中国苦荞SSR分子标记体系构建及其在遗传多样性分析中的应用

【目的】从分子水平优化并构建用于中国苦荞种质资源遗传多样性分析的SSR分子标记体系,为综合评价中国苦荞种质资源提供依据。【方法】以50份苦荞种质为试验材料,用正交设计法[L16(45)]筛选适用于苦荞SSR标记分析的PCR反应体系,浓度梯度检测最佳胶分离效果,并从250对不同科属作物SSR引物中筛选出19对引物进行苦荞遗传多样性分析。【结果】优化的苦荞SSR反应体系为DNA模板30 ng,Taq酶2.0 U•L-1,dNTP、引物和Mg2+终浓度分别为150 μmol•L-1、0.1 μmol•L-1、2.0 mmol•L-1,总体积为25 μL,6%聚丙烯酰胺凝胶电泳检测。SSR引物筛选率为7.6%,蓼科同属甜荞的SSR引物适用于苦荞SSR扩增。19对引物共检测到157个等位变异,每对SSR引物检测到的等位变异2—11个,平均等位变异（NA）7.42个,平均多态性信息量（PIC）0.888,平均鉴定力（DP）5.684,2对为SSR骨干引物。利用Popgen Ver.1.31软件,当遗传相似度（GS）为0.578时,50份苦荞材料被分为5个组群,聚类结果与苦荞地理分布相关性不大。四川苦荞资源组群各遗传多样性参数均最高,该区域苦荞种质资源多样性最丰富。利用骨干引物可鉴定部分近缘苦荞品种。【结论】构建的SSR分子标记体系适用于中国苦荞种质资源遗传多样性分析,甜荞SSR引物可用于苦荞SSR标记分析,TBP5和Fes2695为苦荞SSR骨干引物,50份苦荞材料遗传多样性丰富,可划分为5个组群。     

基于AFLP标记的苦荞种质资源遗传多样性研究

用AFLP分子标记手段对我国苦荞种质资源遗传多样性进行研究,为综合评价我国苦荞种质资源提供依据。以50份苦荞核心种质为试验材料,优化筛选出19对AFLP标记分析引物,经AFLP-PCR扩增、PAGE检测,统计分析AFLP图谱,运行Popgene Ver.1.31和NTSYSpc Ver.2.2软件对苦荞种质资源遗传多样性和遗传关系进行分析,共检测到211个AFLP特异性标记,平均每对引物组合产生11.11个多态性位点(PIC),遗传相似系数(GS)分布区间均较大,变幅为0.515~0.954,辛普森指数和香农指数计算结果表明来自四川的苦荞种质资源多样性最为丰富;Popgene Ver.1.31运行结果表明,当GS为0.790时,50份苦荞材料被分为5个组群,聚类结果与苦荞种质的地理分布有一定的相关性。说明AFLP是一种有效的分子标记方式,适合于苦荞种质遗传多样性分析;我国苦荞种质资源多样性丰富,须要在保护、利用现有种质资源的基础上继续加强区域间引种、育种,为我国荞麦产业的发展提供帮助。     

苦荞产区种质资源遗传多样性和遗传结构分析

【目的】了解苦荞产区种质资源遗传多样性和遗传结构,为苦荞资源的有效利用提供参考。【方法】采用相关性分析、主成分分析方法对苦荞8个植株性状进行分析;温室内培养苦荞资源,于3叶期,每个资源选取10株新鲜叶片,采用CTAB方法提取苦荞基因组DNA,结合SSR分子标记方法进行PCR扩增,然后对扩增产物进行电泳检测并照相保存,根据SSR检测位点构建[0,1]矩阵,最后利用Power Marker3.25和Structure2.3.4软件对83份苦荞种质资源进行遗传多样性和群体遗传结构分析。【结果】8个植株性状分布较分散,大部分植株性状间呈现显著相关,植株性状的前4个主成分累计贡献率达到85.22%,基本可以显示苦荞种质资源植株性状的相关性关系;不同植株性状间株高和主茎粗变异系数最大,遗传变异最丰富。不同省份的资源表现出不同的遗传多样性,西藏资源的表型遗传多样指数H′均值最高,为1.82,其次为四川,遗传多样性指数H′均值为1.78;不同省份资源植株性状的遗传多样性存在差异,四川生育期、株高、主茎分枝的遗传多样性指数H′最高,陕西叶宽的遗传多样性指数H′最高,云南千粒重的遗传多样性指数H′最高;植株性状的主成分分析表明相似产区的植株性状具有一定的相关性。13条核心引物共检测出208条清晰的条带,其中200条(96.15%)具有多态性,平均每条引物扩增出的条带数和多态性条带数分别为16个和15.4个;不同引物等位基因变化范围为4—58个,重要的基因频率变化范围为0.02—0.86,多样性指数变化范围为0.38—0.98,多态信息量(PIC)变化范围为0.35—0.98;不同地理来源苦荞种质资源的遗传多样性表明,北方产区亲缘关系较近,西南产区亲缘关系较近,说明不同地理来源的群体类别与产区存在一定的关系;来自陕西群体的等位基因数量最多、基因多样性指数和多态性信息量最高,分别为12.0769、0.8365和0.8265;基于模型的遗传结构分析将苦荞资源划分为3个类群,基于遗传距离的聚类显示苦荞种质资源穿插分布,资源的地理来源地分化不明显,但是同一产区的资源遗传距离较近,资源之间具有一定的产区分化。【结论】苦荞产区种质资源PIC较高,遗传多样性丰富,2大产区具有一定的资源交流和遗传物质交换。     

ICRISAT花生微核心种质资源SSR标记遗传多样性分析

【目的】评价ICRISAT花生微核心种质资源的遗传多样性水平,揭示ICRISAT花生微核心种质资源遗传多样性,验证传统植物学分类的可靠程度,为充分发掘、利用ICRISAT花生微核心种质资源提供必要信息。【方法】采用27对花生SSR引物,对ICRISAT微核心花生种质168份材料(来自世界五大洲42个国家)进行遗传多样性分析;利用NTSYS-pcV2.0软件进行主成分分析(PCA)并绘制三维空间聚类图;利用Popgene V1.32估算种质群间的Nei78遗传距离等参数并进行UPGMA聚类分析,采用MEGA3.1绘制种质群间聚类图。【结果】27对SSR引物共扩增出115条多态性条带,每对引物平均扩增出4.2930个等位变异,其中有效等位变异数2.7931,有效等位变异所占比重为65.49%;PM137、16C6、14H6、8D9和7G02等引物最为有效,其Shannon’s信息指数均在1.5以上,等位变异数5个以上,有效变异数3.7个以上。在多粒型群体中,来源于南美洲和印度种质资源的遗传多样性较低,来源于南美洲和非洲种质资源的遗传多样性较高;在珍珠豆型群体中,来源于北美洲种质资源的遗传多样性较低,来源于南美洲和非洲种质资源的遗传多样性较高;在普通型群体中,来源于北美洲种质资源的遗传多样性较低,来源于南美洲、美国和非洲种质资源的遗传多样性较高。来自南美洲的花生种质资源具有较高的遗传多样性,与花生起源于南美洲的结论一致。PCA分析,发现栽培种花生种质资源由4个差异明显的基因源构成,"hypogaea"包括普通型种质资源,"vulgaris"包括珍珠豆型种质资源,"fastigiata1"包括多粒型种质资源,"fastigiata2"包括多粒型种质资源。植物学分类单位间的Nei78遗传距离介于16.336—23.607cM,UPGMA聚类方法将花生属植物学分类单位聚成5个组群,"组群1"对应"hypogaea"基因源,"组群2"对应"vulgaris"基因源,"组群3"对应"fastigiata1"、"fastigiata2"基因源之和,"组群4"和"组群5"分别代表秘鲁型和赤道型基因源,聚类结果支持4个基因源的划分。【结论】ICRISAT花生微核心种质资源具有丰富的遗传多样性,不同来源的变种群间存在明显的遗传差异,并分化成4个基因源,研究结果部分支持栽培种花生传统的植物学分类体系。为拓宽花生育成品种的遗传基础,应充分发掘ICRISAT微核心种质各基因源的遗传潜力。     

基于SSR标记的黍稷种质资源遗传多样性及亲缘关系研究

【目的】利用SSR标记,分析黍稷种质资源(野生材料和地方品种)的遗传多样性水平,揭示不同来源黍稷种质资源的亲缘关系和遗传群体结构差异,为黍稷起源进化研究奠定基础。【方法】用6份地理差异显著的黍稷种质资源对137对小宗作物课题组开发的具有多态性的SSR引物进行初步筛选,最终筛选103对条带清晰、扩增良好且多态性稳定的SSR引物,利用这103对多态性SSR标记对146份黍稷材料进行PCR扩增,通过遗传参数、聚类、遗传结构等分析,评估不同个体间及不同群体间的遗传多样性,探讨遗传结构差异。【结果】103对SSR标记共检测出308个等位基因(Na),平均值为2.99,平均Shannon-Weaver指数(I)为0.8478,平均期望杂合度为0.3642,平均多态性信息含量指数(PIC)为0.5544。103对SSR标记的分布区间为0—1、1—2、2—3、3—4和4—5,分辨率范围为0.334—4.002,77.67%的标记分布于区间1—4,具有适度分辨力。国内资源的观测等位基因数(2.9126)、多样性指数(0.8302)、期望杂合度(0.5023)、多态性信息含量指数(0.5278)均高于国外资源,遗传多样性更丰富。12个群体的遗传距离的变化范围为0.0783—0.5762,均值为0.2938;遗传一致度变化范围为0.5620—0.9247,均值为0.75,遗传相似性与地理分布具有一定相关性,地理分布越近,遗传距离越小,遗传一致度越高。聚类分析在遗传距离为0.15处可以把12个群体分为4个组群,其中南美洲和山西资源各自独立分为一支,与其他资源亲缘关系较远。个体间聚类中,国内外资源划分非常显著,在遗传距离为0.63处,146份黍稷资源可分为3大组群,组群Ⅰ和组群Ⅱ为国外资源,组群Ⅲ为国内资源。组群Ⅱ在遗传距离为0.39处又分为3个亚群,组群Ⅲ在遗传距离为0.45处分为5个亚群,其中亚洲与欧洲资源、中国河北与中国山西、中国内蒙古资源的遗传关系较近。遗传结构分析结果显示国内外群体间存在明显的遗传分化,其中5个组群(组群2、组群5、组群6、组群7和组群9)为国内野生资源特有基因型,分布较为分散;2个组群(组群1和组群4)为国外资源特有基因型,分布较为集中。中国宁夏、南美洲资源的群体结构趋向单一化,中国河北、中国黑龙江、亚洲资源的群体结构趋向多元化。UPGMA聚类结果与遗传结构分析结果一致,且不同地区黍稷资源群体间遗传关系远近均与其地理分布相关。【结论】野生资源的遗传多样性高于国外资源,其中中国河北群体的遗传多样性最丰富,中国河北可能是黍稷的起源中心。     

野生狗牙根种质资源SRAP与SSR的遗传多样性

【目的】为指导种质资源的引进和利用及选育优质狗牙根新品种提供科学依据。【方法】采用SRAP和SSR两种分子标记方法相结合,对52份野生狗牙根材料进行遗传多样性分析。【结果】①利用4个表型差异显著的野生狗牙根对SRAP的150对引物组合及SSR的200对引物组合进行扩增,分别筛选出有效引物组合各18对,SRAP和SSR扩增总条带分别为236和346条,多态性条带206和255条,平均每对引物扩增出多态性条带各11.4和14.17条,多态性位点百分率分别为87.29%和73.70%;②两种标记结合进行聚类分析,当GS=0.68时,可将所有供试材料分成5个组群;当GS=0.78时,可将第V个组群分成6个小组,大部分来自相同或相似生态地理环境的材料聚为一类;③基于聚类分析,可将供试材料分为8个生态地理类群,据各类群间的Nei氏遗传一致度和遗传距离的无偏估计值表明,生态地理环境相似的地理类群遗传距离较小;④SRAP和SSR标记之间具有显著的相关性,且相关性较高。【结论】野生狗牙根有丰富的遗传多样性,其聚类和生态地理环境有一定的相关性。     

基于AFLP标记的贵州及其邻省薏苡种质资源 遗传多样性分析

【目的】分析贵州及其邻省薏苡种质的遗传多样性,为薏苡种质资源的保护、遗传改良及创新利用提供理论依据。【方法】利用AFLP标记对来源于贵州及其邻省的141份薏苡种质进行遗传多样性分析及聚类分析。【结果】6对AFLP引物组合从141份薏苡种质中共扩增出830条清晰的条带,其中多态性条带为742条,多态性比例为89.40%,平均每对引物组合扩增多态性条带123.67条,有效等位基因数(Ne)为1.35～1.50,平均1.44;Nei’s遗传多样性指数(H)为0.21～0.30,平均为0.26;Shannon’s信息指数(I)为0.33～0.45,平均为0.40。来自贵州及其邻省的141份薏苡种质分为两大类群,第Ⅰ大类群包含63份薏苡种质,其中来源于贵州27份、广西6份、湖南15份、云南7份、重庆5份和四川3份,该类群可细分为Ⅰ-A和Ⅰ-B 2个亚群;第Ⅱ大类群包含78份薏苡种质,其中来源于贵州44份、广西3份、湖南5份、云南18份和四川8份,该类群可细分为Ⅱ-A、Ⅱ-B、Ⅱ-C和Ⅱ-D 4个亚群。在每个亚群中,同一地区或毗邻地区的薏苡种质亲缘关系较近,跨区跨省的薏苡种质资源亲缘关系远,仅有少量不同地区的薏苡种质被聚为一个类群。【结论】贵州及其邻省的薏苡种质交流相对较频繁,遗传基础较狭窄,遗传多样性较低。     

美洲南瓜种质资源遗传多样性的ISSR分析

【目的】解决武威地区美洲南瓜品种归类不明确的问题.【方法】利用ISSR标记对28份美洲南瓜材料进行了遗传多样性的研究.【结果】从48条ISSR引物中共筛选出7条重复性高和扩增条带清晰的引物,PCR扩增共获得56条条带,平均每条引物扩增条带数为8条,多态性条带54条,多态性比率为96.43%,材料间遗传相似系数为0.60~0.93,表现出丰富的遗传多样性,并通过UPGMA分子系统聚类法,将28份美洲南瓜材料分为5个大类群.【结论】本研究为拓展美洲南瓜种质资源和发掘新种质提供了理论基础.     

20份新疆紫花苜蓿种质RAPD和ISSR遗传多样性分析

【目的】采用RAPD和ISSR分子标记对新疆20份野生紫花苜蓿种质进行遗传多样性分析。【方法】用梯度PCR仪对RAPD引物和ISSR引物进行扩增筛选,筛选出多态性好的引物用于20份种质材料的研究。【结果】通过筛选分别得到6对RAPD和ISSR引物对20份新疆紫花苜蓿进行遗传多样性分析。6对RAPD引物共扩增出93个条带,多态性带91个,多态带百分率97.85%;平均每引物扩增出15.50条带,每引物平均扩增出的多态条带15.17。6对ISSR引物共扩增出157个条带,多态性带152个,多态带百分率96.82%;平均每引物扩增出26.17条带,每引物平均扩增出多态条带25.33。RAPD标记的Nei’s基因多样性变异范围为0.176 3~0.274 0,平均0.207 1;ISSR标记的Nei’s基因多样性范围为0.085 0~0.154 1,平均0.113 3。【结论】2种标记聚类分析结果均表明种质聚类与地理来源有一定的相关关系。     

基于SRAP和ISSR标记的薄荷种质资源遗传多样性及亲缘关系分析

【目的】研究薄荷种质资源的遗传多样性及亲缘关系,为薄荷地方种质资源的收集、保护及材料创新提供参考。【方法】结合SRAP和ISSR标记对48份不同来源薄荷种质材料的DNA进行多态性扩增,并根据扩增图谱进行遗传多样性及聚类分析。【结果】利用筛选的20对SRAP和ISSR引物从48份薄荷种质材料分别扩增出187和183条条带,多态性比率分别为97.33%和97.27%。48份薄荷种质材料的平均Nei’s遗传多样性指数(H')为0.1672,平均Shannon’s信息指数(I)为0.2762,说明供试薄荷种质材料的遗传多样性较丰富。聚类分析结果显示,48份薄荷种质材料可分为五大类,其中I类又可分为5个亚类,该聚类结果主要由品种差异决定,受地域影响较小;在遗传相似系数为0.76处可将33份贵州薄荷资源分为四大类。不同来源的薄荷群体遗传多样性排序为引进群体贵州群体重庆群体云南群体,贵州群体与引进群体遗传距离最大,与云南群体和重庆群体遗传距离较小,说明贵州群体、云南群体和重庆群体亲缘关系较近。【结论】SRAP和ISSR标记对薄荷种质材料的多态性检出率较高。薄荷属种间具有丰富的遗传多样性,但种内遗传变异较小。贵州薄荷种质材料的遗传基础较引进材料狭窄,与云南和重庆的薄荷种质材料遗传背景较近。     

SRAP marker reveals genetic diversity in tartary buckwheat in China

Sequence-related amplified polymorphism (SRAP) marker was employed to analyze genetic diversity of 10 accessions of tartary buckwheat selected from a wide geographical area in China. Of the total 30 primer combinations investigated, 26 could amplify clearly and consistently. They produced a total of 285 fragments, of which 235 (82.5%) were polymorphic bands. Among the 26 primer combinations, five could discriminate all the genotypes used in this study. Based on the molecular data, the genetic similarity coefficients varied from 0.61 to 0.78 and calculated using the NTSYSpc published by Nei and Li (1979). The cluster analysis revealed that the 10 accessions were better to be grouped into two major clusters at a similarity level of 0.69. Moreover, the accessions collected from the same province turned out to be grouped in the same cluster, which indicated some geographical relationships. It also proved that the SRAP marker system was useful in identification and genetic diversity analysis of tartary buckwheat.     

高黄酮荞麦资源的遗传多样性评价

利用SSR分子标记方法,对筛选出的51份高黄酮荞麦资源进行遗传多样性研究,试验结果表明,选用的50对SSR引物中,22对引物多态性丰富,共扩增出253个条带,检测到174个等位变异,总遗传变幅为0.56~1.00,27份苦荞和24份甜荞能够各自被聚为两大类。聚类结果显示,27份苦荞资源的遗传多样性并不受地理分布的影响,普遍亲缘关系较近;而24份甜荞的遗产差异则较大,表现出较为丰富的遗传多样性。用SPSS 19.0软件绘制荞麦的黄酮质量分数聚类图,与遗传聚类结果综合比较分析,发现27份苦荞资源的黄酮含量受其亲缘关系影响较大,与其遗传多样性的联系较强,而甜荞的并不明显。另外,亦从51份荞麦种质中,筛选出4份基因型相对独立且黄酮更高的苦荞品种,可作为高黄酮优质荞麦选育的基础。     

甜荞和苦荞品种遗传多样性的RAPD分析

[目的]对甜荞和苦荞品种遗传达室的特性进行了RAPD分析。[方法]以7个随机引物对贵州省1999～2010年荞麦区甜荞和苦荞参试品种及其亲本等合计19个品种进行了RAPD分析。[结果]共获得149条DNA扩增带,其中多态性谱带141条,多态性谱带的平均比率为94.89%。多态性分析及聚类分析表明,供试品种彼此均有一定的差异,其中威宁甜荞品种彼此新缘关系较近缘,而其他甜荞品种间关系较远。遗传变异性程度,以种间差异最大,其次是甜荞种内不同品种间,而苦荞种内不同品种间的遗传变异性最小。[结论]该研究初步建立了19个品种的RAPD指纹图谱。     

用ISSR标记分析甜荞栽培品种的遗传多样性

[目的]研究用ISSR标记分析甜荞栽培品种的遗传多样性。[方法]采用ISSR分子标记对来自11个省的90份甜荞种质的遗传多样性进行了分析。[结果]19条ISSR引物共扩增出508条条带,平均26.7条;其中多态性条带462条,平均24.3条,多态性带的百分率为90.1%。Nei’s遗传相似系数在0.67~0.95。UPGMA聚类分析显示,聚类结果与地理来源有较强的一致性,来自辽宁、内蒙古、陕西、四川、甘肃等省的甜荞都是按来源各自聚为一类,但是发现了几个特殊的类型,即来自河北的甜荞E、安徽的82F以及辽宁的辽荞37号均单独聚为一类。不同地区材料之间的多态性信息指数（PIC）差异较大,其中,辽宁的最高,为0.842,内蒙古的最低,为0.633。[结论]采用ISSR分析甜荞遗传多样性,甜荞表现出丰富的多态性,表明可以用ISSR标记对甜荞进行分子水平的鉴定和遗传多样性分析。     

甜荞和苦荞品种遗传多样性的RAPD分析

[目的]对甜荞和苦荞品种遗传多样性进行RAPD分析。[方法]以7个随机引物对贵州省1999～2010年荞麦区甜荞和苦荞参试品种及其亲本等合计19个品种进行RAPD分析。[结果]共获得149条DNA扩增带,其中多态性谱带141条,多态性谱带的平均比率为94.89%。多态性分析及聚类分析表明,供试品种彼此均有一定的差异,其中威宁甜荞品种彼此亲缘关系较近,而其他甜荞品种间关系较远。遗传变异性程度以种间差异最大,其次是甜荞种内不同品种间,而苦荞种内不同品种间的遗传变异性最小。[结论]研究初步建立了19个品种的RAPD指纹图谱。     

甜荞·苦荞和大野荞的高分子量种子蛋白亚基研究

[目的]探讨甜荞、苦荞和大野荞的高分子量种子蛋白亚基。[方法]利用SDS-PAGE电泳法对18个不同地方居群的大野荞、3个甜荞和3个苦荞收集系的高分子量种子蛋白亚基进行研究。[结果]从这3个物种的24个收集系中,在高分子量区域（20-70 kDa）共发现12个不同的种子蛋白亚基谱带,种间差异大,种内差异小。3个物种在种子蛋白亚基分布上存在一定的相似性,约30%的谱带相同。其中,甜荞发现有9个谱带,含1个独特谱带（SSP33.71）;苦荞有8个谱带,含不同于甜荞的2个独特谱带（SSP39.15和SSP29.35）;大野荞有7个谱带,不仅含有苦荞的独特谱带,而且其谱带分布与苦荞极为相似。[结论]该研究为荞麦品质遗传育种、种间系统关系、高品质种子蛋白亚基基因工程等研究提供指导。     

苦荞种子中硒含量的基因型差异研究

[目的]筛选出硒含量较高的苦荞资源。[方法]以不同产地的35份苦荞资源为试验材料,测定了其籽粒中的硒含量。[结果]35份苦荞资源的硒含量变化幅度为0.0099-0.1208mg/g,平均值为0.0406mg/g;不同产地苦荞的硒含量存在差异,以甘肃地区较高,贵州纳雍和陕西较低。[结论]为进一步研究硒含量在不同苦荞资源间的遗传变异规律提供了理论依据。     

Research of Genetic Diversity in Seven Kobresia by AFLP in Tibetan Plateau

This work analyzed the genetic diversity of Kobresia accessions at the molecular level, and further obtained the necessary information for breeding and germplasm evaluation. Genomic DNA of Kobresia was amplified with four E+3 and M+3 primer combinations with AFLP (amplified fragment length polymorphism). AFLP analysis produced 164 scorable bands,of which 154 (93.96%) were polymorphic. The mean Nei's gene diversity index (H) was 0.2430, and the Shannon's information index (I) was 0.4012, indicating the abundant genetic diversity of Kobresia. The 11 Kobresia accessions from Tibetan Plateau, China, can be classified into five groups after cluster analysis based on the UPGMA (unweighted pair group method arithmetic average) method. In general, there was abundant genetic diversity among Kobresia accessions resources, and the genetic coefficient was unrelated to their geographic latitude. Natural habitats influenced genetic differentiation of Kobresia.