全 文 ：麦类作物学报 2 0 0 5 , 2 5 ( z ) : 2 0 ~ 2 5
Jo u nr
a l o f T
r i t ic e a e C r o P s
一粒小麦种质遗传多样性分析
梅铭凤 , 姚国旗 , 江 玉梅 , 马正 强
(南京农业大学作物遗传育种 与种质创新国家重点实验室 , 南京 2 1 0 0 9 5)
摘 要 : 为 了从野生一 粒小 麦中发掘有用 基因 , 随机选取 3 个普通小麦 E S T 一 S S R 标记和定位于 小麦 A 基
因组 的 41 个普通小 麦基 因组 D N A 一 S S R 标记 , 对 35 份一粒小麦 、 3 份四倍体 小麦和 1 份普通 小麦进行 了遗传
多样性分析 。 结果表明 , 在扩增这些标记位点 的 引物 中有 45 对在一粒小麦上有扩增产物 , 其中 3 3 对检浏出位
点 多态性 , 而且基 因组 D N A 一 S S R 标记 的 多态检测率明显高于 E S T ~ S S R 标记多态检侧率 。 这些 多态位 点包括
21 1 个等位位 点 , 平均每 个位点有 6 . 03 个等位 变异 。 利 用 P H Y LI P 分析软件按 u P G M A 方 法对这些一粒小麦种
质进行了聚类分析 , 以遗传距离 0 . 5 为界 , 可 以将其分为 7 种类型 。 这种聚类关系与对应种质的 白粉病抗性呈
现 出一定的相关性 , 因此根据聚类 结 果可 以在一定程度 上推测 相关种质所携带的杭白粉病基 因的起 源 和变异 。
对一拉 小麦与野生二杠小麦种质的遗传距 离的分析结果表明 , 不 同来源 的二粒小麦的 A 基 因 组可能有不 同的
起源 。
关键词 : 一 拉小 麦 ; s S R ; 遗传多样性
中图分类号 : 5 51 .2 1 ; 5 3 30 文献标识码 : A 文章编号 : 10 0 9一 1 O4 1( 2 0 0 5 )0 1一。。 2 0 一 06
C h a r a ct e r i z i n g t h e G e n e t i c D i v e r s it y o f a G r o u p o f E in k o r n W h
e a t L iu e s
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l t y , N a n J , n g 2 1 00 9 5 , C h in a )
A b s t r a e t : I n o r d e r t o id e n t i f y a n d
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一 o n e 罗 n o m e D N A 一d e r i v e d S S R m a r k e r s t h a t l o e a t e o n t h e A
g e n o m e o f e o m m o n w h e a t
.
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,
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T h e e lu s t e r s d i s p la y e d e o n s i d e r a b le e o r er s Po n d e n e e t o t h e P o w d e r y m il d e w r e o i s t a n e e o f
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b a s e d e l u s t e r in g m ig h t p r o v id e r e a s o n a b l e c lu e f o r t h e o ir g i n a n d
v a r i a t io n o f t h e p o w d e r y m idl e w r e s i s t a n e e g e n
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T h e g e n e t ie d i s t a n e e s b e t w e仑 n t h e e in k o r n a n d e m m e r
w h e a t il n e s im p lie d t h a t t h e A g e n o m e o f e m m e r l in e s h a v e m u lt ip l e o r ig i n s
·
K ey w o r d s
: E i n k o r n w h e a t ; S S R ; G e n
e t ie d iv e r s i t y
小麦遗传多样性研究是小麦种质资源发掘 ·保护及利用的基础 ,但现代的育种模式常导致小麦品种
间遗传多样性的降低 ,使得其改 良的遗传基础变得愈来愈狭窄 。 如贾继增等川对来 自 15 个国家的 1 种
普通小麦的遗传多样性研究分析发现 ,普通小麦品种间的遗传相似系数都在 。 . 8 以上 。 因此 , 要进一步
提高育种潜力 ,必须丰富育种材料的遗传多样性 。
小麦近缘物种一粒小麦 (T . m , 、 co cu m , 染色体组 A A ) ,是普通六倍体小麦 A 基因组供体源 , 具有
丰富的遗传多样性 ,其中还蕴藏着大量可转育的有利基因 ,如抗叶锈病 、 秆锈病 、 白粉病 、 穗发芽及耐胁
迫基因等〔多一妇 。 为了从一粒小麦中转移有用基因 ,本研究利用微卫星 D N A 对 30 多份材料进行了标记指
纹图谱分析和分群 ,并以白粉病抗性为例 , 一探讨这种分群与性状的联系 。 此外还分析了它们与部分四倍
收稿 日期 : 20 0 4一 07 一 05 修回日期 : 20 。飞一 10 一 15
基金项 目 : 国家杰出青年科学基金项 目 ( 3 00 2 5 03 0) 。
作者筒介 : 梅铭凤 ( 1 9 8。一 ) ,女 . 生物化学与分子生物学方向 在读硕士 。
通讯作者 : 马正强 ( 1 9 6 3一 ) .男 , 教授 ,博士生导师 。 研究方向为生物技术与分子育种 。
1 期 梅铭凤等 :一粒小麦种质遗传多样性分析 · 21 ·
体和六倍体普通小麦间的多态性 , 以期为利用分子标记转移有用基因提供依据 。
1 材料和方法
1
.
1 供试材料
供试材料为引 自世界不同地 区的 35 份一粒小麦 ( T . m伽~ cu m L
.
)
,
2 份野生二粒小麦 〔T . d ic co -
c耐 e s ( K o r n ) T h e ll . 」, 1 份硬粒小麦 [ T . d u r u m ( D e s f . ) M K 〕和 1份六倍体普通小麦 ( T . a e s t iv : `m I J . )
(表 1 ) 。
表 1 供试材料的起源及其对 白粉病的抗性
一工些丝上卫业卿丝型些业竺些丝竺 竺竺竺鲤竺竺塑州坐竺些矍竺一材料编号 /名称
C o d e / n a m e
21 4 5 6
2 1 4 5 7
2 1 4 5 8
2 1 4 5 9
2 1 4 60
2 1 4 6 1
2 14 62
2 14 63
2 14 6 4
2 14 6 5
2工4 6 6
2 1 4 6 7
2 1 4 6 8
2 1 4 6 9
2 1 4 70
2 1 4 7 1
2 14 72
2 14 7 3
2 14 7 4
2 14 7 5
类型 S p e e i e s 来源 O r i g i n
刀 2口月 之洲刃心 ` “ 刀 2
刀之口刀 咬涅飞理 ` “ 刀之
口 ` C U冷 2
日` ` “ 刀 己
尹刀〔粉之〔汉了口亡乙 “ 刀 2
夕刀口 沪2之赶了口己 C “ 刀 2
刀 2口 尹2〔砚刁` C U刀之
刀汪口 矛2〔丫 口曰 了U力 2
土耳其 T u r k e y
土耳其 T u r k e y
土耳其 T u r k e y
土耳其 T u r k e y
土耳其 T u r k e y
西班牙 S p a i n
西班牙 s p a i n
葡萄牙 p o r t u g u a l
波斯尼亚 OB sn ia
抗性
R e s i s t a n e e
S
R
R
S
R
S
R
R
丑.T.界.
阿尔巴尼亚 A lba in a
阿尔巴尼亚 A lha in a
意大利 I t a ly
英 国 U K
英 国 U K
英 国 U K
塞尔维亚 S e r b i a
匈牙利 H u n g a r y
阿尔巴尼亚 A lha in a
德国
英国
G e r m a n y
U K
材料编号 /名 称 类型
C浏 e / n a m e S p e e i e s
2 14 7 6 T m on 况况 c z`爪
2 14 7 7 T
. 切洲 oc 优 c z乙m
2 1 4 7 8 T
. 脚洲口` 口` ` 艺乙次
2 1 4 7 9 T
.
m伽。 “ 〕c c祝m
2 1 4 8 0 T
. 阴胡 oc o’ c u m
2 1 4 8 2 T
. 阴洲 口` 口` e 乙`附
2 1 4 8 3 T
. 州 on “ oc ` 况m
2 1 4 84 T
.
m洲oc 口“ 砚叨
2 1 4 8 6 T
. 叨on 。` O c c 之乙m
2 14 8 7 T
. 勿少 Zoc oc c ` :加
2 14 8 8 T
.
m on
〔址了o ` c “ 斑
2 1 5 1 5 T 阴 an o c oc c 之`: m
2 1 5 1 6 T
.
m傲优口。 了u m
2 1 5 2 1 T
.
m朋 oc oc c u m
2 1 5 2 2 T
. 阴溯 o c“ c u m
2 1 4 3 9 T d 比优 c o ld 邵
2 1 4 4 0 T
.
d l’ oc c o i汉e s
2 1 4 4 1 T d u
r 乙乙沪n
扬麦 15 8 T . a e 、 t vl u m
Y a n g m a i 1 5 8
来源 抗性
O r ig i n R e s i s t a n e e
英 国 U K R
日本 J a p a n R
波斯尼亚 OB sn ia R
未知 U n k n o w n H R
罗马尼亚 R o m a n i a S
未知 U n k n o w n S
阿塞拜疆 A z e r ba iia n R
前苏联 F o r m e r U S R S
匈牙利 H u n g a r y S
匈牙利 H u n g a r y S
塞尔维亚 S e r bi a S
西班牙 S p a i n S
阿尔巴 尼亚 A lb a n ia S
德国 G e r m a n y S
日本 J a p a n S
未知 u n k n o w n R
未知 u n k n o w n R
未知 u n k n o w n s
中国 C hi n a S
注 : S一感病 ; R一免疫 ; H R一高抗 。 N o t e : 5 m e a n s u s e e p t ib l e ; R m e a n im m u n e ; H R m e a n h ig h ly r e s is t a n t .
1
.
2 基因组 D N A 提取
取新鲜嫩 叶 3一 5 9 , 置于液氮中快速研磨 , 采用 S D S 法川提取 D N A 并检测其质量和浓度 , 用 T E
稀释至 20 n g /拼L 备用 。
1
.
3 S S R 分析
随机选取位于 A 基因组上的 41 个基因组 D N A 一 S S R 标记 ,其 中包括 19 个 g w m 系列标记画 9〕和 2
个 B a r C 系列标记 ( p . C r e g a n 实验室 , h t t p : / / w w w . b a . a r s . u s d a . g o v / r e s e a r e h / ) 以及 3 3 个来 自于小麦
E S T 序列的 C w m 系列标记 (由中国农业科学院贾继增实验室惠赠 ) 。
P C R 反应在 P T C 一 2 2 5 P e lt ie r T h e r m a l C y e le r 上进行 ,反应体积为 2 2 . 5 拌I J ,包含 2 0一 3 0 n g 模板 ,
1 0 m m o l
·
L 一 ` T r is 一H C I ( p H 值 8 . 3 ) , 5 0 m m o l · L 一 ` K C I , 1 0 0 胖m o l · I J 一 ` dN T p , 1 5 0 拜m o l · L 一 ’ M g C 12 ,
O
·
2 o m O I
·
I
J 一 `弓l物 , 1 U T a q a s e o p C R 反应程序为 : 9 4℃预变性 3 m i n , 9 4℃变性 4 0 5 ,退火 (退火温度视
具体引物不同 ) 40 5 , 72 ℃延伸 5 0 5 , 35 个循环 ,最后在 72 C延伸 5 m in 。 扩增产物在 8 %的非变性聚丙烯
酞胺凝胶上电泳 ,恒压 1 60 V , 电泳 6 h 后银染 、 照相 。
1
.
4 白粉病抗性鉴定
把待鉴定的材料种植于温室的鉴定盘 中 ,并在其中随机设置苏麦三号作为对照 。 当第一叶完全展开
时用取 自南京地 区小麦群体中自然发生的白粉菌混合菌种接种 ,接种时温室的温度为 14 一 2 ℃ ,相对
湿度为 80 % ~ 90 % ,接种后 7 ~ 10 d 当对照苏麦三号完全发病时 ,按免疫 、 高抗和感病三种类型 ,记载抗
病性 (表 l) 。
1
,
5 数据分析
按 L el ey 等 〔 , 。」的方法对标记基 因型进行记录 ,采用 A n d er so n 等口 `」的方法计算等位位点多态信息
2 2 麦 类 作 物 学 报 葵 卷
量 ( P o l ym o印h is m i n f o mr a t i o n 。 Q n t e n t
尸IC 一 1一 乏 (尸户“
~ 1
P I C )
表 2 不同类型 sS R 标记所检测的等位位点数和多态信息量
T a b l e Z N o
.
o f P o l y m
o r P h i c l o c i a n d t h e e o r r e s P o n d in g a l l e l e s d七t e c t e d b y
S SR m a r k e r s d e r iv e d f r o m g e n o m i e D N A a n d E S T s
, a n d t h e i r P IC
v a l u e
标记类型
S o u
r e e o f
S S R
m a r k e r
标记数
N o
.
o王
P r否m e r s
s u r v e y e d
多态标记数
N 。 斑
p o ly m o r p h i e
m a r k e
r
多态位点数
N O
.
o f
p o ly mo
r p h i e
l o e i
平均等位位点数
A V e r a
N o
!罗
U l
多态信息量
P I C
a l l e l e s / l o e i
3
.
G7
6
.
8 1
6
.
0 3
0 5 5 7
0
, 右0 9
0
.
57 3
度ō1 .一50乙1工nj跄13红3仪
(尸、 为第 1 种等位位点 占总等位
位点的比率 )
采用 N el : 2 ,的方法计算遗传
相似系数 G￡一 ZN洲 ( N ` + 凡 ),
其中 N i 和 Nj 分别为 i 和 i两材
料的总 等位位点数 , iN j 为 i 和 j
两材料的共有等位位点数 。 遗传
距离 G力一 1一 GS 。 利用 G D 值按
不加权成对群算术平均法 ( U P G -
M 凡 )进行聚类分析 。 统计分析软
件 采 用 P H Y L IP 软 件 包 中 的
N e ig h b o r 和 D o a w g r a m 软件 。
基因组 G e n o m e
c D N A
合计 C o rn b i n e d
表 3 一粒小麦间的平均遗传距离和变异范围以及
一粒小麦与四倍体小麦种质 间的遗传距离
T a b l e 3 hT
e a v e r a g e G D a n d i t s r a n g e a 血o n g t h e e in k o r n w h e a t a e e e s i on s
s 妞 r v e y e d , a n d th e g e n e t ie d i s t a n e e s b e t w e e n t h e e i n k o r n w h e . t
a n d t e t r a p l o id w h e a t a e c e s s io n s in v e s t ig a t e d
材料编号
C闭 e
一粒小麦
E i n ko
r n w h 已a t
四倍体小麦
T
e t ar p l o id w h e a t
2 结果与分析
.2 1 微卫星标记多态性
由表 2 可知 ,在所用的 74 对
S S R 引物中 , 牛5对在供试一粒小
麦材料中有扩增产物 ( 占总引物
的 61 % ) , 其中 3 对检测出位点
多态性 , 这些 多态 位点包 括 21 1
个 等位 位点 , 平 均 每个 位 点有
6
.
03 个等位变异 , 2 / 3 的多态位
点都有至少 5 个等位位点 。 多态
位点最丰富的位点是 X g w m 6 17 ,
有 n 个 等 位 位 点 , c w m 24 5 、
B a cr O 1 9
、 价 a c G2 9 、 B a r e 0 5 2 、 B a r -
C 0 6 7
、
B r a e Z O6 和 g w m o o 4 等 7 个
标记 只检 测 到 2 个 等 位位 点 。
lP c 的变幅为 .0 0 56 一 。 . 8 69 , 平
均为 0 . 57 30
在有扩增产物的 45 个 s s R
标记中 ,其 中来源于基因组 D N A
的 2 7 个 S S R 标记检测出 2 个
多态位点 ,多态率为 81 . 5 % ; 而
在来源于 E ST 序列的 18 个标记
中只有 n 个检测出多态位点 , 多
态率为61 . 1% 。 显然前者的位点
多态性要高于后者 ,这一结果与
uE aj y l 等呻」结论是一致的 。 但从
平均 等位 位 点数或 IP C 来 看 ,
E S T
一
S S R 标记反而 比基 因组 SS R
平均遗传距离
A v e
r a g e G D
变异范围
R a n g e
2 14 3 9 2 14 4 0 2 1 4 4 1
2 1 4 5 6
2 1 4 5 7
2 14 5 8
2 14 5 9
2 14 6 0
2 1 46 1
2 1 4 6 2
2 14 6 3
2 1 4 64
2 14 6 5
2 14 6 6
2 14 6 7
2 14 6 8
2 14 6 9
2 14 7 0
2 14 7 1
2 14 7 2
2 14 7 3
2 14 7 4
2 14 7 5
2 14 7 6
2 14了7
21 4 7 8
2 14 7 9
2 14 8 0
2 14 8 2
2 14 8 3
2 14 8 4
2 14 8 6
2 14 8 7
2 14 8 8
21 5 1 5
2 15 1 6
2 1 5 2 1
21 5 2 2
A v e
r a g e
0
.
57 3
0
.
6 1 0
0
.
5 9 4
0 5 8 4
0
.
6 0 0
0 6 0 6
0
.
6 14
0
.
5 52
0
.
5 5 2
0
.
5 19
0
.
5 2 2
0
,
5 9 6
0
.
5 8 6
0
.
6 0 7
0 5 8 3
0
,
5 5 1
0 6 4 8
Q
.
6 6 5
0
.
6 1 4
0
.
5 7 8
0
.
5 7 0
0
,
5 7 1
O
,
5 7
0
.
6 4工
0
.
5 6 1
0
.
5 3 8
0
.
5 5 5
0
.
57 5
0
.
5 1 8
0 5 27
0 5 6 9
O
、
5 75
0
.
7 06
0
.
6 7 1
0
。
5 87
0
.
5 8 5
0
.
2 1 6 ~ 0
.
78 4
0
.
4 0 5 ~ O
`
7 5 7
0 3 5 1 ~ 0
.
7 8 4
0
.
2 1 6 ~ 0
.
7 5 7
0
.
4 3 2 ~ 0
.
7 5 7
0
.
4 2 9一0 8 1 1
0 4 0 5 ~ 0
.
7 8 4
0
,
OQ O一 0 . 7 3 0
0
.
0 0 0 ~ 0
一
7 3 0
0
.
2 4 3一 0 . 7 5 7
0
.
24 3 ~ 0
.
6 7 6
0
.
4 3 2 ~ 0
.
7 8 4
O 今0 5一 0 . 7 5 7
0
,
3 5 1 ~ 0
.
8 1 1
0 4 0 5一 0 . 7 5 7
0
.
4a 5~ 0
.
7 5 7
0
.
3 24 ~ 0
.
8 1 1
0
.
3 2 4 ~ 0
.
8 G5
0
.
5 14 ~ 0 7 3 0
0
. 哇0 5 ~ 0 . 7 3 0
0
.
4 32 ~ 0
.
7 0 3
0
.
4 5 9 ~ 0 7 3 0
0
.
4 3 2 ~ 0
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70 3
0 3 7 8 ~ 0 7 8 4
0
.
18 9 ~ 0 7 3 0
0
.
18 9 ~ 0
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7 3 0
0
.
2 9 了~ 0 , 78 4
0 4 5 9 ~ 0
.
7 0 3
O
_
24 3 ~ 0
.
6 7 6
0
.
2 4 3 ~ 0 70 3
0
.
4 0 5 ~ 0
.
7 3 0
0 4 3 2 ~ 0
、
70 3
0
.
3 7 8 ~ 0
、
8 65
0
.
5 6 8 ~ O
、
8 1 1
0 4 3 2 ~ 0
.
7 8 4
0 8 6 4
0
.
6 8 2
0
.
6 3 6
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.
8 1 8
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.
7 73
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.
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.
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0
.
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.
8 6奋
0
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.
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.
6 8 2
0
.
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0
.
6 3 6
0
.
6 8 2
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.
7 2 7
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.
6 8 2
0
.
72 7
0
.
68 2
0
.
7 2 7
0
.
1 8 2
0 5 9 1
0
.
70 8
0 石8 2
0
.
54 5
0 54 5
0
.
5 9 1
0
.
68 2
0
.
6 8 2
0
.
5 4 5
0
,
5 9 1
0
.
63 6
0
.
5 0 0
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.
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.
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,
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,
5 9 1
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.
5 91
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0
,
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0
.
54 5
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一
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.
5 9 1
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.
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.
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.
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.
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.
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.
5 0 0
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.
6 3 6
0
.
5 4 5
0 2 2 7
0 5 7 9
0
.
8 6 4
0 9 0 9
0
.
8 1 8
0
.
9 0 9
0 8 1 8
0
.
8 64
0
.
86 4
口. 7 7 3
0
.
7 73
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.
B 18
0 81 8
O
,
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.
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一
90 9
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.
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Q 86 4
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.
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、
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.
8石4
0
.
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0
.
9 0 9
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.
S G4
0
一 了7 3
0 7 7 3
0
.
8 1 8
0
.
8 1 3
0
.
8 18
0
.
8 18
0
.
90 9
O
,
7 2 7
0
.
8 36
标记高 (表 2 ) 。
1期 梅铭凤等 :一粒小麦种质遗传多样性分析 · 23 .
,。t-司15一Pl公u9阻口叫半
一粒小麦编号 (简 写 ) E i ,飞k o ,: 1 \、 Il e a t a e e e s s io n s
图 1 普通小麦扬麦 15 8 与一粒小麦种质的遗传 距离柱状图
F ig
.
1 H i s t o g r a m s h o w i n g t h e g e n e t i e d i s t a n e e b e t w e e n Y a n g m a i 1 5 8 a n d t h e 3 5 e in k o r n w h e a t a e e e s s io n s
2
.
2 遗传差异分析
根据 3 个 S S R 标记多态位点的等位变异 , 所调查的 35 份一粒小麦间的平均遗传距离为 0 . 58 5 ,变
幅在 o ~ 0 . 8 6 5之间 。 2 1 4 7 3 和 2 15 1 6 之间的遗传距离最大 , 达 0 . 8 6 5 。 2 1 4 6 3 和 2 1 4 6 4 具有完全相同的
扩增带型 , 它们与其它一粒小麦种质间的遗传距离变幅达到了 0 . 7 30 (表 3 ) 。 遗传差异较大的一粒小麦
还有 2 1 47 3 、 2 1 5 21 和 2 1 5 1 6 , 它们与其它一粒小麦种质 的平均遗传距离分别达到 了 0 . 6 65 、 0 . 6 71 及
0
.
70 6( 表 3 ) 。 这些结果说明一粒小麦中存在丰富的遗传变异 。
这些一粒小麦与普通小麦品种扬麦 1 58 的遗传距离变动在 。 . 81 8一 0 . 95 5 之间 ,平均为 0 . 9 03 。 除
2 1 4 6 5 和 2 1 4 74 外 ,其它一粒小麦种质与扬麦 1 58 的遗传距离均大于 。 . 85 ,约 65 . 7%的一粒小麦与扬
麦 1 58 的遗传距离大于 0 . 90 (图 1 ) 。 这些一粒小麦与三个四倍体小麦 21 4 39 、 2 14 4 0 和 2 1 4 4 1 间的平均
遗传距离分别为 0 7 0 8 、 0 . 57 9 和 0 . 8 3 6 。 野生二粒小麦 2 1 4 3 9 和 2 1 4 4 0 及硬粒小麦 2 1 4 4 1 彼此之间 A 基
因组的遗传差异较大 。 2 1 4 3 9 与 2 1 4 4 0 间的遗传距离就达 0 . 5 5 ,而 2 1 4 3 9 与一粒小麦 2 1 5 2 1 以及 2 1 4 4 0
与一粒小麦 2 1 52 2 间的遗传距离分别只有 0 . 1 82 和 0 . 2 2 7 。 这表明不同来源的二粒小麦的 A 基因组可
能有不同的起源 、 相对于本研究中的其它一粒小麦和二粒小麦 , 硬粒小麦 21 4 41 与扬麦 1 58 的 A 组关
系最近 。 这些结果与后面进行的聚类分析结果是一致的 (图 2) 。
2
.
3 种质的分类
通过聚类分析 , 以遗传距离 。 , 5 为界可以将 35 份一粒小麦分为 7 组 ( 图 2 ) 。 2 14 5 6 、 21 4 59 、 2 1 4 6 1 、
2 14 5 7
、
2 14 6 2 和 2 14 6 0 等 6 个材料被聚在第 I 组 , 2 14 5 8 、 2 1 4 6 9 、 2 1 4 7 7 、 2 1 4 6 7 和 2 1 4 8 4 等 5个材料被聚
在第 卫组 , 2 2 4 7 2 和 2 2 4 7 3 , 2 1 4 7 9 和 2 2 5 1 6分别被聚在第 V 和 VI 组 , 而 2 1 4 7 4 和 2 1 5 2 1则分别被单独聚
在第 VI 和 VI 组 , 其余 18 个材料都被聚在第 l 组 ,其 中第 l 组又可分为 2个亚组 (图 2) 。 尽管这种分类与
种质的地理起源没有完全对应 , 但同一来源的种质往往被分在同一类或亚类 ,如来 自巴尔干半岛 、 土耳
其和英国的种质 、
为了检测这些一粒小麦种质的分类与性状变异的对应性 ,我们还鉴定 了它们的白粉病抗性 。在第 工
组的 6 个材料中 ,根据聚类分析结果可以将感病种质 2 1 45 6 、 21 4 59 和 2 1 4 6 1 与抗病种质 21 45 7 、 2 1 4 62
和 2 1 4 6 0 分成两个不同的组群 ; 在第 l 组中除 2 1 4 8 4 外全部为抗病品种 , 也与组内分群关 系一致 (图
2 )
。 第 班组中的 18 个材料可分成抗 、 感两个亚组 。 其 中第 l 一 1亚组的九个材料有五个来 自巴尔干半岛 ,
除 2 1 4 7 1外 ,都表现抗病 。 在第 卜 2 亚组中除 2 1 4 8 3外则全部为感病 品种 。
3 讨 论
S S R 标记是利用简单重复序列在重复数 目上 的多态性来 区别物种之 间的遗传差异 , 与 R IF 矛 P 和
·
2 4
· 麦 类 作 物 学 报
,一一一 叫一 ~ 一 . 肠 . ~一 ~ - - - - .一 - - - ~ 一~一一一一 ~一 ~一-一 2 5卷R A P D 等分子标记相 比 , S S R 标记更丰富 , 具有更高 的变异性和多态信息量 ,常被用于物种亲缘关系研究和遗传 多样性分析 。 由于微卫星 D N A 两侧的序列的特异性 , S白R 标记主要用于基因组亲缘关系较近的物种的多态性或遗传
分析 。 目前已有不少将普通小麦的 S S R
标记运用于小麦亲缘物种 的报道 l[ `一 , 7〕 。
本研究结果表明 , 不同倍性小麦 A 基 因
组在 DN A 序列上具有高度同源性 。 由
于基 因组在 D N A 水平的变异 , 在本研
究中 ,有 14 对基因组 D N A 一 S S R 引物和
巧 对 E s T 一s R 弓I物在一粒小麦中没有
扩增产物 , 这是将 S S R 标记应用于跨分
类关系物种研究所面临的共同问题 。
本研究结果还表明 , 以 S S R 标记为
基础 的分群结果与地理位置分布有一
定关 系 , 但不十分 密切 。 这一 结果 与
H ua n g 等18[ 」的结果相类似 。 究其原因 ·
可能是因为所研究的群体较小 , 而样本
的地理分布又较广 , 平均每个来源地的
种质不足 3 个 , 因此不能完全反映其遗
传多样性与地理分布的关系 ; 也可能是
由于这些材料 的起源地的地理纬度 比
较接近 (主要都集中在北纬 40 。左右 的
地中侮附近 ) , 会发生一些相似的遗传
变异 。
我们发现以 S S R 标记 为基础的分
群结果与群内种质 的白粉病抗性有较
好的相关性 。 遗传分析表明 ,第 l 一 1 组
2 1 4 5 6 5
2 14 59 5
2 14 6 1 5
2 1 45 7 R
2 1 4 6 2 R
2 14 6 0 R
2 1 4 5 8 R
2 1 4 6 9 R
2 14 7 7 R
2 14 6 7 R
2 1484 5
2 1 463 R
2 1 4 6 4 R
2 1 4 6 5 R
2 14 6 6 R
2 14 7 0 5
2 14 6 8 5
2 14 7 1 5
2 14 7 6 1破
2 1 4 7 8 R
2 1 4 75 5
2 148 0 5
2 14 8 2 5
2 1 4 8 3 R
2 14 86 5
2且48 7 5
2 1 4 5 8 5
2 t 5 I S S
2 1 5 2 2 5
2 14 4 0 R
2 14 7 4 R
2 14 7 2 R
2 14 73 R
2 1 4 7 9 H R
2 15 16 5
2 152 1 5
2 143 9 R
2 1 44 1 5
扬 巧 8 5
Ya n g l 5 8
遗传距离 G e n e t i c d is t a n c e
图 2 供试一粒小麦 、 四倍体小麦以及普通小麦的遗传距离树状图
F ig
.
2 D e n d r o g r a m o f w i l d a n d e u l t i v a t e d w h e a t a e ces
s io n s
b a s e d o n th e g e n e t ie d is t a n e e e a l e u l a t e d f r o m t h e p o l y m
o r p h i e
S S R l o e i
, u s i n g th e U P G M A
a s t h e cl u s t e r in g m e th o d
.
中 2 1 4 6 4 和 21 4 6 6 的白粉病抗性受一显性抗病基因控制 , 2 1 4 7 6 和 2 1 4 7 8 的白粉病抗性也受一显性抗
病基 因控制 。 这 4 个种质中有 3 个都来源于巴尔干半岛 , 其中 2 1 4 64 与 21 4 78 具有相同的抗白粉病基因
(姚国旗等未发表资料 ) 。 多样性分析结果表明了它们的抗白粉病基因可能有相同的起源 (有待进一步考
证 ) 。 如果情况确实如此 ,那么 ,遗传相似性和聚类分析将有助于有的放矢地进行基因的系统转移 。
小麦近缘物种所蕴藏的大量优异基因已被广泛用于小麦的遗传改良 。 eF ld m an 等 l9[ 〕利用栽培品种
与野生二粒小麦杂交 ,并用推广品种进行回交 ,在后代中选育出比推广品种产量高 19 %的品系 。 H ua gn
等咖〕利用 s s R 标记技术通过高代 回交的方法 ,也将小麦亲缘物种的产量及与产量相关的 Q IT 矛 有效地
转移到普通六倍体小麦中 。此外 , 还有一些的抗白粉病 、 叶锈病 、 秆锈病和腥黑穗病等抗病基因也已被成
功地从一粒小麦转移到普通栽培小麦中〔 2 ,一 2310 由于一粒小麦与普通小麦染色体的亲缘关系 , 通过有性
杂交和减数分裂重组等方式就可以向普通小麦转移有益基因 。 本研究进一步证 明野生小麦间的遗传多
样性要远远高于普通小麦品种间的遗传多样性 ,在提高小麦的遗传多样性上将起重要的作用 。 此外 ,一
粒小麦与四倍体小麦以及普通小麦 A 组间存在的丰富遗传变异将有利于我们利用分子标记辅助选择
转移一粒小麦 中的有利基因 。 本研究通过对野生二粒小麦 、 硬粒小麦和普通小麦与一粒小麦在 35 个
s R 位点的多态性评价 ,发现它们之间的遗传距离可高达 0 . 9 5, 这种高水平的多态性使我们有可能利
1期 梅铭凤等 :一粒小麦种质遗传多样性分析 · 2 5 “
用一粒小麦作为供体亲本 ,通过建立分子标记辅助的外源基因转移体系 ,将有益基因有效地转移到普通
栽培小麦中 。
致谢 : 本 实验的完成得到了张彩琴和魏静波老师 以及应 用基 因组实验室熊莉等同学的 大力帮助 ,谨
表谢忱 。
参考文献 :
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t o b
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`
J
.
P l a n t B io e h e m B i o t e e h
. ,
2 0 0 1
, 1 0 : 1 2 7一 1 32 .
仁4二 S h i A N . L e a t h S M 盯 ph y J P . A m a j o r g e n e ofr p o w de r y m i ld e w r e s i s t a n e e t r a n s f e r r e d t o C o m m o n w h e a t f r o m w i ld e i n k o r n w h e a t
仁J〕. p h y t o p a t h o l o g y 二 1 99 8 , 88 : 14 4一 1 4 5 .
[ 5〕 S od k l e w l e z W . D i p l o ld w h e a t : rT it 、 :` m 从洲 o coc c。 舰 a s a s o u r e e o f r e s i s t a n e e g e : 、 e s t o p r e h a r v e s t s p r o u t i n g o f T r it ic a l e [ J〕. C e r e a l R e s .
C o m m
, 2 0 0 2
,
30 : 3 23一 3 2 8 -
[ 6〕 P r a z a k R o m a n . S a lt t o l e r a n e e o f T r “ 钻 u , n m on 、 二 c u斑 L . , T . d ic 、 e u m ( S e h r a n k ) S e h u b l . T . d o ru 阴 D e s f . a n d T . a e s t动 u爪 L .
s e e d l
: n g s [ J口. j . A pp l . G e n e t . , 2 0 0 1 , 4 2 : 2 8 9一 2 9 2 .
仁7〕 M a 2 Q . S o r r e l l s M E . G e n e t i e a n a l y s i s o f f e r t i l i t y r e s t o r a t i o n i n w h e a t u s i n g r e s t r i e t i o n f r a g m e n t l e n g t h p o ly m o r ph is m s仁J〕. C r o p S e : . ,
1 99 5
,
35 ; 1 1 3 7一去1途3 .
〔s ] R 6d e r M S , K o r z u n V , G i l l B S , e t a l . T h e p h y s ie a l m a pp i n g o f m i e r os a t e l l i t e m a r k e r s i n w h e a t仁J」. G e n o m e二 2 9 9 8 , 4 1 : 27 8一 2 83 .
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r
M S
,
K o
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,
W e n d
e
h a ke K
, e t a l
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A m i e r o
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[ 10口 L e l l e y T . S t a e h e l M . G r a u s g r u be r H , e t a l . A n a ly s i s o f r e l a t i o n s h ip b e t w e e n A e g i lo p s t a u s e h tl : Ln d t h e D g e n o m e o f w h e a t u t i l i: i n g
m i e r o s a t e l l i t
e s
[ J ]
,
G
e n o m e
·
2 0 0 0
.
4 3 : 6 6 1一 6 6 5 .
[ 1 1 〕 A n d e r s o n J A . C h u r e h i l l G A . A u t r iq u e J E , e t 以 . O p t im i: i n g p a r e n t a l s e l e e t i o n f o r g e n e t , e l i n k a g e m a p s仁J」. G e n o m e , 19 9 2 , 3 6 :
1 8 1一 18 6 .
仁1 2口 N e i M . L i W H . M a t h e m a t i e a l m o d e l of r s t u d y i n g g e n e t ie v a r i a t io n i n t e r m o o f re s t r ie t i o n e n d o n u e l e a s o S舀J习. P r oc . N a t l . A e a d . S e i . ,
U S A二 1 9 7 9 7 6 : 5 2 6 9一 5 2 7 3 .
[ 13口 E u j a y l 1 . S o r r e l l s M E , B a u m M , e t a l . I s o l a t i o n o f E S T 一 de r iv e d m ie r o s a t e l l i t e m a r k e r fo r g e n o t } r p i n g t h e A a n d B g e n o m e s o 王w h e a t
〔J」. T h e o r . A p p l . G e n e t二 2 0 0 2 . 2 0 4 : 3 9 9一 4 0 7 .
[一4口 p l a s e h ke J , G a n a l M W , R o d e r M 5 . D e t e e t i o n o f g e n e t i e d i v e r s i t y i n e lo s e ly r e l a t e d b r e a d w h e a t u s i n g m i e r o s a t e l li t e m a r k e r s [ J〕.
T h e o r
.
A P PI
.
G
e n e t
. , 1 9 95 , 9 1 : 1 0 0 1一 1 0 07 .
[ 15口 F a hi rn a T . R O de r M S , G r a m a A , 。 t a l . M ie r o s a t e l l i t e D N A p o ly m o r p h i s o d i v e r g e n e e i n 了 r lt 二 u二 d 纪、 c o汀es a e e e s s i o n 。 h i g h ly r e s i s -
t a n t t o y e !Io w
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G
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R o d
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M 5
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I
s o l a t i o n a n d m a p p i n g o f m se r o s a t e l l i t e m a r k e r s s p e e i f i e f o
r t h e D g e n o m e o f b r e a d w h e a t [ J口.
G
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, 2 0 0 0 , 4 3 : 68 9一 6 9 7 .
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m a
r
k o r
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仁1 9习 F e ld m a n M , M i l l e t E . M e t h o d o l o g i e s f o r id e n t i fi e a t i o n . a l lo e a t i o n a n d t r a n s f e r o f q u a n t i t a t iv e g e n e s f r o m w i ld e m rn e : i n t o e u l t iv a t e d
w h e
a t 〔A ] . P r o e e e d i n g 。 f t h 。 E i g h t h I n t e r n a t i o n a l w 6 e a t G e n e t i e , s y m p o s i u m [ e 〕 . & i ji n g : e h i n 。 A g r i e u l t u r a l sc ie n t e e h P r e s s . ,
1 9 93
.
1 9一 2 7 .
〔2 0口 H u a n g x Q , C O ; t e r H , G a n a l M W , 以 a l . A d v a n e e d b a e k e r o s s Q T L a n a ly s i s f o r t h e ide n t i f i e a t i o r飞 o f q u a n t i t a t i v e t r a i t loc i a l l e l e s f r o m
w i ]d r e , a t iv e s o f w h e a r (? )
.仓cuI m a ert 勿 , 脚 L
.
)口」. T h e o . A p p l . G e n e t . , 2 0 0 3 , 1 0 6 : 1 3 7 9一2 3 8 9 .
仁2 1〕 Sh i A N , L e a t h 5 . M u r ph y J P . A m a io r g e n e f o r p o w d e r y m i1de w r e s i s t a n e e t r a n s f e r r e d t o c o m 1二o n w h e a t f r o m w i ld e i n k o r n w h e a t
[ J ]
.
P h y t o p a t h
. 、
2 9 95
, 8 5
: 一4 4一 14 18 .
仁2 2」 H u s s i e n T , 氏w d e n R L , G i l l B 5 . e t ` . p e r fo r m a n e e o f fo u r n e w le a f r u s t r e s i s t a n e e g e n e s t r a n s f e r r e d t o c o m m o n w h e a t f r o m
A
e g 忿o P s t a u s c h“ 。 n d rT 众cI u m 沉伽oc
c u m 仁J习. P l a n t D i s . , 1 9 97 , 8 1 : 5 8 2一 58 6 .
〔2 3〕 v a s u K , S i n g h H , C h u n e j a p , e t a z . M o l e e u l a r t a g g i n g o f K a r n a l b u n t r e s i s t a t e e g e n e s o f T r众ic u叨 ~ 二二
c u m L
.
t r a n s f e
r r e d t o
了, r自ic u m a e s t iv u 料 L [ J〕. C r o p I m p r o v e m e n t , 2 0 0 0 , 2 7 : 3 3一 4 2 .