Genetic Variations on Major Traits of 37 Chinese Yam Germplasms
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摘要:
目的 研究当前主栽的福建山药地方品种资源主要性状的遗传变异，为优质地方山药资源的开发和品种选育奠定基础。 方法 以37份福建山药地方品种资源为材料，对24个主要性状进行观测分析，并采用多样性分析、相关性分析、主成分分析和聚类分析等方法进行研究。 结果 数量性状的变异系数为21.01%～68.26%，块茎相关性状变异范围大于地上部茎叶，描述型性状的多样性指数范围在0.281～1.349，地上部生长势、块茎形状、表皮光滑度、须根数的多样性指数大于1。相关性分析表明，叶片、叶柄长势、茎粗均可以反映地上部植株生长势的强弱，地上部的生长势强弱又与地下部块茎产量密切相关，因此，可从地上部的生长发育情况初步推断产量。主成分分析表明，前5个主成分累计贡献率为80%，第1主成分贡献率为43.76%，主要反映地上部茎叶长势和地下部产量构成。聚类分析可将37份福建山药按基原分成4类，其中以参薯类群的表型遗传多样性水平最高。 结论 福建山药地方品种资源具有丰富的遗传多样性，块茎多样性大于茎叶，地上部长势与产量相关性状互相影响。 Abstract:Objective Genetic variations on major traits of local Chinese yam germplasms in Fujian were evaluated for development and breeding of high-quality varieties. Method The 24 selected traits on 37 yam varieties (Dioscorea polystachya) were studied with the diversity, correlation, principal component, and cluster analyses. Result The variation coefficients on the quantitative phenotypic traits of the germplasms ranged from 21.01% to 68.26%. That of the tuber was greater than those of the aboveground parts of a plant. The descriptive traits had diversity indices ranging between 0.281 and 1.349. Those on the growth potential of aboveground parts as well as those on the shape, skin smoothness, and fibrous root number of tubers were greater than 1. There was a significant correlation between the leaf, petiole growth, and stem girth of the aboveground parts and the tuber development. Therefore, the tuber yield of a plant could be estimated by the aboveground observations. The cumulative contribution by the top 5 principal components that reflected the aboveground growth of shoots and leaves as well as the underground yam yield was 80%, while the first principal component alone contributed 43.76%. The cluster analysis classified the 37 germplasms into 4 groups with the Dioscorea alata being the highest on phenotypic diversity. Conclusion The diversity of the germplasm collection of Chinese yams in the province were abundant. The tubers were more diversified than the stems and leaves among the germplasms. There were correlations among the growth of aboveground plant parts and the traits related to the tuber yield which could be used for production estimation. -
Key words:
- Chinese yam /
- germplasm /
- morphology /
- diversity /
- variation
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图 1 37份山药表型性状综合聚类分析
Figure 1. Comprehensive cluster analysis on phenotypic characteristics of 37 Chinese yam varieties
表 1 供试福建山药地方资源名称、来源及基原
Table 1. Names, sources and origins of Chinese yams in Fujian
编号 No 俗称 General name 来源 Source 基原 Origins 1 硬壳薯 南平建阳区麻沙镇江坝村 褐苞薯蓣 2 土薯 南平建阳区麻沙镇江坝村 3 大叶永安薯 南平建阳区麻沙镇江坝村 4 小叶永安薯 南平建阳区麻沙镇江坝村 5 宣和雪薯 龙岩连城县宣和乡前进村 6 长汀淮山 龙岩长汀县古城镇南岩村 7 土薯 三明宁化县水茜乡石寮村 8 宁化早熟 三明宁化县曹坊镇三黄村 9 宁化晚熟 三明宁化县曹坊镇三黄村 10 奶薯 三明宁化县曹坊镇三黄村 11 徐引1号 三明宁化县曹坊镇三黄村 12 徐引2号 三明宁化县曹坊镇三黄村 13 清流雪薯 三明清流县林畲乡孙坊村 14 土薯 三明明溪县城关乡大坪村 15 明溪淮山1号 三明明溪县城关乡狮窠村 16 安砂小薯 三明永安市安砂镇茶仔林村 17 麻沙薯 宁德屏南县熙岭乡秀溪村 18 土薯 泉州永春县井斗镇锦溪村 19 山格淮山 泉州安溪县长坑乡山格村 20 江西薯 南平建阳区麻沙镇江坝村 山薯 21 野药薯 龙岩长汀县古城镇南岩村 22 张嘴乐淮山 宁德屏南县熙岭乡秀溪村 23 六月薯 南平建阳区麻沙镇江坝村 薯蓣 24 七月薯 南平建阳区麻沙镇江坝村 25 绵薯 宁德屏南县熙岭乡大塅村 26 黑鬼 南平建阳区麻沙镇江坝村 参薯 27 大薯 南平建阳区麻沙镇江坝村 28 紫薯 南平建阳区麻沙镇江坝村 29 红皮白肉 龙岩连城县宣和乡前进村 30 紫薯 龙岩长汀县古城镇南岩村 31 红皮白肉 龙岩长汀县古城镇南岩村 32 紫薯 三明宁化县曹坊镇三黄村 33 红皮白肉 三明明溪县城关乡大坪村 34 安砂大薯 三明永安市安砂镇培竹村 35 牛腿薯 宁德屏南县熙岭乡秀溪村 36 大薯 宁德福安市上白石镇白石板村 37 糯米薯 宁德福安市上白石镇前洋村 
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表 2 表型描述性指标的分级和赋值
Table 2. Grading and assignment on descriptive traits
性状 Characters 分级与赋值 Grading and assignment 生长势 GP 1=弱 Weak；2=较弱 Relatively weak；3=中 Mdium；4=较强 Relatively strong；5=强 Strong 茎色 SC 1=绿 Green；2=绿带紫 Green with Purple 茎蔓狭翅 SNW 1=无 No；2=有 Yes 基部茎刺 SBT 1=无 No；2=有 Yes 叶色 LC 1=黄绿 Yellow green；2=绿 Green；3=深绿 Dark green；4=绿带紫 Green with Purple 叶形 LS 1=戟形 Halberdshape；2=长心形 Long heart shape；3=心形 Heartshape 叶面网脉 LSRV 1=不明显 Inapparent；2=明显 Apparent 零余子有无 BON 1=无 No；2=有 Yes 开花与否 FON 1=无 No；2=有 Yes 块茎形状 TS 1=短棒状 Short bar shape；2=长棒状 Long bar shape；3=短圆柱形 Short cylindrical shape；4长圆柱形 Long cylindrical shape；5=不规则块状 Irregular shape 表皮光滑度 SS 1=光滑 Smooth；2=较光滑 Relativelysmooth；3=较粗糙 Relativelyrough；4=粗糙 Rough 须根数 FRN 1=少 Only a little；2=较少 Not many；3=多 many 块茎肉色 TFC 1=白 White；2=黄白 Yellow with white；3=黄色 Yellow；4=紫色 Purple 肉质褐变性 FB 1=易 Easy；2=不易 Hard
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表 3 数量性状多样性统计分析
Table 3. Statistical analysis on diversity of quantitative traits
性状 Characters 最大值 Max 最小值 Min 极差 RI 平均值 Mean 标准差 SD 变异系数 CV/% 茎粗 SD/mm 6.30 2.09 4.21 3.19 0.89 27.90 节间长 IL/cm 14.67 6.43 8.24 10.32 2.60 25.21 叶长 LL/cm 21.18 6.63 14.55 14.53 3.44 23.66 叶宽 LW/cm 13.54 5.11 8.43 8.13 2.00 24.58 叶柄长 PL/cm 11.03 4.91 6.12 7.34 1.54 21.01 叶柄粗 PC/mm 2.87 1.16 1.71 1.72 0.44 25.67 块茎长 TL/cm 97.42 31.30 66.12 57.32 21.44 37.41 块茎直径 TD/mm 106.60 31.29 75.31 52.23 19.47 37.27 龙头长 TTL/cm 15.60 1.39 14.21 6.94 4.13 59.53 块茎鲜重 TFW/g 3 111.67 262.53 2 849.14 866.50 591.44 68.26
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表 4 描述型性状等级分布及多样性指数
Table 4. Grade distribution and diversity indices on descriptive traits
性状 Character 等级分布 Distribution of grade /% 多样性指数 Diversity index 1 2 3 4 5 生长势 GP 5.41 5.41 32.43 5.41 51.35 1.181 茎色 SC 75.68 24.32 0.555 茎蔓狭翅 SNW 67.57 32.43 0.630 基部茎刺 SBT 91.89 8.11 0.281 叶色 LC 5.41 75.68 16.22 2.7 0.761 叶形 LS 8.11 81.08 10.81 0.614 叶面网脉 LSRV 48.65 51.35 0.693 零余子有无 BON 75.68 24.32 0.555 开花与否 FON 40.54 59.46 0.675 块茎形状 TS 32.43 8.11 18.92 37.84 2.7 1.349 表皮光滑度 SS 54.05 18.92 27.03 1.001 须根数 FRN 10.81 21.62 48.65 18.92 1.237 块茎肉色 TFC 78.38 10.81 2.7 8.11 0.733 肉质褐变性 FB 27.03 72.97 0.584
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表 5 性状相关性分析
Table 5. Correlation among traits
项目 Items 茎粗 SD 节间长 IL 叶长 LL 叶宽 LW 叶柄长 PL 叶柄粗 PC 块茎长 TL 块茎直径 TD 龙头长 TTL 块茎鲜重 TFW 节间长 IL 0.683** 叶长 LL 0.700** 0.785** 叶宽 LW 0.819** 0.752** 0.851** 叶柄长 PL 0.565** 0.658** 0.781** 0.633** 叶柄粗 PC 0.894** 0.743** 0.854** 0.859** 0.648** 块茎长 TL −0.105 −0.061 −0.341* −0.174 −0.357* −0.25 块茎直径 TD 0.805** 0.639** 0.699** 0.710** 0.651** 0.816** −0.239 龙头长 TTL −0.464 −0.337* −0.625** −0.461** −0.566** −0.597** 0.703** −0.517** 块茎鲜重 TFW 0.770** 0.595** 0.575** 0.646** 0.487** 0.697** 0.152 0.831** −0.299 生长势 GP 0.516** 0.363* 0.588** 0.433** 0.436** 0.641** −0.365* 0.544** −0.538** 0.325* 茎蔓狭翅 SNW 0.770** 0.705** 0.875** 0.810** 0.747** 0.849** −0.447** 0.701** −0.676** 0.472** 叶色 LC −0.495 −0.135 −0.342* −0.538** −0.223 −0.455** 0.292 −0.385* 0.397* −0.298 叶形 LS 0.424** 0.25 0.573** 0.440** 0.456** 0.484** −0.444** 0.527** −0.589** 0.495** 叶面网脉 LSRV −0.738 −0.770** −0.587** −0.636** −0.447** −0.710** 0 −0.613** 0.219 −0.483** 零余子有无 BON 0.21 0.312 −0.062 −0.001 −0.094 0.128 0.385* 0.027 0.3 0.063 开花与否 FON −0.602** −0.492** −0.723** −0.657** −0.635** −0.685** 0.539** −0.648** 0.601** −0.362* 块茎形状 TS −0.138 −0.198 −0.478** −0.332* −0.363* −0.368* 0.714** −0.322 0.600** 0.138 须根数 FRN −0.504** −0.546** −0.385* −0.489** −0.509** −0.438** −0.128 −0.450** 0.03 −0.407* 表皮光滑度 SS 0.214 0.104 0.431** 0.314 0.401* 0.313 −0.690** 0.450** −0.627** 0.235 块茎肉色 TFC 0.449** 0.476** 0.524** 0.476** 0.583** 0.559** −0.334* 0.514** −0.415* 0.269 肉质褐变性 FB −0.355* −0.361* −0.19 −0.398* −0.026 −0.241 −0.211 −0.342* −0.089 −0.449** 生长势
GP茎蔓狭翅
SNW叶色
LC叶形
LS叶面网脉
LSRV零余子有无
BON开花与否
FON块茎形状
TS须根数
FRN表皮光滑度
SS块茎肉色
TFC茎蔓狭翅 SNW 0.581** 叶色 LC −0.144 −0.417* 叶形 LS 0.412* 0.489** −0.247 叶面网脉 LSRV −0.504** −0.712** 0.091 −0.064 零余子有无 BON 0.112 0.011 0.293 −0.471** −0.582** 开花与否 FON −0.494** −0.839** 0.346* −0.456** 0.518** 0.083 块茎形状 TS −0.451** −0.582** 0.252 −0.266 0.229 0.174 0.601** 须根数 FRN −0.400* −0.454** −0.022 −0.053 0.701** −0.482** 0.317 0.048 表皮光滑度 SS 0.211 0.387* −0.367* 0.652** 0.099 −0.486** −0.477** −0.521** 0.092 块茎肉色 TFC 0.385* 0.531** −0.192 0.253 −0.410* 0.025 −0.431** −0.402* −0.390* 0.334* 肉质褐变性 FB −0.159 −0.098 0.069 −0.102 0.382* −0.222 −0.007 −0.136 0.446** 0.039 −0.340* 注：**表示相关极显著（P＜0.01）。
Note: **means extremely significant difference between samples (P<0.01).
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表 6 成分特征值及方差
Table 6. Eigenvalues and variance of components
成分 Component 特征值 Eigenvalues 方差 Variance/% 积累 Cumulative /% 成分 Component 特征值 Eigenvalues 方差 Variance/% 积累 Cumulative /% C1 10.501 43.755 43.755 C13 0.260 1.084 96.556 C2 4.071 16.964 60.719 C14 0.199 0.831 97.387 C3 1.878 7.825 68.544 C15 0.168 0.699 98.087 C3 1.582 6.593 75.137 C16 0.112 0.466 98.552 C5 1.080 4.502 79.639 C17 0.103 0.428 98.980 C6 0.856 3.568 83.207 C18 0.071 0.296 99.275 C7 0.740 3.084 86.292 C19 0.052 0.216 99.492 C8 0.553 2.306 88.598 C20 0.042 0.175 99.667 C9 0.526 2.191 90.788 C21 0.032 0.133 99.800 C10 0.505 2.103 92.891 C22 0.024 0.102 99.902 C11 0.316 1.318 94.209 C23 0.018 0.074 99.976 C12 0.303 1.264 95.472 C24 0.006 0.024 100.000
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表 7 旋转后主成分矩阵
Table 7. Factor-loaded matrix after rotation
特征向量 Eigen vectors C1 C2 C3 C4 C5 茎粗 SD 0.854 0.266 −0.231 0.036 0.196 节间长 IL 0.762 0.404 0.053 −0.034 0.067 叶长 LL 0.912 −0.026 0.049 0.037 0.075 叶宽 LW 0.878 0.105 −.281 −0.079 0.083 叶柄长 PL 0.791 −0.062 0.076 −0.028 −0.030 叶柄粗 PC 0.928 0.132 −0.035 0.026 0.179 块茎长 TL −0.420 0.707 −0.359 0.083 0.154 块茎直径 TD 0.866 0.113 −0.120 0.203 −0.050 龙头长 TTL −0.691 0.486 −0.241 −0.146 −0.145 块茎鲜重 TFW 0.669 0.344 −0.363 0.467 0.088 生长势 GP 0.651 0.052 0.413 0.088 −0.010 茎蔓狭翅 SNW 0.930 −0.075 0.059 −0.226 0.115 基部茎刺 SBT −0.073 0.643 0.499 0.442 −0.152 茎色 SC −0.206 0.056 0.497 0.420 0.451 叶色 LC −0.457 0.361 0.579 0.185 −0.197 叶形 LS 0.586 −0.362 −0.031 0.577 −0.085 叶面网脉 LSRV −0.697 −0.569 −0.152 0.272 −0.051 零余子有无 BON 0.005 0.787 0.299 −0.288 0.116 开花与否 FON −0.802 0.229 −0.110 0.204 −0.082 块茎形状 TS −0.506 0.506 −0.397 0.361 0.148 须根数 FRN −0.511 −0.584 −0.121 0.148 0.143 表皮光滑度 SS 0.486 −0.638 0.028 0.299 −0.218 块茎肉色 TFC 0.630 0.009 0.112 −0.135 −0.477 肉质褐变性 FB −0.286 −0.502 0.289 −0.161 0.558
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