全 文 ：分子植物育种，2013年，第 11卷，第 4期，第 494-502页
Molecular Plant Breeding, 2013, Vol.11, No.4, 494-502
研究报告
Research Report
云南小麦亚种和四个稀有小麦种的遗传关系
周国雁 1 伍少云 1* 李文春 2 汤翠凤 1
1云南省农业科学院生物技术与种质资源研究所,云南省农业生物技术重点实验室,农业部西南作物基因资源与种质创制重点实验室,昆明,
650205; 2云南中医学院,昆明, 655000
*通讯作者, caiyunwu205cn@yahoo.com.cn
摘 要 利用和小麦断穗基因有关联的 8对 SSR引物，探讨了云南小麦亚种和乌拉尔图小麦、粗山羊草、一
粒小麦和圆锥小麦 4个稀有小麦种及普通小麦亚种中国春之间的亲缘关系。结果表明，8对 SSR引物在云南
小麦亚种的 37份材料中共检测到 387条等位片段，每对引物扩增到 35~71条，平均 48.375条；在已报道的
小麦断穗基因 Br2、Br3、Br1、Brt和 Br61所在的三个位点，即 xgwm32-3AS、xgwm72-3BS和 xgdm72-3DS上
云南小麦都有很高的遗传多样性，3个位点的多态性信息含量(PIC)在 0.763 9~0.871 3之间，多样性指数(I)为
1.609 7~2.201 8；云南小麦同粗山羊草种的亲缘关系较远，与乌拉尔图小麦、一粒小麦和圆锥小麦种的关系较
近，尤其和普通小麦亚种中国春的亲缘关系最近，但是，只有 8份云南小麦和中国春被划分在同一组。
关键词 云南小麦,断穗基因, SSR引物,稀有小麦种,亲缘关系
Genetic Relationships between Triticum aestivum subsp. Yunnanense and 4
Rare Wheat Species
Zhou Guoyan 1 Wu Shaoyun 1* Li Wenchun 2 Tang Cuifeng 1
1 Biotechnology and Germplasm Resources Institute, Yunnan Academy of Agricultural Sciences, Yunnan Provincial Key Lab of Agricultural Biotech-
nology, Key Lab of Southwestern Crop Gene Resources and Germplasm Innovation, Ministry of Agriculture, Kunming, 650205; 2 Yunnan University of
Traditional Chinese Medicine, Kunming, 655000
* Corresponding author, caiyunwu205cn@yahoo.com.cn
DOI: 10.3969/mpb.011.000494
Abstract Genetic relationships between Triticum aestivum subsp. yunnanense and, T. urartu, T. tauschii, T. mono-
coccum and T. turgiduum 4 rare wheat species and Chinese spring of T. aestivum subsp. aestivum, were explored.
The results showed that 387 allalic genes were detected from 37 accessions of T. aestivum subsp. yunnanense, and
35~71 alleles with the average of 48.375 alleles per SSR primers were detected at different SSR locus. Genetic
diversity of T. aestivum subsp. yunnanense were richer on three locations of xgwm32-3AS, xgwm72-3BS and
xgdm72-3DS, which were located gene ofBr2, Br3, Br1, Brt and Br61 of wheat brittle rachis gene reported.
Polymorphism information content (PIC) and Shannon’s diversity index (I) of T. aestivum subsp. yunnanense on
these locations were 0.763 9~0.871 3 and 1.609 7~2.201 8, respectively. Cluster analysis exhibited that genetic
relationship between 37 accessions of T. aestivum subsp. yunnanense and T. tauschii were further, and genetic
relationship between them and T. urartu, T. monococcum, T. turgiduum were closer. Especially, genetic relation-
ship between them and Chinese spring were the closest, but out of 8 accessions were only clustered into the same
group of Chinese spring.
Keywords Triticum aestivum subsp. Yunnanense, Brittle rachis gene, SSR primers, Rare wheat species, Genetic
relationship
收稿日期：2012-12-28 接受日期：2013-02-20 网络出版日期：2013-03-18
URL: http://5th.sophiapublisher.com/abstract-1274-mpbopa
基金项目：本研究由云南省科技厅项目(2010BB005)和云南省农业科学院专项共同资助
云南小麦(Triticum aestivum subsp. yunnanense,
2n=6x=42, AABBDD)成熟时有在外力影响下穗轴易
折断的原始特点，是分布在云南省澜沧江和怒江两
岸、高海拔山区(董玉琛等, 1981; 伍少云和奉有壁,
2001; 杨木军和伍少云, 2005, 云南科技出版社, pp.
457-636)的中国特有普通小麦亚种。其穗轴折断方式
是和西藏小麦(T. aestivum subsp. tibetanum)及马卡小
麦(T. aestivum subsp. macha)的方式相同的，即都是发
生下节位(杨木军和伍少云, 2005, 云南科技出版社,
pp.457-636;曾学琦等, 1989,云南农业科技, (5): 3-6)
或楔型(陈庆富, 1999;王志清和郑有良, 2004)断裂。
这种折断方式的断点发生在小穗与主穗轴连接处的
上方(陈庆富, 1999)，而断裂后的小穗是与自己的小
穗轴相粘连的。但是和西藏小麦不同的是，云南小麦
成熟时只在受到外力作用时才会发生穗轴断裂(董
玉琛等, 1981;杨木军和伍少云, 2005,云南科技出版
社, pp.457-636;曾学琦等, 1989,云南农业科技, (5):
3-6)，而西藏小麦的穗则是自然脱落(邵启全等, 1980;
陆平, 2000,西藏农业科技, 22(2): 23-27)。
云南小麦、西藏小麦、马卡小麦和斯卑尔脱小麦
(T. aestivum subsp. spelta)等栽培六倍体小麦成熟时
表现出的穗轴折断特点是其野生祖先乌拉尔图小麦
(T. urartu)、野生二粒小麦(T. turgiduum subsp. dicocc-
oides)和粗山羊草(T. tauschii)的野生特性延续，这种
特性对研究普通小麦的起源、演化及同祖先的亲缘关
系有重要意义。Chen等(1998)利用中国春单体和双
端体最先将西藏小麦 AS9053的断穗基因定位在染
色体 3DS上，并命名为 Br1。宋星(宋星, 2006,中国农
业大学, pp.1-42)和Watanabe等(2005)随后筛选到了
和西藏小麦西藏 1817、KU510的断穗基因有关联的
2对 SSR引物，即 GDM8和 GDM72，并分别建立了
着丝点-xgdm8 (45.8 cM)-xgdm72 (29.1 cM)-Br1和着
丝点 -xgdm8 (37.2 cM)-xgdm72 (23.6 cM)-Br1 的关
系。后者还从粗山羊草 KU2126 (普通小麦的二倍体
祖先)、野生二粒小麦(T. turgiduum subsp. dicoccoides,
DIC;普通小麦的四倍体祖先)、硬粒小麦 Langdon的
代换系(LDN)-DIC 3A和 LDN-DIC 3B和普通小麦-
粗山羊草渗入系 R-61中筛选到了断穗基因的相关
SSR引物，同时建立引物位点与基因之间的联系。其
中 KU2126和 R-61的断穗基因 Brt和 Br61被定位在
3DS上，与 SSR引物位点的关系分别是着丝点-xgd-
m8 (26.6 cM)-xgdm72 (19.7 cM)-Brt-xgwm183 (41.1 cM)
和着丝点 -xgwm661 (74.5 cM)-xgdm8 (29.4 cM)-
xgdm72 (27.5 cM)-Br61-xgwm2 (28.3 cM)-xgwm161
(40.1 cM)；代换系 LDN-DIC 3A和 LDN-DIC 3B的断
穗基因 Br2和 Br3被分别定位在 3AS和 3BS上，二
者与 SSR位点的关系分别为着丝点-xgwm5 (19 cM)-
xgwm32 (13.3 cM)-Br2-xgwm779和着丝点-xgwm72
(14.2 cM)-Br3-xgwm685 (32.8 cM)。
尽管云南小麦与西藏和马卡小麦有相同的断穗
方式，但是至今尚未对其断穗基因进行定位研究。因
此，尚不清楚其断穗基因的来源以及是否和西藏小
麦的断穗基因相同。所以，本研究试图用前人已筛选
到的和小麦断穗基因有联系的 SSR引物，探讨其和
稀有小麦种，特别是和粗山羊、野生二粒小麦两个普
通栽培小麦的祖先之间的遗传关系，并尝试通过引
物与基因、以及云南小麦和中国春之间的关系，找到
它和西藏小麦之间可能存在的一些分子生物学上的
联系，为对其断穗基因定位研究奠定基础。
1结果与分析
1.1云南小麦亚种被扩增出的多态性片段差异
包括 37份云南小麦在内的 47份参试材料被 8
对 SSR引物扩增出了 490条多态性片段，平均每个
SSR引物扩增出 61.25条(表 1)。其中，云南小麦被扩
增出了 387 条多态性片段，每对引物平均检测到
48.375条。但是，镇康顶芒铁壳麦(1) (云 0026)未被
引物 WMS2、双江长芒铁壳麦 (云 0017)未被引物
GDM72 (图 1)、永德短芒铁壳麦(云 0027)未被引物
WMS183扩增出产物；双江长芒铁壳麦(云 0016)、云
县无芒硬壳麦(云 0027)、镇康顶芒铁壳麦(1)、云县铁
壳麦(云 0022)、云县铁壳麦(2) (云 0023)、澜沧铁壳
麦(云 0607)和双江铁壳麦(云 0612)等 7份没有引物
WMS72的产物(图 2)。这说明云南小麦亚种不同品
种间的遗传多样性可能有所差异。除镇康铁壳麦(1)
(云 0028)外，云南小麦被引物 WMS32 (图 3)扩增出
的片段位置都低于野生二粒小麦的片段位置，被引
物WMS72扩增到的多态性片段大多和野生二粒小
麦的不同(图 2)。这种差异说明，云南小麦的断穗基
因可能和 Watanabe 等(2005)定位在野生二粒小麦
3AS和 3BS上的 Br2和 Br3不同。
1.2 不同种或亚种间的多态信息含量和多样性指数
差异
以材料总数为计算单元的每个 SSR位点的多态
性信息含量(PIC)和多样性指数(I)分别在 0.250 4~
0.902 7和 0.500 6~2.636 3之间，平均为 0.681 0和
1.606 0。其中，云南小麦的 PIC在 0.148 2~0.891 8之间。
云南小麦亚种和四个稀有小麦种的遗传关系
Genetic Relationships between Triticum aestivum subsp. Yunnanense and 4 Rare Wheat Species 495
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
按 PIC<0.25为低度、介于 0.25和 0.5之间为中
度、大于 0.5 为高度的多态性判断标准(魏会廷等,
2008,自然科学进展, 18(9): 987-993)，5 个种 8 个亚
种间的多态性信息含量有很大的差异。粗山羊草种
的 2份材料在 xgwm72-3BS和 xgwm183-3DS位点
没有多态性(PIC=0)，而在 xgwm5-3AS、xgwm72-3BS
和 xgwm2-3DS等 6个位点有中度到高度的多态性
(PIC= 0.444 4~0.666 7)；一粒系小麦(包含乌拉尔图小
麦种,野生和栽培一粒小麦亚种)的 3份材料在 xgw-
m5-3AS、xgwm32-3AS、xgwm2-3DS和 xgwm8-3DS
4位点有中、高度的多态性(PIC=0.375 0~0.666 7)，但
是在 xgwm72-3BS、xgwm72-3DS、xgwm161-3DS和
xgwm183-3DS 4个位点无多态性；圆锥小麦种(即二
粒系小麦,包括野生二粒小麦,东方小麦,波兰小麦
和波斯小麦 4 个亚种)的 4 份材料在 xgwm5-3AS、
xgwm32-3AS、xgwm72-3BS、xgwm2-3DS和 xgwm8-
3DS 5个 SSR位点上都表现出了较高的多态性水平
(PIC=0.375 0~0.693 9)，但是在 xgdm72-3DS、xgwm-
161-3DS和 xgwm183-3DS3位点则无多态性；而普
通小麦亚种中国春只在 xgwm5-3AS、xgwm2-3DS和
图 2引物WMS72对参试材料的扩增结果
注: M: DL2000 marker; 1~47:为 47份参试材料的序号(表 2)
Figure 2 Result of experiment materials were amplified by SSR primer WMS72
Note: M: DL2000 marker; 1~47: The number of 47 accessions materials (table 2)
图 1 SSR引物 GDM72对参试材的扩增结果
注: M: DL2000 marker; 1~47:为 47份参试材料的序号(表 2)
Figure 1 Result of experiment materials were amplified by SSR primer GDM72
Note: M: DL2000 marker; 1~47: The number of 47 accessions materials (table 2)
496
表
1
与
断
穗
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因
相
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云南小麦亚种和四个稀有小麦种的遗传关系
Genetic Relationships between Triticum aestivum subsp. Yunnanense and 4 Rare Wheat Species 497
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
图 3引物WMS32对实验材料的扩增结果
注: M: DL2000 marker; 1~47:为 47份参试材料的序号(表 2)
Figure 3 Result of experiment materials were amplified by SSR primer WMS32
Note: M: DL2000 marker; 1~47: The number of 47 accessions materials (table 2)
xgwm8-3DS 3个位点上有高度多态性(PIC=0.5)；除
xgwm183-3DS位点外，云南小麦在 xgwm5-3AS、xg-
wm32-3AS和 xgwm72-3BS等 7位点都有高度的多
态性(PIC=0.526 5~0.891 8)。
从判断多样性高低的另一个指标、Shannon多样
性指数(I)看(表 1)，以参试材料总数为计算单元时，
参试材在 xgwm5-3AS、xgwm32-3AS、xgwm72-3BS、
xgwm2-3DS和 xgdm72-3DS等 5 个 SSR 位点都有
较高的遗传多样性(I=1.457 7~2.636 3)，占位点总数的
62.5%。但是，不同种或亚种的遗传多样性也有明显
差异。2 份粗山羊草在 xgwm72-3BS和 xgwm183-
3DS 位点无多样性(I=0)，在 xgwm5-3AS、xgwm32-
3AS、xgwm2-3DS、xgwm8-3DS、xgdm72-3DS和 xg-
wm161-3DS 6个位点的多样性也很低(I=0.636 5~
1.098 6)；一粒系小麦、二粒系小麦和中国春的遗传多
样性水平也较低(I=0.562 3~1.2770)；云南小麦在 xg-
wm32-3AS、xgwm72-3BS、xgwm2-3DS和 xgdm72-
3DS等 4个位点上都有丰富的遗传多样性(I=1.609 7~
2.496 1)。
1.3云南小麦和 4个稀有小麦种的遗传聚类分析
根据 NTSYS PC-2.1e软件按 UPGMA方法构建
的遗传聚类树形图(图 4)，47 份材料被分成两大类
群。第一类只包括分别来自陕西和中东地区的粗山
羊草，表明普通小麦亚种中国春、云南小麦亚种和这
2份粗山羊草的亲缘关系较远，它们的 D基因组不
太可能是这 2份粗山羊草提供的。第二类包括了除
粗山羊草外的全部 45份材料，但是可被再分为 3个
亚类。第一亚类包含一粒系和二粒系小麦的 7份材
料及 1份云南小麦(凤庆铁壳麦,云 0020, XM0907)，说
明这 8份材料之间有非常近的亲缘关系。其中，野生
和栽培一粒小麦被首先聚在一起，其后才和乌拉尔
图小麦相聚，表明前二者之间有较后者更近的遗传
关系，证明栽培一粒小麦的确起源于野生一粒小麦；
圆锥小麦种中波兰小麦亚种和波斯小麦亚种被划分
在一起，并首先和一粒系小麦聚成类，而野生二粒小
麦亚种和东方小麦亚种被首先单独分在一起，然后
再和波兰小麦、波斯小麦及一粒系小麦聚类。这说明
同为圆锥小麦种的波兰小麦、波斯小麦和东方小麦
的起源与演化可能有一定差异，前两者可能有最近
的共同祖先，而东方小麦可能是由野生二粒小麦演
化而来的。第二亚类只包含 1份云南小麦，即镇康铁
壳麦(1) (云 0028, ZM08792)。第三亚类则含盖了除
镇康铁壳麦(1)和凤庆铁壳麦(云 0020, XM0907)外
的35份云南小麦和中国春小麦。该亚类可再分 3组，
中国春、腾冲铁壳麦(云 0001)、双江铁壳麦(1) (云
0008)、双江长芒铁壳麦(云 0016)、云县长芒硬壳麦
(云 0026)、龙陵顶芒大河头小麦(云 0005)、双江铁壳
麦(6) (云 0012)、凤庆白壳光头铁壳麦(云 0021)和云
县铁壳麦(4) (云 0024)等 9份材料被分在第一组，说
明这 8份云南小麦、尤其是腾冲铁壳麦(云 0001)和
中国春的遗传关系最近。第二组包括镇康顶芒铁壳
麦(1) (云 0033)、永德顶芒铁壳麦-1 (云 0040)和永德
顶芒铁壳麦(1) (云 0047)等 14份。第三组包括双江
498
图 4基于 8对 SSR引物的 47份材料的遗传聚类图
注: 1~47:为 47份参试材料的序号(表 2)
Figure 4 Genetic clustering chart of 47 materials bass on 8 SSR
primer
Note: 1~47: The number of 47 accessions materials (table 2)
铁壳麦(8) (云 0013)、双江铁壳麦(云 0015)和双江铁
壳麦(云 0007)等 13份。
2讨论
虽然宋星(宋星, 2006,中国农业大学, pp.1-42)和
Watanabe等(2005)分别筛选出了和西藏小麦断穗基
因有一定联系的 SSR引物 GDM8和 GDM72，但是
这两对引物和 Br1的连锁关系较弱，可能不适宜用
作检测小麦断穗基因的 SSR分子标记。所以，没有在
大多数云南小麦中发现有 GDM8或 GDM72扩增出
的迁移率一致的条带。同样，也因为已报道的WMS-
32、WMS72等引物和断穗基因 Br2、Br3、Brt、、Br61之
间的连锁关系，也没有在多数云南小麦中发现引物
WMS32和WMS72等扩增出的位置相同的条带。
除双江长芒铁壳麦(云 0017)外，引物 GDM72扩
增到的云南小麦的条带较中国春的大有 22份，11份
的条带和中国春的相当，3 份的条带较中国春的小
(图 1)。根据刘亚西(2005)利用 GDM72扩增西藏半
野生小麦 AS9053和中国春小麦 3DS，得到的 AS9053
的条带较中国春的条带小的结果，证明云南小麦和
西藏小麦 AS9053在位点 xgdm72-3DS或 Br基因上
是有差异的。因为 AS9053恰好是 Chen等(1998)用
于定位西藏小麦断穗基因 Br1的材料。另外，这个引
物对陕西粗山羊草扩增出的条带只和 3份云南小麦
的条带相当，而扩增出的中东粗山羊草的条带和 1
份云南小麦(凤庆白壳光头铁壳麦,云 0021)的条带
相当，说明云南小麦和 2份粗山羊草在 xgdm72-3DS
位点也有较大的差异。
本研究聚类分析的结果也许从另一角度支持了
中国杂草型节节麦很可能是由伊朗或中东地区的野
生型节节麦经丝绸之路传入中国中原地区(魏会廷
等, 2008,自然科学进展, 18(9): 987-993)和中国杂草
型节节麦可能没有参与中国普通小麦的起源(王海燕
等, 2005; 刘登才和房洪, 2003; 蔡华等, 2006) 的观
点，也可能为云南小麦和中国春在核型及带型上没
有较大差别(吕萍和张自立, 1983,遗传, 5(4): 20-22)
的结果提供了一些分生物学上的证据。但是应当指
出，在 37份云南小麦亚种中只有 8份和中国春划分
在同一组，说明云南小麦亚种内部可能已有明显的
遗传分化，并且只有少部分和中国春的进化水平相
当或类似。还应当指出的是，由于本研究选用的 SSR
引物与目标基因的连锁关系及植物材料的原因，可
能导致分析会有偏差。因此，有必要在今后的研究中
首先对云南小麦的断穗基因进行精确定位，筛选出
和目标基因紧密连锁的标记并增加更多的粗山羊
草、野生二粒小麦等材料，开展更深入地研究，才能
较准确地揭示云南小麦亚种和普通小麦的祖先、西
藏小麦、马卡小麦和斯卑尔脱小麦等稀有小麦种或
亚种的遗传亲缘关系。
3材料与方法
3.1植物材料与 SSR引物
本研究所用的 37份云南小麦和中国春均来自云
南省作物种质中期库，另外 9份材料由中国农业科
学院作物科学研究所李秀全老师提供(表 2)。所有材
云南小麦亚种和四个稀有小麦种的遗传关系
Genetic Relationships between Triticum aestivum subsp. Yunnanense and 4 Rare Wheat Species 499
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
表 2 47份参试材料
Table 2 The cultivar of 47 accessions
序号
No.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
材料
Cultivar
粗山羊草 a
T. tauschii a
粗山羊草 a
T. tauschii a
野生一粒小麦
T. monococcum
subsp. boeoticum
乌拉尔图小麦
T. urartu
栽培一粒小麦
T. monococcum
subsp. monococcum
野生二粒小麦
T. turgiduum
subsp. dicoccoides
东方小麦
T. turgiduum
subsp. turanicum
波兰小麦
T. turgiduum
subsp. potonicum
波斯小麦
T. turgiduum
subsp. persicum
中国春
T. aestivum subsp.
Aestivum cv. Chinese
spring
腾冲铁壳麦
Tengchongtiekemai
龙陵大河头小麦
Lomglingdahetou-
xiaomai
龙陵长芒大河头小麦
Longlingchanghedahe-
touxiaomai
龙陵顶芒大河头小麦
Lomglingdingmangda-
hetouxiaomai
双江铁壳麦(1)
Shuangjiangtiekemai(1)
双江铁壳麦(6)
Shuangjiangtiekemai(6)
云南 /全国统一 /
原单位保存编号
No. of Yunnan, unifying and
foemer unit conservation
云 1339/RM0165/京 Ae42
Yun1339/RM0165/Jing Ae42
云 1340/RM0179/京 Y57
Yun1340/RM0179/Jing Y57
云 1341/京 BO1/MY341
Yun1341/Jing BO1/MY341
云 1342/京 VR1/MY4048
Yun1342/Jing VR1/MY4048
云 1343/京MO4/MY3952
Yun1343/Jing MO4/MY3952
云 1345/XM945/京 DS1
Yun1345/XM945/Jing DS1
云 1348/京 TR3/MY4011
Yun1348/Jing TR3/MY4011
云 1349/京 PO6/MY3957
Yun1349/Jing PO6/MY3957
云 1350/京 PS1/MY3418
Yun1350/Jing PS1/MY3418
云 1284
Yun1284
云 0001/ZM08780
Yun0001/ZM08780
云 0003/XM0910
Yun0003/XM0910
云 0004/XM0911
Yun0004/XM0911
云 0005/XM0912
Yun0005/XM0912
云 0008/XM0900
Yun0008/XM0900
云 0012/XM0902
Yun0012/XM0902
序号
No.
17
18
19
20
21
22
23
24
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
材料
Cultivar
双江铁壳麦(8)
Shuangjiangtiekemai(8)
双江铁壳麦 b
Shuangjiangtiekemai b
双江长芒铁壳麦 b
Shuangjiangchang-
mangtiekemai b
凤庆铁壳麦
Fengqingtiekemai
凤庆白壳光头铁壳麦
Fengqingbaikeguang-
toutiekemai
云县铁壳麦(4)
Yunxiantiekemai(4)
云县长芒硬壳麦
Yunxianchangmang-
tiekmai
云县无芒硬壳麦
Yunxianwumang
tiekemai
镇康铁壳麦(1)
Zhenkang tiekemai(1)
镇康顶芒铁壳麦(1)
Zhengkang dingmangtieke-
mai(1)
永德短芒铁壳麦
Yongdeduanmangtiekemai
永德顶芒铁壳麦-1
Yongdedingmangtiekemai-1
顶芒铁壳麦(3)
Dingmang tiekemai(3)
永德顶芒铁壳麦(8)
Yongdedingmangtiekemai(8)
永德顶芒铁壳麦(1)
Yongdedingmangtiekemai(1)
永德铁壳麦 b
Yongdetiekemai b
永德红硬壳麦
Yongdehongyingkemai
凤庆硬壳麦 b
Gengqing yingkemai b
云南 /全国统一 /
原单位保存编号
No. of Yunnan, unifying and
foemer unit conservation
云 0013/XM0903
Yun0013/XM0903
云 0015
Yun0015
云 0016
Yun0016
云 0020/XM0907
Yun0020/XM0907
云 0021/ZM08794
Yun0021/ZM08794
云 0024/XM0895(ZM08-
790)
Yun0024/XM0895(ZM08-
790)
云 0026/ZM08782
Yun0026/ZM08782
云 0027/ZM08783
Yun0027/ZM08783
云 0028/ZM08792
Yun0028/ZM08792
云 0033/XM0936
Yun0033/XM0936
云 0034/XM0924
Yun0034/XM0924
云 0040/XM0916
Yun0040/XM0916
云 0042/XM0917
Yun0042/XM0917
云 0044/XM0918
Yun0044/XM0918
云 0047/XM0915
Yun0047/XM0915
云 0601/XM0920
Yun0601/XM0920
云 0617/XM0914
Yun0617/XM0914
云 0623/XM0908
Yun0623/XM0908
500
云南小麦亚种和四个稀有小麦种的遗传关系
Genetic Relationships between Triticum aestivum subsp. Yunnanense and 4 Rare Wheat Species
注: a: 1和 2号材料分别来自中国陕西省和中东地区; b: 19和 40, 18、44和 45, 34和 35, 36、46和 47号材料在钱曼懋编著(钱曼
懋, 1989,中国农业科技出版社, pp.48-50)中即是同名的，本文沿用
Note: a: The number one and the number two materials were from Shanxi province of China and MIDE, respectively; b: Name of 19
and 40, 18, 44 and 45, 34 and 35, 36, 46 and 47 materials are the same on the book of Qian (Qian, 1989, China Agricultural Science and
Technology Press, pp.48-50), this paper therefore dont modify it
序号
No.
35
36
37
38
39
40
材料
Cultivar
凤庆硬壳麦 b
Gengqing yingkemai
临沧铁壳麦 b
Lincangtiekemai
双江铁壳麦(0)
Shuangjiangtiekemai(0)
双江铁壳麦(4)
Shuangjiangtiekemai(4)
双江铁壳麦-4
Shuangjiangtiekemai-4
双江长芒铁壳麦 b
Shuangjianchangmang
gtiekemai
云南 /全国统一 /
原单位保存编号
No. ofYunnan, unifying and
foemer unit conservation
云 0624/XM0909
Yun0624/XM0909
云 0006/XM0927
Yun0006/XM0927
云 0007/XM0899
Yun0007/XM0899
云 0009/ZM08806
Yun0009/ZM08806
云 0011/ZM08837
Yun0011/ZM08837
云 0017/XM0898
Yun0017/XM0898
序号
No.
41
42
43
44
45
46
47
材料
Cultivar
云县铁壳麦
Yunxiantiekemai
云县铁壳麦(2)
Yunxiantiekemai(2)
澜沧铁壳麦
Lancangteikemai
双江铁壳麦 b
Shuangjiang tiekemai
双江铁壳麦 b
Shuangjiang tiekemai
临沧铁壳麦 b
Lincangteikemai
临沧铁壳麦 b
Lincangtiekemai
云南 /全国统一 /
原单位保存编号
No. ofYunnan, unifying and
foemer unit conservation
云 0022/ZM08781
Yun0022/ZM08781
云 0023/XM0894
Yun0023/XM0894
云 0607/XM0926
Yun0607/XM0926
云 0612/XM0904
Yun0612/XM0904
云 0613/XM0905
Yun0613/XM0905
云 0616/XM0932
Yun0616/XM0932
云 0608/XM0928
Yun0608/XM0928
续表 2
Continuing table 2
料的新鲜、无病斑幼嫩叶采自本所试验地。选用的 8
对 SSR引物(表 1)由上海捷瑞生物工程有限公司合
成，其序列来自 http://wheat.pw.usda.gov/。10×Buffer
(含Mg2+浓度 18 mmol/L)、dNTP和 Taq DNA聚合酶
则购自 TaKaRa。
3.2 DNA提取及 SSR扩增与电泳
首先，按照改良的 CTAB 法(夏铭等, 1999; 柴
建芳等, 2006) 提取所有参试材料幼嫩叶的全基因组
DNA，并配制成待用的 DNA样品。然后，在事先优化
(周国雁等, 2012)的总体积为 25 μL的反应体系(包括
有 Taq DNA 聚合酶 1.5 U, SSR 引物 0.14 μmol/L,
dNTP 0.25 mmol/L, Mg2+ 1.8 mmol/L和 30 ng的模板
DNA,并用 ddH2O补足至 25 μL)中用 T-Gradiant (Bi-
ometra,德国) PCR仪扩增目标 DNA。其扩增条件为
94℃预变性 3 min，44个循环；按照 94℃变性 1 min，
50℃复性 1 min，72℃延伸 2 min，最后 72℃延伸
10 min，于 4℃保存。扩增结束后，用 2%的琼脂糖凝
胶进行电泳，并在 0.5×TBE的电泳缓冲液和紫外透
射仪下观察扩增结果，最后照相记录电泳信息。
3.3数据处理
根据同一引物在所有材料中扩增出的片段与标
准 DNA分子量的相对迁移位置，按照其分子量由大
至小或所处位置由高至低的次序，将所有材料划分
成 1、2、3、4…等不同的组。在同组材料中将有条带的
都记为 1，无带或条带不清晰则被记为 0。然后，按带
型分别读取所有材料的条带信息，建立 0、1数据矩
阵。按照 PIC=1-鄱Pi2和 I=-鄱PilnPi分别计算各 SSR
位点的多态性信息含量和 Shannon多样性指数。式
中 Pi为某个 SSR 位点在第 i 组等位基因或条带出
现的频率。采用 NTSYS PC-2.1e软件统计分析各参
试材料之间的遗传距离，并按 SAHN (sequential agg-
lomerative hierarical nested cluster analysis)方法和非
加权成对群算术平均数方法(unweighted pair-group
method with arithmetic average, UPGMA)构建遗传聚
类树形图。
作者贡献
周国雁是本研究的实验设计、数据分析者与论
文初稿撰写者；李文春参与了本研究的实验设计，是
501
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
实验研究的具体执行人；汤翠凤参与了实验设计讨
论；伍少云是项目研究的构思者及负责人，并指导实
验方案的设计、数据分析与论文描写，负责本文的修
改。全体作者都阅读并同意最终的此文本。
致谢
本研究由云南省科技厅项目(2010BB005)和云
南省农业科学院专项共同资助。感谢中国农业科学
院作物科学研究所李秀全老师提供了本项研究的部
分种质资源材料。
参考文献
Cai H., Qiao Y.Q., Wang Y.J., Zhao R., and Zhang C.H., 2006, A
Study on the chromosome karyotype of ruderal Triticum
tauschii L. in cornfield, Zhongzi (Seed), 25(6): 4-5, 9 (蔡华,
乔玉强,王业精,赵茹,张传和, 2006,麦田杂草节节麦染
色体核型分析研究,种子, 25(6): 4-5, 9)
Chai J.F., Liu X., and Jia J.Z., 2006, A rapid isolation method
of wheat DNA suitable for PCR analysis, Zhiwu Yichuan
Ziyuan Xuebao (Journal of Plant Genetic Resources), 7(2):
246-248 (柴建芳,刘旭,贾继增, 2006,一种适于 PCR扩增
的小麦基因组 DNA快速提取法, 植物遗传资源学报, 7
(2): 246-248)
Chen Q.F., Yen C., and Yang J.L., 1998, Chromosome location
of the gene for brittle rachis in the Tibetan weedrace of com-
mon wheat, Genet. Resour. Crop Ev., 45(5): 407-410
Chen Q.F., 1999, Discussion on origin of Chinese endemic wheat,
Guizhou Nongye Kexue (Guizhou Agricultural Sciences),
27(1): 20-25 (陈庆富, 1999,中国特有小麦起源探讨,贵州
农业科学, 27(1): 20-25)
Dong Y.C., Zhen D.S., Qiao D.Y., Zeng X.Q., En Z.C., and Chen
X.R., 1981, Expedition and investigation of Yunnan wheat
(Triticum aestivum ssp. yunnanense King), Zuowu Xuebao
(Acta Agronomica Sinica), 7(3): 145-152 (董玉琛,郑殿升,
乔丹扬,曾学琦,恩在诚,陈勋儒, 1981,云南小麦(Triticum
aestivum ssp. yunnanense King)的考察与研究,作物学报, 7
(3): 145-152)
Liu D.C., and Fang H., 2003, Study on the role of Chinese Ae.
tauschii in the evolution of Chinese common wheat lan-
draces, Xinan Nongye Xuebao (Southwest China Journal of
Agricultural Sciences), 16(1): 32-35 (刘登才,房洪, 2003,中
国节节麦在中国特有小麦系统演化中的作用,西南农业
学报, 16(1): 32-35)
Liu Y.X., 2005, SSR polymorphisms between Tibetan weedrance
and Chinese spring on chromosome, Thesis for M.S., Si-
chuan Agricultral University, Supervisor: Zheng Y.L., and
Wei Y.M., pp.1-8 (刘亚西, 2005,西藏半野生小麦与中国
春 3DS染色体上 SSR标记多态性分析, 硕士学位论文,
四川农业大学,导师:郑有良,魏育明, pp.1-8)
Shao Q.Q., Li C.S., and Basang C.R., 1980, Semi-wild wheat
from Xizang (Tibet), Yichuan Xuebao (Acta Genetica Sinica),
7(2): 149-156 (邵启全,李长森,巴桑次仁, 1980,西藏半野
生小麦,遗传学报, 7(2): 149-156)
Wang H.Y., Wang X.E., Chen P.D., and Liu D.J., 2005, Allelic
variation and genetic diversity at HMW glutenin subunits
loci in Yunnan, Tibetan and Xinjiang wheat, Zhongguo
Nongye Kexue (Scientia Agricultura Sinica), 38(2): 228-233
(王海燕,王秀娥,陈佩度,刘大钧, 2005,云南、西藏与新疆
小麦高分子量谷蛋白亚基组成及遗传多样性分析,中国
农业科学, 38(2): 228-233)
Wang Z.Q., and Zheng Y.L., 2004, Advances on the study of Ti-
betanum semi-wild wheat, Mailei Zuowu Xuebao (Journal
of Triticeae Crops), 24(4): 133-135 (王志清,郑有良, 2004,
西藏半野生小麦研究进展,麦类作物学报, 24(4): 133-135)
Watanabe N., Takesada N., Fujii Y., and Martinek P., 2005, Com-
parative mapping of genes for brittle rachis in Triticum and
Aegilops, Czech J. Genet. Plant Breeding, 41(2): 39-44
Wu S.Y., and Feng Y.B., 2001, Preliminary study on drought re-
sistance of Triticum aestivum ssp. yunnanense King, Zhiwu
Yichuan Ziyuan Kexue (Journal of Plant Genetic Resources),
2(2): 27-30 (伍少云,奉有壁, 2001,云南小麦(Triticum aes-
tivum ssp. yunnanense King)的抗旱性鉴定研究初报,植物
遗传资源科学, 2(2): 27-30)
Xia M., Luan F.S., and Li J.P., 1999, Study on influencing factors
of RAPD and optimization of RAPD experiment conditions,
Zhiwu Yanjiu (Bulletin of Botanical Research), 9(2): 195-199
(夏铭,栾非时,李景鹏, 1999, RAPD影响因素的研究及实
验条件的优化进展,植物研究, 9(2): 195-199)
Zhou G.Y., Li W.C., and Wu S.Y., 2012, Optimization of SSR-
PCR reaction system adapted to primers for brittle rachis and
stripe rust resistance in Triticum aestivum ssp. yunnanense
King, Fenzi Zhiwu Yuzhong (online) (Molecular Plant Breed-
ing), 10: 1191-1198 (周国雁, 李文春, 伍少云, 2012, 适于
云南小麦断穗和抗条锈病引物的 SSR-PCR反应的体系
优化,分子植物育种(online), 10: 1191-1198)
502