全 文 ：文章编号 :100028551 (2009) 0120007205
微卫星标记分析我国南方常规水稻品种的遗传差异
程本义　夏俊辉　沈伟峰　庄杰云　杨仕华
(中国水稻研究所 ,浙江 杭州　310006)
摘 　要 :利用 12 个 DNA 微卫星标记对 2005 - 2007 年参加南方稻区国家水稻品种区域试验的 23 个长江
中下游早籼、晚粳和华南早籼常规品种进行标记检测 ,结果共检测到等位基因 47 个 ,平均每个标记 319
个 ,变幅 2～7 个 ,多态性频率 (FP)平均值 01632 ,变幅 01403～01842。遗传差异分析表明 :长江中下游早
籼与长江中下游晚粳 (平均遗传相似系数 AGSC = 01036) 、华南早籼与长江中下游晚粳 (AGSC = 01125) 品
种间的遗传差异明显 ,长江中下游早籼与华南早籼 (AGSC = 01449) 品种间的遗传差异中等 ,华南早籼
(AGSC = 01606) 、长江中下游早籼 (AGSC = 01682) 、长江中下游晚粳 (AGSC = 01761) 品种间的遗传差异较
小。
关键词 :水稻 ;品种 ;微卫星标记 ;遗传差异
MICROSATELLITE MARKER ANALYSIS OF GENETIC DIFFERENCE OF
CONVENTIONAL RICE VARIETIES IN SOUTHERN CHINA
CHENG Ben2yi 　XIA Jun2hui 　SHEN Wei2feng 　ZHUANGJie2yun 　YANG Shi2hua
( China National Rice Research Institute , Hangzhou , Zhejiang 　310006)
Abstract :A total of 23 conventional rice varieties in the national regional trial of southern China from 2005 to 2007 were
assayed with a set of 12 microsatellite markers. We detected a total of 47 alleles from all varieties in the national trial , with
equivalent to 319 alleles per marker. The values of the frequency of polymorphism ranged from 01403 to 01842 with an average
of 016321 Based on the analysis about genetic variation , we known that the genetic variation among varieties between early
indica and late japonica (AGSC = 01036) in the middle and down area of the Yangtse Valley , as well as early indica in
southern China and late japonica (AGSC = 01125) were obvious. The genetic variation among varieties between early indica
in the middle and down area of the Yangtse Valley and early indica in southern China (AGSC = 01449) was middle. The
genetic variation among early indica (AGSC = 01606) in southern China varieties , early indica (AGSC = 01682) and late
japonica (AGSC = 01761) in the middle and down area of the Yangtse Valley varieties were small .
Key words :rice ; variety ; microsatellite marker ; genetic variation
收稿日期 :2008206224 　接受日期 :2008207223
基金项目 :中央级公益性科研院所专项资金项目 (2006RG003、2006RG002) ,农业部国家水稻品种区域试验项目 (200522007)
作者简介 :程本义 (19772) ,男 ,浙江淳安人 ,助理研究员 ,主要从事水稻品种分子鉴定和区域试验研究。Tel :0571263370371 ; E2mail :cby
-
951019 @
sohu. com
通讯作者 :杨仕华 (19632) ,男 ,广东兴宁人 ,研究员 ,主要从事水稻品种区域试验研究。Tel :0571263370371 ; E2mail :yangshihua6308 @1631com　　遗传差异是水稻品种研究的重要内容。常规水稻品种既可直接应用于生产 ,又可作为育种亲本利用 ,阐明其遗传差异状况 ,对指导生产、品种选育、品种鉴定等具有重要的意义。前人应用形态、等位酶、DNA 分子标 记等方法对资源性水稻品种、生产主栽水稻品种及杂交水稻亲本进行遗传差异分析发现[1～5] ,不同分析方法在鉴别品种遗传差异上存在较大的差异 ,形态和分子标记方法的鉴别能力高于等位酶 ;部分生产主栽水稻品种的
7　核 农 学 报　2009 ,23 (1) :7～11Journal of Nuclear Agricultural Sciences
遗传背景趋于单一 ;我国杂交水稻恢复系资源比较丰
富 ,但其遗传差异较小。基于对新育成的常规水稻品种
的遗传差异研究未见报道 ,本研究利用 DNA 微卫星标
记对我国南方稻区新育成的常规水稻品种进行标记检
测 ,从分子水平上分析各类型品种间的遗传差异现状 ,
为水稻育种和品种鉴定提供有益的参考。
表 1 　23 个常规水稻品种的基本信息
Table 1 　Basic information of 23 conventional rice varieties
序号
code
品种名称
variety
类型
type
亲本来源
pedigree
选育省份
province of breeding
1 中早 25Zhongzao 25
长江中下游早籼
EI
中选 181Π中早 18
Zhongxuan 181ΠZhongzao 18 浙江Zhejiang
2 嘉育 253Jiayu 253
长江中下游早籼
EI G9622821ΠG962143 浙江Zhejiang
3 02YK10 长江中下游早籼EI
Z992312Π嘉兴 99225
Z992312ΠJiaxing 99225 浙江Zhejiang
4 浙 733Zhe 733 (CK)
长江中下游早籼
EI
禾珍早Π赤块矮
HezhenzaoΠChikuaiai 浙江Zhejiang
5 嘉育 173Jiayu 173
长江中下游早籼
EI
G99221Π辐 99259
G99221ΠFu 99259 浙江Zhejiang
6 03YK2 长江中下游早籼EI 01D121ΠG95240ΠΠ01D121 浙江Zhejiang
7 04YK217 长江中下游早籼EI 中 181ΠD00122Zhong 181ΠD00122 浙江Zhejiang
8 冈早 4011Gangzao 4011
长江中下游早籼
EI
鄂早 18Π3376
Ezao 18Π3376 湖北Hubei
9 野籼占 8 号Yexianzhan 8
华南早籼
HEI
桂野占 2 号Π特籼占 13 号ΠΠIR24
Guiyezhan 2ΠTexianzhan 13ΠΠIR24 广东Guangdong
10 丰富占 1 号Fengfuzhan 1
华南早籼
HEI
丰丝占Π富清占 4 号
FengsizhanΠFuqingzhan 4 广东Guangdong
11 丰美占Fengmeizhan
华南早籼
HEI
新广美Π中二占
XinguangmeiΠZhongerzhan 广东Guangdong
12 茉莉软占Moliruanzhan
华南早籼
HEI
茉莉新占Π粤丰占ΠΠ丰丝占
MolixinzhanΠYuefengzhanΠΠFengsizhan 广东Guangdong
13 五山油占Wushanyouzhan
华南早籼
HEI
广青占Π丰八占ΠΠ五丰占 2
GuangqingzhanΠFengbazhanΠΠWufengzhan 2 广东Guangdong
14 粤晶丝苗 2 号Yuejingsimiao 2
华南早籼
HEI
粤科占ΠΠ五丰占Π锦超丝苗
YuekezhanΠΠWufengzhanΠJinchaosimiao 广东Guangdong
15 华新占Huaxinzhan
华南早籼
HEI
粤丰占Π丰华占
YuefengzhanΠFenghuazhan 广东Guangdong
16 丰秀占Fengxiuzhan
华南早籼
HEI
丰丝占Π矮秀占
FengsizhanΠAixiuzhan 广东Guangdong
17 桂农占Guinongzhan
华南早籼
HEI
广农占Π新澳占ΠΠ金桂占
GuangnongzhanΠXinaozhanΠΠJinguizhan 广东Guangdong
18 武 2105Wu 2105
长江中下游晚粳
LJ
京 58Π5017
Jing 58Π5017 江苏Jiangsu
19 苏 3228Su 3228 长江中下游晚粳LJ 碧风ΠL 鉴 9ΠΠ8823924BifengΠL jian 9ΠΠ8823924 江苏Jiangsu
20 丙 02209Bing 02209 长江中下游晚粳LJ 2717Π秀水 11022717ΠXiushui 1102 浙江Zhejiang
21 HZ0302 长江中下游晚粳LJ
林埭Π丙 98110
LindaiΠBing 98110 浙江Zhejiang
22 秀水 63Xiushui 63 (CK)
长江中下游晚粳
LJ
善 41 抗Π秀水 61ΠΠ秀水 61
Shan 41 kangΠXiushui61ΠΠXiushui61 浙江Zhejiang
23 丙 03233Bing 03233 长江中下游晚粳LJ 甬单 6 号Π丙 98101ΠΠ秀水 994Yongdan 6ΠBing 98101ΠΠXiushui 994 浙江Zhejiang
　　注 : EI ,长江中下游早籼 ;HEI ,华南早籼 ;LJ ,长江中下游晚粳。
Note : EI : Early indica in the middle and down area of the Yangtse Valley ; HEI : Early indica in Huanan ; LJ : Late japonica in the middle and down area of the
Yangtse Valley.
1 　材料和方法
111 　材料
2005 - 2007 年参加南方稻区国家水稻品种区域试
验的 23 个常规水稻品种 (表 1) ,其中华南早籼 9 个 ,长
8 核　农　学　报 23 卷
江中下游早籼 8 个 ,长江中下游晚粳 6 个 ,其中对照品
种 2 个 (浙 733 和秀水 63) 。除对照品种外 ,其他均系
南方稻区新选育并通过各省省级审定或认定的优良品
种 ,具有一定的代表性。
112 　SSR检测
选取 12 个位于水稻不同染色体的 DNA 微卫星标
记 , 分 别 是 RM297、RM71、RM85、RM5414、RM274、
RM190、RM336、RM337、RM219、RM311、RM209 和
RM17 ,其引物序列、目标片段大小等相关信息见文献
[6 ]。按文献 [ 7 ]所述的检测方法提取水稻品种总
DNA、SSR 扩增、扩增产物分离显色和记录带型。
113 　数据分析
以多态性频率 (frequency of polymorphism ,FP) 描述
微卫星标记的多态性 ,并以此表示微卫星标记在水稻
品种间检测到差异性的频率。其计算公式[8 ]为 :
FP = 1 - ∑
n
i
[ mi ( mi - 1) ]Π[ m ( m - 1) ]
式中 , n 为所分析的微卫星标记在水稻品种中检测到
的不同带型总数 , m 为水稻品种总数 , mi 为具有第 i
种带型的品种数。同时 ,应用软件 NTSYS[8 ] 、以共有
DNA 片断比例[9 ] (软件中参数为 DICE) 为指标计算各
对水稻品种之间的遗传相似性系数 (genetic similarity
coefficient , GSC) 。
2 　结果与分析
211 　微卫星标记多态性
12 个微卫星标记从 23 个常规水稻品种中检测到
47 个等位基因 (表 2) ,平均每个标记 319 个 ,变幅 2～7
个 ,12 个微卫星标记检测到的等位基因数大致呈梯形
表 2 　12 个微卫星标记的染色体位置、等位基因数目及 FP值
Table 2 　Chromosome position , numbers of alleles and frequency polymorphism (FP) values of 12 microsatellite markers
RM297 RM71 RM85 RM5414 RM274 RM190 RM336 RM337 RM219 RM311 RM209 RM17
染色体
chromosome
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
等位基因数
No. of alleles
5 4 2 3 2 3 4 4 5 7 3 5
FP 值
FP values
01561 01676 01403 01502 01443 01628 01700 01775 01735 01842 01664 01652
　　进一步分析各等位基因的出现频率 (表 3) 发现 ,
只有少数标记座位上的等位基因出现频率较为均衡 ,
大部分标记座位上的等位基因出现频率存在较大的差
异 ,且在一个标记座位上存在 1～2 个等位基因的出现
频率明显高于其他等位基因 ,可称其为主导等位基因。
从表 3 可以发现 ,RM337 和 RM209 标记座位上的等位
基因出现频率比较均衡 ,其他标记座位上则存在主导
等位基因现象。
表 3 　各等位基因的出现频率
Table 3 　Frequency of different alleles
标记
marker
等位基因
allele
频率
frequency( %)
标记
marker
等位基因
allele
频率
frequency( %)
标记
marker
等位基因
allele
频率
frequency( %)
RM297 1 413 RM190 1 1310 RM311 1 2611
2 1310 2 4718 2 413
3 1310 3 3911 3 2611
4 413 RM336 1 413 4 1714
5 6512 2 4315 5 1310
RM71 1 1714 3 3014 6 817
2 413 4 2117 7 413
3 4718 RM337 1 1714 RM209 1 2611
4 3014 2 2611 2 4718
RM85 1 7319 3 2611 3 2611
2 2611 4 3014 RM17 1 413
RM5414 1 3014 RM219 1 817 2 3014
2 413 2 413 3 817
3 6512 3 4315 4 413
RM274 1 6916 4 1714 5 5212
2 3014 5 2611
9　1 期 微卫星标记分析我国南方常规水稻品种的遗传差异
分布 ;平均 FP 值 01632 ,变幅 01403～01842。
212 　遗传差异分析
表 4 显示 ,23 个水稻品种构成的 253 个品种对的
平均遗传相似系数为 01368 ,变幅 01000～11000。从类
型内看 ,长江中下游早籼 28 个品种对 ,AGSC为 01682 ,
变幅 01417～11000 ;华南早籼 36 个品种对 ,AGSC 为
01606 ,变幅 01333～01833 ;长江中下游晚粳 15 个品种
对 ,AGSC为 01761 ,变幅 01583～01833。从类型间看 ,
长江中下游早籼与华南早籼 72 个品种对 ,AGSC 为
01449 ,变幅 01250～01667 ;长江中下游早籼与长江中
下游晚粳 48 个品种对 ,AGSC 为 01036 ,变幅 01000～
01083 ;华南早籼与长江中下游晚粳 54 个品种对 ,AGSC
为 01125 ,变幅 01000～01250。
上述结果表明 ,依据 AGSC ,长江中下游早籼与长
江中下游晚粳、华南早籼与长江中下游晚粳品种间的
遗传差异明显 ,长江中下游早籼与华南早籼品种间的
遗传差异中等 ,华南早籼、长江中下游早籼、长江中下
游晚粳品种间的遗传差异较小。
表 4 　23 个常规水稻品种间的遗传相似系数矩阵
Table 4 　Matrix of genetic similarity coefficient among 23 conventional rice varieties
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
2 01583
3 01583 01750
4 01500 01667 01417
5 01500 01750 01750 01417
6 01583 11000 01750 01667 01750
7 01583 01917 01833 01583 01833 01917
8 01417 01750 01750 01417 01833 01750 01833
9 01417 01583 01333 01667 01500 01583 01500 01500
10 01417 01500 01333 01583 01500 01500 01417 01417 01667
11 01333 01250 01250 01250 01417 01250 01250 01417 01500 01333
12 01333 01333 01417 01417 01500 01333 01333 01417 01667 01500 01750
13 01500 01417 01417 01333 01500 01417 01417 01500 01500 01417 01750 01667
14 01500 01583 01583 01583 01583 01583 01583 01667 01667 01583 01500 01750 01583
15 01500 01417 01500 01417 01417 01417 01417 01333 01500 01333 01750 01833 01750 01583
16 01417 01333 01417 01417 01500 01333 01333 01417 01500 01417 01583 01833 01500 01750 01667
17 01500 01583 01417 01583 01667 01583 01500 01500 01750 01750 01500 01667 01583 01667 01500 01583
18 01000 01000 01083 01083 01083 01000 01000 01083 01083 01250 01167 01167 01000 01167 01083 01167 01083
19 01000 01000 01083 01083 01083 01000 01000 01000 01000 01167 01167 01167 01083 01083 01167 01167 01083 01750
20 01083 01000 01083 01083 01083 01000 01000 01000 01000 01083 01167 01167 01083 01083 01167 01167 01083 01667 01833
21 01000 01000 01083 01083 01083 01000 01000 01000 01083 01083 01250 01250 01167 01083 01250 01167 01083 01583 01833 01750
22 01000 01000 01083 01083 01083 01000 01000 01000 01000 01083 01167 01167 01083 01083 01167 01167 01083 01583 01833 01833 01833
23 01083 01000 01083 01083 01083 01000 01000 01000 01000 01167 01167 01167 01083 01083 01167 01167 01083 01667 01833 01833 01750 01833
213 　近似品种的系谱分析
遗传差异分析表明 ,嘉育 253 与 03YK2 在所有 12
个微卫星标记座位上带型一致、遗传相似系数为
1100 ,可称其为近似品种。分析其系谱 ,03YK2 系 G952
40 与轮回亲本 01D121 回交 2 次后定向选择选育而成 ,
而 G95240 与嘉育 253 的原始亲本之一 G962143 遗传背
景相近 ,轮回亲本 01D121 是嘉育 253 的高世代姊妹
系 ,由此可见 ,嘉育 253 与 03YK2 的亲本遗传组成相
似。
3 　讨论
近十多年来 ,我国水稻育种类型内品种间的遗传
差异呈现缩小的趋势 ,近似品种增多[7 ] ,这与育种者的
育种亲本选择和育种方法有关。为了加快育种进程 ,
育种者在选择育种亲本时往往集中选用骨干亲本 ,并
广泛应用小群体的系谱法定型品种 ,引起育成品种的
遗传背景单一化[10 ] 。在本研究材料的同类型品种中 ,
相比较而言 ,同一育种者育成的同一类型品种往往遗
传差异较小 ,如长江中下游早籼嘉育 253 与嘉育 173、
长江中下游晚粳丙 02209、丙 03233 与秀水 63 ;同一单
位不同育种者育成的同一类型品种遗传差异中等或较
大 ,如华南早籼桂农占与五山油占、丰美占与丰富占 1
号等 ;而不同单位育成的同一类型品种遗传差异往往
较大 ,如长江中下游早籼中早 25 与其他品种、长江下
中下游晚粳武 2105 与其他品种。因此 ,要改变目前水
稻育种类型内品种间的遗传差异趋于缩小的状况 ,获
得更多突破性品种 ,一要充分挖掘和利用遗传资源 ;二
01 核　农　学　报 23 卷
要多采用育种新方法、新技术 ;三要加强单位间、育种
者间的交流与合作。
相比于形态、等位酶、RFLP 等遗传标记方法 ,DNA
微卫星标记在品种间的多态性要高得多 ,但利用微卫
星标记鉴定遗传相似性较高的品种时 ,仍存在难以检
测出品种间差异的情况 ,如本研究中的嘉育 253 与
03YK2 ,在 12 个微卫星标记座位上未检测出两者的遗
传差异。这种情况在小麦、马铃薯等其他农作物品种
鉴定中也有报道[11 ,12 ] 。鉴于此 ,利用微卫星标记鉴定
水稻品种时 ,建议先了解待测品种的亲本来源、系谱及
选育过程 ,对其相似性状况有一个初步的估计 ,然后对
遗传背景相近、相似性较高的品种适当增加鉴定标记
数。
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