全 文 ：分子植物育种，2014年，第 12卷，第 2期，第 323-331页
Molecular Plant Breeding, 2014, Vol.12, No.2, 323-331
研究报告
Research Report
基于 SSR标记的甘蔗野生种蔗茅遗传多样性分析
赵锦龙 1 王先宏 1* 李富生 1 何丽莲 1 娄红波 1 杨清辉 1 何顺长 1 唐荣平 2
1云南农业大学甘蔗研究所,昆明, 650201; 2云南临沧高等师范专科学校,临沧, 677000
*通讯作者, x.h_wang@163.com
摘 要 甘蔗野生种蔗茅抗旱、耐寒，在甘蔗抗逆育种中具有较好的应用前景，为更有效的将蔗茅应用于现
代甘蔗新品种的选育及旧有甘蔗品种的改良，有必要对蔗茅资源的遗传多样性进行研究。本研究利用 12对
引物对 48份采自不同省区的蔗茅无性系进行 SSR分析，共扩增出 266条带，其中多态性带总数为 237条，
多态率达 89.10%，说明此蔗茅无性系间存在较丰富的遗传多样性；从聚类结果可以看出这 48份蔗茅无性系
可分为 4个群体；结果还表明蔗茅的采集地与聚类结果并没有直接的对应关系。研究结果可为这些蔗茅无性
系在甘蔗育种中的进一步利用提供科学依据。
关键词 甘蔗,蔗茅, SSR,遗传多样性
Genetic Diversity of Wild Sugarcane Species Erianthus fulvus Based on
SSR
Zhao Jinlong 1 Wang Xianhong 1* Li Fusheng 1 He Lilian 1 Lou Hongbo 1 Yang Qinghui 1 He Shunchang 1
Tang Rongping 2
1 Sguarcane Research Institution of Yunnan Agricultural University, Kunming, 650201; 2 Department of Mathematics and Physics, Lincang Normal
College, Lincang, 677000
* Corresponding author, x.h_wang@163.com
DOI: 10.13271/j.mpb.012.000323
Abstract Erianthus fulvus is a wild species of sugarcane that with the strong adaption to drought and cold, and is
a potential parental material for breeding for stress resistance of sugarcane by intergeneric hybridization. To
effectively use the E. fulvus germplasm for select the new sugarcane cultivar and modify the existing ones, it is
necessary to study the genetic diversity of E. fulvus. Forty-eight E. fulvus clones that collected from different
proviences were used for study and twelve SSR primer pairs were used for PCR reactions. Total 266 bands were
amplified in the PCR reactions, in which 237 were polymorphic bands and the polymorphic rate was 89.10% ,
reveals abundance genetic diversity among these E. fulvus clones. The result showed that these E. fulvus clones
were generally divided into four groups, and the clustering result of the clones were not directly related to their
collection locations. Current results will provide scientific evidence for the further utilization of these E. fulvus
clones in sugarcane breeding program.
Keywords Sugarcane, Erianthus fulvus, SSR, Genetic diversity
收稿日期：2013-08-05 接受日期：2013-08-22 网络出版日期：2013-09-22
URL: http://5th.sophiapublisher.com/abstract-1734-mpbopa
基金项目：本研究由云南省教育厅基金项目(2011C174)、云南农业大学博士科研基金项目(A2002181)、国家自然科学基金项目
(30960045)和云南农业大学高原山地作物可持续生产系统研究省创新团队(云科人发(2012)18号)共同资助
现代甘蔗品种绝大部分都是热带种、割手密种
和印度种的种间杂交后代，由于血缘相近和野生种
血缘含量低，导致育成的品种生活力、适应性、抗逆
性和宿根性普遍下降(陈如凯, 2003)。目前，在甘蔗野
生资源中除了割手密应用较广外，其他的野生资源
的利用还不够充分。
蔗茅(Erianthus fulvus)是甘蔗复合体(Saccharum
Complex)植物中蔗茅属(Erianthus)下的一个野生种，
原产于热带、亚热带和温带等海拔 480~2 800 m以上
的干热或冷凉地区，有极强的抗旱、抗寒和耐瘠能力
(何顺长等 , 1994; He et al., 1999; 李富生等 , 2003;
Wang et al., 2009)，在中国主要分布于云南、贵州、四
川、湖北、陕西和西藏等地区(吴征镒, 1987,科学出
版社, pp.308-321)。蔗茅可以在高海拔冷凉的气候条
件下生长在干旱贫瘠的荒坡上，甚至在陡峭的石壁岩
缝中的成土母质上也能生长(He et al., 1999;李富生等,
2004a)，这些特性是其它甘蔗近缘野生种所不能及
的，在甘蔗育种中极具利用价值。蔗茅 2n=20，是甘蔗
复合体植物中体细胞染色体数目最少的(萧凤回等,
1996)，不论是应用于常规育种还是现代生物技术育种，
操作上都比较方便。蔗茅成熟早、花粉发育良好、种
子成熟率高，是典型的有性繁殖植物类型(萧凤回等,
1996;李富生等, 2005;李富生等, 1999,云南农业科技,
28(6): 3-6)。另外，蔗茅茎秆还具有较高的锤度(李富生
等, 2003;李富生, 2005)，在甘蔗高糖育种中具有较
好的潜在利用价值。云南农业大学研究人员曾多次
在全国范围内对蔗茅资源进行采集，共采集到 48份
蔗茅无性系并成功保育于甘蔗研究所甘蔗野生种质
资源圃，并从 2001年起就致力于用昆明蔗茅为父本
与甘蔗栽培品种或栽培原种进行杂交，获得数百份
具有抗旱、耐寒、蔗茎产量高、蔗糖分高等特性的优
良杂交后代(李富生等, 2004b)，但遗憾的是，迄今为
止关于蔗茅资源的遗传多样性的相关研究还未见报
道，大大限制了蔗茅在甘蔗杂交育种中的进一步利用。
SSR (simple sequence repeats)标记即简单重复序
列，又称为微卫星标记(microsatellite marker)，它具有
重演性好、特异性强和稳定可靠的特点，能够准确高
效的鉴别出大量的等位基因。因此，SSR标记在遗传
多样性分析、指纹图谱构建和品种鉴定方面应用较
广，效率较高。SSR标记除作探针外，也可根据其两
端差异序列设计引物通过 PCR扩增基因组中的重
复序列位点，分析基因组的多态性。本研究采用 SSR
标记技术对云南农业大学甘蔗研究所采集并保育的
48份蔗茅无性系进行遗传多样性分析，从分子水平
上揭示蔗茅资源的遗传差异，以期为蔗茅在甘蔗育
种中的有效利用提供科学依据。
1结果与分析
1.1 48份蔗茅无性系的 SSR多态性分析
从 41对 SSR引物中筛选出 12对多态性较好的
引物，对 48份蔗茅无性系进行 PCR扩增，从 PCR产
物的电泳结果(图 1;图 2;图 3)可以看出扩增结果具
有丰富的多态性。PCR扩增共获得 266条 DNA片
段，每对引物检测到的多态性条带不等，从 15条到
25条，平均 19.75条，其中多态性带总数为 237条，
多态率达 89.10% (表 1)。
1.2供试材料间的相似系数
分析各份材料间的遗传相似系数可知，相似系
数最小的是昆明蔗茅 YAU99-7和 YAU99-13为
0.25；最大的是昆明蔗茅 YAU99-6和 YAU99-16、昆
明蔗茅 YAU99-18和采自西藏察隅的蔗茅 YAU-
90-28以及采自四川昭觉的蔗茅 YAUⅠ91-8和昆
明蔗茅 YAU99-35都为 0.87；所有材料间的平均相
似系数为 0.63。其中昆明蔗茅间的平均相似系数为
0.63，其它蔗茅间的平均相似系数为 0.67，昆明蔗茅
与其它蔗茅间的平均相似系数为 0.64。
1.3供试材料间亲缘关系的聚类图
根据相似系数进行聚类分析，构建 UPGMA聚
图 1引物 SMC119CG的 PCR反应产物电泳结果
注: M: 100 bp DNA lader marker; 1~48:扩增材料,序号同表 2
Figure 1 The PCR amplification results of primer SMC119CG
Note: M: 100 bp DNA lader marker; 1~48: Amplified material, the No. refer to table 2
基于 SSR标记的甘蔗野生种蔗茅遗传多样性分析
Genetic Diversity of Wild Sugarcane Species Erianthus fulvus Based on SSR 324
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
图 2引物 SMC226的 PCR反应产物电泳结果
注: M: 100 bp DNA lader marker; 1~48:扩增材料,序号同表 2
Figure 2 The PCR amplification results of primer SMC226
Note: M: 100 bp DNA lader marker; 1~48: Amplified material, the No. refer to table 2
图 3引物 SMC863的 PCR反应产物电泳结果
注: M: 100 bp DNA lader marker; 1~48:扩增材料,序号同表 2
Figure 3 The PCR amplification results of primer SMC863
Note: M: 100 bp DNA lader marker; 1~48: Amplified material, the No. refer to table 2
类图(图 4)。从图 4中可以看出基本上聚为四类：第
一类是昆明蔗茅 YAU99-13和 YAU99-11，它们与
其它材料的平均相似系数为 0.47；第二类是昆明蔗
茅 YAU99-2、YAU99-5、YAU99-17、YAU99-33、YA-
U99-23、YAU99-24、YAU99-25、YAU99-27、YAU9-
9-7、YAU99-14、YAU99-10、YAU99-21、YAU99-29、
YAU99-39、YAU99-37、YAU99-12和 YAU99-22，采
自西藏察隅的蔗茅 YAU90-24和 YAU90-31，以及
引物名称
Primer name
mSSCIR1
mSSCIR26
mSSCIR53
mSSCIR66
SMC21SA
SMC119CG
SMC226
SMC336BS
SMC477
SMC720BS
SMC863
SMC1490CL
总计
Total
扩增条带
Amplified bands
22
25
25
22
26
20
19
19
23
22
23
20
266
多态性带数
Polymorphic bands
17
19
23
18
25
20
16
15
19
22
23
20
237
多态率(%)
Polymorphic rate (%)
77.27
76.00
92.00
81.82
96.15
100.00
84.21
78.95
82.61
100.00
100.00
100.00
89.10
表 1 12对 SSR引物的 PCR扩增结果
Table 1 The PCR amplification results of 12 SSR primer pairs
325
采自西藏林芝的蔗茅 YAU87-22和 YAU87-24，它
们之间的平均相似系数为 0.622，与其它 25份供试
材料之间的平均相似系数为 0.593；第三类是昆明蔗
茅 YAU99-18、YAU99-20、YAU99-26、YAU99-35、
YAU99-32、YAU99-34、YAU99-8、YAU99-9、YAU-
99-28、YAU99-30、YAU99-31、YAU99-19、YAU99-
42、YAU99-3和 YAU99-36，采自西藏察隅的蔗茅
图 4依据遗传相似系数构建的 48份供试材料的 UPGMA聚类图
Figure 4 UPGMA analysis of 48 materials according to their genetic cofficients
YAU90-28和 YAU90-29，以及采自四川昭觉的蔗茅
YAUⅠ91-8，它们之间的平均相似系数为0.649，与
其它 6份供试材料之间的平均相似系数为 0.633；第
四类是昆明蔗茅 YAU99-6、YAU99-16、YAU99-41、
YAU99-40、YAU99-15和 YAU99-38，它们之间的平
均相似系数为 0.732。其中昆明蔗茅 YAU99-6和 YA-
U99-16、昆明蔗茅 YAU99-18和采自西藏察隅的蔗茅
基于 SSR标记的甘蔗野生种蔗茅遗传多样性分析
Genetic Diversity of Wild Sugarcane Species Erianthus fulvus Based on SSR 326
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
YAU90-28以及采自四川昭觉的蔗茅 YAUⅠ91-8和
采自昆明的蔗茅 YAU99-35两两相互聚在一起，它
们的相似系数都为 0.87，表现出较近的亲缘关系。
2讨论
目前 SSR已广泛应用于农作物的遗传多样性研
究，大量的研究表明 SSR是研究农作物遗传多样性
非常有效的分子标记系统(Wu et al., 2001;周黎军等,
2005; Yao et al., 2007)。SSR具有重演性好、特异性强
及稳定可靠的特点，因此在作物的遗传多样性(杨文
鹏等, 2011)、分子指纹图谱(文雁成等, 2006)、品种鉴
定(石海波等, 2006)等方面得到越来越广泛的应用。
分子标记在甘蔗遗传多样性或遗传差异等研究
方面的应用较为广泛。游建华等(2008)利用 SSR标
记对 20个广西主栽甘蔗品种进行分析发现它们之
间存在丰富的遗传多样性；王英等(2007)利用 ISSR
标记对 96份甘蔗种质的遗传基础进行分析表明它
们的多态性达 100%；娄红波等(2010)利用 ISSR标记
对 8份蔗茅与甘蔗杂种 F1材料进行分析，发现这些
F1材料间存在着丰富的变异；姚春雪等(2011)用 SSR
标记对 67份“崖城 89/9×昆明蔗茅”杂种不同世代及
其亲本材料进行多态性分析表明各杂交后代材料间
存在较大差异。本研究用 12对 SSR引物进行 PCR
扩增共获得 266条 DNA片段，其中多态性带总数为
237条，多态率达 89.10%，说明蔗茅无性系间存在较
丰富的遗传多样性，结果与上述研究基本一致。
从各材料间的遗传相似系数来看，它们之间的
遗传相似系数为 0.25~0.87，平均值为 0.63。游建华等
(2008)发现 20个广西主栽甘蔗品种的遗传相似系数
比较接近，因此它们的亲缘关系稳定在一定的水平
上。本研究结果发现，不论在昆明在蔗茅之间、其它
蔗茅之间还是昆明蔗茅与其它蔗茅之间的平均遗传
相似系数相差都不大，所以可以将采自不同地方的
蔗茅归在一起。
从聚类结果来看，部分采自相同地方的材料聚
在了一起，如采自昆明的 YAU99-6和 YAU99-16聚
在一起，采自西藏林芝的 YAU87-22和 YAU87-24
聚在了一起；但采自相同地方的材料并也不一定都
聚在一起，如同是采自昆明的蔗茅就很明显的分成
了四个部分，另外同是采自西藏察隅的 YAU90-24、
YAU90-31、YAU90-28和 YAU90-29也没聚在一
起；然而，部分采自不同地方的材料却聚在了一起，
如采自西藏察隅的 YAU90-28和采自昆明的
YAU99-18聚在了一起，以及采自四川昭觉的 YAU
Ⅰ91-8和采自昆明的 YAU99-35聚在了一起，表明
蔗茅无性系间存在一定的遗传差异，这些差异并不
与其采集地直接相关。刘新龙等(2009)发现丰富的地
理生态条件造就了同一地区滇蔗茅(Erianthus rockii)
无性系之间具有丰富的遗传变异，本研究结果表明
采集于同一生态环境内的昆明蔗茅间也存在丰富的
遗传差异，可能与蔗茅在野生环境下长期进行有性
繁殖导致其种内遗传物质不断重组有关，其原因有
待进一步的研究加以证实。
遗传多样性是物种遗传物质变异的结果，是遗
传育种的基因源泉。本研究采用 SSR标记技术从分
子水平上揭示了 48份蔗茅无性系可大致分为 4个
群体，但各材料的聚类方式并不与采集地直接对应，
而且采集于同一生态环境内的蔗茅材料间也存在丰
富的遗传差异，表明这 48份材料间存在较丰富的遗
传多样性，在甘蔗杂交育种中具有较好的潜在利用
价值。研究结果可为利用蔗茅进行甘蔗杂交育种及
品种改良提供重要的参考价值。
3材料与方法
3.1材料
本研究所用材料为云南农业大学甘蔗研究所采
集并保育于甘蔗种质资源圃的 48份蔗茅无性系(表 2)。
3.2方法
参照姚伟等(2005)的方法提取甘蔗叶片 DNA，
参考 Cordeiro 等(2000)、Pan (2006)的研究结果合成
了 41对 SSR引物，从中筛选了 12对多态性较好的
引物用于 PCR扩增(表 3)。
PCR反应的总体积为 20 μL，其中包含 2.5 μL
10 ×Buffer (TaKaRa, 100 mmol/L Tris-HCl, pH 8.3,
500 mmol/L KCl, 15 mmol/L MgCl2)，1 U Taq酶(TaK-
aRa)，1.5 μL dNTP (TaKaRa)，15 pmol Primers (Invit-
rogen)以及 10 ng 的模版 DNA。PCR 反应在朗基
PCR仪(Long Gene L96G/Y)上进行，所设置的程序如
下：94℃预变性 4 min；然后 94℃变性 1 min、50℃~
58℃退火 30 s、72℃延伸 2 min，36个循环；最后 72℃
延伸 10 min，10℃保存。PCR产物用 8% (19:1)的聚丙
烯酰胺凝胶，250 V的电压电泳 1 h。参照梁宏伟等
(2008)改进的聚丙烯酰胺凝胶银染法对聚丙烯酰胺
凝胶进行染色，用爱普生(Epson V500 Photo)牌扫描
仪对染好色的聚丙烯酰胺凝胶进行扫描，扫描图片
用于条带的统计分析。
327
表
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编
号
Co
de
33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48
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料
名
称
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基于 SSR标记的甘蔗野生种蔗茅遗传多样性分析
Genetic Diversity of Wild Sugarcane Species Erianthus fulvus Based on SSR 328
分子植物育种
Molecular Plant Breeding
表 3用于 PCR扩增的 SSR引物
Table 3 Simple sequence repeats (SSR) primer sequences
引物名称
Primer name
mSSCIR1
mSSCIR26
mSSCIR53
mSSCIR66
SMC21SA
SMC119CG
SMC226
SMC336BS
SMC477
SMC720BS
SMC863
SMC1490CL
引物序列
Primer sequence
CTTGTGGATTGGATTGGAT
AGGAAATGGATTGCTCAGG
AAAATCAGACAAACAGCAT
AGAAGAAGCAGATACAGGT
TGGTCTACTGAAGTTCGTG
TGCTTCTAAGTCAACCAAA
AGGTGATTTAGCAGCATA
CACAAATAAACCCAATGA
CGTGAGCTTGGGTAGCTG
AAACATTCCCCATTGCTATC
TTCATCTCTAGCCTACCCCAA
AGCAGCCATTTACCCAGGA
GAGGCTCAGAAGCTGGCAT
ACCCTCTATTTCCGAGTTGGT
ATTCTAGTGCCAATCCATCTCA
CATGCCAACTTCCAAACAGAC
CCAACAACGAATTGTGCATGT
CCTGGTTGGCTACCTGTCTTCA
CGCACCGACGCACGTCT
GCCAATGGAACGGGTCTA
CGGTCGCTGTTGCATTGTAG
TGGATCACTCAATCTCACTTCG
AGCGATGGGTGCTGACAT
CAGGTTGCGTCTTCCAGCT
重复单位
Repeat unit
(GT)18(GA)31
(GA)17
(GT)26
(GT)43GC(GT)12
(GA)19
(TGG)12
(CA)10
(TG)23(AG)19
(CA)31
(CA)13
(TC)9
(CA)10
退火温度(℃)
Annealing temperature (℃)
53
54
51
54
50
58
52
50
53.1
57
56
55
3.3数据处理
统计全部清晰可辨的条带。当某一扩增条带出
现时用“1”表示；不出现时用“0”表示，可将图像资料
转换为数据资料。将统计好的数据用 NTSYS PC软
件计算出各份材料间的遗传相似系数，再根据相似
系数用 UPGAM进行聚类分析，构建聚类图。
作者贡献
赵锦龙、何丽莲和娄红波是本研究的实验设计
和实验研究的执行人；赵锦龙和李富生完成数据分
析，论文初稿的写作；杨清辉、何顺长和唐荣平参与
实验设计，试验结果分析；王先宏是项目的构思者及
负责人，指导实验设计，数据分析，论文写作与修改。
全体作者都阅读并同意最终的文本。
致谢
本研究由云南省教育厅基金项目(2011C174)、云
南农业大学博士科研基金项目(A2002181)、国家自
然科学基金项目(30960045)和云南农业大学高原山
地作物可持续生产系统研究省创新团队(云科人发
(2012)18号)共同资助。
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基于 SSR标记的甘蔗野生种蔗茅遗传多样性分析
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报, 32(8): 837-845)
《基因组学与应用生物学》征稿启事
《基因组学与应用生物学》由中国农业大学教授李宁院士任主编，北京大学教授朱玉贤院士和海南省热
带农业资源研究所所长方宣钧博士任执行主编。
本刊设置固定栏目和随机栏目。固定栏目常设研究论文和研究报告，主要发表最新的原始研究成果。随
机栏目根据稿源可能设研究资源、数据分析、技术专题和评述与展望等栏目，还可能设置刊登有关科学新
闻、科技简讯、专利、短评和书评等方面的栏目。今天特向您征集：
研究论文：报道相对比较完整、全面的原始研究工作，其结论代表着在一个重要问题的认识上有了实质
性进展，并且具有及时而深远的影响。论文篇幅要求在 8个印刷页面以上。
研究报告：简洁报道有重要结果的原始研究工作，其重要性意味着其它领域的科学家对本研究结果也
有兴趣。论文篇幅要求在 6个印刷页面左右。
评述与展望：告诉广大读者在生命科学、医学、农业科学和环境科学等领域最新的重要进展。论文篇幅要求
在 6个印刷页面左右。
地址:广西南宁市大学东路 100号广西大学西校园榕江路广西大学《基因组学与应用生物学编辑部》
邮 编: 530004
电 话: +86-0771-3239102 传 真: +86-0771-3232621
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