Genetic Diversity Analysis of the Potted Chrysanthemum Based on Phenotype and SRAP Marker

SHEN Yao; WANG Hanxuan; HOU Haixian; WU Zhiming; ZHOU Hougao

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2020.11.003

Chinese Journal of Tropical Crops >

2020 , Vol. 41 >Issue 11: 2156 - 2164

DOI: https://doi.org/10.3969/j.issn.1000-2561.2020.11.003

Omics & Biotechnology

Genetic Diversity Analysis of the Potted Chrysanthemum Based on Phenotype and SRAP Marker

SHEN Yao ,
WANG Hanxuan ,
HOU Haixian ,
WU Zhiming ,
ZHOU Hougao ^,^*

Expand

School of Horticulture and Landscape Architecture, Zhongkai University of Agriculture and Engineering, Guangzhou, Guangdong 510225, China

^* ZHOU Hougao,E-mail:zhouhougao@163.com.

Received date: 2019-12-24

Request revised date: 2020-01-27

Online published: 2020-12-23

Copyright

Fold

Abstract

In order to better protect chrysanthemum germplasm resources and lay a foundation for hybrid breeding, the genetic diversity of 30 potted chrysanthemum varieties were studied based on 20 morphological and SRAP markers. The results showed that the phenotypic variation of potted chrysanthemum varieties was abundant. The coefficient of variation of characters was ranged from 14.67% to 78.25%, which were crown width and tongue floret number. The results of principal component analysis showed that the contribution rate of the first five principal components was 76.68%, which comprehensively reflected the importance of flower size, leaf shape and flower color. Based on the cluster analysis of phenotypic traits, 30 potted chrysanthemum cultivars could be divided into three groups. GroupⅠ, GroupⅡ and Group Ⅲ consisted of 14, 2 and 14 varieties correspondingly. The clustering results based on phenotypic traits were related to flower diameter and natural florescence period. Based on SRAP marker technology, 11 pairs of polymorphic primers were screened out and a total of 1866 polymorphic loci were obtained, with the polymorphic proportion as high as 92.61%. The genetic similarity coefficient between cultivars was ranged from 0.67 to 0.85, indicating that there were some genetic variations in the 30 cultivars. The samples could be divided into three groups based on the NJ tree. GroupⅠ, Group Ⅱ and Group Ⅲ consisted 17, 10 and 3 varieties correspondingly. However, the clustering results of the two grouping techniques showed that there was no good correlation between the two markers, which might be related to the complex genetic background of chrysanthemum materials and the limitations of experimental selection.

Key words： potted chrysanthemum; genetic diversity; phenotype; SRAP marker; cluster analysis

Cite this article

SHEN Yao , WANG Hanxuan , HOU Haixian , WU Zhiming , ZHOU Hougao . Genetic Diversity Analysis of the Potted Chrysanthemum Based on Phenotype and SRAP Marker[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2020 , 41(11) : 2156 -2164 . DOI: 10.3969/j.issn.1000-2561.2020.11.003

菊花（Chrysanthemum × morifolium Ramat.）起源于中国,花型、花色和株型等千姿百态,品种资源异常丰富。据报道,全世界菊花品种约有20 000~30 000种,中国约有3 000多种^[1]。栽培菊花大多为六倍体（2n = 6x = 54）或非整倍体,基因组高度杂合且十分庞大（约12.381~24.802 Gb）,遗传背景非常复杂^[2]。菊花种质资源的鉴定、保存和评价是生产利用和选育菊花新品种的基础,对菊花品种更新和产业升级具有重要意义。国内外有众多学者先后对菊花种质资源进行了表型性状研究,并对菊花种质资源进行分析和整理,为加快优良种质资源的利用和菊花育种奠定了坚实基础^[3,4,5,6]。近年来,随着生物技术的快速发展,如RAPD^[7,8]、AFLP^[9,10]、ISSR^[11,12]、SSR^[13,14,15]和SRAP^{[16,17,18,19]}等多种分子标记技术也先后应用于菊花种质资源遗传多样性研究中,结果显示菊花在基因型上有丰富的遗传多样性。然而,结合表型性状和SRAP分子标记对盆栽小菊品种进行遗传多样性研究还鲜见报道。

本研究基于表型性状和SRAP分子标记技术,对国外引进的30份盆栽菊花品种资源进行遗传多样性分析,探讨其遗传多样性在形态和DNA水平上的关联,旨在为盆栽菊杂交育种过程中亲缘关系分析、杂交亲本的选配提供一定的参考。

1 材料与方法

1.1 材料

试验材料为课题组从国外引进的30个盆栽小菊品种（表1）。2017年下半年栽植于广州市白云区寮采村白云现代农业示范基地。SRAP引物为Li等^[20]公布的通用引物,正/反向引物各8条,共产生64对引物组合。所有引物经荧光标记,供机器读图。

表1 用于试验研究的30个盆栽菊花品种

Tab. 1 Thirty potted chrysanthemum cultivars used in this study

编号 No.	品种名 Cultivar name	花色 Color	花型 Flower morphology	瓣型 Petal morphology
1	罗马里奥粉Romario Pink	粉红色	单轮露心	平瓣
2	德里粉Derlei Dark	粉红色	重瓣	平瓣
3	粉草莓Givanildo Pink	粉红色	半重瓣露心	平瓣
4	满天星蜜桃Starry Peach	紫色	单轮露心	平瓣
5	红日Eder	红色	单轮露心	平瓣
6	拉米雷斯Ramires Purple	紫红色	单轮露心	平瓣
7	小行星Mundo	粉红色	蜂窝	平瓣
8	西奥Maurico Purple	紫色	重瓣	平瓣
9	黄草莓Gustavo Orange	黄色	半重瓣露心	平瓣
10	朝阳热情Exota Yellow	红色	单轮露心	平瓣
11	满天星蓬勃Pico Purple	紫色	单轮露心	平瓣
12	满天星火红Diablo	红色	单轮露心	平瓣
13	红粉佳人Kaka Pink	粉红色	重瓣	平瓣
14	马里奥Mario	紫色	重瓣	平瓣
15	夏之恋Countinho Red	红色	单轮露心	平瓣
16	骄阳自由Libero	橙色	单轮露心	平瓣
17	骄阳卡萨Casa	黄色	半重瓣露心	平瓣
18	凯撒Cesar	粉红色	重瓣	平瓣
19	威廉Willian	橙色	重瓣	平瓣
20	罗宾汉粉Robinho Pink	紫红色	单轮露心	平瓣
21	骄阳多彩Uno	红色	单轮露心	平瓣
22	朝阳繁华Violento	紫红色	单轮露心	平瓣
23	麦克Maicon	粉红色	半重瓣露心	匙瓣
24	迪迪Didi	红色	单轮露心	平瓣
25	小乒糖心Mundo Coral	紫红色	蜂窝	平瓣
26	满天星白Helado	白色	单轮露心	平瓣
27	小乒纯洁Camino	白色	半重瓣露心	平瓣
28	骄阳辉煌Magirstal	橙色	单轮露心	平瓣
29	绿色心情Fabiano	绿色	重瓣	平瓣
30	卡斯蒂赫Castrilho	粉红色	重瓣	平瓣

1.2 方法

1.2.1 表型性状的测定本试验选取14个数量性状（花径、花数、观花期、花梗长、头状花序高度、舌状小花长度、舌状小花宽度、叶长、叶宽、叶数、株高、茎粗、冠幅、节间距）和6个质量性状与多态性状（花色、花心颜色、叶缘裂刻深浅、茎颜色、叶基部形态和抗旱性）共20个表型性状,依据《植物新品种特异性、一致性和稳定性（DUS）测试指南—菊花》（中华人民共和国农业行业标准NY/T 2228-2012）在盛花期对各观赏性状进行观测。每个品种调查10株,每个数量性状测量3次,取平均值。变异系数（CV）=（标准差SD/平均值$\overline x$）×100%。

1.2.2 SRAP扩增与引物筛选采用常规CTAB法提取菊花叶片DNA。SRAP扩增体系总体积为25 μL,其中含模板DNA 2 μL,10×PCR buffer（含MgCl₂）2.5 μL,10 mmol/L dNTPs 0.5 μL,10 μmol/L上下游引物各0.5 μL,Taq DNA聚合酶0.5 μL,ddH₂O 18.5 μL。扩增反应程序为：94 ℃预变性5 min;94 ℃ 1 min,35 ℃ 1 min,72 ℃ 1 min,5个循环;然后再94 ℃ 1 min,50 ℃ 1 min,72 ℃ 1 min,35个循环;最后72 ℃延伸10 min,4 ℃保存。扩增产物在聚丙烯酰胺凝胶上电泳,保存电泳胶图,由北京鼎国生物技术公司完成。

1.3 数据统计与处理

1.3.1 表型数据的统计分析与作图数量性状数据直接记录,质量性状数据转换成相应数字代码。具体包括：花色（白色或近白色=1,黄绿色= 2,绿色=3,淡黄色=4,黄色=5,橙色=6,粉红色=7,红色=8,浅紫色=9,紫色=10）;花心颜色（白色=1,绿色=2,黄绿色=3,淡黄色=4,黄色= 5,橙黄色=6,橙色=7,红棕色=8,棕色=9,棕黑=10,紫黑色=11）;叶柄姿态（极向上=1,向上=3,平伸=5,向下=7,下垂=9）;叶基部形态（锐角=1,钝角=2,圆=3,平截=4,心形=5）;叶缘裂刻深浅（浅=3,中=5,深=7）;茎颜色（绿色=1,绿棕色或绿紫色=2,棕色=3,紫色=4）;抗旱性（根据自然环境10 d不浇水后植株叶片的萎蔫程度来评价,抗旱=5,中抗=3,不抗旱=1）,将相应数值录入Excel 2010。表型性状的变异分析、主成分分析和基于欧式距离的聚类分析与作图均用SPSS18.0软件完成。

1.3.2 SRAP条带统计分析与作图利用GENESCAN 3.1软件分析保存的胶图。参照荧光标记Marker（Rox500）大小（70、80、90、100、120、140、160、180、190、200、220、240、260、280、300、320、340、360、380、400、425、450、475、490、500 bp,共25条带）在70~500 bp范围内每2 bp读1次数,共读取216个数（相当于216个位点）。而后通过Binthere 软件将提取的片段大小结果转变为0-1矩阵（有带的记为“1”,无带的记为“0”）。Excel 2010统计总位点数和多态性位点数,计算多态性比率。用MEGA-X软件根据遗传距离进行NJ（neighbor joining）聚类分析和作图。

2 结果与分析

2.1 盆栽菊品种表型性状的多样性分析

对30个盆栽菊品种的20个农艺性状进行了调查统计分析。结果表明,不同盆栽菊品种各农艺性状表现出不同程度的多样性（表2）,变异系数为14.67%~78.25%。调查的20个性状中,舌状小花数的变异系数最大,为78.25%;其次为茎颜色,变异系数为61.12%;变异系数在40%以上的性状还有舌状小花长度、抗旱性、叶基部形态、花径和花心颜色等。变异系数小于20%的性状有冠幅（14.67%）和叶缘裂刻深浅（15.14%）。

表2 盆栽菊20个表型性状的多样性统计

Tab. 2 The diversity statistics of 20 phenotypic traits in potted chrysanthemum

序号 No.	性状 Phenotypic traits	极小值 Minimum	极大值 Maximum	均值$\overline x$	标准差SD	变异系数CV/%
1	花径/cm	1.53	8.14	4.76	2.18	45.80
2	花色	1.00	10.00	7.20	2.43	33.71
3	花心颜色	2.00	11.00	5.50	2.29	41.56
4	舌状小花数	22.40	311.80	127.54	99.80	78.25
5	观花期/d	40.00	70.00	51.83	12.21	23.56
6	花梗长/cm	1.72	5.06	3.41	0.82	24.06
7	舌状花序高度/cm	1.30	5.74	3.51	1.09	30.90
8	舌状小花长度/cm	0.41	3.32	1.88	1.01	54.07
9	舌状小花宽度/cm	0.22	1.07	0.59	0.24	39.91
10	叶长/cm	1.00	3.78	2.12	0.61	28.85
11	叶宽/cm	0.69	2.97	1.41	0.50	35.71
12	叶数	26.60	55.60	36.93	7.78	21.05
13	叶基部形态	1.00	3.00	2.13	1.01	47.25
14	叶缘裂刻深浅	5.00	7.00	6.33	0.96	15.14
15	株高/cm	5.27	13.12	9.28	2.06	22.20
16	茎粗/cm	0.14	0.35	0.22	0.05	20.27
17	茎颜色	1.00	4.00	1.53	0.94	61.12
18	冠幅/cm	12.81	23.78	17.82	2.62	14.67
19	节间距/cm	0.35	1.21	0.68	0.22	31.94
20	抗旱性	1.00	5.00	3.07	1.62	52.74

2.2 表型性状的主成分分析

对30个盆栽菊品种20个表型性状进行主成分分析,提取特征值大于1的前5个主成分,累计贡献率达76.68%（表3）。第1主成分特征值为7.60,贡献率为38.02%,对应的特征向量中花径相关系数最大（0.94）,其次为舌状小花长度（0.88）、节间距（0.81）、舌状小花宽度（0.78）等,反映了花序大小等状况,可认为是花形态因子;第2主成分特征向量绝对值较大的性状为叶宽（0.81）、叶长（0.72）,主要反映了叶的性状,可认为是叶形态因子;第3主成分特征值为1.96,贡献率为9.78%,对应的特征向量中相关系数较大的有舌状小花数（0.58）、花心颜色（0.56）和花色（-0.54）,可概况为花色因子;第4、5主成分特征向量花梗长（0.54）、花心颜色（0.67）和茎颜色（0.59）等,可以看作花形态因子的补充。这些因子的综合表现主要是盆栽菊的花部,包括花径、舌状小花长和宽、舌状小花数、花色和花心颜色等。

表3 30个盆栽菊品种形态学性状主成分分析

Tab. 3 The principal component analysis of morphological characters in 30 potted chrysanthemum cultivars

性状 Characters	主成分Principal component
性状 Characters	1	2	3	4	5
花径	0.94	-0.20	-0.08	-0.01	0.12
花色	0.15	-0.51	-0.54	-0.29	0.05
花心颜色	-0.18	-0.16	0.56	-0.01	0.67
舌状小花数	0.51	-0.01	0.58	0.43	0.04
观花期	0.75	-0.28	0.30	0.34	0.06
花梗长	0.52	-0.31	-0.30	0.54	-0.03
舌状花序高度	0.67	0.31	0.18	-0.30	0.01
舌状小花长度	0.88	-0.21	-0.10	-0.14	0.13
舌状小花宽度	0.78	-0.34	-0.22	-0.16	0.22
叶长	0.48	0.72	-0.15	-0.02	0.19
叶宽	0.35	0.81	-0.16	-0.09	0.25
叶数	-0.64	0.45	0.39	0.07	-0.29
叶基部形态	-0.11	0.54	-0.37	0.42	0.23
叶缘裂刻深浅	-0.51	0.19	-0.30	0.30	0.35
株高	0.76	0.39	0.11	0.24	-0.06
茎粗	0.55	0.40	-0.19	-0.38	-0.11
茎颜色	-0.33	-0.07	0.22	-0.36	0.59
冠幅	0.76	-0.04	0.42	-0.18	-0.20
节间距	0.81	-0.03	-0.13	0.34	0.04
抗旱性	0.71	0.23	0.13	-0.29	-0.11
特征值	7.60	2.83	1.96	1.65	1.30
贡献率/%	38.02	14.14	9.78	8.24	6.51
累计贡献率/%	38.02	52.16	61.94	70.18	76.68

2.3 基于表型性状的聚类分析

将表型性状的原始数据进行标准化处理,采用组间联接进行聚类分析,在欧式距离为17.5可以将30个盆栽菊品种分为3个类群（图1）。

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图1 30个盆栽菊品种组间联结法聚类树状图

Fig. 1 Cluster tree of 30 potted chrysanthemum cultivars using association method

第Ⅰ类群包含2个亚群,共14个品种。其中第1亚群含13个品种：‘西奥’（8号）、‘卡斯蒂赫’（30号）、‘红粉佳人’（13号）、‘粉草莓’（3号）、‘马里奥’（14号）、‘德里粉’（2号）、‘麦克’（23号）、‘黄草莓’（9号）、‘凯撒’（18号）、‘罗宾汉粉’（20号）、‘迪迪’（24号）、‘威廉’（19号）和‘夏之恋’（15号）;第2亚群包含1个品种：‘绿色心情’（29号）。

第Ⅱ类群包含2个品种：‘罗马里奥粉’（1号）和‘红日’（5号）。

第Ⅲ类群包含3个亚群,共14个品种。其中第1亚群包含2个品种：‘骄阳多彩’（21号）和‘骄阳辉煌’（28号）;第2亚群包含6个品种：‘朝阳热情’（10号）、‘满天星火红’（12号）、‘满天星蓬勃’（11号）、‘朝阳繁华’（22号）、‘满天星蜜桃’（4号）和‘拉米雷斯’（6号）;第3亚群包含6个品种：‘满天星白’（26号）、‘小乒纯洁’（27号）、‘骄阳自由’（16号）、‘骄阳卡萨’（17号）、‘小行星’（7号）和‘小乒糖心’（25号）。

根据分类结果,再将表型数据进行分类统计,查找类群与表型的关系。从整体看（表4）,第Ⅰ类群花径、舌状小花数、舌状小花长度和宽度、冠幅等性状均值高于其他两个类群;第Ⅱ类群的叶长、叶宽、株高、径粗和节间距等性状的均值高于类群Ⅰ和类群Ⅲ,植株生长势相对较强;第Ⅲ类群花径、花期、花梗长、舌状花序高度、舌状小花长度和宽度、叶长和叶宽、株高、径粗、冠幅、节间距等性状的均值都是3个类群中最小的,且抗旱性表现相对较差,所有性状中仅叶数和叶缘裂刻深浅2个性状均值最大。由此说明,分类结果与表型性状之间有一定的联系。

表4 不同分类群体相关性状的统计比较

Tab. 4 Statistical comparison of related traits among different taxonomic groups

性状 Characters	第Ⅰ类群GroupⅠ（n=14）		第Ⅱ类群GroupⅡ（n=2）		第Ⅲ类群Group Ⅲ（n=14）
性状 Characters	均值±标准差$\overline x$ ± SD	变异系数CV/%	均值±标准差$\overline x$ ± SD	变异系数CV/%	均值±标准差$\overline x$ ± SD	变异系数CV/%
花径	6.66 ± 0.92	13.81	5.51 ± 0.47	8.53	2.75 ± 1.18	42.91
花色	7.29 ± 1.94	26.61	7.50 ± 0.71	9.47	7.07 ± 3.05	43.14
花心颜色	5.57 ± 1.87	33.57	2.50 ± 0.71	28.40	5.86 ± 2.57	43.86
舌状小花数	188.24 ± 97.30	51.69	41.40 ± 20.08	48.50	79.14 ± 71.33	90.13
观花期	59.29 ± 12.69	21.40	55.00 ± 21.21	38.56	43.93 ± 2.89	6.58
花梗长/cm	3.78 ± 0.72	19.05	3.81 ± 0.21	5.51	2.97 ± 0.77	25.93
舌状花序高度/cm	4.15 ± 0.85	20.48	4.41 ± 0.78	17.69	2.75 ± 0.82	29.82
舌状小花长度/cm	2.79 ± 0.37	13.26	1.89 ± 0.42	22.22	0.96 ± 0.57	59.38
舌状小花宽度/cm	0.77 ± 0.14	18.18	0.62 ± 0.21	33.87	0.41 ± 0.17	41.46
叶长/cm	2.24 ± 0.29	12.95	3.74 ± 0.06	1.60	1.76 ± 0.44	25.00
叶宽/cm	1.46 ± 0.35	23.97	2.62 ± 0.50	19.08	1.19 ± 0.38	31.93
叶数	33.10 ± 4.50	13.60	33.10 ± 8.06	24.35	41.31 ± 8.42	20.38
叶基部形态	2.00 ± 1.04	52.00	3.00 ± 0.00	0.00	2.14 ± 1.03	48.13
叶缘裂刻深浅	6.00 ± 1.04	17.33	6.00 ± 1.41	23.50	6.71 ± 0.73	10.88
株高/cm	10.25 ± 1.51	14.73	12.03 ± 0.29	2.41	7.92 ± 1.73	21.84
茎粗/cm	0.23 ± 0.04	17.39	0.30 ± 0.08	26.67	0.20 ± 0.04	20.00
茎颜色	1.36 ± 0.84	61.76	1.00 ± 0.00	0.00	1.79 ± 1.05	58.66
冠幅/cm	19.85 ± 2.16	10.88	16.46 ± 0.42	2.55	15.98 ± 1.49	9.32
节间距/cm	0.79 ± 0.16	20.25	0.97 ± 0.35	36.08	0.53 ± 0.15	28.30
抗旱性	4.00 ± 1.30	32.50	4.00 ± 1.41	35.25	2.00 ± 1.30	65.00

2.4 SRAP引物筛选及扩增结果多态性分析

从64对引物中筛选出11对能扩增出较多特异性条带、且条带清晰稳定的引物。11对引物对30个盆栽菊品种进行SRAP扩增,共获得2015条清晰可辨读条带,其中1866条具有多态性,多态性比例为92.61%（表5）。

表5 多态性条带数目与多态性比例

Tab. 5 Number and proportion of polymorphic sites

引物对 Pirmers	扩增条带数 Total bands	多态性条带数 Polymorphic sites	多态性比例 Proportion of polymorphic/%
ME1-EM1	184	168	91.30
ME1-EM2	204	192	94.12
ME1-EM3	187	173	92.51
ME1-EM4	189	170	89.95
ME1-EM5	161	140	86.96
ME2-EM1	178	157	88.20
ME2-EM4	182	174	95.60
ME2-EM5	170	162	95.29
ME2-EM8	194	185	95.36
ME4-EM1	193	179	92.75
ME4-EM7	173	166	95.95
总数	2015	1866	92.61

2.5 基于SRAP的聚类分析

30份盆栽菊种质的遗传相似系数变化范围为0.67~0.85,表明30个品种间存在一定的遗传变异。基于30个盆栽菊品种间的遗传距离,采用neighbor joining算法构建了NJ树（图2）。结果表明,30个盆栽菊品种可划分为3个类群：

显示原图|下载原图ZIP|生成PPT

图2 基于遗传距离构建的NJ树

Fig. 2 NJ tree constructed based on genetic distance

第Ⅰ类群包含2个亚群,共17个品种。其中第1亚群包含15个品种：‘罗马里奥粉’（1号）、‘德里粉’（2号）、‘粉草莓’（3号）、‘满天星蜜桃’（4号）、‘红日’（5号）、‘骄阳自由’（16号）、‘拉米雷斯’（6号）、‘小行星’（7号）、‘凯撒’（18号）、‘西奥’（8号）、‘满天星蓬勃’（11号）、‘满天星火红’（12号）、‘夏之恋’（15号）、‘红粉佳人’（13号）、‘马里奥’（14号）;第2亚群包含2个品种：‘黄草莓’（9号）和‘朝阳热情’（10号）。

第Ⅱ类群包含10个品种：‘骄阳多彩’（21号）、‘朝阳繁华’（22号）、‘骄阳卡萨’（17号）、‘满天星白’（26号）、‘小乒纯洁’（27号）、‘骄阳辉煌’（28号）、‘威廉’（19号）、‘罗宾汉粉’（20号）、‘绿色心情’（29号）和‘卡斯蒂赫’（30号）。

第Ⅲ类群包含3个品种：‘小乒糖心’（25号）、‘麦克’（23号）和‘迪迪’（24号）。

根据SRAP分类结果,将同一类群中个体的表型数据进行分类统计,查找类群与表型的可能关系（表6）。结果显示,不论是叶长、叶宽、叶数,还是株高、茎粗、节间距和冠幅等,各类群差异不明显。第Ⅰ类群花径稍大,花期稍长,但差异不明显。说明SRAP分类结果与表型性状的相关性较差。

表6 基于SRAP分类群体相关性状的统计比较

Tab. 6 Statistical comparison of related traits among different taxonomic groups based on SRAP

性状 Characters	第Ⅰ类群GroupⅠ（n=17）		第Ⅱ类群GroupⅡ（n=10）		第Ⅲ类群Group Ⅲ（n=3）
性状 Characters	均值±标准差$\overline x$ ± SD	变异系数CV/%	均值±标准差$\overline x$ ±SD	变异系数CV/%	均值±标准差$\overline x$ ±SD	变异系数CV/%
花径/cm	5.26 ± 2.05	38.97	3.91 ± 2.20	56.27	4.75 ± 2.79	58.74
花色	7.94 ± 1.56	19.65	5.60 ± 3.13	55.89	8.33 ± 1.53	18.37
花心颜色	5.29 ± 2.49	47.07	6.00 ± 2.31	38.50	5.00 ± 0.00	0.00
舌状小花数	132.35 ± 105.48	79.70	106.68 ± 82.34	77.18	169.80 ± 140.91	82.99
观花期/d	55.00 ± 13.81	25.11	47.50 ± 8.58	18.06	48.33 ± 10.41	21.54
花梗长/cm	3.72 ± 0.66	17.74	2.98 ± 0.76	25.50	3.04 ± 1.29	42.43
舌状花序高度/cm	3.46 ± 1.00	28.90	3.58 ± 1.24	34.64	3.61 ± 1.44	39.89
舌状小花长度/cm	2.05 ± 0.98	47.80	1.57 ± 1.07	68.15	1.87 ± 1.18	63.10
舌状小花宽度/cm	0.64 ± 0.21	32.81	0.53 ± 0.27	50.94	0.54 ± 0.26	48.15
叶长/cm	2.16 ± 0.68	31.48	1.97 ± 0.56	28.43	2.38 ± 0.27	11.34
叶宽/cm	1.44 ± 0.56	38.89	1.27 ± 0.43	33.86	1.66 ± 0.37	22.29
叶数	34.25 ± 6.11	17.84	41.18 ± 8.60	20.88	38.00 ± 9.56	25.16
叶基部形态	2.29 ± 0.99	43.23	1.80 ± 1.03	57.22	2.33 ± 1.15	49.36
叶缘裂刻深浅	6.41 ± 0.94	14.66	6.20 ± 1.03	16.61	6.33 ± 1.15	18.17
株高/cm	9.63 ± 2.10	21.81	8.59 ± 1.96	22.82	9.65 ± 2.29	23.73
茎粗/cm	0.23 ± 0.05	21.74	0.21 ± 0.04	19.05	0.23 ± 0.02	8.70
茎颜色	1.47 ± 0.80	54.42	1.80 ± 1.23	68.33	1.00 ± 0.00	0.00
冠幅/cm	17.52 ± 2.40	13.70	18.34 ± 3.25	17.72	17.80 ± 1.89	10.62
节间距/cm	0.73 ± 0.22	30.14	0.58 ± 0.19	32.76	0.73 ± 0.28	38.36
抗旱性	3.24 ± 1.71	52.78	2.60 ± 1.58	60.77	3.67 ± 1.15	31.34

3 讨论

3.1 盆栽菊表型遗传多样性

形态学标记作为传统的分类方法,因其操作简单,非常直观,在园艺植物种质资源的整理与评价及遗传多样性分析中经常用到^{[21,22,23,24,25,26,27,28]},在菊花上也有不少报道^{[1, 4, 12, 17, 29-33]}。收集整理和积累菊花相关的形态学数据是应用现代生物技术加速菊花种质改良的基础。本研究对30个盆栽菊品种的20个表型性状进行统计,并对获得的信息数据进行数量分类学聚类,结果显示,供试盆栽菊品种在形态学水平上有非常丰富的变异,特别是舌状小花数量、茎颜色等变异系数高。对20个表型性状进行主成分分析,发现花径、舌状小花长度、舌状小花宽度和花期等是影响花部形态的主要因子。基于表型性状的聚类结果按照花径-观花期分类：第I类群平均花径6.66 cm,观花期长（60 d）;第II类群平均花径5.51 cm,观花期中等（55 d）;第III类群平均花径2.75 cm,观花期短（43 d）。花色在聚类结果中的规律不是很明显,研究结果与张冬菊等^[34]的报道一致。

3.2 盆栽菊SRAP标记遗传多样性

SRAP标记具有操作简便、重复性好、多态性高、成本相对较低等优势,是目前植物遗传多样性及亲缘关系研究中最常用的分子标记技术之一,在国兰^[35]、鸢尾^[36,37]、杜鹃花^[38]、唐菖蒲^[28]、万寿菊^[39]及菊花^[17,18]等多种观赏园艺植物遗传多样性研究中有相关报道。

本研究利用SRAP标记技术对从国外引进的30个盆栽菊品种进行遗传多样性分析,从64对引物组合中筛选获得11对多态性引物,共扩增得到1866个多态性位点,多态性比例达92.61%,显著高于已报道的利用RAPD标记技术分析菊花遗传多样性的多态性比例（69.00%）^[7],与已报道的利用AFLP标记技术分析遗传多样性的多态性比例（92.80%）^[40]和利用ISSR标记技术分析遗传多样性的多态性比例（92.50%）^[41]等相当,说明SRAP标记有比较丰富的遗传信息。依据多态性标记位点建立的30个盆栽菊品种NJ树结果显示,30个材料可归为3个类群,但归类的结果与表型性状的聚类分析结果有差异。

3.3 基于表型和SRAP分类方法结果的比较分析

本研究基于表型和SRAP标记技术分别对30个国外引进的盆栽菊品种进行聚类分析,2种分类方法均将研究对象分为3个类群,但是这3个类群的品种组成并不一致。这一结果与很多以往的研究报道一致^{[21, 28, 42-46]}。造成2种分类方法结果不一致的原因是多方面的,首先菊花本身的遗传背景十分复杂,而本研究利用的形态性状不足、分子标记探查到的遗传差异有限,不能全面反映品种的遗传信息。其次,形态标记和分子标记是2种不同形式的标记,分子标记反映的是种质间基因型的差异,而形态标记揭示的是某些功能基因在内部和外部环境的共同作用下表达的差异,即基因与环境互作的结果。表型的表现往往是非常复杂的,即使遗传基础很相似,即DNA水平的差异小,但基因受转录水平、翻译水平的调控机制异常复杂,因此表型常常因基因间的互作或调控呈现复杂多样,这也是许多作物中表型分类与分子标记分类不完全一致的主要原因。

总之,基于表型和分子标记技术分析物种的遗传多样性都是可行且十分必须的。尽管聚类结果可能出现不一致的情况,甚至和传统的分类结果出现很大差异。在今后的研究中,可以将三者或更多的分析方法相结合,综合运用多种评价体系,将更有利于对不同品种的来源、特性进行更为准确地分析,能更好地评价菊花种质的遗传多样性。

References

Publishing order | Descend order by publishing year | Descend order by cited within

[1]	张莉俊, 戴思兰. 菊花种质资源研究进展[J]. 植物学报, 2009,44(5):526-535. DOI

[2]	Sasaki K, Mitsuda N, Nashima K, et al. Generation of expressed sequence tags for discovery of genes responsible for floral traits of Chrysanthemum morifolium by next-generation sequencing technology[J]. BMC Genomics, 2017,18(1):683. DOI PMID

[3]	郝京辉, 游捷, 秦贺兰, 等. 菊花品种的特异性、一致性和稳定性的研究[J]. 中南林学院学报, 2003(5):14-18.

[4]	许莹修. 菊花形态性状多样性和品种分类的研究[D]. 北京: 北京林业大学, 2005.

[5]	邵清松, 郭巧生, 张志远. 药用菊花种质资源遗传多样性的ISSR分析[J]. 中草药, 2009(12):1971-1975. DOI

[6]	杨旭旭. 菊花品种表型性状与SCoT分子标记的关联分析[D]. 开封: 河南大学, 2015.

[7]	秦贺兰, 游捷, 高俊平. 菊花18个品种的RAPD分析[J]. 园艺学报, 2002(5):488-490.

[8]	徐文斌, 郭巧生, 王长林. 药用菊花遗传多样性的RAPD分析[J]. 中国中药杂志, 2006(1):18-21.

[9]	吴在生, 李海龙, 刘建辉, 等. 65个菊花栽培品种遗传多样性的AFLP分析[J]. 南京林业大学学报(自然科学版), 2007(5):67-70.

[10]	刘路贤. 菊花栽培品种遗传多样性的AFLP分析及SSR分子标记的开发[D]. 开封: 河南大学, 2013.

[11]	程华, 李琳玲, 张心玲, 等. 应用ISSR-PCR对10个菊花品种进行遗传多样性分析[J]. 湖北农业科学, 2011(20):4292-4297.

[12]	欧阳彩虹. 44个菊花(Dendranthema×gradifolium (Ramat) Kitam.) 品种的形态学研究与ISSR分析[D]. 重庆: 西南大学, 2010.

[13]	Zhang Y, Wang C, Ma H, et al. Assessing the genetic diversity of Chrysanthemum cultivars with microsatellites[J]. Journal of the American Society for Horticultural Science, 2013,138(6):479-486. DOI

[14]	Wang H B, Jiang J F, Chen S M, et al. Next-generation sequencing of the Chrysanthemum nankingense (Asteraceae) transcriptome permits large-scale unigene assembly and SSR marker discovery[J]. PLoS One, 2013,8(4):e62293. DOI PMID

[15]	Feng S G, He R F, Lu J J, et al. Development of SSR markers and assessment of genetic diversity in medicinal Chrysanthemum morifolium cultivars[J]. Front Genet, 2016(7):113.

[16]	Zhang F, Chen S M, Chen F D, et al. SRAP-based mapping and QTL detection for inflorescence-related traits in Chrysanthemum (Dendranthema morifolium)[J]. Molecular Breeding, 2011,27(1):11-23. DOI

[17]	李仁伟, 王晨, 戴思兰, 等. 菊花品种表型性状与SRAP分子标记的关联分析[J]. 中国农业科学, 2012,45(7):1355-1364. DOI

[18]	张冬菊, 李世超, 吴鹏夫, 等. 基于表型和SRAP标记的切花菊品种遗传多样性分析[J]. 园艺学报, 2014,41(1):118-130.

[19]	Li P R, Zhang F, Chen S M, et al. Genetic diversity, population structure and association analysis in cut Chrysanthemum (Chrysanthemum morifolium Ramat.)[J]. Molecular Genetics and Genomics, 2016,291(3):1117-1125.

[20]	Li G, Quiros C F. Sequence-related amplified polymorphism (SRAP), a new marker system based on a simple PCR reaction: its application to mapping and gene tagging in Brassica[J]. Theoretical & Applied Genetics, 2001,103(2-3):455-461.

[21]	傅鸿妃, 吕晓菡, 陈建瑛, 等. 辣椒种质表型性状与SSR分子标记的遗传多样性分析[J]. 核农学报, 2018,32(7):1309-1319.

[22]	赫卫, 张慧, 董延龙, 等. 辣椒种质资源形态学性状相关性、主成分与聚类分析[J]. 北方园艺, 2018(4):9-17.

[23]	黄如葵, 孙德利, 张曼, 等. 苦瓜遗传多样性的形态学性状聚类分析[J]. 广西农业科学, 2008(3):351-356.

[24]	夏碧波, 李颖, 王恒明, 等. 国外引进辣椒资源形态学性状的聚类分析[J]. 分子植物育种, 2017,15(8):3318-3330.

[25]	杨婷婷, 于泽群, 夏乐晗, 等. 君迁子(Diospyroslotus)种质资源形态学性状的聚类分析[J]. 果树学报, 2014,31(4):566-573.

[26]	袁海静, 安巍, 李立会, 等. 中国枸杞种质资源主要形态学性状调查与聚类分析[J]. 植物遗传资源学报, 2013,14(4):627-633.

[27]	赵德新, 孙治强, 任子君, 等. 茄子形态学性状主成分分析及聚类分析[J]. 河南农业大学学报, 2009,43(4):393-397.

[28]	刘晨, 高明伟, 刘超, 等. 基于表型和SRAP标记的唐菖蒲品种遗传多样性分析[J]. 中国农业大学学报, 2016,21(5):57-65.

[29]	邵清松, 郭巧生, 李育川, 等. 药用菊花种质资源形态变异的数量分析[J]. 中国中药杂志, 2011(10):1261-1265.

[30]	吴国盛, 陈发棣, 陈素梅, 等. 部分菊属与亚菊属植物的形态学聚类及亲缘关系分析[J]. 南京农业大学学报, 2009,32(1):155-159.

[31]	杨秋. 昆明地区菊花种质资源的调查、分类及评价[D]. 重庆: 西南林学院, 2007.

[32]	杨雨. 开封市菊花品种资源多样性的研究[D]. 开封: 河南大学, 2008.

[33]	杨旭, 毛燕, 吴德智, 等. 50个大菊品种形态学性状的比较[J]. 浙江农业科学, 2016(6):864-867.

[34]	张冬菊, 李世超, 吴鹏夫, 等. 基于表型和SRAP标记的切花菊品种遗传多样性分析[J]. 园艺学报, 2014,41(1):118-130.

[35]	唐源江, 曹雯静, 吴坤林. 基于SRAP标记的国兰种质资源遗传多样性分析及分子身份证构建[J]. 中国农业科学, 2015,48(9):1795-1806.

[36]	许玉凤, 闫小风, 邵美妮, 等. 基于SRAP的15种鸢尾的遗传多样性和亲缘关系分析[J]. 沈阳农业大学学报, 2015,46(5):568-574.

[37]	童俊, 毛静, 董艳芳, 等. 鸢尾属部分种质资源遗传多样性的SRAP分析[J]. 湖北农业科学, 2019,58(4):88-92.

[38]	肖政, 苏家乐, 刘晓青, 等. 杜鹃花种质资源遗传多样性的SRAP分析[J]. 江苏农业学报, 2016(2):442-447.

[39]	侯志强, 唐楠, 冶有林, 等. 万寿菊杂交后代优选株系的SRAP-PCR遗传多样性分析[J]. 基因组学与应用生物学, 2017,36(10):4295-4306.

[40]	韩洁, 胡楠, 李玉阁, 等. 菊花品种资源遗传多样性的AFLP分析[J]. 园艺学报, 2007(4):1041-1046.

[41]	缪恒彬, 陈发棣, 赵宏波. 85个大菊品种遗传关系的ISSR分析[J]. 园艺学报, 2007(5):1243-1248.

[42]	李可峰, 韩太利, 董贵俊, 等. 用形态与分子标记研究石刁柏种质资源遗传多样性[J]. 植物遗传资源学报, 2006(1):59-65.

[43]	沈程文, 宁正祥, 黄建安, 等. 基于表型参数及SRAP标记的广东茶树种质遗传多样性[J]. 应用生态学报, 2009,20(7):1551-1558.

[44]	许先松, 刘志钦, 林晓丹, 等. 基于形态及SRAP标记的辣椒资源遗传多样性及亲缘关系比较[J]. 福建农林大学学报(自然科学版), 2011,40(1):48-53.

[45]	赵靓, 罗燕杰, 肖思文, 等. 基于表型和SSR标记的梅花种质资源遗传多样性分析[J]. 分子植物育种, 2019,17(13):4458-4469.

[46]	张耀元, 任彦鑫, 禾璐, 等. 基于表型性状和SSR标记的山西省青狗尾草资源遗传多样性分析[J]. 中国农业大学学报, 2016,21(10):11-22.

Options

Outlines

模态框（Modal）标题