云南野生茄资源的分类和遗传多样性研究

吴丽艳 杜光辉 鲍锐 黎志彬 龚亚菊

摘 要 为了明确云南野生茄资源的遗传背景，对其进行分类鉴定，本研究利用9个形态性状和8对SSR引物对从云南省搜集的43份野生茄资源进行遗传多样性分析。6个数量性状的变异系数在14.89%～95.64%之间，变异系数最大的性状是单果重，最小的是果实横径，遗传多样性指数在1.638～1.993之间。3个质量性状中，果实颜色主要为绿色和绿紫色，果实形状主要为圆球形和卵圆形，而果肉颜色主要是白色和绿白色。特征值大于1的主成分共3个，累计贡献率为69.453%，其中果实特征占主要成分。8对SSR引物的平均有效等位基因数为1.727 6，Shannons信息指数为0.641 1，多樣性指数为0.385 0。非加权算术平均法（UPGMA）聚类分析表明，在相似系数0.48处，43份野生茄资源划分为2大类群，第一类群包括7份野茄材料，其余36份为第二类群。以上结果可为野生茄资源的进一步研究和利用提供理论依据。

关键词 野生茄；形态性状；SSR标记；遗传多样性；聚类分析

中图分类号 S641.1 文献标识码 A

Classification and Genetic Diversity of Wild Eggplant Resources

in Yunnan

WU Liyan1， 2， DU Guanghui2， BAO Rui1， LI Zhibin1， GONG Yaju1*

1 Horticultural Institute，Yunnan Academy of Agricultural Sciences， Kunming， Yunnan 650205， China

2 College of Agriculture， Yunnan University， Kunming， Yunnan 650091， China

Abstract To clarify the genetic background and classification of wild eggplant resources， an analyses of the genetic diversity of 43 accessions of wild eggplants from Yunnan were carried out with 9 morphological characters and 8 SSR markers. The coefficient of variation of six quantitative characters of wild eggplants was 14.89%-95.64%. The maximum coefficient of variation was the weight of single fruit， and the minimum was fruit diameter. The index of genetic diversity was 1.638-1.993. Three qualitative characters of wild eggplants were detected. The fruit color was mainly green and green/purple， the fruit shape was ovoid and spherical shape， and the flesh color was white and green/white. There were three components whose eigen values were more than 1， and the cumulative percentage was 69.453%. The fruit characteristics accounted for the major component. An average of effective number of alleles was 1.7276， Shannon's information index was 0.6411 and PIC （polymorphism information content） was 0.3850. 43 wild eggplants were divided into two groups by 8 SSR markers. There were 7 wild eggplants in the first group and 36 resources in the second. The results were useful to innovate and utilize wild eggplant resources.

Key words wild eggplant； morphological character； SSR marker； genetic diversity； cluster analysis

doi 10.3969/j.issn.1000-2561.2018.06.006

茄子（Solanum melongena L.）是人们喜爱的蔬菜作物，风味鲜美、营养价值高，需求量大，具有广阔的消费市场。中国栽培茄子的历史悠久，一般被认为是第二起源地，是目前茄子种植面积最大和保存茄子种质资源最多的国家[1]。

研究表明，栽培茄子自人工驯化以来，一直被人类定向选择，虽然存在着各种地方品种，但由于选择目标的一致性，导致栽培茄子种质资源遗传相似性高，遗传基础狭窄[2-4]。野生茄子是茄子种质资源重要的一部分，野生材料的进化是自由而不受限制的，遗传物质存在着相互交换，相互之间的差异大，遗传背景非常的宽[5]。云南省及周边地区蕴藏着丰富的野生茄子资源[6]，但目前对野生茄子资源的鉴定、评价仅限于少数几个材料的形态特征的简单鉴定与描述，鉴定和评价的力度及有利基因的挖掘和利用明显不够，目前的相关研究和报道很少，尚未有效利用[7]。

本研究采用形态性状和分子（SSR）标记结合的方法，对从云南省收集和保存的43份野生茄子资源的遗传多样性进行研究，明确其变异丰富程度和亲缘关系，旨在为茄子种质资源的创新和育种利用提供参考依据。

1 材料与方法

1.1 材料

所用材料均为云南省农业科学院园艺作物研究所多年来从云南省收集和保存的野茄资源，供试材料编号和名称见表1。

1.2 方法

1.2.1 形态性状的调查分析 试验设计：供试材料于2014～2015年种植于云南省农业科学院园艺作物研究所试验基地，小区面积6 m2，株行距35 cm×60 cm，每小区定植30株，采取随机区组设计，3次重复，常规方法进行田间管理。

性状调查：参照《茄子种质资源描述规范和数据标准》[8]，在对茄子始花期，对43份野茄资源的株高、首花节位和叶片长度3个性状进行测量和记录；茄果成熟期后，从各个小区的不同植株上随机选取10个成熟果实，对茄果果色、果形、单果重、果实的横径和纵径以及果肉颜色6个果实性状进行测量和记算。以上测定均设3次重复。对供试材料的数量性状用直尺或游标卡尺测量长度、电子秤称量质量，对果色、果形和果肉色等质量性状进行数量化赋值，具体标准如下：

（1）商品果色：白=1、白绿=2、绿=3、绿紫=4、浅紫=5、鲜紫=6、紫红=7。

（2）商品果形：扁圆形=1、圆球形=2、高圆形=3、卵圆形=4、长卵形=5、长筒形=6、短棒形=7、长棒形=8、羊角形=9、南瓜形=10。

（3）商品果肉颜色：白=1、绿白=2、浅绿=3、绿=4。

1.2.2 SSR标记分析 种子的萌发：茄子种子经赤霉素浸种处理4～6 h后，用纸培法在培养皿中进行发芽。完全出芽后，取5株幼苗（去除种皮），放入2 mL离心管中，液氮速冻后，贮存于–80 ℃冰箱内待用。

DNA的提取：采用全式金（Transgen）公司的植物全基因提取试剂盒（产品编号：EE111-01）进行DNA的提取，具体步骤参照试剂盒说明进行。DNA质量和浓度通过1%琼脂糖凝胶电泳检测和核酸分析仪测定，稀释至50 ng/μL备用。

SSR引物的筛选和扩增：选取53对已报道的茄子SSR引物[9-10]，以5个形态性状差异较大野生茄资源的DNA作模板进行特异性引物筛选。最终，选择条带清晰、有差异带和重复性好的8条多态性引物（表2），用于全部野生茄材料的检测分析。由昆明硕擎生物科技有限公司进行SSR引物的合成、筛选和扩增，扩增产物的检测通过毛细管电泳进行，利用GeneMapper 4.0分析和保存结果。

1.3 数据分析

1.3.1 形态性状数据的处理分析 利用软件Excel 2010对数据进行整理，采用SPSS 16.0计算性状的平均值（X）、标准差（s）、最大值和最小值以及变异系数等。参考贾利等[11]的报道，将所有材料的每个性状划分为10个等级，按第1级Xi<（X-2s）到第10级Xi>（X+2s），每0.5s为1级，每1级的相对频率（Pi）用于计算遗传多样性指数。遗传多样性指数计算公式：H=-∑Pi×lnPi，式中，Pi为某性状第i级别内材料份数占总份数的百分比。通过SPSS 16.0软件中的因子分析，对所有材料的9个性状进行主成分分析。

1.3.2 SSR数据的处理分析 根据毛细管电泳检测结果，每1对SSR引物检测出的1个位点，把每1条多态性条带记为1个等位基因，以AA、BB为纯合等位基因，AB为杂合型进行数据记录。以POPGENE 32分析所得数据的等位变异数、有效等位基因数和Shannons信息指数。每个SSR位点的多态性信息量（Polymorphism information content， PIC）按公式PIC=1-∑fi2计算，其中fi为i位点的基因频率[12]。同时，将数据以0、1型数据统计记录，即有带记为1、无带记为0、缺失记为9，应用NTsys 2.10e软件根据相似系数的非加权平均数（UPGMA）法进行聚类分析，获得树状聚类图。

2 结果与分析

2.1 基于形态性状的遗传多样性分析

2.1.1 数量性状的遗传多样性分析 从表3可看出，43份野茄的株高在59.5～160.0 cm之间，叶片长度在19.5～39.6 cm之间，首花节位在2.7～13.3之间；果实横为在1.0～10.2 cm，纵径为1.0～28.6 cm；单果重为0.5～410.0 g。6个数量性状的变异系数在14.89%～95.64%之間，其中，变异系数最大的是单果重，变异系数最小的是果实横径。遗传多样性指数在1.638～1.993之间，6个性状的遗传多样性指数排序为株高>叶片长>果实横径>果实纵径>单果重>首花节位。

2.1.2 质量性状的遗传多样性分析 43份野生茄子在果色、果形和果肉颜色3个质量性状在10个等级中的分布见表4。果实颜色主要集中在绿色和绿紫色，其次是浅紫色。果实形状主要有圆球形和卵圆形2种。而果肉颜色主要是白色和绿白色。3个性状的遗传多样性指数都在1.000以上，其中，果形的遗传多样性指数最高（1.702），其次是果色（1.697），最小是果肉颜色（1.167）。

2.1.3 形态性状的主成分分析 对43份野茄材料进行KMO和Bartlett检验可知，KMO值为0.537（>0.5），偏相关性很弱；同时，Bertlett检验p<0.1%，适于做主成分分析。对43份材料主成分分析可知（表5），特征值大于1的主成分共有3个，累计方差贡献率为69.453%。各表型性状在主成分分析中的系数绝对值较大的，则归于该主成分中。第1主成分贡献率为39.826%，可概括为果实因子，包括果实横径0.901、单果重0.822、果实纵径0.799，以及果肉颜色-0.711、果形0.531。第2主成分贡献率为17.815%，可概括为植株和花因子，包括首花节位0.752和株高0.717。第3主成分贡献率为11.811%，主要是果色0.809和叶片长-0.584。

2.2 SSR标记的遗传多样性分析

2.2.1 SSR标记的多态性信息分析 在8对SSR引物中（表6），引物CSM33观察到的等位基因数为5个，引物CSM71为4个，其他引物观测到的等位基因数（NA）为2个。8对引物的有效等位基因数（NE）的均值为1.727 6，最高值为引物CSM33的2.650 9，最低值为引物CSM27的1.175 8。Shannons信息指数（I）在0.282 2～1.150 6间，均值为0.641 1，而多态性信息指数（PIC）在0.149 5-0.622 78间，均值为0.385 0。

2.2.2 SSR标记的聚类分析 利用NTsys软件，通过相似系数的计算和SAHN中UPGMA方法的聚类，43份野茄资源在相似系数约为0.48处可分成2大类群（图1）。其中，第一大类群共有7份资源，包括序列号2、35、39、40、41、42和43；第二大类群包括剩下的36份资源，在相似系数约为0.671处，第二大类群进一步分出1和11。随着相似系数的增加，第二类群进一步分出36以及12和16等。

3 讨论

3.1 野茄的形态分类和遗传多样性分析

形态性状的鉴定和描述是种质资源研究最基本的方法和途径，是种以上或种内分类不可缺少的重要依据之一[13]。本研究选取了在茄子资源描述中比较重要的9个形态性状，其中6个数量性状和3个质量性状。通过计算发现，数量性状的变异系数变化范围为14.89%～95.64%，变异系数最大的是单果重，其次是果实纵径。并且，6个数量性状的遗传多样性指数都在1.5以上。同时，3个质量性状的遗传多样性指数也都在1.0以上。通过以上的结果可以看出，野生茄子资源在9个重要的形态性状中的遗传多样性较为丰富，尤其是单果重，最大的410 g，而最小的才0.5 g，果实的大小涵盖的范围较广。所以，野生茄子资源的开发和利用可以弥补栽培茄由于种质资源遗传相似性高，遗传基础狭窄[2， 4]而造成育种困难的问题。

传统上，栽培茄一般按果形进行分类，Bailey[14]将茄子按果形分为圆茄类，长茄类和矮茄类（卵圆茄）3个变种；周长久[15]将果形指数在0.8～1.4之间的划分为圆茄，1.4～3.0的划分为卵茄，大于3的划分为长茄。连勇等[16]按照我国各地区主栽茄子的果形和果色将中国大致分为7个茄子地方品种类型分布区域。本研究主成分分析结果显示，前3个主成分累积贡献为69.453%，其中第1主成分中，数值较高的是果实横径0.901单果重0.822果实纵径0.799，以及果肉颜色-0.711、果形0.531，所以果实形态特征占主要成分。因此，野茄资源的鉴定及利用应注重果实形态的指标。

3.2 野茄的分子分类和遗传多样性分析

前人关于SSR标记用于茄子种质资源的遗传多样性研究的报道较多[2， 5， 12， 17-18]。这些研究均证明SSR标记是一种经济、有效的分子标记技术，能在茄科内通用[19-20]。本研究从54对已报道的SSR引物中筛选出8对多态性引物，这些引物的Shannons信息指数在0.282 2～1.150 6之间，而多态性信息指数为0.149 5～0.622 78，基本把所选资源全部分开。本研究中，供试材料的遗传相似系数在0.48～1.00之间，说明多数材料间具有一定的遺传差异，但总体供试材料遗传基础相对比较狭窄。其中，106、105、197、250、180、181、192、193-1和194等材料遗传距离较远，可能是茄子的近缘野生种，而其他大部分材料在相似系数0.72以上，与栽培种较近，可能是茄子的半栽培种。

本研究从形态和分子水平上分析了野茄资源的遗传多样性关系，可以根据本结果在保证达到育种目标的前提下，在育种时选用不同类群的自交系配制组合，避免育种过程中出现遗传背景狭窄、变异度降低等问题，进而可以减少亲本选择、选配的盲目性，提高育种效率。

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