利用SSR荧光标记技术分析烟草种质的遗传多样性

针对中国烟草栽培品种遗传基础狭窄的情况,分析烟草种资资源的遗传多样性将可为烟草新品种选育、引种和资源保护提供重要信息。据此,利用20个SSR引物组合,采用荧光SSR标记法对来自不同国家和地区的50个烟草种质材料的遗传多样性进行分析。研究结果显示,20对SSR引物在50份烟草种质中检测到81个等位变异,平均每个SSR为4.1,平均多态性位点比率为68.4%;其中引物PT20457的鉴别能力最高,它的扩增多态位点数为6个,多态位点比率为100%,PIC值为0.944。研究的UPGMA聚类分析结果在遗传相似系数约为0.65处将50份烟草种质明显分成了3个组群,组群Ⅰ中只有1个广东晒烟,组群Ⅱ包括2个白肋烟,组群Ⅲ包括来自4个国家的47个品种。主坐标分析将所有种质分成了4个组群8个亚类。2种分析方法均较好地揭示了烟草属种间或栽培种品种类型间的遗传多样性与亲缘关系,可为烟草遗传育种和遗传连锁图谱构建的杂交亲本选择提供科学依据。     

北疆早熟陆地棉品种的遗传多样性分析

从SSR水平分析北疆早熟陆地棉品种的遗传多样性,为该棉区种质资源的创新和新品种选育提供依据。利用38个SSR引物对北疆33个早熟陆地棉品种进行遗传多样性分析,通过NTSYS-pc2.11软件计算品种之间的相似系数,并进行聚类和系谱追溯。38个引物在33个品种中共扩增出126个条带,平均每个引物为3.32个。共检测出160个等位基因,等位基因变异的多态信息含量(PIC)在0.1690～0.8503。33个品种间的遗传相似系数在0.4120～0.9560,遗传相似系数在0.57～0.61可将33个棉花品种分为2类。其中,第Ⅰ类包含17个品种,第Ⅱ类包含16个品种。在第Ⅰ类中以贝尔斯诺血统为主,第Ⅱ类中以中棉所17和新陆早16号血统为主。SSR标记分析与系谱分析的结果对北疆棉花品种间的遗传多样性分析结论基本一致。本研究表明北疆棉花品种的遗传基础狭窄。     

SRAP和SSR标记对马铃薯遗传多样性的差异分析

掌握宁夏地区主要马铃薯品种的遗传多样性,了解其遗传背景,明确各品种间的亲缘关系为马铃薯育种提供理论依据。利用SSR和SRAP 2种分子标记对47份马铃薯种质材料进行遗传多样性分析,并对2种分子标记结果进行比较。12对多态性SRAP标记共检测到180个多态性位点,平均每对引物检测到15个多态性位点,每个SRAP位点的PIC值为0.2~0.43,平均值为0.34;47份马铃薯种质资源遗传相似性系数为0.57~0.83。15对多态性SSR标记检测到80条多态性位点,平均每对引物检测到 5.3个多态性位点,每个SSR位点的PIC值为0.37~0.72,平均值为0.51;马铃薯种质材料遗传相似性系数为0.60~0.97。根据系谱资料分析发现,SRAP标记更适用于遗传关系较近材料的遗传多样性分析。宁夏地区主要的马铃薯品种遗传相似度较低,亲缘关系较远。     

应用SSR标记对小豆种质资源的遗传多样性分析

利用24对SSR引物对158份栽培小豆及18份野生小豆资源进行遗传多样性分析。结果表明,栽培小豆的遗传变异水平显著低于野生小豆,其中18对引物在栽培小豆中能检测到多态性,平均等位变异数为3.0个,21对引物在野生小豆中能检测到多态性,平均等位变异数为2.6个。栽培小豆种质间平均遗传相似性系数为0.724,野生小豆间为0.605。基于类平均法的聚类分析可以将栽培小豆和野生小豆区分开,这与主坐标分析的结果基本吻合。不同来源的栽培小豆群体间也有一定的遗传分化。SSR分析不仅验证了小豆品种间的遗传背景与其系谱来源相吻合,而且揭示了同名种质天津红小豆之间的遗传差异。本研究为我国小豆种质资源育种及SSR标记在小豆多样性分析、基因标记、品种鉴定等工作提供了信息。     

应用SSR和ISSR标记分析栽培香稻品种的遗传多样性

本研究利用24对SSR引物和36个ISSR引物,分析33份来源于亚洲10个国家的香稻品种的遗传多样性。分别获得93条和181条多态性片段,每个SSR座位可检测3～8个等位基因,平均为4．23个;每个ISSR引物可检测3～8个多态性位点,平均为5．03个。根据SSR和ISSR标记计算的品种间遗传相似系数分别在0．294～0．884之间和0．595～0．867之间。聚类分析表明,利用两种标记所得的聚类结果基本上一致,与品种所处的3种气候类型变化基本相符。进一步证实SSR和ISSR标记是研究水稻种质资源分类有效的工具。     

SSR对黑龙江省主栽水稻品种抗瘟基因Pi-1的检测分析

应用水稻稻瘟病抗性基因Pi-1紧密连锁的3个微卫星标记RM144、RM224和MRG4766对黑龙江省49主栽水稻品种(系)进行抗瘟基因Pi-1检测分析。结果表明,用3个与抗瘟基因Pi-1紧密连锁的SSR标记同时对抗瘟基因Pi-1有检测是非常有效的途径,检测到富士光等14个水稻品种(系)含有Pi-1抗瘟基因,明确了该基因在黑龙江省水稻品种(系)中的分布情况,为分子育种、合理搭配种植品种等提供了理论依据。     

黑龙江省大豆遗传结构及遗传多样性分析

利用22个表型性状和60个微卫星(simple sequence repeat, SSR)位点对黑龙江省140份代表性种质(78份地方品种和62份育成品种)进行分析, 根据UPGMA (unweighted pair group method with arithmetic mean)和Model-base对SSR数据进行遗传结构划分。结果表明, 参试品种可分为2大类群, 第II类群的各项多样性指标均高于第I类群, 2个类群遗传距离为0.2427;PCO结果显示这2个类群分布在不同区域, 这与地理来源和育成年代密切有关。依据品种类型分为育成品种和地方品种两组, 后者的各项多样性指标均高于前者, 两组间的遗传距离为0.1131。依据表型数据的PCO分析表明, 分布区域与品种类型有关, 与SSR结构分类的结果吻合度低, 两组品种主要在3个主成分的6个表型性状上有所不同。它们不是2个相对独立的遗传群体, 根据分子标记和表型分类各有特点;建议在种质遗传多样性研究中将分子数据和表型数据结合起来。     

Molecular examination and genotype diversity of vernalization sensitivity and photoperiod response in old and modern bread wheat cultivars grown in Iran

Understanding the genetic factors governing developmental patterns and flowering time in breeding materials is required for the development of new wheat varieties for a specific environment. Iran is among the largest wheat producers in the arid and semi-arid regions of the Middle East and North Africa. The wheat germplasm grown in Iran is either developed nationally or is introduced from the CIMMYT global wheat program. For decades, the wheat breeding program in Iran focused on generating new varieties better able to grow in the predominant Iranian climatic conditions such as humidity at the reproductive stage, high temperature during reproductive stages (terminal heat stress), moderate temperature during the cropping season, and high probability of frost damage during early stages of growth. There have also been sub-programs aimed at developing drought and salinity-tolerant wheat cultivars in Iran. Knowledge of cultivars’ growth habits in Iran is currently limited to flowering in spring-sown nurseries. We identified allelic diversity in loci involved in vernalization response (Vrn) and photoperiod sensitivity (Ppd) in 60 bread wheat cultivars developed in Iran, CIMMYT, or ICARDA. This study revealed that the spring growth habit observed in most of the cultivars is conferred by a combination of recessive vrn-A1 and dominant Vrn-D1, Vrn-B1, and/or Vrn-B3 loci. This implies that most of the cultivars have minimal vernalization requirements for overwintering. Perhaps cold winters, even in the southern regions of Iran, provide sufficient vernalization conditions for cultivars possessing the recessive vrn-A1 allele. The germplasm investigated in this study revealed no evidence indicating selection for or against any specific Vrn and Ppd allele in our wheat breeding program.     

山西花生地方品种芽期耐寒性鉴定及SSR遗传多样性

低温寒害是引起花生产量和品质下降的主要因素之一, 培育和种植高产稳产耐寒性强的品种是降低低温寒害的理想途径。然而高耐寒性种质的缺乏和耐寒性鉴定的困难, 是限制耐寒性育种取得突破的主要原因。本研究对72份山西花生地方品种进行芽期耐寒性鉴定, 以其相对发芽率和相对发芽指数作为耐寒性评价指标, 初步将其分为高耐寒、耐寒、中感、敏感、高感5级。为了解山西花生地方品种耐寒性遗传多样性, 合理、高效利用耐寒型花生资源, 用多态性好的90对SSR引物评价了不同耐寒性花生品种, 结果显示, 参试品种遗传多样性存在较大差异, 在遗传距离为0.4时, 被聚类为三大类群。3份高耐寒品种和7份耐寒品种分别聚类到不同的3个类群中, 说明耐寒性花生遗传多样性丰富。     

国外种质对中国大豆育成品种遗传贡献的分子证据

用SSR标记对32份中国大豆品种与40份国外引进大豆育成品种祖先亲本的遗传多样性进行分析,以明确引进国外大豆种质对中国大豆育种的遗传贡献。结果表明,在22个SSR位点共检测到170个等位变异,中国大豆和引进国外大豆平均等位变异数分别为6.0和6.9个,遗传多样性指数都为0.71,国外品种中检测到48个特有等位变异,而中国大豆中仅检测到22个,且共有等位变异在中外大豆中的分布频率差异较大。聚类分析也发现中国育成品种与国外引进大豆存在较大差异。遗传组成分析发现,Amsoy和十胜长叶2个国外种质的引入使5个中国大豆育成品种增加了23个国外种质特有等位变异;其在育成品种中的保留比例为29.13%,但不同遗传背景中保留的等位变异不同,说明国外种质在中国大豆育种中起着重要作用,而且仍有很多特有等位变异没有被利用,可以继续作为亲本在中国大豆改良中发挥作用。     

水稻多基因型和单基因型品种抗病性及群体内稻瘟菌遗传多样性初析

利用多基因型集成品种群体(由多个类似表型的单基因型品种或品系组成)和单基因型品种群体,分析两种群体中的稻瘟菌群体遗传结构及发病情况。将这两种群体植株上所采集标样的菌株进行分离纯化,应用细菌基因组重复序列PCR技术(rep-PCR)获得各菌株指纹图谱,并将其划分为若干单元型进行多样性分析。结果显示,稻瘟菌多样性指数范围在集成品种群体内为0.521～0.603,在单一品种群体内为0.319～0.705,说明两种群体内的病菌多样性没有差异,稻瘟菌多样性在抗性弱的品种内低,抗性强的品种内高。病害调查结果表明,集成品种的实际病穗率低于预期发病率,差异极显著。由于集成品种群体中含有抗性强材料阻止了致病菌的扩散,从而控制了病害。进一步证实了种植集成品种是一条控制稻瘟病的有效途径。     

Rapid survey for presence of a blast resistance gene Pi-ta in rice cultivars using the dominant DNA markers derived from portions of the Pi-ta gene

The Pi‐ta gene in rice confers resistance to strains of the blast pathogen Magnaporthe grisea (Herbert) Borr. (anamorph Pyricularia oryza Cav.) containing the corresponding avirulence gene AVR‐Pita in a gene‐for‐gene fashion. The Pi‐ta gene is a typical nucleotide‐binding site type resistance gene. Nucleotide sequences distinguishing the resistant Pi‐ta and susceptible pi‐ta alleles were previously identified and used for developing DNA markers for a resistant Pi‐ta haplotype and three susceptible pi‐ta haplotypes. In the present study, the existence of the Pi‐ta gene in 141 rice germplasm accessions was rapidly determined using these markers, and the results were confirmed by inoculating rice germplasm with an M. grisea strain containing AVR‐Pita. The Pi‐ta gene was found in accessions from several major rice producing countries, including China, Colombia, Japan, Vietnam, the Philippines, Iran and the United States. The usefulness of DNA markers for rapid determination of the genotype of rice germplasm was thus demonstrated. The Pi‐ta gene also was found in rice cultivar known to contain the Pi‐ta² gene, although the allelic relationship of these genes remains to be determined. The presence of the Pi‐ta gene in landrace cultivars in several different geographical locations, the Philippines and Vietnam, other indica rice cultivars in China and Colombia suggest that the Pi‐ta gene may have spontaneously originated in indica rice cultivars. These results are useful for incorporating the Pi‐ta gene into advanced breeding lines by marker‐assisted selection for rice breeding programmes worldwide.     

Efficiency of SNP and SSR-based analysis of genetic diversity,population structure,and relationships among cowpea (<Emphasis Type="Italic">Vigna unguiculata</Emphasis> (L.) Walp.) germplasm from East Africa and IITA inbred lines

The extent of genetic diversity and relatedness of cowpea germplasm from East Africa are poorly understood. A set of 13 microsatellites (SSR) and 151 single nucleotide polymorphisms (SNPs) markers were applied to assess the levels of genetic diversity in a sample of 95 accessions of local cowpea germplasm and inbred lines of Vigna unguiculata. The average genetic diversity (D), as quantified by the expected heterozygosity, was higher for SSR loci (0.52) than for SNPs (0.34). The polymorphic information content was 0.48 for SSR and 0.28 for SNP while the fixation index was 0.095 for SSR and 0.15 for SNPs showing moderate differentiation and high gene flow among cowpea accessions from East African countries. The results of data analysis of both SSR and SNP markers showed similar clustering patterns suggesting a substantial degree of association between origin and genotype. Principal coordinate analysis (PCoA) with SSR and SNP markers showed that accessions were grouped into two and three broad groups across the first two axes, respectively. Our study found that SNP markers were more effective than SSR in determining the genetic relationship among East African local cowpea accessions and IITA inbred lines. Based on this analysis, five local cowpea accessions Tvu-13490, Tvu-6378, Tvu-13448, Tvu-16073, and 2305675 were identified to be tightly clustered sharing several common alleles with the drought tolerant variety Danila when analyzed with SSR and SNP markers. The findings will assist and contribute to future genetic diversity studies aimed at the genetic improvement of local Eastern Africa cowpea accessions for improved overall agronomic performance in general and breeding for drought tolerant in particular.     

1950年以来山东省主推小麦品种的遗传多样性演变

利用24对SSR引物对62个山东省1950年以来大面积推广小麦品种遗传多样性的演变情况进行了分析。结果表明24对引物均有较好的多态性,共扩增到100个等位变异片段(等位基因),平均每个标记获得4.167个等位基因,多态性信息量(PIC)值平均为0.527,变幅0.200～0.723,基因多样性指数变幅0.225～0.761,平均0.582。三个基因组的位点多态性存在明显差异,平均等位变异丰富度D>B>A,基因多样性指数和多态性信息指数B、D基因组接近,并明显高于A基因组。山东省小麦品种平均遗传丰富度、遗传多样性指数和平均遗传距离均以50年代较高(分别为3.042,0.531和0.596),然后缓慢下降,1980年代回升到顶峰(分别为3.250,0.560和0.616),然后迅速下降。62个品种遗传相似系数变幅为0.580～0.940,平均为0.723。按非加权类平均法(UPGMA)、在遗传相似系数0.719处将不同品种聚类成7类,基本与山东省不同时期育种骨干亲本及其衍生品种一致,说明山东省近60年来小麦育种与全国一样,围绕骨干亲本展开。由于特有种质资源的创造和应用,山东省小麦品种遗传多样性高于全国和其他麦区,尤其是1980年代,但之后迅速下降,必须引起足够重视。     

华南抗稻瘿蚊分子标记辅助育种

亚洲稻瘿蚊(Orseolia oryzae Wood-Mason)是华南的主要水稻害虫.选育抗虫品种是最有效的生态控制方法.本文综述1998-2006年抗性育种的进展.用AFLP方法对从中国广东省7个地点采集的4个生物型的DAN指纹进行分析;在对用RAPD和SSR技术分别对抗中国4个稻瘿蚊生物型的基因Gm6精细定位基础上,用与Gm6紧密连锁的STS和SSR标记开展分子标记辅助育种,创造了一批抗稻瘿蚊的新种质,包括育成了6个栽培稻和6个二系杂交稻和1个三系杂交稻并在农户试种,在中国广东成功地建立了分子标记辅助选育抗稻瘿蚊品种的技术体系.     

水稻稻瘟病抗性基因Bsr-d1功能标记的开发和利用

稻瘟病是危害水稻最严重的病害之一, 选育抗病品种是防治该病害最有效的方法。Bsr-d1是对稻瘟病菌具有广谱抗性的一个重要基因。为提高Bsr-d1基因在育种中的选择效率, 根据Bsr-d1与其感病等位基因bsr-d1在功能区域存在的单核苷酸差异, 设计和筛选出Bsr-d1基因不同类型的基因功能标记CAPs5-1和3Bsr-d1/3bsr-d1, 结合测序分析验证, 可准确鉴定出Bsr-d1的不同基因型。利用3Bsr-d1/3bsr-d1对34份籼稻品种、江苏历年来主要推广的110份粳稻品种、其他省份的13份粳稻品种、148份太湖流域地方粳稻资源和19份太湖流域地方籼稻资源进行了Bsr-d1基因型检测, 筛选到携带Bsr-d1基因的籼型资源11份, 271份粳型资源中均不携带Bsr-d1基因, 这也说明Bsr-d1主要分布在籼型水稻资源中, 在粳型资源中几乎不存在。本研究为Bsr-d1基因的育种利用和分子标记辅助选择奠定了基础。     

Genetic similarity among European winter triticale elite germplasms assessed with AFLP and comparisons with SSR and pedigree data

Genetic similarities (GS) based on molecular markers are well suited for direct exploration of relationships within a germplasm pool. The objectives of this study were to: (i) assess the genetic diversity in the European winter triticale germplasm by using AFLP markers, and (ii) compare the GS estimates of AFLP markers, simple sequence repeat (SSR) markers and MALÉCOT's coancestry coefficient (f). A representative set of 127 European winter triticale varieties and breeding lines, previously investigated with SSR, was assessed with 10 PstI/TaqI primer combinations (PC). AFLP analysis identified 344 polymorphic fragments with an average polymorphic information content per PC of 0.25 and a marker index of 8.56. GS‐values between genotypes (calculated after DICE) averaged 0.61 for AFLP and 0.43 for SSR. The mean f‐value was 0.06. Dendrograms based on ‘unweighted pair‐group method and arithmetic average’ showed no clear groupings within the triticale germplasm pool, but smaller clusters were consistently found. Both molecular marker systems were superior to the coancestry coefficient for genetic diversity assessment within the elite triticale germplasm.     

黑龙江省稻瘟病菌生理小种毒力基因分析与抗病育种策略

近年来黑龙江省稻瘟病危害程度加重,给水稻生产造成巨大损失。为了解当地稻瘟病菌生理小种及其毒性基因的组成与分布,有针对性地利用抗性基因,选育抗病品种和使之合理布局,本文利用9个日本鉴别品种、7个中国鉴别品种、31个抗稻瘟病单基因系及12个当地主栽品种,对2006年采自该省主要积温区不同水稻品种的173个稻瘟病菌株进行致病性测定。结果鉴定出55个日本小种,优势小种为017、077、037、377和047,总频率为42.29%。鉴别力比较结果证实日本鉴别品种比中国鉴别品种更适合于当地稻瘟病菌致病性变异与小种分化研究。在12个主栽品种中,除龙粳14、龙盾104外,其他品种已经或正在丧失对稻瘟病的抗性。Pi9基因在所有积温区对稻瘟病菌株的抗谱都最广(平均94.80%),是当前黑龙江省水稻育种上极有价值的抗性基因;基因Piz-5(CA)、Piz-5(R)、Pita-2(R)、Pita-2(P)、Pi12(t)和Pi20(t)对供试菌株有高于70%的抗谱,也具有较高的利用价值。黑龙江省当前抗稻瘟病育种的策略应该是,在利用抗源龙粳14、龙盾104和Pi9的基础上,通过分子标记辅助选择方法聚合一至多个广谱抗性基因;同时加强对稻瘟病菌种群的监测和新抗源的发掘,有针对性地向主栽品种导入新的抗性基因。     

陆地棉SSR标记遗传多样性及其与农艺性状的关联分析

分析陆地棉栽培种遗传多样性,通过关联分析寻找与棉花农艺性状相关联的分子标记,为分子标记辅助选择育种和提高棉花育种效率奠定基础。本文采用74个Simple sequence repeat(SSR)标记对172份陆地棉栽培种的基因组变异进行扫描,使用NTSYS-pc 2.20进行聚类,分析该群体遗传多样性;利用Structure 2.3.4软件分析群体结构,在此基础上结合田间表型数据,采用Tassel 2.1的一般线性模型(General linear model,GLM)进行关联分析,定位与农艺性状相关的QTLs。74个标记共检测到148个多态性位点,涉及246个等位变异,变异范围2~7个,平均等位变异数为3.32;引物的多态性信息含量(PIC)为0.0281~0.3733,平均值为0.2370;遗传相似系数变异在0.2816~1,平均值为0.5369,平均遗传相似系数为0.5369,表明我国陆地棉遗传基础狭窄,尽管国外及西北内陆棉区部分材料具有较丰富的遗传变异。聚类分析将该群体划分为12个亚群,不同棉区的材料交叉分布,且聚类结果基本与系谱吻合。群体结构分析却将172份供试材料划分为3个亚群;通过关联分析,发现30个位点与铃重、衣分、黄萎病抗性显著相关(P0.05),各位点对表型变异贡献率为2.24%~5.27%。     

利用SRAP与SSR标记分析不同类型甜菜的遗传多样性

为选育优质甜菜新品种, 指导种质资源引进和利用, 为进行分子标记辅助选择育种提供科学依据, 采用SRAP和SSR两种分子标记方法相结合, 对甜菜单胚雄性不育系及保持系等49份材料进行遗传多样性分析。利用4个表型差异显著的甜菜品系对SRAP的64对引物组合及SSR的11对引物组合进行扩增, 分别筛选出有效引物组合11对和9对。SRAP的11对引物组合共产生199条扩增带, 其中有86条多态性带, 多态性带的比率平均为43.7%。SSR的9对引物共产生35条扩增带, 多态性比率为100%。全部材料的平均遗传距离为0.3860, 平均遗传相似系数为0.6795, 大约30%的材料遗传距离或遗传相似系数具显著或极显著差异。遗传相似系数平均值比较, 多胚四倍体品系0.7264＞单胚杂交组合0.7243＞国外品种0.7060＞多胚二倍体品系0.6908＞单胚品系0.6837。在遗传距离0.20处, 将49个甜菜材料划分为A、B、C、D 4个类群, D类群又分为4个亚类, 较好地显示了甜菜材料丰富的遗传多样性。表明不同甜菜品种具有相当高的异质性, 国外与国内材料的遗传基础存在一定差异, 但生产应用的甜菜品种间存在亲缘关系较近、遗传基础较窄的倾向。