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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2015, 31(6):93-99
小麦是世界上主要粮食作物之一，也是我国继
玉米和水稻之后的第三大粮食作物。小麦区域试验
是筛选优良品种、促进农业生产持续高产稳产的举
措，同时也是防止品种混杂退化、提高种子质量的
重要手段［1］。我国《主要农作物品种审定办法》规
定（农业部令 2013 年第 4 号），参加国家或省级区
域试验的农作物品种必须具备特异性（Distinctness）、
一致性（Uniformity）和稳定性（Stability）。多年来
收稿日期 ：2015-03-24
基金项目 ：国家科技支撑计划（2014BAD01B09，2013BAD04B01），北京市农林科学院科技创新重大专项（KJCX20140421，KJCX20140202）
作者简介 ：李宏博，男，硕士研究生，研究方向 ：分子育种 ；E-mail ：li-hb1208@163.com
通讯作者 ：陈景堂，男，博士，教授，研究方向 ：作物性状遗传改良 ；E-mail ：chenjingtang@126.com
赵昌平，男，博士，研究员，研究方向 ：小麦遗传育种 ；E-mail ：cp_zhao@vip.sohu.com
河北区试小麦品种（系）DNA 指纹图谱构建及遗传
差异分析
李宏博1，2  庞斌双2  刘丽华2  刘阳娜2  赵昌平2  陈景堂1
（1. 河北农业大学农学院，保定 071001 ；2. 北京市农林科学院杂交小麦工程技术研究中心 杂交小麦分子遗传北京市重点实验室，
北京 100097）
摘 要 ： 采用 42 个 SSR 标记为 2009-2013 年河北省区域试验的 70 份小麦品种（系）构建 DNA 指纹图谱，进行遗传差异分
析，为小麦品种改良和种质资源创新提供参考。结果表明，42 个 SSR 标记在 70 份品种（系）中共检测到 303 个等位变异，单个
SSR 位点的平均等位变异为 7.21 个，PIC 值平均 0.69 ；基因多样性平均 0.73，遗传相似系数变化范围为 0.05-1.00，平均 0.28 ；表
明参加河北省区域试验的品种（系）间存在不同程度的遗传差异。聚类分析把 70 份品种（系）划分为 4 大类，6 个亚类，表明同
一育种单位或地区品种（系）遗传背景相近，应该加大外来小麦种质资源的引进和利用力度。
关键词 ： 小麦 ；SSR 标记 ；DNA 指纹图谱 ；遗传差异
DOI ：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.06.034
Construction of DNA Fingerprinting and Analysis of Genetic Diversity
for Wheat Varieties（Lines）in Regional Test of Hebei
Li Hongbo1，2 Pang Binshuang2 Liu Lihua2 Liu Yangna2 Zhao Changping2 Chen Jingtang1
（1. Department of Agronomy，Agricultural University of Hebei，Baoding 071001 ；2. Hybrid Technology Engineering Research Center of
Wheat，Beijing Academy of Agriculture and Forestry，The Municipal Key Laboratory of Hybrid Wheat Molecular Genetic，Beijing 100097）
Abstract: In order to provide a reference for improving and innovating breeding materials, we used forty two pairs of SSR primers to
construct DNA fingerprints and detect genetic diversity among 70 wheat varieties（lines）, which participated in regional test of Hebei in
2009-2013. The results showed that 303 allelic were revealed on 42 SSR loci, 7.21 alleles were detected for each SSR locus, and the average
PIC（polymorphism information content）value was 0.69. Moreover, the average gene diversity was 0.73, and the genetic similarity varied from
0.05 to 1.00 with the average of 0.28. These results indicated that there is a large genetic difference between the wheat varieties（lines）in
regional test of Hebei. The cluster analysis divided the 70 wheat varieties（lines）into four groups and six subgroups by UPGMA method. These
results show that the wheat varieties（lines）have similar genetic background in the same breeding institute or region. We should strengthen the
introduction and utilization of foreign wheat germplasm resources.
Key words: wheat ；SSR markers ；DNA fingerprinting ；genetic varieties
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.694
随着育成品种遗传背景日渐趋同化，派生品种日益
增多。因此，对参试小麦品种的遗传背景进行实时
监控，对于维护我国小麦种业健康持续稳定发展，
保障我国小麦粮食安全意义重大。
SSR 分子标记由于数量丰富、多态性高、覆盖
全基因组、呈共显性、技术简单等优点［2-4］，被广
泛应用在作物的 DNA 指纹图谱构建和遗传多样性研
究。关于作物的 DNA 图谱研究，我国已经构建了玉
米［5］、水稻［6］、棉花［7］等主要农作物品种的 DNA
指纹图谱，在构建小麦品种 DNA 指纹图谱方面也
开展了相关研究工作［8-10］。而将 SSR 标记用于小麦
亲缘关系、遗传差异分析和遗传多样性等研究，前
人做了大量工作。郝晨阳等［11］对我国近 50 年育成
小麦品种的遗传多样性演变规律进行分析，詹克慧
等［12］对黄淮麦区的部分小麦种质资源进行了遗传
差异研究。蒲艳艳等［13］、耿惠敏等［14］利用 SSR 标
记分别对山东省、河南省小麦品种进行遗传多样性
分析。本研究在前期研究的基础上，采用 42 个 SSR
标记，对 70 份 2009-2013 年参加河北省区域试验的
小麦品种（系）构建 DNA 指纹图谱，并对其进行遗
传差异分析，以期为小麦的品种改良和种质创新等
提供参考。
1 材料与方法
1.1 材料
为 70 份 2009-2013 年参加河北省小麦区域试验
的品种（系），分为 4 个组别，黑龙港节水组 17 个，
冀中北水地优质组 11 个，冀中南水地组 28 个和优
质组 14 个，由河北省种子管理站提供（表 1）。
1.2 方法
1.2.1 SSR 标记 选用均匀分布于小麦基因组的 42
对 SSR 标记进行指纹图谱构建和遗传差异分析，由
北京赛百盛基因技术有限公司合成。
1.2.2 基因组 DNA 提取 采用简化的 CTAB 法［15］
提取 70 份材料的基因组 DNA，每份材料取 20 个种
胚混为一个样品提取总 DNA，利用紫外分光光度计
检测 DNA 的质量和浓度，总 DNA 用 0.1×TE 稀释
至 50 ng/μL 备用。
1.2.3 PCR 扩增、电泳与显影 PCR 体系为 10 μL，
含 10×buffer 1.0 μL、10 mmol/L dNTP 0.2 μL、1.25
μmol/L 引物 2.0 μL、2 U/μL Taq DNA 聚合酶 0.25 μL、
10 ng/μL 模板 DNA 3.0 μL、超纯水 3.55 μL。PCR 反
应程序为 ：94℃预变性 5 min ；94℃变性 30 s，50-
68℃（因引物而异）退火 60 s，72℃延伸 30 s，35
个循环 ；72℃延伸 5 min，10℃保存。
PCR 产物用 6% 聚丙烯酰胺变性凝胶电泳分离，
采用简化硝酸银染色法显色［15］。扩增产物的各种带
型按 Wang 等［16］的方法赋值，构建 84 位数的参试
品种 DNA 指纹。
1.2.4 数据处理 采用 Power marker V3.25 软件［17］
对等位变异数、基因多样性和多态性信息量（PIC
值）等进行分析。SSR 引物的鉴别能力用 PIC 值表示，
其计算公式为 ：PIC = 1-Σfi2，其中 fi 为 I 位点的基
因频率［18］。基因多样性，是指群体内随机选择的等
位基因间可能存在的差异，对于第 i 个座位的基因
多样性的无偏估计值为 ：H=（n/n-1）（1-∑Pij
2），其
中 n 为材料数，Pij 为第 i 个位点第 j 个等位变异的频
率。利用 NTSYS 2.10 软件计算各品种间 Dice 遗传
相似系数，采用非加权组平均法（UPGMA）进行聚
类分析［19］。
2 结果
2.1 SSR标记多态性分析
42 对 SSR 标记在 70 份材料中共检测到 303 个
等位变异（表 2），每个 DNA 位点的等位变异为 4-12
个，平均为 7.21 个 ；其中最多的引物为 Xgwm334，
有 12 个 等 位 变 异 ；其 次 为 Xgwm285、Xcfd29 和
Xcfd35 均有 11 个等位变异 ；而 Xgwm610、Xgwm333
的等位变异仅为 4 个。引物在 PIC 值变化范围为
0.41-0.84，平均值为 0.69，说明所采用的 SSR 引物
对小麦品种的区分能力较好。比较了 42 个位点在 A、
B、D 三个基因组的平均遗传丰富度和遗传多样性指
数， 分 别 为 6.94、6.53 和 7.50（D>A>B） 和 0.675、
0.681 和 0.708（D>B>A）。结果表明，D 基因组的遗
传多样性较高。
2.2 小麦品种（系）DNA指纹图谱分析
采 用 42 个 SSR 标 记 对 70 份 品 种（ 系 ） 进 行
DNA 指纹分析（图 1），19 个品种（系）具有特征
等位变异，即某种等位变异仅有 1 个品种具有（表 3）。
其中硬 B216-6、师栾 08-4、沧麦 2007-102 和 SH299
2015,31(6) 95李宏博等：河北区试小麦品种（系）DNA指纹图谱构建及遗传差异分析
在 3 个位点上具有特征等位变异，具有 2 个和 1 个
特征等位变异的分别为 7 个和 8 个。但随着群体材
料变化，特征等位变异可能出现在其他品种上。引
物“Xgwm334” 可 鉴 别 出 衡 08 观 29、 沧 麦 2007-
140、科 0801、石 H083-366 和 SH299，引物“barc174”
可鉴别济 067251、冀麦 185 和宝麦 38，表明这两对
引物多态性丰富，鉴别能力较强，可以用于 DNA 指
表 1 小麦品种（系）信息
编号 品种（系）名称 来源 编号 品种（系）名称 来源
1 科农 1006 中科院遗传发育所 36 SH299 泰安市泰山种业公司
2 衡 5364 河北省农科学院旱作所 37 邯农 351 河北工程大学
3 RS804 中国农科院作物所 38 D08-6 石家庄地区
4 石新 633 石家庄小麦研究所 39 藁优 5766 藁城市农科所
5 科 0801 河北科润种业公司 40 师栾 08-4 河北师范大学
6 济 067251 山东省农科院作物所 41 金丰 7183 河北省农科院遗传所
7 河农 7069 河北农业大学 42 冀麦 867 河北省农科院粮作所
8 石 06-6136 石家庄农科院 43 硬 B2 16-6 河北藁城
9 冀麦 185 河北省农科院粮作所 44 衡 4568 河北省农科学院旱作所
10 乐麦 558 河北乐土种业公司 45 新麦 8 号 河北瑞德种业公司
11 河农 9311 河北农业大学 46 师栾 08-2 河北师范大学
12 河农 831 河北农业大学 47 邯 07-6092 邯郸市农科院
13 沧麦 2007-140 沧州市农科院 48 河农 9410 河北农业大学
14 衡 0816 河北省农科院旱作所 49 冀麦 629 河北省农科院粮作所
15 衡 6632 河北省农科院旱作所 50 沧麦 08-48 沧州市农科院
16 石 03-Y119 石家庄农科院 51 衡 562 河北省农科学院旱作所
17 沧麦 2007-H12 沧州市农科院 52 科南 3 号 中科院遗传发育所
18 河农 6415 河北农业大学 53 石新 723 石家庄小麦研究所
19 邯 05-4294 邯郸市农科院 54 河农 130-12 河北农业大学
20 石 H07-810 石家庄农科院 55 CA0856 中国农科院作物所
21 济旱 5036 山东省农科院 56 宝麦 38 河北科技师范学院
22 石新 723 石家庄小麦研究所 57 河农 9358 河北农业大学
23 万丰鉴 34 石家庄万丰种业 58 轮选 103 中国农科院作物所
24 农大 212 中国农业大学 59 石 H09-7075 河北省小麦工程中心
25 冀麦 112 河北省农科院粮作所 60 衡 08 观 29 河北省农科院旱作所
26 衡 5317 河北省农科学院旱作所 61 邯 08-6012 邯郸市农科院
27 轮选 5191 中国农科院作物所 62 石 u09-4366 石家庄市农科院
28 科农 3106 中科院遗传发育所 63 科农 2009 中科院遗传发育所
29 泰农 18 山东农业大学 64 师栾 08-5 河北师范大学
30 科 0901 河北科润种业公司 65 藁优 5218 藁城市农科所
31 邢麦 10 号 邢台市农科院 66 众信 5199 邯郸市众信农科研
32 石 H083-366 石家庄市农科院 67 东麦 8 号 沧州市
33 08CA307 中国农科院作科所 68 CA0816 中国农科院作物所
34 河农 200-22 河北农业大学 69 轮选 1020 中国农科院作物所
35 衡 5011 河北省农科学院旱作所 70 河农 6049 河北农业大学
纹图谱构建时的优选标记。
2.3 小麦品种（系）间遗传差异分析
参试品系的遗传相似系数（GS）为 0.05-1.00，
平均为 0.28，品系间遗传相似性变化较大。黑龙港
节水组、冀中北水地优质、冀中南水地组、冀中南
优质组平均遗传相似系数分别为 0.30、0.23、0.31
和 0.26，不同的区试组之间相差较小 ；其中科 0901
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.696
与邯农 531 遗传相似系数最高，GS 值为 1.00 ；相似
系数最低的为衡 5317 和邯 07-6092。基因多样性介
于 0.43-0.85 之间，平均为 0.73。以上结果表明，参
试品系间存在不同程度的遗传差异。
2.4 聚类分析
根 据 70 份 小 麦 品 种（ 系 ）42 个 SSR 位 点 的
DNA 指 纹 图 谱 计 算 材 料 间 Dice 相 似 系 数， 进 行
UPGMA 聚类分析。结果表明，在相似系数 0.28 处
被分为 4 大类。
A 类包括 7 个品种，均为参加优质组试验，其
中 6 个品种为冀中南优质组，河北师范大学和藁城
市农业科学研究选育的分别有 3 个和 2 个。
表 2 SSR 标记多态性分析
标记名称 染色体 等位变异数目 基因多样性 PIC 值
cwm65 1A 6 0.69 0.65
barc17 1AL 8 0.85 0.84
Barc80 1BL 5 0.64 0.58
cfd72 1DM 5 0.66 0.62
gwm294 2AL 7 0.75 0.72
gwm429 2BS 7 0.75 0.71
gwm120 2BS 9 0.77 0.74
gwm261 2DS 6 0.76 0.73
gwm155 3AL 8 0.79 0.76
barc12 3AS 6 0.70 0.64
wmc532 3AS 6 0.43 0.41
wmc326 3B 7 0.77 0.74
gwm285 3BS 11 0.84 0.82
cfd35 3D 11 0.81 0.79
gdm72 3DL 6 0.80 0.77
gwm610 4AL 4 0.49 0.45
wmc468 4AL 7 0.77 0.74
ksum62 4B 5 0.66 0.62
gwm495 4BL 5 0.69 0.64
Barc91 4DL 9 0.79 0.76
wmc720 4DS 10 0.76 0.73
cwem40 5A 8 0.80 0.77
gwm186 5AL 7 0.71 0.66
cfa2155 5AS 8 0.81 0.79
barc59 5BL 5 0.70 0.66
gwm67 5BS 7 0.66 0.62
cfd29 5DL 11 0.81 0.79
gwm570 5DL 6 0.71 0.66
gwm617 6AL 6 0.69 0.65
gwm334 6AS 12 0.80 0.77
Barc198 6BL 8 0.75 0.71
wmc494 6BL 10 0.82 0.80
cfd76 6DL 8 0.72 0.70
cfd49 6DS 9 0.78 0.75
gwm325 6DS 6 0.68 0.66
cfa2123 7A 5 0.76 0.72
cfa2028 7AS 6 0.57 0.54
barc174 7AS 7 0.76 0.72
gwm333 7BL 4 0.65 0.58
gwm297 7BL 6 0.75 0.72
gwm437 7DL 8 0.71 0.68
wmc506 7DS 8 0.83 0.81
表 3 19 个小麦品种（系）特征等位变异
品种（系）名称 特征引物 等位变异编号
硬 B216-6 Xcwem40 12
Xcfd29 09
Xcfd35 03
师栾 08-4 Xgwm294 09
Xgwm67 16
Xbarc198 16
沧麦 2007-102 Xgwm429 06
Xgwm155 08
Xgwm285 17
SH299 Xcfd29 16
Xgwm334 28
Xcfd35 10
宝麦 38 Xarc198 06
Xbarc174 07
邯 07-6092 Xcfa2028 14
Xbarc17 08
冀麦 185 Xbarc91 18
Xbarc174 06
科 0801 Xgwm429 16
Xgwm334 42
科南 3 号 Xgwm261 08
Xgwm155 07
石 H083-366 Xgwm334 00
Xwmc468 06
农大 212 Xgwm285 09
Xwmc532 09
衡 4568 Xgwm186 06
衡 08 观 29 Xgwm334 36
藁优 5218 Xcwem40 18
轮选 1020 Xwmc532 06
沧麦 2007-140 Xgwm334 46
济旱 5036 Xcfd76 17
石新 723 Xbarc164 06
济 067251 Xbarc174 09
2015,31(6) 97李宏博等：河北区试小麦品种（系）DNA指纹图谱构建及遗传差异分析
B 类 包 括 14 个 品 种， 又 分 为 B1 和 B2 亚 类。
B1 亚类的 4 个品系均为河北农业大学育成。B2 亚
类包括 10 个品种，其中 8 个为参加冀中南水地组和
优质组。其中济 067251、泰农 18 和 SH299 的育成
单位来自山东省，其余 5 个品种均来自石家庄地区。
C 类包括 21 个品种，又被分为 C1 和 C2 亚类。
C1 亚类包括 6 个品种，有 4 个为参加冀中北水地优
质组试验品种。C2 亚类包括 15 个品种，其中参加
冀中南区试的品种 8 个、黑龙港节水组 6 个，参试
单位来自石家庄、邯郸、邢台、衡水和沧州地区。
沧州市农林科学院参试的 3 个品种被聚在一起。
D 类包括 28 个品种，占供试材料的 40%，其
中主要包括参加冀中南水地组的 17 个、黑龙港节水
组 7 个及冀中北水优质组的 3 个品系。该组育种单
位多集中在河北省中部，仅河北农业大学、石家庄
市农科院和河北省农林科学院旱作所参试品种就有
15 份。
3 讨论
本研究采用带纹清晰、简单、多态性好、重复
性和稳定性高的 42 对 SSR 标记，为 2009-2013 年
河北省区域试验小麦品种（系）构建了 DNA 指纹图
谱，其中携带 1-3 个特征等位变异的品种有 17 份，
因此利用 1 对引物即可将该品种与其他品种区分开。
对于检测的 70 份材料，除科 0901 与邯农 531 外，
其余 68 个均能分开，表明所采用的 SSR 引物的品
种鉴别能力较强。42 对 SSR 标记在参试品种中共扩
增出 303 个等位变异，每个 DNA 位点平均 7.21 个，
PIC 值平均 0.69，均高于刘路平等［20］、陈先红等［21］
每对引物平均 3.88 和 5.89 个等位变异，以及 PIC 值
为 0.53 和 0.61 的研究结果，表明采用的 SSR 标记对
于构建 70 份河北省参试品种的 DNA 指纹图谱具有
较强的区分能力和代表性。因此，可作为河北省小
麦品种 DNA 指纹数据库的一部分使用。
潘玉朋等［22］对 25 份黄淮麦区近年大面积推广
品种进行分析，遗传相似系数为 0.34-0.85，平均为
0.61 ；蒲艳艳等［13］采用 68 个 SSR 标记对 44 份山东
省近期育成品种进行遗传多样性研究，品种间的遗
传相似系数为 0.59-0.92，平均为 0.69，两者均表明
所研究品种间的遗传差异较小，遗传基础较窄。而
本研究的 70 份材料的遗传相似系数在 0.05-1.00 之
间，平均 0.28，参试品种间的遗传相似系数变化幅
度大，表明参加河北省区域试验小麦品种（系）间
遗传差异较大，遗传基础相对丰富。分析原因，可
能与参试品系的来源有关，既有河北省科研单位，
又有中国农业大学、中国科学院、中国农业科学院、
山东省育种单位 ；另一原因，按照国家冬小麦区域
试验分组，河北省中南部属于黄淮麦区北片，而中
北部属于北部冬麦区，使得选育的小麦品种生态类
型比较丰富。
通过聚类将 70 份材料分为四大类，A 类所包含
的材料均为参加优质组试验，与其他类群中多数材
料的遗传差异较大。在四大类中，每个类群中均包
括石家庄地区育种单位选育的材料，可能与该地区
的育种单位所处于河北省的中部，使选育的品系有
着较多的生态类型有关 ；而河北农业大学参试的 9
个品系，4 个被分在 B1 亚类，5 个分在 D 类 ；河北
省农林科学院旱作所参试品种大多数被分 D 类，邯
郸、邢台、沧州地区的参试品种均被分在 C 类。结
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
图 1 30 个小麦品种（系）Xbarc59 位点的指纹图谱
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.698
果表明，同一地区或同一单位选育的品种多聚在相
同类群，相似程度与育种单位或地区有着较明显的
关系，与王升星等［23］研究将同一麦区或者有共同
系谱来源的小麦品种地聚为一类的结果较为一致。
因而，在利用本地优良资源的同时，加大国内外优
良资源的引进和利用，创制适应本地区的育种中间
材料，从而更加丰富新育成品种的遗传差异。
4 结论
本研究结果表明，采用 42 对 SSR 标记为 2009-
2013 年参加河北省区域试验小麦品种（系）构建的
DNA 指纹图谱具有较强代表性，可作为河北省小麦
品种的 DNA 指纹数据库一部分使用。并利用 DNA
指纹数据进行区域试验小麦品种（系）间的遗传差
异分析，表明参试品种的遗传差异较大，但品种间
55
1.000.800.60
Coefficient
0.400.20
A
B
B1
B2
C1
C2
D
C
46
64
40
63
65
30
57
11
48
1
45
62
36
11
38
23
66
20
10
6
56
52
68
69
55
21
24
49
42
41
47
50
17
13
31
61
37
30
19
51
2
43
33
22
14
60
5
35
9
54
25
70
58
27
15
8
18
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图 2 70 份小麦品种（系）聚类图
2015,31(6) 99李宏博等：河北区试小麦品种（系）DNA指纹图谱构建及遗传差异分析
的相似程度与育种单位或地区有着较明显的关系。
因而，DNA 指纹图谱对于小麦品种亲缘关系鉴定是
非常有效的技术手段。
致谢 ：特别感谢河北省种子管理站鲍聪和张力
同志对本实验材料的提供和帮助。
参 考 文 献
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（责任编辑 狄艳红）