柠檬桉种源遗传背景的近红外光谱分析

摘要

【目的】借助近红外光谱（near infrared spectroscopy,NIRs）信息分析柠檬桉（Corymbia citriodora Hook.）不同种源间的亲缘关系，探索NIRs用于其遗传信息分析的可行性和准确性。【方法】以国家桉树种质资源库保存的柠檬桉10个种源家系材料为研究对象，每个种源按照广泛性和代表性的取样原则共采集296个家系的叶样，每个家系仔细选择6～10片外形健康、生理条件一致的叶片，烘干、粉碎后装袋，采用便携式近红外光谱仪Phazir Rx采集叶片粉样的NIRs信息。NIRs数据经Savitzky-Golay平滑二阶导数预处理后，建立柠檬桉种源的主成分分析（PCA）模型。通过无监督的判别分析（SIMCA），估算10个种源两两之间的NIRs光谱距离。基于NIRs光谱距离构建各种源的层级聚类树。通过不同波长建模能力（modeling power）分析，解析柠檬桉种源间遗传差异的物质基础。【结果】NIRs能够有效量化并区分柠檬桉种源。各种源间的NIRs欧氏距离为0.016～0.024，并将10个种源明确地划分为澳大利亚原生和国内引种两大组，且原生种源的聚类关系与其地理分布高度吻合，为追溯国内引种种源的来源提供了直接证据。SIMCA进一步证实，即使是NIRs光谱距离相近的种源，其包含的296个家系样本也能被彼此模型清晰、准确分类。建模能力分析显示，1 708～1 785,1 880～1 935及2 292～2 370 nm 3个波段的建模能力尤为突出，其分别对应纤维素、半纤维素和C―H基团等关键化学成分的特征吸收峰，而种源间这些化合物或基团的差异很可能是其遗传分化的根源。【结论】NIRs分析能有效解析柠檬桉种源间的亲缘关系和地理分化信息，为厘清国内早期引种材料的来源问题提供了新的技术方案。

关键词

柠檬桉 / 遗传背景 / 近红外光谱(NIRs) / 光谱距离 / 层级聚类 / 判别分析