基于遗传多样性评估提升印度楝树（Azadirachta indica）种质资源中印楝素产量的研究

本研究针对全球生物农药需求激增背景下，印度楝树（Azadirachta indica）种质资源中印楝素（azadirachtin）含量差异显著的问题，通过随机区组设计（RBD）对印度半岛及中部90份种质进行多性状关联分析。结果表明，东南部（SE）种群的种子形态特征（如长宽比、千粒重）与印楝素浓度呈显著正相关，且遗传力高（h2=0.89），可作为优异供体亲本。该研究为高产抗虫品种选育提供了理论依据，推动可持续农业发展。

　　

论文解读

印度楝树（Azadirachta indica），俗称尼姆树，作为传统药用植物和生物农药原料，在全球农业可持续发展中占据重要地位。其种子中提取的印楝素（azadirachtin）是一种广谱、无公害的杀虫活性成分，可替代部分化学农药，减少环境污染。然而，由于野生资源的遗传多样性未被充分挖掘，高含量印楝素种质的筛选效率低下，制约了其在农业中的大规模应用。为解决这一问题，印度中央农林研究所（CAFRI）的研究团队对分布于半岛及中部地区的90份楝树种质展开系统评估，旨在揭示其遗传变异规律并筛选优异种质资源。

该研究通过随机区组设计（RBD）建立种质资源圃，测量种子形态学（如长度、宽度、千粒重）、生化指标（油含量）及印楝素浓度（AZC）。结果显示，各性状均呈现显著变异：种子长度跨度达10.17–17.10 mm，印楝素浓度差异超过19倍（148.85–2850.14 mg/kg），其中东南部（SE）种群综合表现最优。关联分析表明，种子长宽与AZC呈中度正相关（r=0.62），路径分析进一步证实二者对AZC具有直接贡献。此外，高遗传力（h2>0.75）和遗传增益（GA>20%）支持通过选择育种提升AZC含量。最终筛选出VKAF-75等5个高产种质，为后续分子标记辅助育种奠定基础。

关键技术方法
研究采用随机区组设计（RBD）进行田间种植，结合形态学测量（游标卡尺、电子天平）、化学萃取（甲醇超声提取）及高效液相色谱（HPLC）定量分析印楝素含量。

研究结果

1. 表型多样性显著：种子长宽比（1.35–3.50）、千粒重（8.89–20.43 g）及油含量（11%–48%）均呈现广泛变异，其中SE种群种子性状与AZC均优于其他群体。
2. 相关性分析：种子长（SDL）、宽（SDW）与AZC的相关系数分别为0.58和0.67（P<0.01），提示可通过间接选择提高AZC产量。
3. 遗传参数评估：AZC的广义遗传力（h2）达0.89，狭义遗传力（h2_n）为0.72，表明加性基因效应显著，适合常规育种。
4. 主成分分析：前三大主成分累计贡献率达56.94%，主要由SDL、SDW及千粒重主导。
5. 优异种质筛选：VKAF-75（AZC=2850.14 mg/kg）、VKAF-59等5份材料因高AZC含量及稳定表型入选育种资源库。

研究结论与意义
本研究首次系统评估了印度楝树种质资源的遗传变异，证实种子形态特征可作为印楝素产量改良的间接选择指标。东南部种群的高AZC含量及优良农艺性状，使其成为极具潜力的供体亲本。研究成果不仅丰富了楝树遗传改良的理论基础，还为开发高效生物农药提供了实践指导，对推动绿色农业转型具有重要战略价值。该研究发表于《Ecological Genetics and Genomics》，标志着楝树种质创新进入分子育种新阶段。