花园独行菜（Lepidium sativum L.）形态性状遗传变异的图形化分析及高产基因型筛选

本研究针对花园独行菜种质资源利用不足的问题，通过基因型-性状（G×T）双标图模型分析了64份种质在伊朗两地的形态性状变异。研究发现PC1-PC2累计解释73%（Ardabil）和76%（Eyvanki）表型变异，鉴定出基因型10（LEP-22）、49（LEP-108）等高产候选材料，为抗逆育种和功能食品开发提供重要资源。

　　

花园独行菜（Lepidium sativum L.）作为十字花科兼具食用与药用价值的特色作物，其种子富含25-40%蛋白质、3%粗脂肪及抗菌生物碱，却在现代农业体系中长期被忽视。尽管前人研究揭示了该物种在抗逆性和功能成分上的潜力，但多数局限于局部种质或小样本分析，难以全面捕捉其遗传多样性。更关键的是，形态性状与分子水平的关联机制尚未明确，制约了高产优质品种的选育效率。

为解决这一瓶颈，国内研究人员联合德国IPK种质资源库，首次系统评估了64份横跨欧亚的种质资源（含4份伊朗地方品种），在Ardabil（38°15′N）和Eyvanki（35°20′N）两地采用随机区组设计开展田间试验。通过基因型-性状互作（Genotype-by-Trait, G×T）双标图模型结合多变量分析，揭示了表型变异的驱动因素，相关成果发表于《Ecological Genetics and Genomics》。

关键技术包括：1）基于三重复随机区组设计的田间性状采集；2）对称标度的G×T双标图模型（解释73-76%变异）；3）表型-地理来源关联分析；4）IPK种质库国际材料的表型组学评价。

【Trials】
在伊朗生态异质性显著的Ardabil（年均温9.4°C）和Eyvanki（年均温17.6°C）试验点，研究人员发现种子产量与主茎荚粒数呈稳定正相关（r>0.82），而侧枝数、单株总荚数等性状构成关键产量组件。德国种质LEP-22（基因型10）在Eyvanki表现出广适性，其种子产量较地方品种高31%。

【Model fitting】
双标图模型显示，PC₁-PC₂在两地分别解释42%+31%和48%+28%变异。Armenia来源的LEP-108（基因型49）在Ardabil表现突出，其生物量与种子产量同步提升15%，暗示该基因型可能携带协同调控资源分配的关键基因。

【Discussion】
研究首次证实花园独行菜表型变异存在显著地理非依赖性，如Tabriz地方种（基因型62）与德国材料聚类相似。IPK种质库材料展现出比预期更丰富的农艺性状多样性，特别是var. sativum类型（基因型52）在生物量积累上具有跨环境稳定性。

【Conclusion】
7个核心基因型（LEP-22/76/107/108/114/115/Tabriz）被推荐进入多环境测试，其中LEP-114（基因型52）因其“高生物量-中产”特性成为饲用品种开发首选。主茎荚粒数被确立为高产育种的早期选择指标，而侧枝相关性状可作为环境适应性标记。

该研究通过创新性整合表型组学与生态遗传学方法，不仅建立了花园独行菜种质资源精准评价体系，更揭示了十字花科作物“产量-抗逆”协同进化的新线索。德国IPK种质在伊朗环境下的优异表现，为“气候智慧型”品种选育提供了跨纬度基因资源，对功能性作物开发具有重要启示。