基于SSR、InDel分子标记的红甜菜遗传多样性分析

本研究旨在了解21份国内外红甜菜品种的遗传多样性及其演化地位。利用Indel和SSR分子标记，对21份红甜菜遗传多样性研究。结果表明，InDel标记共得到25个基因位点，24个位点具有多态性，Shannon’s信息指数平均值为0.583，Nei’s基因多样性指数平均值为0.370，等位基因K为2~4个，平均2.4个，平均观测杂合度为0.235，期望杂合度0.398，多态信息含量PIC值为0.330；SSR标记共扩增出28个基因位点，全部具有多态性，平均每个标记扩增出3.5个多态性基因位点，Shannon’s 信息指数平均值为0.926，Nei’s基因多样性指数平均值为0.548，等位基因K为2~7个，平均4.625个，平均观测杂合度0.399，期望杂合度0.587，多态信息含量PIC值为0.523。本研究发现红甜菜品种大多因亲缘关系较近，因此在选育新品种时，建议尽量选择遗传距离较远的品种作为亲本。     

用SSR标记分析1949—2005年华南地区常规籼稻主栽品种遗传多样性及变化趋势

利用均匀分布于水稻基因组的300个SSR标记对95个华南地区不同年代常规籼稻主栽品种进行分析,研究该地区常规稻品种的遗传多样性及其变化趋势。检测到236个SSR标记有多态性,共获得776个等位基因,每个位点等位基因2~12个,平均3.29个,共有206个位点的等位基因数介于2~4个,占全部多态性位点的87.3%。多态性标记位点的PIC值平均为0.42,变化范围为0.041~0.790。不同染色体的位点多态性差异显著,其中第10染色体的位点平均等位基因数最多,PIC值最高,而第5染色体的位点平均等位基因数最少,PIC值最低;6个年代中,50~70年代育成品种包含等位基因数呈显著的上升趋势,70年代达最高值2.83,随后逐渐下降。分子方差分析(AMOVA)结果显示不同年代间遗传变异仅占总体变异的3.77%,但仍达极显著水平(P0.001)。不同年代育成品种的遗传距离(GD)呈下降趋势。聚类分析结果显示,在遗传相似系数(GS)为0.685处可将品种区分为5大类,表明华南地区各时期的常规稻品种遗传改良都是围绕少数骨干亲本进行的。试验结果显示,华南地区籼稻品种的遗传多样性狭窄且随年代而变化,70年代以后呈下降趋势,在今后的育种中应扩大亲本选材范围、拓宽育种亲本的遗传基础以提高育成品种的遗传多样性。     

不同类型江苏粳稻主推品种的遗传多样性分析

利用48对SSR分子标记对2007—2013年江苏省审定的65份不同类型常规粳稻品种和7份对照品种进行遗传多样性分析。结果表明：42对分子标记在供试材料间存在多态性,42对SSR标记共检测到101个等位基因,变化范围为2~4个,平均每个位点2.40个。基因多样性指数变异范围为0.03~0.64,平均0.21。多态信息含量(PIC)变异范围为0.03~0.58,平均0.18。65份江苏省常规粳稻品种间的遗传相似系数变异范围在0.78~0.97之间,平均0.91,95.4%的供试品种其遗传相似系数在0.87~0.97之间。3个不同类型的粳稻品种群体内,迟熟中粳检测出的等位基因数量最高,迟熟中粳的平均位点PIC值和基因多样性指数均高于晚粳品种和中熟中粳。UPGMA聚类结果表明,以遗传相似系数0.87为界,可将除‘通鉴981’、‘扬农稻1号’和‘盐稻10号’以外的62份江苏省常规粳稻品种分为2类;江苏省大面积生产主推粳稻品种的遗传多样性不够丰富,品种间的遗传距离较小,同一育种单位选育的品种间遗传距离更小。     

供试品种的遗传多样性与籼型水稻优良恢复系回交导入改良

选取53个SSR标记,分析了55份参试水稻种质的遗传多样性和亲缘关系,以期为选配组合与改良亲本提供参考.本试验共检测到267个等位变异,平均每个位点等位变异数为5.04个,变化范围为4～7个;53个SSR标记的多样性指数(PIC)平均为0.624,变化范围是0.287～0.786.55份不同材料大体上可分为籼稻和粳稻两大类,各品种间遗传距离在0.588～0.996之间.明恢86与53份供体亲本间的相似性系数为0.655～0.850,蜀恢527与53份供体亲本间的相似性系数为0.640～0.873.试验结果表明检测SSR多态性是研究水稻品种之间遗传差异的高效、准确的手段之一,为高代回交导入群体的有利基因发掘和利用提供了有益的参考.     

基于分子标记的栽培番茄遗传多样性与遗传结构分析

为分析国内外收集的栽培番茄间的遗传多样性,了解其亲缘关系,本研究选择31对InDel标记与10对SSR标记对96份国内外栽培番茄种质资源进行遗传多样性和遗传结构分析。结果表明,共检测到87个等位基因,平均每个位点等位基因数为2.122个;主等位基因频率变化范围为0.589～0.995,平均值为0.874;基因多样性指数变化范围为0.010～0.496,平均值为0.200;多态性信息含量为0.010～0.404,平均为0.172。96份栽培番茄种质资源间的遗传距离为0.012～0.728,平均遗传距离为0.216。通过聚类分析,将96份栽培番茄材料在遗传距离为0.306时划分为三个类群。通过遗传结构分析,在K=3时,将96份栽培番茄划分为三个群体,两种类群划分有相似的结果。聚类分析和遗传结构分析结果表明,来自不同国家的栽培番茄混杂分布,具有相似的遗传背景,96份栽培番茄种质资源的类群划分与其地理来源之间无直接关系。该研究可为栽培番茄种质资源的有效利用、亲本选择和新品种的遗传改良提供依据。     

中国普通野生稻与栽培稻种SSR多样性的比较分析

采用48对SSR引物对288份我国普通野生稻和栽培稻的遗传多样性进行比较分析。结果显示, 共检测到505个等位基因, 每个位点的等位基因数变幅为5~20, 平均10.5个; 平均Nei基因多样性指数(He)为0.731, 变幅为0.384(RM409)~0.905(RM206)。普通野生稻遗传多样性高于栽培稻种, 栽培稻等位基因数和平均Nei基因多样性指数分别为普通野生稻的70.2%和88.2%, 其中, 栽培稻地方品种和选育品种等位基因数分别为普通野生稻的65.4%和53.0%, 选育品种等位基因数仅为地方品种的81.1%。AMOVA分析表明, 总变异的10.3%是由于种间SSR遗传差异所引起的, 不同SSR位点种间的分化程度不同, 在0.7%~46.3%之间, 有43个位点种间遗传分化达到显著水平, 其中以RM427分化最为明显, 达46.3%。聚类分析表明, 中国普通野生稻总体偏粳, 极少数广东、海南材料偏籼。     

黑龙江省部分审定玉米品种亲本自交系的遗传多样性分析

黑龙江省气候条件特殊,血缘关系有些混杂,系谱关系已不太清楚,种质资源匮乏问题尤为突出。利用SSR分子标记技术,分析黑龙江省近年来审定玉米品种亲本自交系的遗传多样性,从79对SSR核心引物目录中,选出43对引物对18份玉米自交系和5个标准测验种进行遗传多样性研究,共检测到174个等位基因位点,每对引物检测到2～8个等位基因,平均每个位点的等位基因变异数4.35个,平均多态性信息量为0.586。UPGMA聚类分析结果表明,23份自交系划分为4个类群。结果表明黑龙江省玉米生产上推广品种的亲本自交系仍然集中在兰卡斯特群和瑞德群两大杂种优势群。     

寒地水稻种质资源遗传多样性分析

水稻是重要的粮食作物之一,寒地稻作区是中国重要的粮食基地。种质资源的遗传多样性是寒地水稻育种亲本选育的前提和基础。本研究利用分布于水稻12条染色体上的50对SSR引物对192份寒地水稻种质资源进行遗传多样性检测。结果显示:共检测到217个等位位点,等位位点数目平均值为4.34,供试的SSR标记中被检测到的等位位点数目变幅在2～10个之间;各位点检测到的主要等位基因频率平均值为0.568 7,变幅在0.229 1～0.986 8之间;位点间基因多样性平均值为0.532 1,变幅为0.026 1～0.849 0;观测杂合率平均值为0.009 9,变幅为0～0.396 7,其中41个位点为纯合;多态信息含量平均值为0.482 9,变幅为0.025 8～0.831 0,供试寒地水稻种质遗传多样性较低。基于Nei's遗传距离将192份寒地水稻种质资源进行聚类分析,将供试种质分为20个类群。本研究分析了寒地水稻种质资源的遗传多样性,为寒地水稻遗传育种的亲本选择提供了参考依据。     

新疆冬小麦地方品种与育成品种基于SNP芯片的遗传多样性分析

新疆是我国西北重要的小麦优势产区和消费区。解析新疆冬小麦地方品种与育成品种之间的遗传多样性和亲缘关系,对新疆冬小麦育种中杂交组合的合理选配以及后代选择具有重要的指导意义。本研究利用小麦55K SNP(single nucleotide polymorphism)芯片对134份新疆冬小麦地方品种及54份育成品种进行全基因组扫描,估算其品种间的遗传距离,揭示其遗传多样性。结果表明,所有SNP位点的多态性比率达到95.62%(50,743/53,063)。每条染色体分布1068～2616个多态性位点,多态性标记在基因组间分布呈现ABD。188个品种间的两两遗传距离在0.002～0.723之间,平均为0.378。其中134个地方品种两两之间的遗传距离在0.002～0.400之间,平均为0.070; 54个育成品种两两之间的遗传距离在0.004～0.337之间,平均为0.114; 134个地方品种与54个育成品种之间的遗传距离在0.605～0.723之间,平均为0.699。聚类结果显示可将所有材料分为10个不同类群。综合SNP和系谱分析,育成品种与地方品种之间的遗传差异最大,其次是育成品种之间,而地方品种之间遗传差异最小。鉴于育成与地方品种之间较大的遗传差异,新疆冬小麦品种可以利用地方种来丰富其育种的种质基础,拓宽遗传背景,进而提高当地小麦育种水平。本研究为新疆冬小麦品种选育和改良提供了重要的理论指导。     

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。     

青海省审定小麦品种SSR遗传多样性分析及分子身份证的建立

小麦是青海省重要的粮食作物,本研究从分子水平上明确青海省审定小麦品种的遗传多样性现状并建立其分子身份证,为青海省小麦育种和资源保护提供理论依据。利用从520对SSR引物中筛选出的212对具有清晰扩增条带的引物,对青海省66个育成小麦品种进行研究。结果表明,19对引物扩增结果表现为单态,193对引物扩增结果表现为多态,共扩增出724个等位变异,变异范围为2~10个。多态性引物的多态信息含量（polymorphism information content,PIC）变化范围为0.03~0.86,平均为0.51。A、B、D 3个基因组的平均等位变异丰富度（allelic richness,R_s）和平均遗传多样性指数（Nei’s genetic diversity index,H_e）均为A>B>D。小麦的7个同源群中,第2同源群多样性指数最高,第7同源群多样性指数最低。在多样性研究的基础上,利用23对引物组合,构建了66个小麦品种的分子身份证,可将它们完全区分开,为青海省小麦品种的鉴定提供参考。     

利用SSR标记进行优质冬小麦品种(系)的遗传多样性研究

遗传多样性研究对于作物育种具有重要意义. 选择分布于21条小麦染色体上的59对SSR引物对48个优质冬小麦新品种(系)进行了遗传多样性分析. 共检测出209个等位位点, 每对引物等位位点数在2～9之间, 平均为3.5个. 位点多态性信息含量PIC变幅为0.16～0.87, 平均0.56. 8个引物组合在一起可将全部品种区分开来, 48个品种可分为五类,     

普通小麦D染色体组微卫星分子标记遗传差异研究

本研究采用微卫星(SSR)分子标记技术, 对我国不同生态区的6个春小麦品种(系)及北方冬麦区的17个冬小麦品种(系)D染色体组的遗传多样性进行了分析. 结果显示, 23个微卫星引物在23份材料间共扩增出65个等位基因, 平均每个引物为2.9个. 分析发现, 冬小麦群体内检测到的等位基因数(60个)及平均遗传距离(0.4504)明显高于春小麦(48     

The genetic diversity of old and modern Siberian varieties of common spring wheat as determined by microsatellite markers

The objective of this study was to assess genetic diversity within old and modern common spring wheat (Triticum aestivumL.) varieties cultivated in Siberia and to find out whether old Siberian varieties could be a potential source for genetic diversity in modern wheat breeding in Siberia. A set of 54 varieties was analysed using 22 wheat microsatellite markers (WMS), determining 23 loci located on 19 different chromosomes. In total, 151 alleles were detected with an average of 6.6, ranging from three to 11 alleles per locus. The average genetic diversity value (polymorphic information content) was 0.70. WMS located in the B genome produced more alleles per locus (7.6) compared with WMS located in the A (6.0) and D (6.0) genomes. Genetic similarity values between varieties ranged from 0.19 to 0.96 and were used to produce a dendrogram. With a few exceptions the varieties studied were clustered in two nearly equal groups consisting of predominantly old (released before 1960) and modern (released in 1960‐90s) varieties, respectively. Genetic diversity values within these two groups were similar with 0.60 and 0.58, respectively. The numbers of group‐specific alleles were 34 and 29, respectively. A significant variation in frequencies of 79 shared alleles was observed. The results obtained by using genomic microsatellite sequences demonstrated that breeding has not resulted in a decrease in the genetic diversity in Siberian spring wheat. However, significant quantitative and qualitative changes in allelic frequencies of different loci were detected. It may be suggested, that old Siberian common spring wheat varieties are a potential basis for genetic diversity in modern wheat breeding in Siberia.     

“十五”大豆创新种质和1968—1995年间育成品种的SSR遗传结构及遗传多样性分析

对22份“十五”攻关培育的创新种质和22份大豆育成品种进行了24个SSR标记的分析比较,目的是在分子水平上阐明创新种质的遗传结构特点,为拓宽我国大豆育成品种遗传基础及亲本选择提供理论依据。本研究在24个SSR位点共发现231个等位变异,其中15.8%（36个等位变异）为创新种质所特有,特别是在与大豆胞囊线虫紧密连锁的Satt309位点上验证了一个我国独有的等位变异。结合UPGMA和Model-based聚类结果,将创新种质和育成品种分为4组,第Ⅰ组由13份来自东北和山西的创新种质组成;第Ⅱ组由8份来自东北的育成品种组成;第Ⅲ组由8份来自黄淮海和南方的大豆种质组成,其中创新种质和育成品种各为4份;第Ⅳ组由4份育成品种组成,分别来自吉林、黑龙江、河南和山西。遗传多样性分析结果表明,利用国外种质和野生大豆创造的创新种质丰富了东北地区育成品种的遗传多样性。因此,应加强利用国外种质、我国栽培大豆地方品种和野生大豆等优异资源,在创造优异大豆新种质的同时,拓宽我国大豆的遗传基础。     

山东省普通小麦醇溶蛋白Gli-1和Gli-2位点等位基因的遗传变异

采用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳(A-PAGE),分析了山东省种植面积较大的37个小麦品种醇溶蛋白Gli-1和Gli-2位点等位基因的组成特点。结果表明,山东小麦在醇溶蛋白Gli-1 (Gli-A1、Gli-B1和Gli-D1) 和Gli-2 (Gli-A2、Gli-B2和Gli-D2) 位点存在多样性,共鉴定出58个等位基因,出现频率较高的有6个,分别为Gli-A1a (48.6 %)、Gli-B1l (35.1%)、Gli-D1k (35.1%)、Gli-A2b (35.1％)、Gli-B2g (35.1％)和Gli-D2a (29.7％),其中Gli-B1l出现频率较高,表明1BL/1RS易位系在山东小麦中存在比较普遍。醇溶蛋白6个主要位点的遗传变异系数较高,平均为0.7930,变幅为0.7297～0.8269,其中Gli-D2位点遗传多样性最高,Gli-A1最低。对具有优质醇溶蛋白等位基因Gli-B1b或Gli-A2b的品种进行了高分子量谷蛋白亚基的组成分析,表明烟农15、烟优361、山农98-1和山农93-52同时含有优质谷蛋白5＋10亚基,在小麦育种中可利用这些优质亚基基因。     

Allelic changes in bread wheat cultivars were associated with long-term wheat trait improvements

Genetic impacts under selective breeding of agricultural crops have been frequently investigated with molecular tools, but inadequate attention has been paid to assess genetic changes under long-term genetic improvement of plant traits. Here we analyzed allelic changes with respect to wheat trait improvement in 78 Canadian hard red spring wheat cultivars released from 1845 to 2004 and screened with 370 mapped SSR markers. The improvements in quality, maturity, yield, disease, stem rust, leaf rust, sawfly resistance, and agronomy were considered. A total of 154 (out of 370) loci with significant allelic changes across 21 chromosomes were detected in the 78 wheat cultivars separated into improved versus non-improved groups for eight traits. The number of significant loci for improving a trait ranged from four for quality to 68 for yield and averaged 35. Many more loci with significant allelic reduction for improving a trait were detected than those with significant allelic increase. Selection for early maturity introduced more alleles, but improving the other traits purged more alleles. Significantly lower numbers of unique alleles were found in the cultivars with improved traits. The distributions of unique allele counts also varied greatly across the 21 chromosomes with respect to trait improvement. Significant SSR variation between two cultivar groups was observed for improvement in seven traits, but not in stem rust. The proportional SSR variation residing between two groups ranged from 0.014 to 0.118. The proportional SSR variations within the improved cultivar groups consistently were much lower than those within the non-improved groups. These findings clearly demonstrate the association between allelic changes and wheat trait improvements and are useful for understanding the genetic modification of the wheat genome by long-term wheat breeding.     

Changes in allelic frequency over time in European bread wheat (Triticum aestivum L.) varieties revealed using DArT and SSR markers

A collection of 189 bread wheat landraces and cultivars, primarily of European origin, released between 1886 and 2009, was analyzed using two DNA marker systems. A set of 76 SSR markers and ~7,000 DArT markers distributed across the wheat genome were employed in these analyses. All of the SSR markers were found to be polymorphic, whereas only 2,532 of the ~7,000 DArT markers were polymorphic. A Mantel test between the genetic distances calculated based on the SSR and DArT data showed a strong positive correlation between the two marker types, with a Pearson’s value (r) of 0.66. We assessed the genetic diversity and allelic frequencies among the accessions based on spring- versus winter-wheat type as well as between landraces and cultivars. We also analyzed the changes in genetic diversity and allelic frequencies in these samples over time. We observed separation based on both vernalization type and release date. Interestingly, we detected a decrease in genetic diversity in wheat accessions released over the period from 1960 to 1980. However, our results also showed that modern plant breeding have succeeded in maintaining genetic diversity in modern wheat cultivars. Studying allelic frequencies using SSR and DArT markers over time revealed changes in allelic frequencies for a number of markers that are known to be linked to important traits, which should be useful for genomic screening efforts. Monitoring changes in the frequency of molecular DNA markers over time in wheat cultivars may yield insight into alleles linked to important traits that have been the subject of positive or negative selection in the past and that may be useful for marker-assisted breeding programs in the future.     

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。