云南核桃种质资源的多样性及核心种质筛选与研究

Study and reasonable utilization of Germplasm is very important to its protection, innovation and even sustainable production. As one of the world famous economic Walnut species, Juglans sigillata distributes mainly in Yunnan, which shows rich genetic diversity and great value in study and utilization. So, study on genetic diversity of the Walnut Germplasm in Yunnan will be carried out in the proposed project by combining macroscopic analysis (habitat, biological and economic traits) and SSR molecular markers, which will reveal genetic diversity level and genetic differentiation. On the other hand, based on the morphological, economic and molecular data, core collections will be screened and studied through systemic clustering and compressing step by step with different sampling proportions. The diversity, effectiveness and representativeness will be detected and evaluated. The research will provide scientific basis for rational protection, scientific research and effective utilization of Walnut Germplasm in Yunnan.

种质资源的研究和合理利用对于资源保护、种质创新，乃至产业的可持续发展至关重要。核桃是世界著名的经济林树种，其中铁核桃（Juglans sigillata）集中分布于云南，种质资源非常丰富，研究和利用的价值巨大。本项目将采用宏观分析（生境、生物学特征和经济性状）和SSR分子标记分析相结合的方法，开展云南核桃种质资源多样性研究，揭示其遗传多样性水平和遗传分化状况；基于形态、经济性状和分子标记数据，采用系统聚类及不同比例逐级压缩取样的方法，进行核心种质的筛选和研究，构建核心种质，并明确核心种质的多样性、有效性和代表性。研究结果为云南省核桃种质资源的合理保护、科学研究和高效发掘利用提供科学依据。

核桃是世界著名的果材兼用树种，分布广泛，栽培历史悠久。其中，深纹核桃（Juglans sigillata）主要分布在西南地区，云南省是其分布最为集中、资源最为丰富的地区。项目对云南省16个州市91个县的1327份深纹核桃种质资源进行了坚果表型（14个质量性状及10个数量性状）的多样性分析；在建立SSR-PCR反应体系及引物筛选的基础上，分析了其中1122份资源的遗传多样性及遗传结构；采用最小距离逐步取样法构建核心种质并进行了核心种质的多样性检测。主要研究结果如下：1）揭示了云南核桃种质资源坚果表型性状丰富的多样性。质量性状上，种形、刻纹和种仁颜色拥有较高的多样性，H’分别为1.998、0.721~0.940、0.752。数量性状中，单果质量范围为3.57~34.97g；壳厚的范围为0.21~2.73mm。云南核桃种质资源具有独特的坚果表型特征，一是果壳“麻”的显著特征（刻纹深占52.80%、壳面不光滑占65.98%）；二是种形以圆形、扁圆形和卵圆形为主（三者合计60%）；三是种仁颜色以浅色为主（黄白、浅黄占64%）。另外，果重量、壳厚度的分化较明显（CV%分别32.92%，26.95%）；其次是蛋白质含量和出仁率有一定分化（CV%分别17.94%，16.22%）；含油率分化最小（CV%为7.86%）。2）基于SSR-PCR分子标记的遗传多样性分析表明云南核桃种质资源的遗传多样性属于中等水平（I=1.189，He=0.578），遗传多样性的空间分布不均匀，其中迪庆核桃资源的遗传多样性相对最高（I=1.4026，He=0.6487），临沧核桃资源的遗传多样性相对最低（I=0.8388，He=0.4891）；遗传变异主要来源于14个地州群体内（FST=0.05），只有5%的遗传变异来源于群体间，群体间有较大的基因流（Nm=6.70）；基于遗传距离的UPGMA聚类表明迪庆、怒江和昭通聚为一组，临沧和昆明分别各为一组，其他9个州市聚为一组。3）基于UPGMA聚类结果，采用最小距离逐步取样法以5%~30%的取样比例分别构建4个候选核心种质，经遗传多样性分析及t检验，确定以10.84%取样比例、115份样本量的核心种质为云南核桃资源的核心种质。研究结果为云南核桃种质资源进一步合理保护、科学研究以及高效开发利用提供科学依据。