中国大豆育成品种群体遗传结构分化和亚群特异性分析

 【目的】研究中国大豆育成品种总群体的遗传结构分化及其地理生态亚群和育成时期亚群的遗传多样性、特异性及其相互关系,为中国大豆育种主干亲本遴选提供遗传背景依据。【方法】从1923－2005年育成的1 300个品种中抽选378份中国大豆育成品种组成代表性样本,选用大豆核基因组64个SSR标记,采用Structure Version 2.2软件,进行群体遗传结构分析、亚群体分化分析和遗传多样性与遗传特异性分析。【结果】中国大豆育成品种群体由7类血缘组成,遗传上明显分化为不同的地理生态亚群和育成时期亚群,各有其不同的血缘构成特点;各地理生态亚群具有其特有、特缺和互补等位变异,体现了其遗传来源的相对生态特异性;随着品种育成时期的推进,不同时期有不同血缘的种质加入,各育成时期亚群具有其特有、特缺和互补等位变异,体现了育种发展的特点。中国大豆育成品种群体与中国地方品种群体、中国野生大豆群体相比,其遗传基础因源于有限祖先亲本数的瓶颈效应而相对狭窄;分省亚群中黑龙江、江苏亚群的等位变异数可以向其他亚群提供的补充等位变异数均依次最多,其亲本来源较宽、遗传基础较广。分时期亚群平均等位变异数随着时期的推移各亚群等位变异数增加,遗传多样性程度增高,近期育成品种的遗传基础宽于历史上前期育成的品种。【结论】研究结果证明中国大豆育成品种群体存在遗传结构上的地理生态分化和育成时期分化,因而各亚群具有相对遗传特异性,体现在血缘构成和特有、特缺及互补等位变异上,这构成了未来大豆育种中亚群间种质或基因交流的遗传基础。     

中国野生大豆群体特征和地理分化的遗传分析

【目的】从分子标记等位变异水平上探讨中国野生大豆群体的遗传特征、连锁不平衡特点和地理生态分化的遗传机制,并以重要生态性状全生育期为代表解析性状地理分化的遗传基础。【方法】从全国24个省区不同地理生态型的野生大豆材料中抽选174份组成代表性样本,选用204个SSR标记,利用TASSEL及STRUCTURE 2.2软件进行群体连锁不平衡（linkage disequilibrium,LD）和群体遗传结构分析。在此基础上对群体的地理分化、亚群体特异性及全生育期位点等位变异的地理分化进行遗传分析。【结果】中国野生大豆群体蕴含丰富的遗传变异,20条连锁群中,I和C2连锁群有相对较多的位点平均等位变异和遗传分化。不论是共线性组合,还是非共线性组合,都有一定程度的LD存在,说明历史上发生过连锁群间的大量重组;野生群体D ′平均值为0.34,高值多,比栽培大豆高,说明野生群体发生过更多的重组,保留下较高的LD。采用H-W平衡模型将野生群体聚成4类,模型聚类亚群划分与地理生态分类相关、有交叉,推测各地理亚群体发生过材料的迁移。各地理亚群经长期自然选择,各位点等位基因的频率发生变化,还有新生的与绝灭的,因此,各地理亚群间产生明显的等位基因分化。与地理生态性状全生育期关联的有15个位点160个等位变异,其中,亚群特有等位变异共58个,来自14个位点,同一位点可以在多个亚群体产生不同的特有等位变异,其效应从南至北逐渐下降,这说明生态区间不仅有强烈的遗传分化,而且是有规律的遗传分化。【结论】中国野生大豆群体遗传多样性高,共线、非共线位点间连锁不平衡程度高,4个生态亚群体间位点高度遗传分化,产生大量地区特有等位变异,全生育期还表现由南向北降效的规律性遗传分化。     

中国栽培大豆(Glycine max (L.) Merr.)微核心种质的群体结构与遗传多样性

【目的】评价中国栽培大豆微核心种质的群体结构和遗传多样性水平,为拓宽大豆遗传基础、发掘优异基因、改良大豆品种提供理论依据。【方法】利用大豆20个连锁群上的100个SSR位点,对来自全国28个省补充完善的248份栽培大豆微核心种质进行SSR遗传多样性及群体结构分析;采用PowerMarker Version 3.25软件统计等位变异数、平均等位变异数、多态性信息量(PIC值)及亚群特有等位变异数等参数;基于遗传距离建立了栽培大豆微核心种质的无根Neighbor-Joining树;用Structure2.2软件对微核心种质的群体结构进行评价。【结果】100个SSR位点在248份材料中共检测出等位变异1460个,每个位点变异范围为2—33个,平均为14.6个,每个位点PIC值变异范围为0.158—0.932,平均为0.743。基于模型的群体结构分析显示,依据LnP(D)无法判断最佳K值(群组数),但通过计算系数ΔK发现,K=3为微核心种质的最佳群体结构。结合种质的生态类型及品种类型分析发现,地理来源相同的种质具有聚在一起的倾向,但来源相同的种质也有分在不同组的情况。不同生态类型及品种类型间均存在较多的互补等位变异和特有等位变异。【结论】中国栽培大豆微核心种质具有丰富的遗传多样性,可以用来拓宽大豆品种遗传基础;不同生态类型及品种类型间存在较多的互补及特有等位变异,是种质创新及品种改良的物质基础;栽培大豆微核心种质存在明显的群体结构,为微核心种质在育种中的直接或间接利用提供了理论依据。     

华北生态群普通杏遗传多样性与群体结构分析

【目的】研究华北生态群普通杏在不同地理来源间的遗传多样性、特异性和群体结构差异。【方法】应用21对SSR引物对67份华北生态群普通杏的遗传多样性和群体结构进行分析。【结果】21个SSR位点在67份华北生态群的普通杏材料中共检测出301个等位变异,每个位点的等位变异范围为8—24个,平均为14.33个。每个位点Shannon’s多样性指数（I）变异范围为0.65—2.67,平均为1.934。通过不同地理来源间比较,发现来自西北黄土高原区域的杏种质多样性丰富,拥有较多的等位变异。不同地理群间存在较多的互补等位变异;各地理群体拥有各自特有等位变异。基于混合模型的Structure2.2群体结构分析显示,将华北生态群普通杏划分为7个组群,且不同地理来源的材料均被划分到3个或以上的聚类群体。当K=4时,除仁用杏外华北生态群普通杏可以划分为西南亚群、华北平原亚群和东部丘陵亚群（包括山东丘陵地和辽南丘陵地的普通杏）3个亚群,与传统生态亚群划分相似。【结论】华北生态群普通杏种质具有丰富的遗传多样性,其中来自于西北地区的普通杏多样性最为丰富,有较多的变异类型。仁用杏种质遗传基础狭窄,但具有较多的特有等位变异和独特的血缘关系。华北生态群普通杏可以划分为3个亚群,但地理来源相同的种质不一定属于同一类群。     

利用SSR分子标记研究国内外黍稷地方品种和野生资源的遗传多样性

【目的】从分子水平研究国内外黍稷种质资源的遗传多样性差异,为黍稷种质资源的研究、保护和利用提供依据。【方法】用不同地理来源且性状差异显著的6份黍稷种质资源对来自高通量测序技术开发的黍稷基因组SSR引物进行筛选,从而获得条带清晰,稳定性好的63对SSR黍稷基因组引物,利用这63对SSR多态性引物对来自国内外的192份黍稷地方品种和野生种质进行遗传多样性分析。统计各试材在同一引物中的条带情况,并以此来分析试材的遗传多样性与所在群体间的亲缘关系。【结果】63对SSR引物共检测出161个等位变异位点,平均每个SSR位点2.56个;平均Shannon-Weaver指数(I)为0.6275,平均基因多样度(Nei)为0.3874,平均PIC值为0.4855。10个不同地理来源群体间表现出显著的遗传多样性差异,各群体的有效等位变异变化范围较窄,最小的是南方群体,为1.2407±0.4315;最大的是内蒙古高原群体,为1.8846±0.4892。国内群体Shannon-Weaver指数为内蒙古高原东北地区黄土高原西北地区南方地区,而国外Shannon-Weaver指数排序依次为前苏联欧洲蒙古印度美国。从Nei’s基因杂合度分析,观察杂合度(Ho)最小的是印度群体,为0.2372±0.2962,最大的是内蒙古高原群体,为0.3966±0.3250。期望杂合度(He)最小的是美国群体,为0.3114±0.2203;最大的是内蒙古高原群体,为0.4622±0.1862。从国外种、国内栽培种和国内野生种3个大群体来看,野生种质资源有效等位基因数(1.9285±0.5101)、Shannon-Weaver指数(0.6948±0.2852)、Nei基因多样性指数(0.4373±0.1773)远大于国外种和国内栽培种。而对国内外两大群体而言,国内资源的有效等位基因数(1.8145±0.4519)、Shannon-Weaver指数(0.6657±0.2413)和Nei基因多样性指数(0.412±0.1574)均大于国外资源(1.6862±0.4527、0.5897±0.2469、0.3652±0.1655)。UPGMA聚类分析结果显示,10个地理群聚为三大类,内蒙古高原地区、黄土高原地区、东北地区、西北地区、蒙古地区聚为一类,前苏联、美国、印度、欧洲地区聚为一类,南方地区单独聚为一类。其中,来自东北黑龙江齐齐哈尔的泰来小野糜(34号)在截距0.37处被独立分为一支,来自甘肃的野黍子(19号)在截距0.34处被分为独立个体,表明这两个材料与其他材料遗传差异较大。但从整体遗传多样性上来看192份材料国内外群体遗传分化不明显,群体间的亲缘关系较近,且不同群体间材料存在着互相渗透。【结论】内蒙地区、东北地区、黄土高原地区种质资源遗传多样性最丰富,是遗传关系最为复杂的地区,进一步印证了中国是黍稷起源的中心。     

利用SSR标记分析小豆种质资源的遗传多样性

 【目的】分析小豆起源国中国丰富的小豆种质资源的遗传多样性及群体结构,提高这些种质在育种中的利用效率。【方法】选用51对SSR引物对国内外145份小豆种质进行多样性评价,并分析了中国小豆种质资源间的遗传关系和遗传结构。【结果】共检测出222个等位变异,每SSR位点的等位变异数为2～13不等,平均为4.35个,其中分布频率低于5%的等位变异数占35.9%。多态性信息含量（PIC值）为0.014～0.838,平均为0.472。不同种质间遗传相似性系数为0.227～0.951,平均为0.482。比较分析发现,湖北、陕西等省小豆资源的遗传变异最丰富,且遗传背景与中国主产区小豆存在较大差异。基于NTSYS的聚类可以将145份小豆种质划分为5组,根据组内种质的地理来源,可分别命名为东北组、华北Ⅰ组、华北Ⅱ组、华东组和混合组,其中混合组主要由湖北、陕西及国外种质组成。利用STRUCTURE对小豆种质资源的遗传结构分析与NTSYS聚类结果基本一致,即种质的遗传背景与地理来源有关。【结论】中国小豆种质资源遗传变异丰富,不同地理来源小豆间存在遗传分化,可以作为小豆生态区划的重要参考依据。     

东亚及南亚固有绵羊群体的遗传结构研究

 【目的】分析东亚及南亚固有绵羊群体的遗传结构。【方法】以多座位电泳法检测中国4个绵羊群体结构基因座上的变异，同时引用11个绵羊群体的同类资料作为参考。【结果】15个群体结构基因座平均杂合度和有效等位基因数分别为0.2746和1.559；平均杂合度和有效等位基因数都是蒙古国绵羊群体最大，蒙古国、中国、越南、孟加拉国和尼泊尔绵羊群体的遗传多样性依次减小。绵羊群体间遗传分化系数在0.0126～0.3083之间，平均为0.148，说明遗传变异主要存在于群体内，占总变异的85.2%。群体地理位置的远近与遗传距离间无相关性；大多数群体间基因流通畅，使得群体间地理位置的远近与遗传距离不完全一致。东亚及南亚15个固有绵羊群体大致可分为两大类群：一类包括了中国和蒙古国的部分群体，另一类则包括了中国云南绵羊、尼泊尔以及孟加拉国的部分群体，其余群体逐步汇入这两大类群。【结论】东亚及南亚15个固有绵羊群体间的遗传分化程度相对不高；地理隔离不是影响群体间遗传分化的主要原因；亲缘关系聚类分析可将15个绵羊群体大致分为两大类群。     

陕北枣品种群遗传结构的SSR分析

【目的】在分子水平上研究陕北枣品种群遗传结构,揭示品种群分化与品种间的亲缘关系。【方法】选取陕北4个区域(县)8个枣品种群的54份种质叶片为材料,采用7对SSR引物,研究品种群的遗传结构。【结果】基于4个地理区域的枣种质平均观测杂合度(Ho,0.909)大于平均期望杂合度(He,0.634),平均Shannon’s信息指数(I)为1.141,固定系数与近交系数均为负值;佳县品种的有效等位基因数(Ne)、He和I均最小,延川最大;狗头枣品种群的Ne、He和I均最小。供试枣品种地理区域内变异(97%)和品种群内变异(91%)分别大于地理区域间(3%)和品种群间(9%)的分化;且品种群内变异(91%)小于地理区域内变异(97%)。品种群遗传分化系数(0.136)大于地理区域(0.042),而品种群平均基因流(1.584)小于地理区域(5.653)。在遗传距离为0.13处,地理区域UPGMA聚为2个类群:清涧-米脂-佳县类群和延川类群;在遗传距离0.99处,品种群UPGMA聚为2个类群:团枣-木枣类群和狗头枣类群。NJ聚类分析将54份枣种质分为2类,延川、清涧和米脂团枣聚在一起,佳县所有枣种质均聚在第Ⅰ类,且各品种群亲缘关系很近;狗头枣品种群与其他品种群亲缘关系较远。【结论】陕北枣属中度杂合,遗传多样性丰富,变异程度较高,近交程度很低。供试枣品种交流频繁,地理区域间遗传分化低,品种群间分化程度高;枣品种遗传关系与地理区域无明显关系,与品种群密切相关。     

野生种质拓宽中国大豆遗传基础的SSR标记分析

【目的】鉴定和发掘野生大豆种质可利用的优异等位变异,为进一步有效地利用野生大豆资源开展大豆分子辅助育种工作提供参考信息。【方法】采用SSR标记技术对具有野生大豆血缘的大豆推广品种及其亲本进行遗传变异性分析。【结果】10个大豆育成品种分别遗传利用了野生大豆和栽培大豆亲本的19个和10个特有等位变异,并产生了其亲本不具有的18个新的等位变异;野生大豆的小粒、高硬脂酸含量、多荚以及抗胞囊线虫等优良性状基因较易被其育成的大豆品种选择利用。【结论】野生和栽培大豆的种间杂交并不单纯是遗传物质的简单组合,它可以通过基因的重组创造出新的优良基因型种质。因而利用野生大豆特有的等位变异创造新的基因型,扩大栽培大豆的遗传多样性,进而拓宽大豆的遗传基础是有效和可行的途径。     

不同来源中国李（Prunus salicina L.）的多样性与近缘种关系

目的 中国李资源丰富、分布广泛。更好地明晰不同来源中国李栽培品种的多样性、遗传结构差异以及与同域近缘种的关系,将有利于明确中国李驯化扩散历程以及近缘种在栽培驯化过程中的作用,促进中国李地方品种资源的深入挖掘和新品种的选育。方法 利用均匀分布于基因组的22对SSR分子标记,采用荧光毛细管电泳检测技术对48份种质进行基因分型,其中包括38份不同来源的中国李种质、10份变异类型或近缘种。通过GenAlEx 6.41软件评估22对SSR引物的多态性,对参试种质按不同来源分析遗传多样性;利用NTSYS-pc 2.1软件构建48份材料的树状聚类分析图;并根据贝叶斯模型的Structure 2.2软件分析不同居群间的遗传结构差异。结果 基于48份供试材料的数据,22对SSR引物等位变异范围为3—21个,平均每个位点检测到13.54个;总共检测到298个等位变异,其中有51.8%的等位变异属于稀有等位变异。在不同居群间进行比较,根据平均有效等位变异（Ne）、平均Shannon’s多样性指数（I）、观察杂合度（Ho）和期望杂合度（He）可以看出,南方品种群的多样性最高,其次为东北品种群;而杏李的多样性最低,且明显低于华北品种群。通过分子方差分析,认为中国李的多样性有69%的遗传变异来源于居群内,仅有31%的遗传变异来源于居群间。基于遗传分化系数和Nei’s遗传距离的数据比较,认为不同居群间存在显著的遗传分化,同时不同地理来源种质间存在适当的基因交流。树状聚类分析暗示国外育成品种与我国南方品种群具有较近的亲缘关系;而华北品种群与杏李关系密切;东北品种群与乌苏里李关系紧密。群体结构分析可以将栽培中国李种质资源划分为南方小果脆肉品种群、南方大果品种群（包括国外育成品种）、华北品种群和东北品种群。结论 我国南方地区中国李的多样性最为丰富,按东北品种群、国外品种群、华北品种群顺序依次降低。东北品种群为了提高适应性融入了乌苏里李基因;杏李是从华北品种群中高度驯化后的特化类型,且该类型通过无性繁殖保存了其高度杂合性状态。我国南方江浙地区的大果型种质对国外育成品种起着重要作用。     

A Discussion on Possible Indicators Related to Genetic Structure Changes in Plant Germplasm Conservation

The purpose of the present paper is to study and develop indicators and procedures for the evaluation of genetic structure changes in germplasm conservation due to social and natural environment reasons.Some basic concepts in germplasm study were introduced at first. Then, six kinds of indicators for genetic diversity as a measure of genetic potential of a germplasm collection were presented, i.e.,numbers of different entities at certain level, evenness of the entity distribution, genetic similarityand genetic distance, genetic variance and genetic coefficient of variation, multivariate genetic variation indices, and coefficient of parentage. It was pointed out that genetic dispersion did not provide a complete concept of genetic diversity if without any information from genetic richness. Based on the above, the indicators for genetic erosion as the genetic structure changes of germplasm conservation due to social reasons, the indicators of genetic vulnerability as the genetic structure changes of germplasm conservation due to environmental stresses, the measurement of genetic drift and genetic shift as the genetic structure changes of germplasm collection during reproduction or seed increase were reviewed and developed. Furthermore, the estimation procedures of the indicators by using molecular markers were suggested. Finally, the case studies on suitable conservation sample size of self-pollinated and open-pollinated populations were given for reference.     

青蛤不同地域群体的遗传结构分析

采集江苏3个不同地域青蛤（Cyclina sinensis）群体样本,运用RAPD分子标记分析群体的遗传结构特征。结果表明,从20条随机引物中筛选出6条引物可用于遗传学分析;启东群体、东台群体和射阳群体的遗传多样性依次递增,且遗传多样性水平相对较高。不同地域群体间遗传分化程度较低,而群体间的遗传距离表现出随地理距离的增加而增大的趋势。     

荞麦遗传资源利用及其改良研究进展

荞麦是我国西部地区主要的粮食作物和出口农产品.为了促进我国荞麦遗传资源利用及品种改良,本文从荞麦遗传资源、荞麦改良的遗传基础、荞麦的遗传改良研究等方面,对荞麦遗传资源研究及发掘,荞麦的染色体构成、荞麦的种间杂交、荞麦重要性状的遗传及荞麦的分子遗传研究,荞麦的常规改良、染色体加倍、组织培养、辐射育种及种间杂交和杂种优势利用研究的进展进行了全面综述,并提出了今后开展荞麦遗传资源及品种改良研究的方向.     

分子标记及其在作物遗传育种中的应用

遗传标记主要有形态标记、细胞学标记、生化标记和分子标记四种类型。作物遗传育种中应用的分子标记主要有ＲＦＬＰ、ＰＣＲ、ＲＡＰＤ、ＡＦＬＰ和ＳＳＲｓ等，均主要用于辅助育种。本文较详尽地介绍了遗传标记系统及其在作物遗传育种的应用，并着重探讨了作物遗传育种中应用分子标记进行辅助选种的研究现状、存在的问题及应用的策略     

东北内蒙主要用材树种的种源选择

以长白落叶松、兴安落叶松、樟子松、红松、红皮云杉、胡桃楸、水曲柳7个主要用材树种的种源选择进行了全面地、系统地、综合地分析与总结。主要对各树种的早期选择,种源遗传稳定性研究及最佳种源选择等3个方面进行研究。分析结果:种源选择不仅为各造林地区提供了最佳种源,而且也为今后各树种的遗传改良、种子调拔、良种基地建设提供了可靠的依据。     

洋葱种质资源遗传多样性研究进展

中国具有世界上最大的洋葱生产面积和产量,但由于国内洋葱新品种选育进展缓慢,生产上主要以引进国外进口品种为主,生产成本高,降低了农民的经济效益,严重制约了中国洋葱产业的发展。深入研究洋葱种质资源遗传多样性有助于加快中国洋葱育种进程,提高育种效率和质量。笔者从洋葱的起源与分类、形态学水平、细胞学水平、生化水平及分子水平等方面综述了洋葱种质资源遗传多样性的研究进展,并对优质新品种选育的研究进行了展望。     

遗传算法的交叉算子分析

交叉算子是遗传算法中的一种重要算子.文章介绍了编码方法基础上的各种交叉算子,以及如何应用到复杂问题,如组合优化、调度问题.     

国外小麦种质资源农艺性状及品质性状的多样性分析

为了解国外146份小麦种质的遗传多样性,提高小麦资源利用效率,在山西南部大田对从国外引进的146份小麦种质资源的农艺性状和品质性状进行了多样性分析。结果表明：18个农艺性状和品质性状指标的平均变异系数为10.9%,平均多样性指数为1.4。农艺性状的产量、主茎穗长、穗粒数、千粒重、单株成穗数和品质性状的稳定时间、拉伸面积、最大拉伸阻力、沉降值、形成时间等方面有着丰富的遗传多样性。同时对产量较好的31份材料进行了主成分分析和聚类分析,前8个主成分特征值的累计贡献率达92.73%,从中选出了影响力较大的8个性状,综合反映了经济性状和品质性状;31份材料按遗传距离远近划分为七大类,各类群特征表现各异,说明引进小麦资源农艺性状和品质性状遗传多样性丰富。     

大豆杂种后代蛋白质含量的遗传研究：Ⅱ.杂种后代的遗传分析

利用蛋白质含量不同的６个亲本的不完全双列杂交的Ｆ１，Ｆ２代资料，分析了蛋白质含量的遗传变异趋势及与其他性状间的相互关系。结果表明，双亲的蛋白质含量差异大，Ｆ２变异程度也大。蛋白质含量的遗传力较高，可在Ｆ２代选择并能获得一定的遗传进度，Ｆ１，Ｆ２代的蛋白地岑与母本的含量及双亲中亲值呈极显著的正相关。Ｆ２代的蛋白质含量与百粒重呈极显著的正相关，与脂肪含量呈极著的负相关。     

接骨木种质资源遗传多样性的ISSR分析

运用ISSR分子标记对24份接骨木属植物的遗传距离、亲缘关系进行分析。13条ISSR引物共扩增出3061条可统计条带,其中多态性条带3059个,多态位点百分率高达99.93%,表明接骨木属植物遗传多样性非常丰富。依据ISSR扩增结果,利用NTSYS-pc2.1e软件进行分析,24份接骨木样本的遗传相似系数在0.6772~0.8578。经UPGMA聚类分析,24份接骨木属植物分为2大类,国内接骨木优良单株聚类分析结果与其果实性状的相关性不显著;“金羽”接骨木与国内接骨木聚为一类,亲缘关系较近。