóng)家品種和野生種質(zhì)資源關(guān)注較少，國(guó)內(nèi)農(nóng)家果樹品種的調(diào)查收集并不系統(tǒng)。落葉果樹僅見零散有優(yōu)良農(nóng)家品種的保底，如抗寒品種秋黃梨，優(yōu)良李子農(nóng)家品種黃王干核李等。而隨著時(shí)代的發(fā)展和科研、育種工作的深入，育種家們逐漸認(rèn)識(shí)到由于現(xiàn)有栽培品種的局限性，育種性狀提高的空間越來越小，亟需引入新的優(yōu)異基因資源。農(nóng)家品種因?yàn)榉e累了豐富的優(yōu)良變異，且本身綜合性狀較好，逐漸成為新形勢(shì)下育種家們迫切需要了解的資源。同時(shí)，由于當(dāng)時(shí)沒有電腦而且相機(jī)技術(shù)落后，野外資源考察工作沒有留下充足的圖像資料，僅有的圖像資料在色彩、清晰度等各方面均較差，而且當(dāng)時(shí)缺乏精準(zhǔn)定位裝置，一些有關(guān)資源地域分布的描述模糊。此次對(duì)我國(guó)落葉果樹重點(diǎn)分布地區(qū)和優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)落葉果樹農(nóng)家品種種質(zhì)資源進(jìn)行倍性鑒定，對(duì)發(fā)掘我國(guó)具有優(yōu)異性狀的農(nóng)家品種果樹資源倍性信息具有重要意義，使得瀕臨滅絕的農(nóng)家果樹資源能得到及時(shí)有效的保護(hù)，為我國(guó)果樹領(lǐng)域育種研究提供強(qiáng)有力的支持，有助于滿足育種家們對(duì)農(nóng)家優(yōu)良品種資源的迫切需要。

隨著果樹的進(jìn)化，自然界中存在著眾多多倍體果樹，其倍性數(shù)據(jù)可為育種研究發(fā)揮重要作用。多倍體(polyploid)，即含有兩套以上的染色體[16]，多倍體化在真核生物進(jìn)化進(jìn)程中發(fā)揮著重要作用[17]，并且對(duì)植物進(jìn)化進(jìn)程產(chǎn)生重要影響[18]。人工改變植物倍性，即倍性育種常被用于果樹育種[19]，目前已取得顯著的成效。研究表明，植物多倍體化作為植物變異的方法之一，不僅對(duì)植物的環(huán)境適應(yīng)性具有重要影響，而且為植物的自我進(jìn)化提供重要策略，有助于豐富物種多樣性和作物馴化[20-21]。不同倍性的植物會(huì)出現(xiàn)一些性狀的變異，伴隨倍性的增加細(xì)胞會(huì)變大，因此多倍體植物則通常會(huì)有比較大而厚的葉、花和果、短節(jié)間等性狀的變異。不同種或基因型的多倍體的表型變異也存在差異[22]?；蛑貜?fù)所帶來的基因表達(dá)的多樣性[23-24]，或是染色體倍增引起染色體結(jié)構(gòu)變化和表觀遺傳的修飾[25]，都有可能導(dǎo)致同源多倍體表型變異多樣性。多倍體化后的果樹由于物種的差異性，不同性狀的表現(xiàn)也不同[26]。在果實(shí)方面，多倍體的果實(shí)一般明顯大于二倍體，在蘋果[27]和獼猴桃[28]等同源四倍體上均有報(bào)道，在梨的四倍體中果實(shí)不增大但生長(zhǎng)速度明顯高于二倍體[29]。通過探究不同果樹多倍體育種，能使其擁有優(yōu)良性狀，并且優(yōu)良性狀可通過無性繁殖的方式得到固定，因此該方法能在生產(chǎn)上長(zhǎng)期使用。然而果樹的多倍體化并不會(huì)使各種性狀均產(chǎn)生加倍效應(yīng)，這便要求育種工作者們深入探究多倍體后的分子機(jī)理，從而為果樹的倍性育種提供理論指導(dǎo)。

倍性鑒定是開展植物育種的理論基礎(chǔ)和前提。倍性與果樹雜交親和性關(guān)系密切，雜交育種親本的挑選及雜交組合的選配需要果樹倍性分析為其提供理論依據(jù)。以獼猴桃為例，該果樹樹種染色體小且數(shù)量多，倍性變異豐富，不同倍性植株表現(xiàn)出獨(dú)特的基因型和表現(xiàn)型，是新品種選育和遺傳改良的優(yōu)異材料?；讷J猴桃屬植株的倍性和遺傳組合上的高度雜合性等特性，使得通過種內(nèi)或種間雜交進(jìn)行優(yōu)質(zhì)選育的方式能有效地應(yīng)用于獼猴桃品種改良和新品種培育。本文對(duì)全國(guó)各地的果樹優(yōu)良產(chǎn)區(qū)農(nóng)家品種進(jìn)行倍性鑒定并構(gòu)建倍性分析數(shù)據(jù)集，可以對(duì)優(yōu)良農(nóng)家品種資源進(jìn)行初步評(píng)價(jià)，對(duì)農(nóng)家品種遺傳型和環(huán)境表型進(jìn)行鑒別，對(duì)篩選具有豐產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)和抗逆等主要性狀的農(nóng)家品種果樹資源具有重要意義。

2 數(shù)據(jù)采集與處理方法

2.1 農(nóng)家品種資源的采集

采集新鮮的石榴、獼猴桃、棗、葡萄和柿葉片，將葉片沖洗干凈擦干，并將濾紙打濕后包裹樣本保濕，放入自封袋內(nèi)做好標(biāo)記，使用冰袋進(jìn)行保溫，并且避免冰袋直接接觸葉片，以免凍傷，最后放入泡沫箱密封。每一個(gè)測(cè)試需要的葉片面積是0.5 cm2。送樣的葉片數(shù)應(yīng)是測(cè)試所需的4倍以上，用于重復(fù)。葉片的新鮮程度直接影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，可能導(dǎo)致信號(hào)峰過寬，甚至檢測(cè)不到信號(hào)峰，嫩葉的檢測(cè)效果要好于老葉。

2.2 倍性分析試驗(yàn)

2012年實(shí)地走訪、科學(xué)調(diào)查我國(guó)優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)落葉果樹農(nóng)家品種資源分布區(qū)域，對(duì)石榴、獼猴桃、棗、葡萄和柿的優(yōu)良農(nóng)家品種資源進(jìn)行初步評(píng)價(jià)、收集和保存。2017年分別采集石榴、獼猴桃、棗、葡萄和柿葉片，開始進(jìn)行正式試驗(yàn)，送樣到北京伯歐泰科商貿(mào)有限公司，由樣本的熒光強(qiáng)度X-Mean判斷倍性，比如在獼猴桃倍性測(cè)定結(jié)果中，四倍體峰值在橫坐標(biāo)200處，則峰值在100的是二倍體，如圖1所示。

2.3 數(shù)據(jù)整理及入庫(kù)

通過對(duì)調(diào)查的落葉果樹資料規(guī)范化測(cè)定、整理得到包含5個(gè)數(shù)據(jù)表，522條記錄的數(shù)據(jù)。

圖1 獼猴桃倍性數(shù)據(jù)舉例

3 數(shù)據(jù)樣本描述

數(shù)據(jù)包含檢測(cè)日期、檢測(cè)儀器、試劑盒、結(jié)果判定方法、序號(hào)、樣本名稱、采集地和圖形等，具體樣本見表1。

表1 2012—2017全國(guó)落葉果樹農(nóng)家品種倍性分析要素項(xiàng)內(nèi)容說明

4 數(shù)據(jù)質(zhì)量控制和評(píng)估

以往的倍性鑒定主要采用染色體計(jì)數(shù)法，這是最精確的確定倍性的基本方法。雖然染色體計(jì)數(shù)法在鑒定倍性應(yīng)用上十分可靠，但操作復(fù)雜，較難掌握，鑒定速度不理想，對(duì)于倍性復(fù)雜的物種而言難度較大等問題。目前，采用流式細(xì)胞術(shù)進(jìn)行果樹染色體倍性鑒定是最快速有效的方法。流式細(xì)胞術(shù)作為一種植株倍性分析方法，發(fā)展于植物細(xì)胞計(jì)數(shù)、基因組大小測(cè)量[30]、細(xì)胞周期分析[31]等方面的應(yīng)用。

全國(guó)落葉果樹農(nóng)家品種倍性分析依托先進(jìn)科學(xué)儀器檢測(cè)，并由具備相關(guān)檢測(cè)資質(zhì)的人操作。樣品采集過程中，按照檢測(cè)要求保存，并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)送達(dá)實(shí)驗(yàn)室。樣品在實(shí)驗(yàn)室分析過程中，采用重復(fù)測(cè)定等方法，確保檢測(cè)數(shù)據(jù)的質(zhì)量。在預(yù)備實(shí)驗(yàn)階段，采集石榴新鮮葉片24份，準(zhǔn)備預(yù)備試驗(yàn)，送樣到北京伯歐泰科商貿(mào)有限公司，測(cè)試結(jié)果與自測(cè)結(jié)果一致，說明測(cè)試結(jié)果可靠、有效?，F(xiàn)場(chǎng)采樣，科學(xué)儀器測(cè)定，主要儀器為流式細(xì)胞儀型號(hào)為Partec CyFlow Space，試劑盒Partec CyStain UV Precise P，委托單位是北京伯歐泰科貿(mào)有限公司和北京賽萊博商貿(mào)有限公司。

5 數(shù)據(jù)價(jià)值與使用建議

這項(xiàng)工作的成果建立了我國(guó)果樹農(nóng)家品種，包括獼猴桃、葡萄、石榴、柿子和棗的落葉果樹農(nóng)家品種倍性分析數(shù)據(jù)集，為全國(guó)的果樹地方品種鑒定評(píng)價(jià)、種質(zhì)資源利用與創(chuàng)新奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)，并且為果樹雜交育種配對(duì)及雜交組合提供理論依據(jù)。

倍性與花藥數(shù)存在極顯著正相關(guān)關(guān)系，但與花粉活力相關(guān)性關(guān)系不顯著。根據(jù)相關(guān)研究顯示，雄株與雌株倍性相同時(shí)其花期具有一定程度的同步性，故除了參考花期同步性和結(jié)果后種子對(duì)果實(shí)品質(zhì)的影響外，為配對(duì)配套的結(jié)果雌株而培育新的雄株時(shí)，應(yīng)參照雌株的倍性水準(zhǔn)。因此建議在培育優(yōu)異雄株時(shí)，可適當(dāng)選擇倍性較高的雄株增加其花藥數(shù)。正常情況下，在同一地域高倍體開花時(shí)間比低倍體開花時(shí)間晚，因此高倍體雄株花粉可以在干燥、低溫下貯藏1年后進(jìn)行授粉。

數(shù)據(jù)作者分工職責(zé)

韋一金(2000—)，女，廣西壯族自治區(qū)南寧市人，碩士研究生，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)分析研究。主要承擔(dān)工作：論文撰寫。

李好先(1986—)，男，河南省周口市人，碩士研究生，助理研究員，研究方向?yàn)楣麡溥z傳育種。主要承擔(dān)工作：特色果樹(石榴、核桃)資源調(diào)查和收集、果樹組織培養(yǎng)、常規(guī)育種和分子育種研究。

曹尚銀(1961—)，男，河南省信陽(yáng)市人，博士研究生，研究員，研究方向?yàn)楣麡浒l(fā)育生物學(xué)和分子遺傳育種學(xué)。主要承擔(dān)工作：干果(特別是核桃、棗)重要農(nóng)藝性狀的基因克隆、抗性基因的導(dǎo)入、資源的收集、新品種選育和良種組織培養(yǎng)等。

胡林(1967—)，男，內(nèi)蒙古商都縣人，博士，研究員，研究方向?yàn)榭茖W(xué)數(shù)據(jù)分析與管理。主要承擔(dān)工作：數(shù)據(jù)匯總整理。

王曉麗(1982—)，女，河北省石家莊市人，博士研究生，助理研究員，研究方向?yàn)榭茖W(xué)數(shù)據(jù)管理。主要承擔(dān)工作：科學(xué)數(shù)據(jù)分析與管理。

樊景超(1980—)，男，遼寧省沈陽(yáng)市人，博士，副研究員，研究方向?yàn)檗r(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)管理。主要承擔(dān)工作：數(shù)據(jù)分析。

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Ploidy Analysis Set of National Indigenous Varieties of Deciduous Fruit Trees Resources in 2012—2017

WEI Yijin1,2, WANG Xiaoli1,2, LI Haoxian3, HU Lin1,2, FAN Jingchao1,2*, CAO Shangyin3*

1. Agricultural Information Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 2. National Agriculture Science Data Center, Beijing 100081, China; 3. Zhengzhou Fruit Research, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Zhengzhou 450009, China

Domestic varieties of fruit trees, also known as local varieties, are usually well adapted to the climate and production conditions of their local areas, and have rich genotypes and genetic diversity, which provide important gene sources for the improvement of fruit trees. There is a close relationship between ploidy and crossbreeding compatibility of fruit trees. The analysis of ploidy of fruit trees can provide a theoretical basis for the selection of cross- breeding parents and crossbreeding combinations. This dataset covers the population of Henan, Hubei, Hunan, Ti- bet Autonomous Region, Beijing, Tianjin, Hebei, Inner Mongolia Autonomous Region, Liaoning, Jilin, Heilongjiang, Jiangsu, Guangdong, Guangxi Zhuang Autonomous Region, Chongqing, Guizhou, Yunnan, Sichuan, Shandong, Shanghai, Zhejiang, Anhui, Fujian, Jiangxi, Shanxi, Shaanxi, Gansu, Qinghai, and Ningxia Hui from 2012 to 2017 Agricultural variety resources of deciduous fruit trees collected from key distribution areas and dominant producing areas of deciduous fruit trees in autonomous region, Xinjiang Uygur Autonomous Region and other places, including pomegranate, kiwi, jujube, grape and persimmon tree species, were detected, investigated and ploidy analysis were carried out to form data sets. The data included 232 pomegranates, 110 kiwifruit, 61 jujube, 62 persimmon and 57 grape species. The data included 5 data tables and 522 records. It includes test date, test instrument, test kit, result determination method, serial number, sample name, collection site, graph data, etc. The data set reveals the chromosome ploidy of farm varieties and the genetic rule of intergeneric hybridization, which can provide theoretical basis for further study of cytogenetics of farm varieties. It also laid a solid foundation for the national fruit tree farmer variety identification and evaluation and breeding career development.

national deciduous fruit trees; dominant producing areas; farm varieties of fruit trees; ploidy analysis

韋一金, 王曉麗, 李好先, 等. 2012—2017 年優(yōu)勢(shì)產(chǎn)區(qū)落葉果樹農(nóng)家品種倍性分析數(shù)據(jù)集[J]. 農(nóng)業(yè)大數(shù)據(jù)學(xué)報(bào),2023,5(1):34-39.

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10.19788/j.issn.2096-6369.230111

2023-01-23

國(guó)家農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)中心(NASDC2022XM00)，農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)融合與自動(dòng)化挖掘框架(2022YFF0711801)，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院院級(jí)基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)(Y2022LM20)

第一作者韋一金，女，碩士，研究方向：農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)管理；E-mail:weiyijin@163.com。通信作者樊景超，男，博士，研究方向:農(nóng)業(yè)科學(xué)數(shù)據(jù)管理；E-mail:fanjingchao@caas.cn。通信作者曹尚銀，男，博士，研究方向：樹發(fā)育生物學(xué)和分子遺傳育種學(xué)；E-mail:s.y.cao@163.com。