全 文 ：书西北植物学报!
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文章编号$
#"""+*"!,
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收稿日期$
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%修改稿收到日期$
!"#$+"&+#,
基金项目$国家自然科学基金"
$"&&#$*
#%广东省旱地作物品种改良技术研究团队"
!"##-"!"#"!"#"
#
作者简介$赵青松"
#%&,)
#!男!硕士!主要从事大豆遗传育种研究&
.+/012
$
3405
6
17
8
957
8
0
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#$:;5/
"
通信作者$杨存义!博士!副教授!主要从事大豆分子育种和资源利用研究&
.+/012
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9;0=:>?=:;7
广东
!
个野生大豆居群的遗传多样性分析
赵青松#!!陈振伦#!赵云云#!张
!
杰#!马启彬#!年
!
海#!杨存义#"
"
#
亚热带农业生物资源保护和利用国家重点实验室!国家大豆改良中心广东分中心!华南农业大学 农学院!广州
,#"*!
%
!
河北
省农林科学院粮油作物研究所!石家庄
",""$#
#
摘
!
要$采用
@@A
分子标记对来自广东省
,
个县野生大豆居群的遗传多样性进行了分析!为广东野生大豆资源保
护和利用提供依据&结果显示$"
#
#
,
个野生大豆居群在
"
个
@@A
位点共检测出
!$
个等位变异!同一位点上等位
基因数目最多为
#"
个!最少为
!
个!平均为
*:$(
个%不同群体中特有等位基因数不同!其中连州"
BC
#和南雄"
DE
#
野生大豆的特有等位基因数目较多!分别为
#%
个和
#
个%
@407757
指数"
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#变化范围为
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"
!:#&*
!期望杂合度
"
"
>
#的变化范围为
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"
":(%%
&"
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#广东连州"
BC
#野生大豆居群的遗传多样性最高!而仁化"
AF
#野生大豆的
遗传多样性最低!二者的
@407757
指数"
!
#分别为
":(##
":##$
%群体分子方差"
-GHI-
#分析结果揭示!居群间变
异占
,#J
!群体内变异占
*%J
!且仁化居群与其他居群间基因流较小&"
$
#依据遗传距离可将连州"
BC
#和连南
"
BD
#聚类为一类!乳源"
AK
#和南雄"
DE
#为一类!仁化"
AF
#单独为一类&研究表明!广东不同野生大豆居群间遗
传多样性差异较大!而且居群内基因类型多!其中连州"
BC
#和乳源"
AK
#野生大豆居群的遗传多样性较高!证明广
东野生大豆群体保存了丰富的基因资源&
关键词$遗传多样性%野生大豆%
@@A
中图分类号$
L$*
M
:,
文献标志码$
-
"#$#%&(&)#*+&%
,
-.!/&012-
,
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6
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CF-HK=7
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CF-DOP1>
#
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#
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K-DON=7
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5
Z
=20S157940?41
8
4>U=71
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Z
5
Z
=20S157917O=07
8
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Z
5
Z
=20S15740?S4>25_>9S
8
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<
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<
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<
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5
Z
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Z
5
Z
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Z
5
Z
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Z
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Z
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Z
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=20S157907?_1S417
Z
5
Z
=20S157
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07?A=
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=07
Z
5
Z
=20S157940?41
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Q>07
%
@@A
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野生大豆属于东亚温带物种!仅在亚洲东部北
回归线以北地区有分布!包括中国朝鲜半岛日本
俄罗斯的远东地区等&在中国野生大豆分布广泛!
除青海海南和新疆外!其他省区均有(#)&野生大豆
在长期的进化过程中保留着大量优良基因!是大豆
育种重要的遗传资源!而了解野生大豆的遗传结构
是保护和利用野生大豆资源的前提&利用表型性
状同工酶和分子标记对不同生态区的大豆和一年
生野生大豆比较都发现野生大豆比栽培大豆有较高
遗传多样性(#+%)&通过分子标记对来源于中国(#"+#!)
日本(#$+#,)韩国(#)和俄罗斯(#&)的野生大豆群体分
析!发现群体间存在巨大变异!这主要是由遗传漂变
和突变造成的(#(+#%)&中国不同地区的野生大豆群体
存在明显差异!同一区域内的不同野生大豆群体也
存在遗传分化(!")!对湖南新田县野生大豆(!#)和辽宁
新宾县野生大豆(!!)分析均发现居群内分化较小!而
居群间遗传变异较大&
根据野生大豆考察报告认为野生大豆最南分布
在北纬
!*b#"c
左右的广东英德南至阳山白莲一
线(!$)&广东北部山区韶关清远等地区有丰富的野
生大豆资源!但有关广东野生大豆群体遗传结构的
系统研究未见报道&本研究通过对广东野生大豆的
收集及其植物学性状和生境调查!收集了
,
个县的
不同野生大豆自然居群!运用
@@A
分子标记技术!
分析了其遗传多样性和遗传结构!为广东野生大豆
的保护和利用提供依据&
#
!
材料和方法
=:=
!
材
!
料
根据广东省野生大豆考察组对广东野生大豆的
考察记录信息(!$)!
""(
年
#"
月分别在广东省的乳
源县一六镇连南县三江镇连州市西岸镇南雄市
梅岭镇和仁化县仁化镇等地进行野生大豆"
#$%&
(
#
的收集!根据居群大小!混合或单株采集成熟野生大
豆种子放入信封!记录采集地点的
OX@
数据&从
,
个居群中分别随机选择
!%
"
$!
个不同的株系进行
盆栽!采集野生大豆新鲜叶片共计
#,$
份"表
#
#!置
于
)!"d
冰箱中&
=>?
!
22@
引物
参照
@57
8
等(!*)建立的大豆分子标记连锁图!
从每个连锁群上选择
$
"
*
个
@@A
位点!共计
"
对
引物"表
!
#&
@@A
引物序列来源于美国农业部大豆
基因组数据库"
4SS
Z
$**
#!%:#(:!:%*
*
@@A:4S+
/2
#!由上海生物技术有限公司合成&
=>A
!
(B:
提取及
5C@
扩增
每份材料取叶片
$
"
*
片!依据快速
Na-W
(
!,
)
方法提取大豆基因组
eD-
&
实验采用
!"
#
BXNA
反应体系!包括
#"fXNA
缓冲液"含
G
8
!M
#
!:"
#
B
!
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"
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*
B
#
":!
#
B
!
)(
*
酶"
,Y
*
#
B
#
":!
#
B
!模板
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#
B
"约
,"7
8
#!
@@A
引物"
,"
#
/52
*
B
#
":#(
#
B
!双蒸水
#,:**
#
B
&
XNA
反应程序为$
%,d
预变性
,/17
%
%*d
变性
$"9
,,d
退火
$"9
&!d
延伸
$,9
!共
$,
个循环%
&!d
延伸
#"/17
&反应结束后!加
*
#
B
上样指示剂!用
&:!J
变性聚丙烯酰胺凝胶电泳!银
染后记录条带数据&
=:D
!
数据统计分析
对每个
@@A
标记的等位基因进行赋值!有条带
记为
#
!无条带记为
"
&等位基因数"
+
0
#有效等位基
因数"
+
>
#期望杂合度"
"
>
#
@407757
多样性指数
"
!
#居群多态位点百分数"
,
#分化系数"
-
9S
#基因
流"
+
/
#等用
X>0g02
等(!()编写的
O.D-B.E
计算&
群体遗传距离"
#.
#用
XHXO.D.$!
(
!
)计算&
表
=
!
广东
!
个野生大豆采集地点及采样数
a0Q2>#
!
a4>;52>;S15791S>907?S4>7=/Q>U5V90/
Z
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<
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Z
5
Z
=20S15790SO=07
8
345=XU5[>7;>
取样地点
N52>;S15791S>
编号
N5?>
采样数
D5:5V90/
Z
2>
经度
B57
8
1S=?>
纬度
B0S1S=?>
海拔
-2S1S=?>
*
/
南雄
D07`157
8
DE $! ##*b#%:$!&c !,b#%:$*c !,"
连州
B107345= BC !% ##!b##:*,&c !*b,(:((c #$!
乳源
A=
<
=07 AK $" ##$b"(:$#c !*b,,:!(&c *(%
连南
B107707 BD $! ##!b#(:(&,c !*b*,:*$*c #!&
仁化
A>74=0 AF $" ##$b*":*(c !,b",:&"!c (
%&#
%
期
!!!!!!!!!!!!!
赵青松!等$广东
,
个野生大豆居群的遗传多样性分析
!!
结果与分析
?>=
!
野生大豆
22@
位点的多样性分析
从表
!
结果可以看出!每个位点在总群体中都
表现出多态性!
"
个位点共检测到
!$
个等位变异
"图
#
#!等位基因"
+
0
#变异数目范围为
!
"
#"
个!平
均为
*:$(
个等位变异!其中最多的
@0SS!$!
为
#"
个等位变异!大于等于
&
个等位变异的有
&
个位点!
介于
*
"
个等位变异之间的有
$&
个位点!小于等
于
$
个等位变异的有
#
个位点!其中
@0SS,&%
@0S
+
图
#
!
@0SS#&$
引物在广东
,
个野生大豆群体中扩增产物电泳图"部分截图#
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Z
41;1/0
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Q>07
Z
5
Z
=20S1579VU5/O=07
8
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8
"
X0US102
#
表
?
!
广东
!
个野生大豆居群的位点遗传多样性参数
a0Q2>!
!
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Z
0U0/>S>U95V
8
>7>S1;?1[>U91S
<
17,_12?95
<
Q>07
Z
5
Z
=20S1579VU5/O=07
8
?57
8
位点
B5;=9
+
0
+
>
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"
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位点
B5;=9
+
0
+
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平均
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注$
+
0
:
等位变异数%
+
>
:
有效等位变异数%
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多样性指数%
"
>
:
期望杂合度%下同&
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$
+
0
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%
+
>
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%
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%
"
>
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西
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北
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植
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物
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$$
卷
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等
个位点
只有
!
个等位变异&各位点的有效等位变异"
+
>
#
的变化范围从
#:"
"
,:
!平均为
$:"
&位点
@407+
757
指数"
!
#的变化范围从
":#!
到
!:#&*
!期望杂
合度"
"
>
#的变化范围从
":"&$
到
":(%%
&各位点
多样性指标明显不同!表明不同位点的遗传多样性
不同&
?:?
!
不同野生大豆居群的多样性分析
期望杂合度独立于样本大小!可以用来作为居
群遗传多样性的主要依据(!()&从表
$
可以看出!
,
个广东野生大豆居群的
"
>
变化范围从
":"(
到
":*!
!期望杂合度从大到小依次为连州"
BC
#乳源
"
AK
#连南"
BD
#南雄"
DE
#仁化"
AF
#!表明各居
群间的遗传多样性存在很大差异&居群的等位基因
数多态位点百分数有效等位基因数和
@407757
指数也是反映群体遗传多样性的指标!
,
个居群在
这些指标上的排序与期望杂合度的排序基本一致!
而且在连州"
BC
#和乳源"
AK
#居群中均有较高的
值!这些表明广东
,
个地方中连州"
BC
#和乳源
"
AK
#野生大豆的遗传多样性较高&
?:A
!
不同野生大豆居群的特有等位基因分析
居群特有等位基因是指只在某个居群中出现而
不在其他居群中出现的等位基因&
"
个位点中的
$%
个位点在
,
个居群总共检测到
#
个特有等位基
因!其中有
!$
个位点只在
#
个群体中检测到特异等
位基因!有
%
个位点在
!
个群体中检测到特有等位
基因!有
,
个位点在
$
个群体中检测到特有等位基
因!有
#
个位点在
*
个群体中检测到特有等位基因
"表
,
#&不同群体特有等位基因的位点不同!其中
连州群体"
BC
#有
#%
个!南雄群体"
DE
#有
#
个!乳
源群体"
AK
#有
#$
个!仁化群体"
AF
#有
(
个!连南
群体"
BD
#有
,
个&这些特有等位基因的频率分布
在
##:#J
"
#""J
!特定群体所有个体都具有的特
有等位基因在不同群体间不同!仁化群体"
AF
#
(
个
特有位点中
*
个是
#""J
的高频率位点!而连州群
体"
BC
#
%
个特有等位位点中无
#""J
的高频率位
点!主要是低频率特有等位基因!表明连州群体
"
BC
#内多样性较高&特有等位基因多的居群则含
有的其他居群所不具有的基因较多!有更大的保存
利用价值&
?:D
!
不同野生大豆居群的分化及各居群间基因流
群体分子方差"
-GHI-
#显示!群体
,#J
的变
异存在于居群间!
*%J
的遗传变异存在于居群内&
表明广东野生大豆居群间存在遗传分化!居群内也
存在遗传分化&因此在野生大豆保护和利用时!对
多样性较高的群体取样要尽量多!避免遗漏&
基因流被视为使居群遗传结构均质化的主要原
因之一&一般认为!当
+
/
#
#
时!基因流足以抵制
居群由遗传漂变引起的居群之间的遗传分化!维持
遗传变异的均一性&广东野生大豆居群成对基因流
数据见表
*
!基因流变化范围为
":##
"
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!基因
流较大的为连南"
BD
#与连州"
BC
#之间和乳源
"
AK
#与连州"
BC
#之间!分别为
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和
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DE
#与仁化"
AF
#之间和连南"
BD
#和
表
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居群间基因流及分化系数
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居群
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居群
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5
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=20S1579VU5/O=07
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居群编号
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Z
5
Z
=20S157
居群个体数
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多态位点百分数
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AF
#之间分别为
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和
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&从数据发
现广东不同地方野生大豆居群间未出现基因流大于
#
的居群对!表明不同地方野生大豆居群间没有高
频率的基因交流&
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!
不同野生大豆居群的遗传距离与聚类
遗传一致度和遗传距离是评价居群间相似程度
的重要参数&各居群之间平均遗传距离为
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居群间遗传距离最小的为连南"
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#和连州"
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广东
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位点
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#和仁化"
AF
#之间的遗
传距离最大为
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&仁化与其余
*
个居群之间的
遗传距离均较大!其中空间距离上仁化与南雄最近!
但南雄"
DE
#和仁化"
AF
#居群间的遗传距离最大
"表
#&表明仁化野生大豆居群和广东其他地方野
生大豆居群差异较大!来源可能不同&
依据遗传距离对广东
,
个野生大豆居群进行聚
类分析!在遗传距离
":((
处可将
,
个居群分为
!
类!仁化"
AF
#单独为一类!其他居群为一类"图
!
#&
连州"
BC
#和连南"
BD
#首先聚类!而仁化居群"
AF
#
与其他居群最后才聚类!表明连州"
BC
#和连南
"
BD
#居群遗传相似程度最高!而仁化居群与其他居
群的亲缘关系较远&
$
!
讨
!
论
野生大豆是栽培大豆的近缘野生种!具有高蛋
白抗逆性强繁殖系数高等优良特性!是进一步改
良栽培大豆的重要基因的来源&亚热带地区的野生
大豆长期进化生长在特殊的气候土壤环境中!进
化了一些适合于亚热带地区环境的优良基因&因
此!对这些材料的研究和特定环境适应性性状的挖
掘可为南方大豆的改良提供丰富的宝贵遗传资源&
广东野生大豆主要分布在粤北山区的韶关清
远等地!这些地区地形复杂!野生大豆生境差别很
大(!$)&广东野生大豆居群中只有乳源的野生大豆
被研究过(&!%)!其他地区的野生大豆未被研究过&
在已有的研究结果认为中国北纬
!,b
附近是野生大
豆的一个多样性中心!同时也可能是一个起源中
心(&!%)&在本研究所研究的广东
,
个县的野生大豆
居群主要分布在该范围!用
"
对
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引物对这些
群体进行遗传多样性分析!等位基因的变化范围从
!
"
#"
!平均每个位点检测到
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个等位基因!期望
杂合度的变化范围从
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!平均值为
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&以位点多样性为指标与其他群体相比!略低
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&本研究证明
野生大豆分布最南端的广东野生大豆群体保存了高
的遗传多样性!这为广东野生大豆的保护和利用提
供了依据&
生物多样性和居群的遗传结构的研究可为濒危
植物的保护提供依据&广东是野生大豆分布区的最
南端!本研究发现野生大豆的遗传多样性指数高!居
群基因类型多!其中连州野生大豆的
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指数
最高为
":(##
!其特有等位基因数为
#%
个!群体内
蕴藏了丰富的有益基因%来自乳源一六镇的群体是
首次记录收集的群体!多样性也较高%南雄和连南居
群在过去的考察中有记录!多样性中等%仁化群体不
同于其他群体!群体内遗传结构简单!高频率的特有
基因多&这些信息为利用这些野生大豆资源改良南
方大豆提供依据&
参考文献!
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