新疆海岛棉种质资源表型性状遗传多样性分析

马 麒，宿俊吉，宁新柱，李吉莲，刘 萍，

陈 红1，林 海1，邓福军1

(1.新疆农垦科学院棉花研究所/农业部西北内陆区棉花生物学与遗传育种重点实验室/新疆兵团棉花改良与高产栽培重点实验室，

新疆石河子　832000; 2.棉花生物学国家重点实验室，河南安阳　455000)



新疆海岛棉种质资源表型性状遗传多样性分析

马 麒1, 2，宿俊吉1, 2，宁新柱1，李吉莲1，刘 萍1，

陈 红1，林 海1，邓福军1

(1.新疆农垦科学院棉花研究所/农业部西北内陆区棉花生物学与遗传育种重点实验室/新疆兵团棉花改良与高产栽培重点实验室，

新疆石河子832000; 2.棉花生物学国家重点实验室，河南安阳455000)

摘要：【目的】分析当前新疆海岛棉种质资源的遗传多样性，为新疆海岛棉种质资源的评价、保护及有效利用提供依据。【方法】选取新疆选育具有代表性的130份海岛棉品种/系，基于其24个主要表型性状进行变异度、Shannon-Wiener多样性指数及Q型聚类分析。【结果】24个表型性状平均变异系数为25.77%，叶片大小变异系数(53.32%)最大，整齐度指数变异系数(1.00%)最小；平均遗传多样性指数为1.439，单株结铃数多样性指数(2.237)最大，纤维颜色多样性指数(0.288)最小；数值型性状遗传多样性水平极显著高于描述型性状，但其变异度不如后者丰富。当欧氏距离为20 h，130份新疆海岛棉资源被聚为Ⅰ(60份材料)、Ⅱ(70份材料) 2个大类群，当欧氏距离为15时，Ⅰ类群被划分为A(26份材料)和B(34份材料)2个亚群，Ⅱ类群被划分为C(10份材料)和D(60份材料) 2个亚群，且各类群之间部分纤维品质指标差异显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)。【结论】新疆海岛棉种质资源表型性状的变异度丰富、遗传多样性较高，数值型性状有遗传改良和利用潜力，有明显的类群关系，且各聚类群之间表现出了明显区域性和显著品质差异性。

关键词：海岛棉；表型性状；种质资源；遗传多样性

0引 言

【研究意义】海岛棉(GossypiumbarbadenseL.)和陆地棉(GossypiumhirsutumL.)是棉花常见的两个四倍体栽培种。相对于陆地棉，海岛棉产量低、广适性差、种植面积小，但其纤维品质优异，黄萎病抗性较强，是高档特种棉纺织品的重要原料，同时也是高纤维品质和抗黄萎病的基因储存库。我国自20世纪50年代开始由前苏联引种海岛棉[1]，新疆光热资源充足、干燥少雨、相对湿度低，是我国唯一的海岛棉生产基地。种质资源多样性是育种家进行种质创新和新品种选育的基础保证[2]。分析当前新疆海岛棉种质资源的遗传变异基础及多样性水平，对海岛棉新品种选育及优异种质资源的发掘具有重要意义。【前人研究进展】近年来，新疆在海岛棉新品种选育方面进展较快，“新海”系列海岛棉品种资源更是独具新疆地方特色，但就当前新疆海岛棉种质资源的遗传变异基础及多样性水平尚不够清楚。李武等[3]利用SRAP标记对国内外海岛棉品种进行遗传多样性分析，表明我国现在育成品种相对于早期品种遗传多样性在逐渐降低；吴大鹏等[4]利用SSR标记技术对四个国家海岛棉品种资源的亲缘关系和遗传多态性进行了分析，发现我国海岛棉品种资源的遗传多样性不高；李金荣等[5]利用SSR标记、米日古丽·马木提等[6]利用SRAP和RGA标记对新疆海岛棉部分“新海”系列品种进行聚类及遗传多样性分析，表明新疆海岛棉遗传背景相似，遗传基础较狭窄。但Wang等[7]、郭欢乐等[8]利用SSR技术对海岛棉材料进行了遗传多样性分析，发现新疆海岛棉遗传基础较为广泛。【本研究切入点】前人在新疆海岛棉遗传多样性分析中得出的结论并不一致，可能是研究中涉及到新疆海岛棉种质资源的种类和数量不同，遗传多样性分析的结果多数是建立在育成品种的基础上，很难完全反映当前新疆海岛棉种质资源的整体遗传多样性水平。此外，表型标记具有直观性、易获得性，是进行资源评价及新品种选育的重要指标。【拟解决的关键问题】以具有代表性的130份新疆海岛棉种质资源为供试材料，采集24个表型性状进行遗传多样性分析，揭示当前新疆海岛棉种质资源的遗传变异基础及多样性水平，为新疆海岛棉种质资源的保存、保护及有效利用提供参考和依据。

1材料与方法

1.1　材 料

选取130份新疆海岛棉种质资源，包括育成品种43份，近年参加自治区品种区域试验、生产试验的优良品系49份，以及新疆农垦科学院棉花研究所自育的稳定高代品系38份。130份材料中，白色海岛棉121份，彩色海岛棉9份(2份绿色海岛棉、7份棕色海岛棉)。所选材料基本能代表当前新疆海岛棉种质资源的整体遗传变异水平。表 1

表1 供试新疆海岛棉种质资源名称及选育单位

Table 1 The name and breeding units of testedG.barbadensegermplasm resources in Xinjiang

编号Code品种(系)名称Nameofcultivaislines选育单位BreedingUnit编号Code品种(系)名称Nameofcultivaislines选育单位BreedingUnit1长丰1号新疆金丰源种业公司35新海11号第一师农科所2长丰2号新疆金丰源种业公司36新海12号新疆农业科学院经作所3长丰3号新疆金丰源种业公司37新海13号第一师农科所4长丰4号新疆金丰源种业公司38新海14号第一师农科所5长丰5号新疆金丰源种业公司39新海15号第一师农科所6元龙5号新疆溢达农业公司40新海16号新疆农业科学院经作所7元龙10号新疆溢达农业公司41新海17号第一师农科所8元龙11号新疆溢达农业公司42新海18号第一师农科所9元龙12号新疆溢达农业公司43新海19号新疆吐鲁番地区农科所10元龙13号新疆溢达农业公司44新海20号新疆农业科学院经作所11天长2号新疆天丰种业公司45新海21号第一师农科所12天长10号新疆天丰种业公司46新海22号新疆农垦科学院棉花所13天长16号新疆天丰种业公司47新海24号新疆农业科学院经作所14TH-314新疆塔河种业公司48新海25号第一师农科所15TH08-285新疆塔河种业公司49新海26号新疆巴州农业科学院16TH09-286新疆塔河种业公司50新海27号第一师农科所17DJ-1新疆德佳科技种业公司51新海28号新疆塔河种业公司18DJ9031新疆德佳科技种业公司52新海29号第一师农科所19DJ10149新疆德佳科技种业公司53新海30号新疆巴州农业科学院20DJ07-136新疆德佳科技种业公司54新海31号新疆天丰种业公司21DJ08-378新疆德佳科技种业公司55新海32号第一师农科所22DJ09-172新疆德佳科技种业公司56新海33号新疆溢达农业公司23JSH12-3新疆九圣禾种业公司57新海34号新疆德佳种业公司24胜利1号沙井子农业试验站58新海35号新疆农业科学院经作所25军海1号第一师农科所59新海38号新疆塔河种业公司26吐海2号新疆农业科学院经作所60新海39号新疆农业科学院经作所27新海2号新疆农业科学院经作所61新海40号新疆德佳种业公司28新海3号农三师农科所62新海41号第一师农科所29新海4号新疆农业科学院经作所63新海42号第一师农科所30新海5号吐鲁番地区农科所64新海43号新疆农业科学院经作所31新海6号新疆农业科学院经作所65新海44号新疆棉城种业公司32新海7号新疆巴州农业科学院66新海45号新疆巴州农业科学院33新海8号第二师农科所67新海46号第一师农科所34新海10号第一师农科所68新海47号新疆农业科学院经作所

续表1 供试新疆海岛棉种质资源名称及选育单位
Table 1 The name and breeding units of testedG.barbadensegermplasm resources in Xinjiang

编号Code品种(系)名称Nameofcultivaislines选育单位BreedingUnit编号Code品种(系)名称Nameofcultivaislines选育单位BreedingUnit69新海48号新疆农业科学院经作所10002NH-10新疆农垦科学院棉花所70167第一师农科所10102NH-20新疆农垦科学院棉花所71Y-163第一师农科所10203NH-7新疆农垦科学院棉花所72G-92第一师农科所10304NC-20H(绿,Green)新疆农垦科学院棉花所7311-616第一师农科所10404NC-24H(绿,Green)新疆农垦科学院棉花所74塔08-362Ta08-362第一师农科所10505NC-13H(棕,Brown)新疆农垦科学院棉花所75塔09-63Ta09-63第一师农科所10605NH-7新疆农垦科学院棉花所76塔09-164Ta09-164第一师农科所10706NH-12新疆农垦科学院棉花所77塔09-324Ta09-324第一师农科所10806NC-28H(棕,Brown)新疆农垦科学院棉花所78塔10-280Ta10-280第一师农科所10906NH-16新疆农垦科学院棉花所7903H-1第二师农科所11006NH-2新疆农垦科学院棉花所8008H-6第二师农科所11107NC-88H(棕,Brown)新疆农垦科学院棉花所812-9H第二师农科所11207NC-89H(棕,Brown)新疆农垦科学院棉花所823-2H第二师农科所11307NC-33H(棕,Brown)新疆农垦科学院棉花所837-4H第二师农科所11407NH-5新疆农垦科学院棉花所848-11H第二师农科所11507NH-13新疆农垦科学院棉花所8516-9H第二师农科所11607NH-15新疆农垦科学院棉花所8625-6H第二师农科所11707NH-16新疆农垦科学院棉花所87H5161新疆巴州农业科学院11807NH-17新疆农垦科学院棉花所88H33687新疆巴州农业科学院11907NH-20新疆农垦科学院棉花所89H33781新疆巴州农业科学院12007NC-59H(棕,Brown)新疆农垦科学院棉花所90H33790新疆巴州农业科学院12107NH-68新疆农垦科学院棉花所91巴202Ba202新疆巴州农业科学院12208NH-2新疆农垦科学院棉花所92巴3119Ba3119新疆巴州农业科学院12308NH-3新疆农垦科学院棉花所93AW-2013新疆农业科学院经作所12408NC-25H(棕,Brown)新疆农垦科学院棉花所94AW-2044新疆农业科学院经作所12508NH-16新疆农垦科学院棉花所95k-138新疆农业科学院经作所12608NH-42新疆农垦科学院棉花所96k-388新疆农业科学院经作所12708NH-7新疆农垦科学院棉花所97k-399新疆农业科学院经作所12809NH-44新疆农垦科学院棉花所98k-412新疆农业科学院经作所129H858新疆农垦科学院棉花所99k-416新疆农业科学院经作所130金垦1354新疆农垦科学院棉花所

1.2　方 法

1.2.1试验设计

试验田位于新疆生产建设兵团第二师29团(E85°39′，N41°49′)，该地区属典型的温带大陆性干旱气候，年日照时数2 990 h，无霜期平均210 d，年平均气温11.4℃，年平均降水量58.6 mm。2013和2014年在该试验田种植130份海岛棉材料，播种方式采用机械平作覆膜，一膜4行，行长3 m，每个材料种植2行，株距为12 cm，施肥中等，肥力均匀，栽培管理同当地高产大田模式。

1.2.2表型性状调查与测定

表型性状调查和测定方法参考杜雄明[9]《棉花种质资源描述规范和数据标准》。选取12个描述型性状(株型、茎色、茎毛、叶片形状、叶片颜色、叶片大小、花瓣基斑颜色、花瓣基斑大小、果枝类型、抗病性、叶柄颜色、纤维颜色)和12个数值型性状(株高、第一果枝节位高、第一果枝节位、果枝数、衣分、单铃重、单株结铃数、纤维长度、纤维强度、马克隆值、伸长率和整齐度指数)。每份材料在其长势均匀处抽取相邻10株，调查其株高、株型、茎色等农艺性状；收获期随机收取棉株中上部30个棉铃考种，室内考种测其衣分、单铃重等产量性状；轧花后取棉样约10 g左右送农业部棉花品质监督检验测试中心，测定其纤维长度(mm)、强度(cN/tex)、马克隆值、整齐度指数(%)及伸长率(%)等纤维品质性状指标。

1.3　数据统计

描述型性状按照标准进行赋值计算，数值型性状根据各性状指标的平均值(X)和标准差(δ)等级划分为10级，从第1级{Xi<(X-2δ)}到第10级{Xi≥(X+2δ)}，中间每级相差0.5δ，其中i表示级数，Xi为性状i级的取值[10, 11]。表2

表2 海岛棉数值型性状值等级划分
Table2ClassificationofnumerictraitvaluesofG.barbadense

性状值Traitvalues等级Class性状值Traitvalues等级ClassXi

表3海岛棉种质资源描述型性状遗传多样性
Table 3Analysis on genetic diversity ofG.barbadensegermplasm resources based on descriptive traits

表型性状Phenotypictraits变异范围及表型分级Variationrangeandphenotypicdegree频率分布(%)Frequencydistribution1234变异系数(%)CV多样性指数(H’)株型Planttype1:紧凑;2:松散54.6245.380.000.0034.380.689茎色Stemcolor1:绿色;2:红色;3:日光红66.1531.542.310.0038.800.724茎毛Stemvelutinous1:有;2:无43.0856.920.000.0031.680.684叶片形状Leafshape1:平阔叶;2:皱缩叶50.0050.000.000.0033.460.693叶片颜色Leafcolor1:深绿色;2:绿色;3:浅绿色43.0818.4638.460.0046.331.042叶片大小Leafsize1:大;2:中;3:小60.7710.0029.230.0053.320.893花瓣基斑颜色ColorofPetalBasalspot1:紫色;2:红色;3:粉红色38.4624.6236.920.0043.911.080花瓣基斑大小SizeofPetalBasalspot1:大;2:中;3:小36.9225.3837.690.0043.191.084果枝类型Fruit-branchtype1:长;2:中;3:短17.8346.5135.660.0033.981.031抗病性Diseaseresistance1:高抗;2:中抗;3:低抗;4:感病41.5435.3814.628.4649.841.223叶柄颜色Petiolecolor1:浅红色;2:深绿色;3:绿色;4:浅绿色16.9229.2332.3121.5439.071.356纤维颜色Fibercolor1:白色;2:棕色;3:绿色93.085.381.540.0030.450.288平均值Average—————39.870.899

2结果与分析

2.1　描述型性状的遗传多样性

研究表明，12个描述型性状在其各自描述级别上均有分布，但除叶片形状在其描述级别上分布较均匀外，其余性状大都分布不均匀。说明当前新疆海岛棉种质资源的描述型性状主要以紧凑株型、绿色茎秆、无茎毛、大叶、深绿色叶、紫色花冠基斑、小花冠基斑、Ⅰ~Ⅱ式果枝、高抗病性、绿色叶柄、白色纤维为主。对供试材料的12个描述型性状进行变异度和遗传多样性分析发现，描述型性状的平均变异系数为39.87%，叶片大小的变异系数(53.32%)最大，纤维颜色的变异系数(30.45%)最小；平均遗传多样性指数为0.899，以叶柄颜色的多样性指数(1.356)最高，纤维颜色的多样性指数(0.288)最低。表明新疆海岛棉描述型性状的遗传变异度较为丰富，但其遗传多样性水平相对较低。表3

2.2　数值型性状的遗传多样性

研究表明，数值型性状的变异系数较低，变化范围1.00%~32.79%，平均为10.50%；整齐度指数的变异系数(1.00%)最小，第一果枝节位高(32.79%)的变异系数最大。数值型性状的多样性指数较高，变化范围介于1.862~2.237，平均值为2.020，其中单铃重的多样性指数(1.862)最低，单株结铃数的多样性指数(2.237)最高；株高、果枝数、单株结铃数、纤维长度、纤维强度、马克隆值 、整齐度指数的多样性指数相对较大(H’ >2.000)，单铃重、伸长率的多样性指数相对较小(H’ <1.900)。130份新疆海岛棉种质资源的12 个数值型性状的变异度较高，呈现出丰富的遗传多样性。方差分析表明，12个数值型性状中，纤维长、强度的变异分别达到了极显著(P<0.01)和显著(P<0.05)水平，其余性状均未达到显著水平，说明新疆海岛棉的纤维长度、比强有较大的遗传改良潜力。表4

表4海岛棉种质资源12个数值型性状遗传多样性
Table 4Genetic diversity analysis ofG.barbadensegermplasmresources based on numeric traits

性状Traits最大值Max最小值Min变幅Range均值Average方差Variance标准差SD变异系数(%)CV多样性指数(H')F值Fvalue株高(cm)Plantheight104.6052.9051.7072.8189.039.4412.972.0391.236第一果枝节位高(cm)Heightofthefirstfruit-branchnode/cm29.807.3022.5013.7620.324.5132.791.9131.156第一果枝节位Thefirstfruit-branchnodes9.302.207.104.450.630.8017.971.9630.837果枝数Numberoffruit-branches13.907.906.0011.211.381.1710.432.0751.050衣分(%)Lintpercentage35.5025.649.8632.222.741.655.121.9810.705单铃重(g)Weightofthesingleboll3.542.441.113.030.080.289.231.8621.324单株结铃数Bollsperplant16.908.308.6011.403.271.8115.872.2370.871纤维长度(mm)Fiberlength39.0733.745.3337.171.381.183.172.1141.727**纤维强度(cN./tex)Fiberstrength39.0734.294.7744.6814.933.868.642.0611.418*马克隆值Micronairevalue5.063.042.023.860.080.297.512.0501.277伸长率(%)Elongationrate7.056.500.556.890.010.091.311.8881.165整齐度指数(%)Uniformity89.7085.833.8887.940.770.881.002.0960.986平均值Average——————10.502.023—

注：*表示在0.05水平上差异显著，**表示在0.01水平上差异极显著

Note：*Means significant difference at 0.05 level, **means extremely significant difference at 0.01 level

2.3　描述型性状与数值型性状的多样性比较

研究表明，24个海岛棉表型性状的平均变异系数为25.77%，平均遗传多样性指数为1.439，说明新疆海岛棉种质资源的表型性状遗传变异度丰富、遗传多样性较高。进一步对新疆海岛棉的描述型性状和数值型性状的变异系数、遗传多样性指数进行均值t检验分析，描述型性状的变异系数(39.87%)较高，而数值型性状的变异系数(10.50%)较低，两者的差异达到了极显著水平；描述型性状的遗传多样性指数(0.899)较低，而数值型性状的遗传多样性指数(2.023)较高，两者的差异也达到了极显著水平。上述结果一方面说明相较于描述型性状，数值型性状多样性较高，在海岛棉亲本选配、杂种优势利用中具有更大的潜力，在棉花遗传改良育种中应重点挖掘并加以利用。图1

注：**表示在0.01水平上差异极显著

Note：**means extremely significant difference at 0.01 level

图1描述型性状与数值型性状变异系数、遗传多样性指数t检测
Fig.1 Thettest analysis on coefficient of variation and genetic diversity index between descriptive traits and numberic traits

2.4 　新疆海岛棉种质资源聚类

研究表明，我国新疆海岛棉具有明显的类群关系，当欧氏距离为20时，130份新疆海岛棉资源被聚为Ⅰ(60份材料)、Ⅱ(70份材料) 两个大类群，当欧氏距离为15时，Ⅰ类群被划分为A(26份材料)和B(34份材料)两个亚群，Ⅱ类群被划分为C(10份材料)和D(60份材料) 两个亚群。图2

图 2130份新疆海岛棉种质资源基于表型性状聚类图
Fig.2 The clustering figure of 130G.barbadensegermplasm resources in Xinjiang based on phenotypic traits

类群Ⅰ、Ⅱ分别代表了不同类型的种质资源，遗传亲缘关系较远。类群Ⅰ主要包含的是近几年育成的新品种/系，如新海44号、45号、46号、47号、48号、塔08-362、塔09-164、08NH-2等；聚在类群Ⅱ里的材料主要是早期育成的品种资源，如军海1号、胜利1号、吐海2号、新海3号、4号、5号、6号等。整体来看，聚类结果基本符合品种本身的真实特性和遗传背景演变趋势。也有一些早期品种，如新海2号、10号等被聚在第Ⅰ类群，一些新品种如新海42号、43号被聚在了类群Ⅱ中，这可能是由生态环境、取样误差、基因与环境的互作等其他因素影响的结果。此外，各亚群之间的材料也呈现出明显的地域性，由第一师选育的塔09-164、塔09-324、塔10-280等资源被聚在A亚群，新疆农业科学院经作所选育的k-138、 k-399、 k-412、k-416等资源分别被划分在B亚群，新疆农垦科学院棉花所选育的04NC-20H、05NC-13H、06NC-28H等9份彩色海岛棉全部聚在了C亚群。新疆海岛棉具有明显的类群关系，且同一单位培育的种质资源，往往容易被聚为一类，充分体现了新疆海岛棉种质资源的区域性特点。

通过对新疆海岛棉各聚类群的表型性状进行统计分析发现，纤维品质指标的差异在各类群之间表现得最为明显。第Ⅰ大类群材料的纤维品质性状指标明显优于第Ⅱ大类群，其中纤维长度、强度、整齐度指数、伸长率的差异达到了极显著水平(P<0.01)，其他各亚群之间部分纤维品质指标也都达到了极显著或显著水平(P<0.05)。这说明纤维品质差异较大的种质资源被聚在不同类群中，体现出新疆海岛棉种质资源各聚类群之间的品质差异性。在新疆海岛棉遗传育种中亲本的选择应该考虑遗传距离较大、亲缘关系较远的种质资源，以提高后代的杂种优势。表5

表5新疆海岛棉各聚类群纤维品质性状指标比较
Table 5 Comparison analysis on fiber quality traits ofG.barbadensein Xinjiang among cluster groups

欧式距离Euclideandistance类群代码Codeofclustergroups材料份数Numbersofthematerials参数Parameters纤维品质性状指标Indexoffiberqualitytraits纤维长度Fiberlength纤维强度FiberStrength马克隆值Micronairevalue整齐度指数Fiberuniformity伸长率Elongaiton20Ⅰ60范围36.52~39.0739.26~52.203.33~4.4386.45~89.706.80~7.05均值±标准差37.87±0.67A47.07±2.87A3.86±0.23a88.36±0.69A6.95±0.06A变异系数CV(%)1.776.15.960.780.86Ⅱ70范围33.74~39.0034.29~51.003.04~5.0685.83~89.456.50~7.05均值±标准差36.58±1.19B42.62±3.41B3.87±0.33a87.59±0.86B6.85±0.09B变异系数CV(%)3.258.008.530.981.3115A26范围36.61~39.0740.15~51.383.49~4.0986.45~89.706.80~7.03均值±标准差37.86±0.69A46.84±3.08A3.79±0.16ab88.23±0.76A3.93±0.06A变异系数CV(%)1.826.584.220.861.53B34范围36.52~38.9639.26~52.203.33~4.4387.13~89.456.85~7.05均值±标准差37.88±0.66A47.25±2.74A3.91±0.26Aa88.46±0.63Aa6.96±0.05A变异系数CV(%)1.745.806.650.710.72C10范围34.17~38.0634.29~40.333.04~4.3386.75~89.456.50~6.90均值±标准差36.32±1.37B38.47±1.89C3.62±0.44Bb87.85±0.84ABb6.74±0.13C变异系数CV(%)3.774.9112.150.961.93D60范围33.74~39.0035.84~51.003.28~5.0685.83~89.306.73~7.05均值±标准差36.62±1.16B43.31±3.10B3.91±0.30Aa87.55±0.87B6.87±0.07B变异系数CV(%)3.177.167.670.991.02

注：同列不同大写字母表示差异极显著，同列小写字母表示差异显著

Note:The data with different capital letters in the same column show extremely signiticant difference and with different little letters in the same column show significant difference

3讨 论

3.1　新疆海岛棉种质资源遗传多样性水平

种质资源遗传多样性是遗传育种工作的基础[12]。因此，了解和掌握当前新疆海岛棉种质资源的遗传多样性水平，对于海岛棉种质创新、优良基因挖掘及品种遗传改良具有重要意义。研究发现，新疆海岛棉种质资源表型性状的变异度丰富，遗传多样性较高。这与秦亚平等[13]、Wang等[7]、郭欢乐等[8]对新疆海岛棉遗传多样性分析的研究结果基本一致，说明新疆海岛棉遗传基础相对较广泛，遗传多样性丰富。但与李武等[3]、米日古丽·马木提等[6]、谢元元等[14]研究得出的新疆海岛棉遗传组成单一、遗传基础狭窄的结论相反。前人研究结果与研究结论存在差异，其原因一方面可能是研究材料和方法不同所致，前人研究中涉及到的新疆海岛棉多为育成品种，而研究中所用的材料种类丰富，既有新疆海岛棉育成品种，又有疆内各科研单位育成的高代品系；既有白色海岛棉，又有彩色海岛棉；另一方面，表型性状受多方面的影响，包括直接加性或非加性遗传效应、母性效应、基因型与环境的相互作用，以及环境的随机影响，表型特征的最终表现方式，是各方面综合作用的结果[11,15,16]。因此，表型标记与前人利用分子标记技术研究得出的结论之间很可能不完全一致。

数值型性状的遗传多样性指数高于描述型性状，遗传多样性较丰富。这与刘方等[17]在亚洲棉种质资源，Liu等[18]、Szamosi等[19]在甜瓜种质资源，以及王业社等[10]在紫薇品种资源上的研究结果完全一致。这说明相较于描述型性状，数值型性状具有更大的遗传改良和种质创新的潜力，所以在亲本选配的时应更加重视。就数值型性状的遗传变异来看，纤维长度和强度的变异分别达到了极显著和显著水平，因此利用现有海岛棉种质资源，依据纤维品质指标构成因素来提高海岛棉纤维品质性状具有极大潜力。

3.2　新疆海岛棉基于表型性状的遗传亲缘关系

选择亲缘关系较远的亲本以拓宽遗传基础，是构建丰富遗传变异后代群体的有效方法[20]。因此，若要创制变异类型丰富的遗传群体，在选择亲本时要考虑亲本的遗传距离，可从亲缘关系相差较远的种质资源中选择相关材料来拓宽现有海岛棉种质的遗传基础，并创造丰富遗传变异。因此对现有新疆海岛棉种质资源进行聚类分析显得十分必要且具有重要意义。研究发现，早期由军海1号衍生来的“新海”系列海岛棉品种基本都被聚在了第Ⅱ类群中，近年来育成的品种/系被聚在了第Ⅰ类群中，早期和后期的资源明显有了遗传背景和亲缘关系的分化。造成这种聚类结果的原因可能主要是早、后期育种方法的不同所致，早期育种方法较为单一，主要依靠系统选育进行常规育种；而后期的育种方法逐渐趋于多样化(如物理诱变、远缘杂交、回交、复交及聚合杂交)。系谱研究表明，我国新疆海岛棉都从前苏联8 763依、5 904依和9 122 依衍生而来，后期的品种多从军海1号衍生而来[1,21]。因此，研究聚类结果与系谱研究结果和演变趋势吻合度较高，基本符合品种本身的真实特性。

此外，具有相近表型性状、相似类型或相同育种单位的资源基本被聚在同一类群或亚类群，这一方面说明新疆地缘辽阔，不同垦区(单位)选育的材料遗传背景不同，区域效应明显；另一方面说明不同育种单位在海岛棉品种选育的过程中形成了各自的体系、方向和特点，呈现出一定的规律性。同时也说明同一育种单位的种质资源具有单一性、狭窄性，实现品种突破性改良的空间较小。因此，今后一方面必须在利用好现有海岛棉优良种质资源的基础上，加强各科研单位种质资源的交流与共享，注意发现和引进新的优良种质，丰富新疆海岛棉种质资源的遗传多样性；另一方面应以聚类分析结果为依据，选择遗传距离较远的种质资源作为亲本材料来拓宽现有海岛棉种质的遗传基础，并创造丰富遗传变异。

4结 论

24个海岛棉表型性状的平均变异系数为25.77%，平均遗传多样性指数为1.439，说明当前新疆海岛棉种质资源表型性状的变异度较高、遗传多样性丰富；与描述型性状相比，数值型性状多样性水平相对较高(P<0.01)，说明数值型性状在海岛棉遗传育种中具有更大的改良和利用潜力。聚类分析发现，新疆海岛棉种质资源具有明显的类群关系，130份海岛棉种质资源材料被划分为两个大类群和四个小类群，并且聚类群之间表现出了明显的区域性和显著的品质差异性，其中纤维长度、强度、整齐度指数、伸长率的差异均达到了极显著水平(P<0.01)。通过对新疆海岛棉基于主要表型性状进行遗传多样性和聚类分析，明确了当前海岛棉种质资源类型及其表型多样性，对于海岛棉种质资源的的评价、保护及有效利用具有重要意义。

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Fund project:Supported by the Open Fund for the National Cotton Key Laboratory Construction (CB2015A10), National Science and Technology Support Program (2014BAD09B01), Special Fund for Seed Breeding of XPCC (2011BA001) and the Youth Fund of Xinjiang Academy of Agricultural and Reclamation Sciences (YQJ201503)

Genetic Diversity Analysis on Phenotypic Traits of Sea Island

Cotton (G.barbadense) Germplasm Resources in Xinjiang

MA Qi1,2，SU Jun-ji1,2，NING Xin-zhu1，LI Ji-lian1，LIU Ping1，

CHEN Hong1，LIN Hai1，DENG Fu-jun1

(1.CottonResearchInstitute,XinjiangAcademyofAgriculturalandReclamationSciences/NorthwestInlandRegion/KeyLaboratoryofCottonBiologyandGeneticBreeding,MinistryofAgriculture/KeyLaboratoryofCottonGeneticImprovementandHighYieldCultivationinXinjiangProductionandConstructionCorps,ShiheziXinjiang832000,China; 2.StateKeyLaboratoryofCottonBiology,AnyangHenan455000,China)

Abstract：【Objective】 The research aims to provide basic information for evaluation, conservation and efficient utilization of G. barbadense germplasm resources in Xinjiang through genetic diversity analysis.【Method】130 varieties (lines) of G. barbadense cultivated by scientific research units of Xinjiang were selected based on 24 major phenotypic traits in order to conduct analysis on variation, Shannon-Wiener diversity index and Q-type cluster.【Result】The average coefficient of variation (CV) for 24 phenotypic traits of G.barbadense was 25.77%, leaf size (53.32%) was the maximum, while uniformity index (1.00%) was the minimum, the average genetic diversity index was 1.439, bolls per plant (2.237) were maximum, while fiber color(0.288)was minimum. The CV of descriptive traits was significantly higher than numeric traits (P <0.01), while the genetic diversity index of the numeric traits was significantly higher than descriptive traits (P <0.01). When the euclidean distance was 20, 130 germplasm resources of G. barbadense were clustered into two groups, groupⅠ(60 materials) and Ⅱ (70 materials). When the euclidean distance was 15, groupⅠwas clustered into two subgroups, subgroup A (26 materials) and B (34 materials), group Ⅱwas clustered into two subgroups, subgroup C (10materials) and D (60 materials). Moreover, most fiber quality traits of the groups were significant (P <0.05) or extremely significant (P <0.01).【Conclusion】It can be concluded that phenotypic traits of G.barbadense germplasm resources in Xinjiang possess rich variability and high genetic diversity; the numeric traits have a greater potential for genetic improvement and utilization. The G.barbadense germplasm resources in Xinjiang have obvious group relationship, as well as present obvious regional effect and difference of fiber quality traits among the cluster groups.

Key words:G.barbadense ; phenotypic traits; germplasm resources; genetic diversity

通讯作者:邓福军(1957-)，男，四川蓬溪人，研究员，研究方向为棉花遗传育种，(E-mail)dengf.j@sohu.com

作者简介:马麒(1990-)，男，甘肃渭源人，助理研究员，研究方向为棉花遗传育种，(E-mail)xjnkymaqi1123@163.com

基金项目:棉花生物学国家重点实验室开放课题基金(CB2015A10); 国家科技支撑计划(2014BAD09B01); 新疆生产建设兵团育种专项(2011BA001); 新疆农垦科学院青年基金(YQJ201503)

收稿日期：2015-08-20

中图分类号：S562

文献标识码：A

文章编号：1001-4330(2016)02-0197-10

doi:10.6048/j.issn.1001-4330.2016.02.001