亚洲大豆栽培品种遗传多样性、特异性和群体分化研究

 【目的】研究亚洲大豆栽培品种地理群体的遗传多样性、特异性和群体分化。【方法】应用大豆基因组64对SSR分子标记技术，对亚洲216份栽培大豆品种遗传变异进行分析。【结果】亚洲大豆栽培品种遗传多样性丰富，地理群体(中国东北、中国黄淮、中国南方、朝鲜半岛、东南亚、南亚)间存在较多互补等位变异数，最多的在中国黄淮与南亚群体间；各地理群体拥有各自特有或特缺的等位变异。亚洲大豆全群SSR标记遗传距离聚类（聚成6类）与地理群体分类间有极显著相关性，地理分群有其相应的遗传基础。亚洲全群由2类血缘组成，分别占中国国内和国外2大类群的绝大部分；地理群体间2类血缘组成的差异明显。国内与国外各群体间以中国南方与东南亚群体间分化最小；国外群以东南亚与朝鲜半岛群体间分化最小；国内群以中国黄淮与中国南方群体分化最小。【结论】亚洲大豆栽培品种地理群体间具有位点和等位变异的特异性，各群体间可以相互补充的位点及其等位变异甚丰富，利用国外栽培品种可以拓宽中国品种的遗传基础。     

太湖流域粳稻群体遗传结构分化和亚群特异性分析

目的:研究太湖流域粳稻群体的遗传结构分化以及不同生态亚群的遗传多样性、特异性及其相互关系,为太湖流域亲本遴选提供遗传背景依据。方法:从太湖流域823份地方品种构成的核心种质中筛选出58份品种和36份育成品种构成代表样品,选用均匀分布12条染色体上的91个标记,采用Structure Version2.2软件,对粳稻群体遗传多样性、亚群遗传分化及特异性进行分析。结果:太湖流域粳稻群体由8类血缘组成,遗传上可分为5个生态亚群,每个亚群的血缘构成各不相同。不同的生态亚群中含有各自的特有和特缺等位变异,其中生态型Ⅲ特有等位变异数最多,对其他4个亚群其具有最多的补充等位变异。     

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。     

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。     

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。     

中国大豆育成品种亲本分析

 【目的】研究中国1923～2005年育成大豆品种的系谱，分析其祖先亲本和直接亲本的来源和类型，归纳出近20年来最重要的祖先亲本和直接亲本，为今后大豆育种亲本选配提供参考。【方法】利用1923～2005年全国6个生态区育成的1 300个大豆育成品种的系谱资料研究其祖先亲本和直接亲本组成，计算其核遗传贡献值。【结果】1923～2005年1 300个大豆育成品种来源于670个终端祖先亲本，其中51.64%为地方品种、38.36%育种品系、7.01%改良品种、2.54%野生豆和0.45%类型不详，相应核遗传贡献率分别为76.29%、14.93%、7.79%、0.54%和0.45%。1 391个直接亲本由育成品种、外国品种、地方品种和育种品系4类型组成，分别占27.76%、6.10%、11.62%和54.52%。在全国1 019个杂交育成品种中，以育成品种和育种品系作为直接亲本的组配方式比例最高，达71.78%。归纳出了1986～2005年间中国941个大豆育成品种最重要的54个祖先亲本和37个直接亲本。【结论】与1923～1995的相比，近十年来中国大豆育成品种遗传基础有所拓宽，祖先亲本和直接亲本群体扩大了近一倍，地理来源更广泛。但遗传贡献有向少数祖先亲本集中的趋势，各生态区间的种质交流仍少。中国大豆品种遗传基础有待进一步拓宽。     

野生大豆育成品种与其亲本间的遗传多样性比较

[目的]鉴定大豆育成品种与其亲本间的遗传多样性差异和遗传多态性信息含量,为大豆育种提供参考。[方法]采用SSR标记技术对大豆育成品种与其亲本间的遗传多样性进行分析。[结果]野生大豆亲本总等位变异数和特有等位变异数分别是栽培大豆亲本的1.31倍和3.63倍;平均多态性信息含量由大到小依次为野生大豆亲本(0.545 0)、育成大豆品种(0.478 7)、栽培大豆亲本(0.415 6)。[结论]野生大豆的遗传背景复杂,遗传多样性丰富,其外部形态和内在遗传基础都与栽培大豆有明显差异。     

欧洲与东亚小麦品种遗传多样性的比较分析

 【目的】在分子水平上回答欧洲和东亚小麦品种的遗传关系和多样性差异；同时对Genomic-SSR（gSSR）和EST-SSR（eSSR）多态性水平进行比较分析。【方法】利用38个Genomic-SSR引物对和44对EST-SSR引物对分析371份欧洲小麦品种和363份东亚品种。【结果】共检测到865个等位变异，每个引物对的等位变异数为1～50，平均为10.42；多态性信息含量（PIC）为0～0.91, 平均为 0.53；欧洲和东亚品种分别检测到730、716个等位变异，特有等位变异分别为150、135，平均遗传丰富度分别为8.80和8.61，遗传多样性指数分别为 0.46 和0.52。欧洲和东亚小麦品种在聚类图上明显地划分为两大类群；每个国家或大区聚类结果与其地理分布基本一致，即相邻国家或地区的品种亲缘关系更近一些。近一半基因座的等位变异频率及其分布在欧洲与东亚材料间存在明显差异。 通过标记/性状关联分析，在4B、5A、6A、7B染色体上发现6个影响穗粒数、千粒重、株高、抽穗期、有效分蘖等重要农艺性状的基因座，其中个别基因座优势等位变异差异可能与东亚、欧洲品种的分化密切相关。中国20世纪50～80年代育成品种在大的聚类上明显靠近欧洲材料、而远离中国50年代以前的育成品种和地方品种，这与中国的育种实际相吻合。基于Genomic-SSR和基于EST-SSR的聚类图整体趋势是一致的，但由前者估算的遗传距离远高于后者，因此，一般的SSR较功能基因SSR更易发生变异，由育种选择所引起的分化更快。【结论】在中国今后的小麦育种中，需要通过杂交、回交，对欧洲品种的一些重要基因座等位变异（基因）进行置换，方有可能实现“洋为中用”的目的。     

野生大豆对中国大豆育成品种遗传贡献的分子印证

采用SSR标记鉴定野生大豆对10个大豆育成品种的遗传贡献.结果表明:野生大豆含有较多的特有等位变异,利用率为17.27%;回交能降低野生大豆特有等位变异利用率;野生大豆在16个位点上与粒重、荚粒数、高硬脂酸含量、抗胞囊线虫等有关的19个特有等位变异易被育成品种遗传利用;10个大豆育成品种在13个位点上产生了18个新的等位变异.利用野生大豆改良和创新大豆有较大空间.不同的杂交组合方式对育成品种的遗传贡献有明显差异.野生大豆的小粒、多荚、高硬脂酸含量以及抗胞囊线虫等优良性状基因易被育成品种选择利用.     

基于SSR标记的中国绿豆种质资源遗传多样性研究

【目的】分析中国栽培绿豆种质资源的遗传多样性、亲缘关系和遗传分化,为资源的有效利用、新基因的挖掘和新品种选育奠定基础。【方法】利用40对SSR引物对18个不同地理来源（共272份种质）的绿豆群体进行遗传多样性分析。【结果】共检测到125个等位基因,平均等位基因数（NA）为3.1个,平均有效等位基因数（NE）为1.8个,平均Nei’s基因多样性（H）为0.4233,平均多态性信息含量(PIC)为0.3497,平均期望杂合度（He）为0.4241,平均Shannon信息指数（I）为0.6754,比较发现,河北、山东和安徽是绿豆资源遗传变异较为丰富的地区;平均观测杂合度（Ho）为0.1001,种群内总近交系数（Fis）为0.6759,表明中国绿豆种质间存在一定程度地近交现象;18个参试群体整体水平上的基因流（Nm）值为0.6936,种群间遗传分化系数（Fst）为0.2649,遗传变异水平较高;基于Popgene软件的聚类结果可将272份参试个体聚为2大类,将18个参试群体分为3大类,群体间地理来源越近,亲缘关系也越近。【结论】中国绿豆种质资源遗传多样性较高;地理生态条件等对绿豆种质资源的遗传变异影响很大;群体间遗传分化较大,但同时也存在一定程度地近交现象。     

基于SSR标记的中美紫花苜蓿品种遗传多样性研究

【目的】紫花苜蓿是世界上最重要的栽培牧草。传统的育种方式对其产量及品质的改良幅度多年来徘徊不前,已经远远不能满足生产需要。对于品种的改良,一方面依赖于所掌握资源的数量,另一方面则是对其农艺性状遗传基础的了解程度。本试验基于SSR分子标记,研究现有中美两国的紫花苜蓿品种遗传变异,分析两国紫花苜蓿种质资源的遗传多样性和群体结构,为利用全基因组关联分析发掘紫花苜蓿重要产量与品质性状显著关联的优异标记、等位位点提供基础,为分子育种提供信息,加快育种进程。【方法】利用覆盖紫花苜蓿全基因组的40对SSR分子标记（每条染色体上选取3-9对SSR标记）,采用基于测序的基因型鉴定技术对中美16个紫花苜蓿主栽品种的100个基因型个体（中国每个品种8个基因型个体,美国每个品种4个基因型个体）进行全基因组扫描分析。利用基于混合模型的Structure软件分析紫花苜蓿的群体结构。设定群体数K的估计值范围为1-6,将MCMC（Markov chain monte carlo） 开始时的不作数迭代(length of burn-in period） 设为10 000次,将不作数迭代后的MCMC设为100 000次,每个K值重复数为10次。采用了两种方法来确定最优的群体数K的值,结果由Structure Harvester和Distruct软件来展示。对Structure群体结构结果进一步用主成分分析和聚类分析进行验证。根据群体结构结果,对全体材料及不同群体进行遗传多样性分析。【结果】40对覆盖紫花苜蓿全基因组的SSR分子标记共检测到446个等位基因,每个位点等位基因范围为3-27个,平均每个位点等位基因数为11.2个;基因多样性的变异范围为0.542-0.908,平均值为0.742;多态信息含量的变异范围为0.493-0.901,平均值为0.707。这些参数显示了中美紫花苜蓿所包含的遗传多样性信息含量较高。其中,mtic238、mtic188、bf111、afctt1、bf641851、maa660456、aw361等位点上表现较高的遗传多样性,表明这些位点可以较好地反映中美紫花苜蓿品种的遗传多样性,适用于中美紫花苜蓿品种的遗传多样性检测。就不同染色体而言,第二条和第八条染色体上分布的SSR标记揭示的遗传多样性较高,而第一条相对较低。基于混合模型的方法对紫花苜蓿全体基因型进行群体结构分析,两种不同方法均显示确定最优的群体数K值为2,中美两国16个紫花苜蓿品种共100个基因型个体基本按照来源分为两个亚群体,群体间有少量混杂的情况发生。主成分分析和聚类分析与群体结构的分析结果相一致。中国紫花苜蓿品种多样性略高于美国,但差异不显著。【结论】中美两国紫花苜蓿材料蕴含了比较丰富的遗传变异,显示了较高水平的基因多样性。中美群体间的遗传多样性水平存在一定的差异,中国紫花苜蓿种质多样性水平略高于美国。群体结构不严格按照来源国家的划分而区分,这一现象与紫花苜蓿异花授粉与广泛的基因交流有着密切的关系。     

芝麻资源群体结构及含油量关联分析

【目的】推测芝麻资源群体材料的遗传变异、群体结构和分子亲缘关系,通过关联分析检测群体中影响含油量表型的位点,为芝麻高油育种及开展其它性状关联分析等提供科学依据。【方法】利用20对SSR引物、43对SRAP引物及16对AFLP引物,对来自芝麻核心品的216份芝麻资源进行遗传多样性分析、群体结构分析和含油量性状关联分析。【结果】共检测到338个等位变异,群体遗传多样性为0.2493、多态性信息含量为0.2090。群体结构分析将216份芝麻资源分为2个亚群（POP1和POP2）;其中,174份资源（80.56%）归属POP1亚群,42份资源（19.44%）归属POP2亚群。POP1亚群的遗传多样性（0.2180）、多态性信息指数（0.1840）等指标值都低于POP2亚群（分别为0.3190和0.2561）,表明POP2亚群内种质遗传变异更为丰富。AMOVA分析表明,亚群内的遗传变异（86.83%）极显著高于亚群间的遗传变异（13.17%）（P＜0.001）。关联分析重复检测出2年环境下与含油量性状极显著关联的分子标记8个（P＜0.01）。这8个标记的性状变异解释率变幅为0.0343（标记M20E16-8）—0.0587（标记SSR12-2),总的变异解释率为0.2846（2008年)和0.3801（2009年）。【结论】以216份来自中国芝麻核心品的资源构成自然群体,群体结构简单、遗传变异较为丰富,可以用于开展芝麻重要目标性状的关联作图。应用关联分析方法在2个年度环境下重复检出8个标记与含油量性状极显著关联（P＜0.01）,这些标记可能与含油量性状存在稳定、可靠相关联。     

利用CDDP标记的菏泽牡丹品种资源的遗传多样性

【目的】在品种群水平和花色群体水平上分析菏泽牡丹资源的遗传多样性和遗传分化,为该资源的保护和利用提供理论依据与技术支持。【方法】利用CDDP分子标记技术,对白、粉、黑、红、黄、蓝、绿、紫红、紫和复色系等10个花色群体构成的299份菏泽牡丹品种资源的基因组DNA进行扩增分析。【结果】用18条CDDP引物对10个花色群体共299份样品进行扩增,共检测到385条扩增带,其中多态性条带368条,特异条带23条,分别占总条带的95.58%和5.97%。在品种群水平上,Nei’s基因多样性指数、有效等位基因数和Shannon信息指数分别为0.1648、1.2569和0.2695;在花色群体水平上,上述指标依次为0.1451、1.2313和0.2306。综合分析各项指标得出,红色系和紫色系具有较高的遗传多样性,复色系和绿色系牡丹的遗传多样性较低。花色群体间的遗传距离较近,平均为0.0271;遗传一致度较高,平均为0.9735;遗传分化系数为0.1252,表明只有12. 52%的遗传分化存在于群体间;群体间还具有较大基因流值（3.4939）。遗传多样性分析和UPGMA聚类结果在分子水平上验证了牡丹品种资源的花色演化趋势：以粉色系和红色系为中心,渐渐演化出紫红、紫、蓝和白色系,再进化为黄色系和黑色系,绿色系和复色系属于退化的色系。【结论】CDDP技术可有效揭示牡丹种质资源的遗传多样性。在品种群水平上,菏泽牡丹品种资源遗传多样性高于花色群体水平。花色群体间存在一定程度的遗传分化。聚类结果揭示了牡丹花色的演化趋势。     

陇南地区小麦条锈菌群体遗传多样性SSR分析

 【目的】甘肃陇南地区是小麦条锈菌最主要和最大的越夏区,本研究的目的是分析该地区的小麦条锈菌自然群体的遗传结构,探索其分子遗传变异规律。【方法】采用TP-M13-SSR 荧光标记技术,对甘肃省陇南地区8个种群409个小麦条锈菌分离株基因组DNA进行SSR标记分析。【结果】陇南地区小麦条锈菌的观察等位基因数（Na）为1.95,有效等位基因数目（Ne）为1.43,Nei's (1973)基因多样性指数（H）为0.27,Shannon 信息指数(I)为0.41。武都、文县和秦城种群遗传多样性较高,徽县、成县和西和种群相对较低。AMOVA分析结果表明,小麦条锈菌群体间和群体内都存在着一定的遗传分化,群体间的遗传变异占总变异的12.5%,群体内遗传变异占87.5%。地区间的基因流Nm =1.83。【结论】陇南地区小麦条锈菌群体遗传多样性很丰富,但地区之间有一定的差异;群体遗传变异主要存在于群体内部,不同地区间存在基因的交流和病原菌的移动。     

利用荧光SSR分子标记评估中国栗属植物遗传多样性

【目的】利用SSR分子标记研究中国栗属植物遗传多样性、亲缘关系和群体遗传结构的特点,为栗属植物的资源改良、种质创新与利用提供理论依据。【方法】利用不同产区的12个板栗品种对330个SSR分子标记进行筛选,获得高质量的12对SSR引物。随后在高分辨率的毛细管电泳上对栗属4个种的96份资源进行位点信息检测。用Power Marker 3.25、GenAlEx 6.51、FigTree v1.4.3和Structure 2.3.3对全部资源进行群体遗传多样性的相关分析。【结果】对96份资源进行检测,共获得129个等位变异,每个标记平均有10.750个位点变异。位点多样性（GD）变幅为0.656（CmSI0396）—0.877（CmSI0930）,平均为0.800;观察杂合度（Ho）变幅为0.329（CmSI0742）—0.769（CmSI0702）,平均为0.615;期望杂合度（He）变幅为0.489（CmSI0742）—0.789（CmSI0922）,平均为0.672;多态信息含量（PIC）变幅为0.586（CmSI0396）—0.868（CmSI0930）,平均为0.774。从不同栗属植物种群间的遗传多样性来看,茅栗种群的观察位点数（Na）、有效等位变异（Ne）和Shannon多样性指数最高,其次是板栗种群,最低是日本栗种群。从两两群体间的遗传分化指数（Fst）可知,栗属植物种间的遗传分化值在0.077—0.180,整体种群间存在中等以上程度的分化,板栗种群、锥栗种群与日本栗种群间的遗传分化值分别为0.165和0.180,表现出较大的遗传分化。同时,栗属植物种群的基因流（Nm）为1.580>1,也说明种群间存在较频繁的基因交流,由此降低了由基因遗传漂变所引起的各种群间遗传分化程度。分子方差分析（AMOVA）结果表明,变异主要发生在种群内,占总变异量的73%,种群间的变异占27%。UPGMA聚类分析、主坐标分析和群体遗传结构结果较一致,各资源的遗传背景存在明显的种间界限,部分资源在世代遗传中继承了不同祖先种的遗传信息。例如,资源65、71和82号为混合类型资源,包含有茅栗和日本栗的遗传背景,而现在的两种间存在地理隔离。在相同生态区域的栗属植物种间存在一定的基因交流,没有形成完全的生殖隔离。48号资源‘广东矮生’同时含有板栗和茅栗的遗传背景,在地理分布上该资源原生地正处于板栗和茅栗资源的重叠生态区。【结论】筛选的12对SSR引物能够准确地评估中国栗属植物的遗传多样性,综合聚类分析可确定栗属植物的类群划分与种间信息高度一致且种间存在一定的基因交换。