一種羊棲菜的品系鑒別和分類方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種羊棲菜品系鑒別和分類方法，該方法適用于羊棲菜種質(zhì)資源調(diào)查，羊棲菜成熟孢子體群體多樣性分析，羊棲菜基礎(chǔ)科學(xué)研究(生殖生理、生態(tài)生化、品質(zhì)分析、遺傳多樣性等)樣本篩選，羊棲菜引種或雜交育種形態(tài)特征穩(wěn)定性分析，人工利用羊棲菜有性繁殖良種鑒別與篩選及人工利用羊棲菜無性繁殖優(yōu)良植株假根保存等科研和農(nóng)業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]羊棲菜是太平洋西北近岸海域特有的低潮帶、大型、食藥兩類用類褐藻。地理分布影響，不同瑋度羊棲菜群體成熟孢子體形態(tài)差異顯著，東北亞國家自20世紀(jì)30年代末開展羊棲菜科學(xué)研究至今，雖然在人工利用羊棲菜有性繁殖和無性繁殖培育苗種方面取得了技術(shù)突破，但由于羊棲菜生活史周期中幼孢子體至孢子體階段形態(tài)差異極不顯著，且成熟孢子體時期形態(tài)差異不顯著的原因，使得從事羊棲菜科學(xué)研究人員和從事羊棲菜苗種繁育技術(shù)人員對羊棲菜成熟藻體整齊度分析、品系分類、品系變異度分析、有性繁殖種菜篩選等方面一直處于非科學(xué)性的以地緣群體特征進行經(jīng)驗鑒別或命名的分類階段，這一現(xiàn)象在現(xiàn)有國內(nèi)外有關(guān)羊棲菜的科研文獻報道中屢見不鮮。植物的形態(tài)表現(xiàn)受基因(DNA)型和環(huán)境因子(鹽度、水溫、PH值、光照強度、光照周期、營養(yǎng)鹽等)雙重調(diào)控，常常誘發(fā)同一地緣品種在不同地域養(yǎng)殖過程中，形態(tài)特征可能發(fā)生顯著變化，使得原本形態(tài)差異顯著的兩個或多個地緣品種，經(jīng)過人工養(yǎng)殖I?2代后，形態(tài)特征趨于差異不顯著，這一現(xiàn)象在浙江省溫州市洞頭區(qū)羊棲菜外源品種引入和羊棲菜種菜培育過程中尤為明顯。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]基于技術(shù)領(lǐng)域和技術(shù)背景，本發(fā)明的在于提出準(zhǔn)確、高效、便捷的羊棲菜品系鑒別和分類的方法。本方法適用于羊棲菜種質(zhì)資源分析、人工養(yǎng)殖羊棲菜群體品系鑒別和分類、良種與原種近源親緣關(guān)系分析及人工利用羊棲菜有性繁殖種菜篩選等方面。
[0004]針對上述問題，提出了如下技術(shù)方案:基于發(fā)明目的，本發(fā)明提供的一種羊棲菜的品系鑒別和分類方法包括以下操作步驟:
[0005]a.樣本選取
[0006]羊棲菜雌雄異株，藻體黑褐色，生活史包括有形繁殖和無性繁殖生活史兩部分，有性繁殖生活史包括配子體(雄配子體-精子和雌配子體-卵子)、合子(受精卵)、胚(幼胚和成熟胚)、幼孢子體、孢子體和成熟孢子體的生長及發(fā)育階段;無性繁殖生活史包括假根、幼孢子體、孢子體和成熟孢子體的生長和發(fā)育階段。配子體階段屬單倍體細胞階段;合子階段屬二倍體細胞階段;胚階段屬有絲分裂多細胞集合體的發(fā)育階段及著生無色透明假根絲狀體的階段;幼孢子體階段屬具有假根、莖和葉器官特征的生長和發(fā)育階段;孢子體階段屬具假根、莖、葉及氣囊(簇生，具特征大氣囊)器官特征的生長和發(fā)育階段，此時，整體植株呈現(xiàn)周身氣囊的特征;成熟孢子體階段屬具假根、莖、葉、氣囊和生殖托器官特征的生長和發(fā)育階段，且成熟繁殖期各器官處于成熟期，形態(tài)特征穩(wěn)定。因此，本發(fā)明選取羊棲菜成熟孢子體階段做為適用本方法的生活史階段，根據(jù)試驗樣本取樣規(guī)范，隨機選取多株羊棲菜成熟孢子體階段為品系鑒別和分類的試驗樣本，至自然海水中暫養(yǎng)。
[0007]b.樣本形態(tài)特征的測量
[0008]以同種生物同一性狀的不同表現(xiàn)形式稱為相對性狀為理論依據(jù)。標(biāo)記各樣本，按形態(tài)學(xué)部位，測量各株羊棲菜假根[長度、直徑]、莖[長度、直徑]、葉[長度、直徑]、氣囊(包括側(cè)生枝基部簇生氣囊中的特征大氣囊和簇生小氣囊)[囊尖長度、囊體長度、囊柄長度和囊體直徑]和生殖托(雄托和雌托)[托體長度、托體直徑和托柄長度]等特征值，記錄測量值，樣本重復(fù)測量若干次(3?5次)。
[0009]c.樣本形態(tài)特征的散點圖分析
[0010]通過統(tǒng)計分析軟件(SPSS或Excel統(tǒng)計分析軟件)，將步驟b中各樣本形態(tài)特征數(shù)值代入散點圖數(shù)學(xué)模型，輸出散點圖，初步判斷各變量(測量指標(biāo))之間是否存在相關(guān)趨勢，選擇散點相對集中的數(shù)值變量指標(biāo)，進行相關(guān)性分析，記錄分析結(jié)果。
[0011]d.樣本形態(tài)特征的相關(guān)性分析
[0012]將c步驟中判定的變量指標(biāo)和對應(yīng)b步驟中的變量數(shù)值代入SPSS軟件(SPSS16.0?SPSS19.0)Pearson相關(guān)系數(shù)模型，根據(jù)雙側(cè)檢驗(2_tai led)標(biāo)準(zhǔn)，輸出Correlat1n(Pearson相關(guān)系數(shù))，進行相關(guān)性檢驗，S卩廣為變量間不相關(guān)，為0.05水平相關(guān)，“**”為
0.01水平相關(guān)。此外，根據(jù)檢驗值，按照相關(guān)系數(shù)(Ir I)的大小將相關(guān)程度作以如下區(qū)分，即:|r| 20.8，兩變量間高度相關(guān);0.|r|<0.8，兩變量中度相關(guān);0.3< |r|<0.5，兩變量低度相關(guān)；Ir I <0.3，兩變量相關(guān)程度極弱，判斷相關(guān)系數(shù)，判定符合相關(guān)，但不完全相關(guān)的變量，確定變量是否符合進行主成分分析數(shù)學(xué)模型分析，標(biāo)記符合主成分?jǐn)?shù)學(xué)模型分析的數(shù)值變量。
[0013]e.主成分的數(shù)學(xué)模型分析
[0014]根據(jù)主成分?jǐn)?shù)學(xué)模型要求，選取有一定的相關(guān)性，但又不完全相關(guān)的變量，即:0<Ir I <1的數(shù)值標(biāo)量(若兩個標(biāo)量完全相關(guān)，僅選其一)，將d步驟的結(jié)果代入SPSS軟件的主成分分析數(shù)學(xué)模型，選取并輸出變量CorreIat1ns(相關(guān)系數(shù))、Communalities(變量共同度)、Total Variance Expiained(方差貢獻表)、Componet Matrixa(因子載荷矩陣)、Component Score Coefficient Matrix(主成分得分系數(shù)矩陣^PComponent ScoreCovariance Matrix(主成分協(xié)方差矩陣)信息。根據(jù)變量共同度中提取(Extract1n)值判定提取的主成分對每個變量的解釋程度，即:X>0.85，表明主成分對每個變量的解釋程度都高，X<0.5，說明提取的主成分沒有包含次變量信息，需增加主成分;根據(jù)方差貢獻表初始特征值(Initial Eigenvalues)中累計方差貢獻率(Cumulative%)判定達到共同解釋總變量70%?90%的主成分個數(shù);輔助碎石圖(Scree polt)其它列表，最終確定主成分和主成分個數(shù)。結(jié)果表明，羊棲菜形態(tài)特征主成分包括:氣囊(特征大氣囊)和莖(直徑)兩部分。
[0015]f.主成分的聚類數(shù)學(xué)模型分析
[0016]根據(jù)e步驟判定，將b步驟測得的羊棲菜簇生特征大氣囊形態(tài)特征值和莖直徑數(shù)值，分別代入SPSS軟件Q-型聚類分析模型，得各樣本特征大氣囊聚類分析圖譜和莖寬度聚類分析圖譜。
[0017]g.品系鑒別和分類判定
[0018]根據(jù)e步驟繪制的遺傳距離圖譜將遺傳距離值代入SPSS統(tǒng)計分析軟件中的單因素方差分析數(shù)學(xué)模型，進行組內(nèi)方差分析，判定采集樣本形態(tài)特征的差異顯著性，結(jié)果根據(jù)“**:高度顯著，F(xiàn)>F0.(n”、“*:顯著，F(xiàn)0.0KFSF0.tn”和 “(*): 一般顯著，F(xiàn)0.KFSF0.0s”判定標(biāo)準(zhǔn)，判定采集樣本形態(tài)特征的差異顯著性，將符合“(*): 一般顯著，F(xiàn)ufFfF0.0s”標(biāo)準(zhǔn)的樣本歸為相同品系或品種，將符合“**:高度顯著，F(xiàn)>F0.Q1”標(biāo)準(zhǔn)的樣本歸為完全不同的品系或品種，將符合顯著，F(xiàn)0.0^FfF0.Z標(biāo)準(zhǔn)的樣本歸為雜交品系或品種。
[0019]本發(fā)明中，所涉及的羊棲菜生活史階段選取、樣本的形態(tài)特征測量、相關(guān)性分析、散點圖繪制、主成分分析、遺傳距離圖譜繪制及單因素方差分析，必須符合羊棲菜器官成熟特征和數(shù)學(xué)模型本身的條件要求。
[0020]本發(fā)明提供的羊棲菜的品系鑒別和分類方法，該方法綜合利用遺傳學(xué)、植物學(xué)、植物分類學(xué)、生物統(tǒng)計學(xué)和現(xiàn)代評判工具(SPSS或Excel統(tǒng)計分析軟件)有關(guān)數(shù)學(xué)模型，科學(xué)、合理地實現(xiàn)了羊棲菜品系或品種的鑒別和分類。本發(fā)明可為羊棲菜種質(zhì)資源調(diào)查，羊棲菜成熟孢子體群體形態(tài)特征分析，羊棲菜基礎(chǔ)科學(xué)研究(生殖生理、生態(tài)生化、品質(zhì)分析、遺傳多樣性等)樣本篩選，羊棲菜引種(或雜交育種)形態(tài)特征穩(wěn)定性分析，人工利用羊棲菜有性繁殖良種鑒別與篩選及人工利用羊棲菜無性繁殖優(yōu)良植株假根的保存等方面提供科學(xué)的鑒別和分類方法。
【具體實施方式】
[0021]為了體現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案和操作流程的清楚易懂，以下結(jié)合具體實施示例，對本發(fā)明進一步詳細說明。
[0022]實施示例1:同一地區(qū)羊棲菜成熟孢子體的品系鑒別和分類，本實施例中羊棲菜地理位置差異和生態(tài)因子差異不顯著。
[0023]作為本發(fā)明的第一個實施示例，適用于人工養(yǎng)殖羊棲菜成熟孢子體的品系多樣性評價或品系分類等研究，所述的羊棲菜成熟孢子體的品系鑒別和分類方法主要包括以下步驟:
[0024](I)羊棲菜群體
[0025]本示例試驗樣本限于同一地區(qū)相同的人工養(yǎng)殖群體。如:每年4月中旬至8月初，浙江省溫州市洞頭區(qū)某港灣或岙口的人工養(yǎng)殖羊棲菜成熟孢子體群體。
[0026](2)樣本選取
[0027]根據(jù)數(shù)理統(tǒng)計學(xué)原理，隨機選取人工養(yǎng)殖羊棲菜成熟孢子體樣本230(n2 30)個，標(biāo)記各樣本，如:時間:X X X ;地點:X X X ;X1、時間:X X X ;地點:X X X ;X2、時間:X XX ;地點:X X X ；X3……時間:X X X ;地點:X X X ;X30，照相機記錄各樣本形態(tài)。
[0028](3)樣本形態(tài)特征的測量
[0029]游標(biāo)卡尺測量各樣本假根(長度、直徑)、莖(直徑)、葉(長度、寬度