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菊芋（Helianthus tuberosus L.）,菊科向日葵属多年生草本植物。耐寒、耐旱、耐盐碱,抗性强,属于新能源型经济作物,具有良好的经济、社会、生态价值,在全国各地均有,但不同地区适宜的品种特性存在差异。黑龙江地处高寒地区,菊芋种植规模小,且适于本地区的可多年存活的种质资源有限;本研究团队在多年收集和气候适应性筛选的基础上,确定并保有完全适于高寒地区的耐寒菊芋种质资源13份,但这些种质资源的遗传背景、农艺性状、物候期特点等尚不清楚,阻碍了上述菊芋资源的开发利用。本试验以前期筛选出的13种耐寒菊芋种质资源为材料,在露地多年种植条件下,对不同材料的物候期（萌芽期、展叶期、现蕾期、始花期、盛花期、末花期、新梢停止生长期、枯叶期、落叶期）和农艺性状（叶色、叶形、花色、块茎颜色、块茎形状、株高、茎粗、叶片数、叶长、叶宽、单株块茎产量、单位面积块茎产量、单株块茎数量、全株鲜重、全株干重）开展了系统调查比较,并利用ISSR分子标记方法对13份材料的遗传多样性进行了分析,所得结果如下:1、13份耐寒菊芋种质资源的萌芽期集中在5月1日左右,J02、J07、J11、J14萌芽期较早为4月30日,J15萌芽期最晚为5月3日。展叶期在5月5日至5月6日,萌芽到展叶过程经历时间最短的为J15,需要3天,经历时间较长的为J02、J07、J11、J14,萌芽到展叶需要5天。花期持续时间为28至37天不等,其中J04花期最短为28天,J07花期最长为37天。新梢停止生长期为9月28日至10月11日,J06新梢停止生长最早为9月28日,J07新梢停止生长最晚为10月11日。枯叶期为10月5日至10月15日,J06枯叶期最早为10月5日,J07、J11枯叶期最晚为10月15日。进入落叶期的时间为10月12日至10月20日,J06、J08落叶期最早为10月12日,J07落叶期最晚为10月20日。2、对耐寒菊芋进行农艺性状的调查,经数量化定义后进行多样性分析、相关性分析、差异性分析。结果表明13份菊芋种质资源的15个农艺性状的多样性指数分布在0.54～1.52之间,平均多样性指数为0.876,其中块茎形状的多样性指数最高为1.52;相关性分析表明叶片数与单株块茎产量、全株干重间呈极显著正相关,叶长与叶宽呈极显著正相关,单株块茎产量与单位面积块茎产量呈显著正相关,与单株块茎数量呈极显著正相关。差异显著性分析结果表明,除J01与J15,J06与J10、J11,J12与J14单株块茎产量差异不显著外,各种质资源间单株块茎产量具有显著性差异,除J13与J11、J10,J06与J08,J12与J13,J14与J15单株块茎数量差异不显著之外,各种质资源间单株块茎数量具有显著性差异,除J03、J14、J15之间单位面积块茎产量差异不显著外,其他各种质资源之间单位面积块茎产量具有显著性差异。3、对调查的农艺性状进行主成分分析和聚类分析。主成分分析将10个农艺性状综合为3个主成分因子,包括块茎颜色、叶形、花色、株高、茎粗、叶片数叶长和叶宽,累计方差贡献率为82.83%。聚类分析在遗传距离为2.5处将13份菊芋种质资源分成六大类:第Ⅰ大类含有两份菊芋种质资源为J14、J15,两份种质源块茎颜色均为紫红色,叶片深绿色,花黄色,株高在2.1m～2.7m之间,单株块茎产量最少,平均值为50g,单位面积块茎产量较少,单株块茎数量较少;第Ⅱ大类包含六份种质资源J01、J02、J03、J11、12、J13,占全部菊芋种质资源的46.15%,块茎颜色均为紫红色,形状有梭形、长条形和纺锤形,株高均超过2m,单株块茎产量在所有种质资源中居于中等;第Ⅲ大类含有两份种质资源,包括J06、J07,块茎颜色为黄白色,株高在1.8m～2.2m之间,单株块茎产量在0.08kg～0.10kg之间,为全部菊芋种质资源中单株块茎产量最大的一类;第Ⅳ大类仅含有一份种质资源J04,块茎颜色为黄白色,块茎形状近纺锤形,花黄色,叶色翠绿,叶片披针形,株高较高平均为2.43m,单株块茎产量最高,平均单株块茎产量为0.153kg;第Ⅴ大类为一份种质资源J08,第Ⅵ大类为一份种质资源J10,两份种质资源相似性较高,主要体现在块茎颜色均为黄白色,叶形为长圆形,花黄色,茎秆直径基本在0.8cm～1cm之间,J10株高较高,最高可达3m以上,而种质资源J08的株高普遍在2.2m～2.3m之间,单株块茎产量相近,单株块茎数量在3～4个之间,单位面积块茎产量在所有种质资源中居于最高。4、ISSR-PCR方法,利用10条引物对种质资源进行扩增,共扩增出72个位点,其中多态性位点44个,多态性比率54.54%。探究各种质资源之间的遗传关系,进行聚类分析。在阈值0.82处将菊芋种质资源分为六大类。第Ⅰ大类为两份种质资源J01、J03,第Ⅱ大类为两份种质资源J14、J15;第Ⅲ大类为一份种质资源J02,第Ⅳ大亚类为两份种质资源J12、J13,第Ⅴ大类为一份种质资源J04,第Ⅵ大类为五份种质资源J06、J07、J08、J10、J11。综上所述,结合两种聚类分析可以确定,13份耐寒菊芋种质资源中,种质资源J01、J03为同一类,种质资源J06、J07为同一类,种质资源J12、J13为同一类,种质资源J14、J15为同一类,种质资源J04单独为一类。