全 文 :书鸭茅栽培品种与野生材料遗传
多样性比较的犛犛犚分析
万刚1,张新全1,刘伟1,谢文刚1,周禾2,彭燕1
(1.四川农业大学草业科学系,四川 雅安625014;2.中国农业大学草地研究所,北京100193)
摘要:为揭示鸭茅栽培品种与野生材料间遗传多样性的差异,本研究利用25对SSR引物对23份鸭茅材料(包括品
种、四倍体、二倍体等)进行扩增,获得了251条清晰条带,平均每对引物扩增10.04个条带,多态性比率为100%,
多态性信息含量(PIC)的变化范围为0.24(A01E14)~0.42(A01F24,A03B16),平均值为0.33。23份材料的遗传
距离变化范围为0.1065~0.6061,平均遗传距离为0.3870,6个栽培品种的平均遗传距离为0.3088,低于所有
材料遗传距离的平均水平。聚类分析将相似地理来源、相同倍性和品种分别聚类,主成分分析与聚类分析结果一
致。AMOVA分析结果表明,类群内的遗传变异大于类群间的遗传变异;不同类群的遗传多样性比较表明,野生材
料类群与栽培品种类群遗传多样性差异不明显,而四倍体类群较二倍体类群具有更丰富的遗传多样性。
关键词:鸭茅;品种;野生材料;SSR;比较
中图分类号:Q943;S543+.303 文献标识码:A 文章编号:10045759(2010)06018710
简单重复序列(simplesequencerepeat,SSR),又称微卫星DNA,是指由1~6个核苷酸组成的短序列(又称
核心序列或主体序列)经过首尾相连重复多次构成的长达几十甚至几百的一段DNA,长度一般在200bp以下,
相同座位上的重复序列由于重复次数不同而产生了等位基因的多态性[1]。SSR位点广泛地存在于植物的基因
组中,并以共显性的孟德尔方式遗传,和其他分子标记如:RFLP(restrictionfragmentlengthpolymorphism,限
制性片段长度多态性),RAPD(randomlyamplifiedpolymorphicDNA,随机扩增多态性DNA)等相比,具有更多
的可检测等位基因并能提供更细致的基因变化分析范围[2],已被广泛的用于植物种质资源遗传多样性、遗传连锁
图谱构建、分子标记辅助育种等领域。但由于SSR引物开发难度大、耗时长、成本高,限制了其使用范围。目前,
随着不同植物SSR引物的开发,SSR技术在草业研究中的应用逐渐增多,如黑麦草属(犔狅犾犻狌犿)、披碱草属(犈犾狔
犿狌狊)、结缕草属(犣狅狔狊犻犪)、鸭茅(犇犪犮狋狔犾犻狊犵犾狅犿犲狉犪狋犪)、高羊茅(犉犲狊狋狌犮犪犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪)、紫花苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻
狏犪)等均有SSR研究的报道[311]。
鸭茅又名鸡脚草、果园草,属于禾本科鸭茅属,是多年生、异花授粉植物,原产于欧洲的地中海地区[8,12]。鸭
茅是一种优良的冷季型牧草,具有适应性强,营养价值高等特点,是美国和加拿大目前大面积栽培的牧草[13]。我
国野生鸭茅资源主要分布于新疆伊犁河谷、西南地区、江西、湖南、大兴安岭等海拔1000~3000m的森林边缘、
灌丛及山坡草地,自然界中存在二倍体和四倍体鸭茅[14]。鸭茅在我国的四川、云南、重庆、贵州、山西、甘肃等地
被大量应用于草地畜牧业及生态环境治理,取得了良好的经济、生态和社会效益[8]。到目前为止,通过全国草品
种审定委员会审定的鸭茅品种共有8个,其中“宝兴”、“川东”、“古蔺”是国内自主选育的品种,均为野生材料栽培
驯化而成,另外5个为国外引进品种。国内外对鸭茅的种质资源研究已经深入到分子水平,Reeves等[15]运用
AFLP(amplifiedfragmentlengthpolymorphism,扩增片段长度多态性)研究鸭茅野生居群的基因组大小与海拔
的相关性;Peng等[16]利用AFLP评价野生鸭茅种质资源的遗传多样性;Zeng等[17]和曾兵等[18]分别利用ISSR
(intersimplesequencerepeat,简单序列重复间区),SRAP(sequencerelatedamplifiedpolymorphism,相关序列
扩增多态性)对鸭茅种质资源遗传多样性进行了研究;谢文刚等[8]利用SSR对来自世界各大洲的野生鸭茅种质
第19卷 第6期
Vol.19,No.6
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
187-196
2010年12月
收稿日期:20091231;改回日期:20100125
基金项目:国家科技支撑计划项目(2008BADB3B03)和国家自然基金项目(30871820)资助。
作者简介:万刚(1987),男,江西九江人,在读硕士。Email:benjk507@yahoo.com.cn
通讯作者。Email:zhangxq8@hotmail.com,lwgrass@126.com
遗传变异和亲缘关系进行分析和评价。但是,这些研究主要集中于野生鸭茅种质资源,而对于鸭茅栽培品种的遗
传多样性及其与野生材料之间的遗传变异研究,国内外均未有报道。了解现有鸭茅栽培品种的遗传背景,分析其
与野生材料之间的亲缘关系,有助于鸭茅新品种的选育,丰富鸭茅栽培品种的遗传多样性,提高新品种的生态适
应性和利用价值。
本研究利用SSR标记技术对6个鸭茅栽培品种,2个鸭茅新品系及二倍体、四倍体野生鸭茅和鸭茅亚种共
23份材料进行遗传多样性分析,比较栽培品种与野生材料之间的遗传差异,为下一步鸭茅育种配制杂交组合提
供理论基础,以期尽快培育出适应不同生态区域的栽培品种。
1 材料与方法
1.1 材料
供试材料共23份,包括6个鸭茅栽培品种、2个鸭茅新品系、3个四倍体野生鸭茅、6个二倍体野生鸭茅和6
个鸭茅亚种。所有材料均为四川农业大学草业科学系从国内及国外采集和收集而来(表1)。所有材料在2009
年9月中旬,利用培养皿发芽2周后移栽于直径30cm的塑料盆中。
表1 供试鸭茅材料名称及来源
犜犪犫犾犲1 犖犪犿犲狊犪狀犱狊狅狌狉犮犲狊狅犳犇.犵犾狅犿犲狉犪狋犪狌狊犲犱犻狀狋犺犻狊狊狋狌犱狔
序号
No.
材料编号
Accessioncode
染色体数目
ChromosomeNo.(2狀)
产地及来源
Origins
备注
Note
1 宝兴Baoxing 28 四川宝兴BaoxingCounty,SichuanProvince 国审品种Nationalregistrationvariety
2 川东Chuandong 28 四川达州Dazhou,SichuanProvince 国审品种Nationalregistrationvariety
3 安巴Amba 28 丹麦 Danmark 引进品种Introducedvariety
4 古蔺Gulin 28 四川古蔺GulinCounty,SichuanProvince 国审品种Nationalregistrationvariety
5 楷模Cambria 28 英国England 引进品种Introducedvariety
6 波特Porto 28 澳大利亚Australia 引进品种Introducedvariety
7 02123 28 湖北畜牧所 HubeiProvinceAnimalScience
ResearchInstitute
品系Newstrain
8 01076 28 西安植物园Xi’an,BotanicalGarden 品系Newstrain
9 YA20091 28 湖北神农架Shennongjia,HubeiProvince 野生材料 Wildmaterial
10 YA02116 28 云南昆明Kunming,YunnanProvince 野生材料 Wildmaterial
11 YA00850 28 新疆Xinjiang 野生材料 Wildmaterial
12 YA02102 14 贵州织金ZhijinCounty,GuizhouProvince 野生材料 Wildmaterial
13 YA02107 14 四川宝兴BaoxingCounty,SichuanProvince 野生材料 Wildmaterial
14 YA02115 14 云南德钦DeqinCounty,YunnanProvince 野生材料 Wildmaterial
15 YA90130 14 四川茂县 MaoCounty,SichuanProvince 野生材料 Wildmaterial
16 YA01175 14 贵州Guizhou 野生材料 Wildmaterial
17 YA01996 14 瑞典Sweden 野生材料 Wildmaterial
18 PI231535 28 葡萄牙Portugal 鸭茅亚种犇.犵犾狅犿犲狉犪狋犪subsp.犺犻狊狆犪狀犻犮犪
19 PI277836 28 土耳其Turkey 鸭茅亚种犇.犵犾狅犿犲狉犪狋犪subsp.犺犻狊狆犪狀犻犮犪
20 PI295271 28 印度India 鸭茅亚种犇.犵犾狅犿犲狉犪狋犪subsp.犺犻犿犪犾犪狔犲狀狊犻狊
21 PI316209 28 保加利亚Bulgaria 鸭茅亚种犇.犵犾狅犿犲狉犪狋犪subsp.犾狅犫犪狋犪
22 PI237603 28 葡萄牙Portugal 鸭茅亚种犇.犵犾狅犿犲狉犪狋犪subsp.犾狌狊犻狋犪狀犻犮犪
23 PI237607 28 西班牙Spain 鸭茅亚种犇.犵犾狅犿犲狉犪狋犪subsp.狊犿犻狋犺犻犻
注:后续图中的材料编号与该表一致。
Note:AlthecodeofaccessionsinthefolowingFiguresareconsistentwiththisTable.
881 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.6
1.2 方法
1.2.1 基因组DNA的提取 每份材料随机取15个单株的幼嫩叶片,等量混合,采用CTAB法提取DNA[19]。
通过0.8%的琼脂糖凝胶电泳和紫外分光光度计检测DNA的浓度和纯度[20],保存于4℃冰箱,使用前用蒸馏水
将DNA稀释至10ng/μL。
1.2.2 SSR反应体系及PCR 所用SSR引物由中国农业大学才宏伟教授针对鸭茅开发设计[21](表2),引物由
上海生工生物技术服务有限公司合成。PCR所用的 Mg2+、Taq酶、dNTP、Buffer均购自博瑞克生物技术公司。
鸭茅SSR优化反应体系为15μL:模板DNA10ng/μL,dNTP240μmol/L,引物浓度0.4μmol/L,Taq酶1.0
U,Mg2+2.5mmol/L[8]。PCR反应在ThermoHybaidPCR仪上进行,反应程序为:94℃预变性4min,94℃变性
30s,52℃变性30s,72℃延伸1min,共35个循环,72℃下10min,4℃保存。
表2 鸭茅犛犛犚分析的引物序列
犜犪犫犾犲2 犘狉犻犿犲狉狊犳狅狉犛犛犚狅犳犇.犵犾狅犿犲狉犪狋犪
引物编号PrimerNo. 正向引物序列(5′-3′)Forwardprimersequence(5′-3′) 反向引物序列(5′-3′)Reverseprimersequence(5′-3′)
A01E02 AGCTGTGGAGAAAAAAATGA GATGCCATTAAGTTCAAAATG
B01A05 GAGAGCGGCAGAGTTATTC AAAGGTCGATATCTCTATTCCA
A01K14 AAGGATGGCCTGATCTTC GCAGAGGTCTTTCTCTTGG
B01C15 GTCGATTGATGGTGTACGTA TCTAGTGCTACTTGTATGCACC
A01B10 TCTTCCTTGGAAAACATCAA ACTTGCTTACACGGTATCATG
A01E14 ACCCGTTTTCTATCTCCAG GTTCTAGCGTCGTGAGGG
A02B24 GACGAGGCATGTTTGTTG CTCTATAAAACCCATGAGCG
A03M21 TTCTACAGCTTGCACTGATG AAGTGGACAGTTGACACTCC
A02G09 TACACGAGAGGGCAGATACT CGTAACTTGAATCTTCCAGG
A04C24 AGCAACATATCTTACTGCAATG ATCAAACTCGAAAAGTTGTCA
A02I05 GCAAATGTCCACACCATT CTACCACAGCGACATCAAG
A02N22 AAACATGTCGTGGTCGTC ATCATTTGTTATGCCGGTAG
A03K22 AGACTCTAGGGTGGCACAC GTAGCACGCTAACGAGAGAT
A03B16 TCTGGAATCTCTCTGAAATCA ATCTTGACCCTGATGTTCTG
A04O08 AGAGGTTAGATGGATGTAGGC ATAGACCCATAGCATGTTGG
A03C05 TAAGAATCGATCCTCCCG ACCTTCTTCCACTCCGTC
B01B19 AGAAGTTGGCCTGTCTCC CTCTTCCTTCCTCCTTGG
A01F24 AAAATGTTTATTCTCAGCCC TGCAAGATGGAATGCTCT
B01E09 ACAACTCACAAACTCAAGAACA GTGGACTCGGAGGAGAAG
A02A10 AGGTTACCGATAGTAAGTGGG AGGGGATGGTTGGTTAGTAT
A01I11 CATCGTAATGACTGCTAGTCC ACAGATCCATCGGTGGTT
B01C11 GCCATGTAACCAGAATCCTA TGTTTGTGCATAGATCAAGC
B01D10 GGGAGATCTCAGTGGAGG CCGTGATAACTCATAAACAGC
A02J20 TCCAATGTTACACACATAGCA TGTGTGCGATTTTCTGTG
B01F08 ATTAGTCCGTGTCTCCCAC TTATCGAGACCTCCAGGAG
1.2.3 电泳及扩增产物检测 电泳仪为北京六一电泳仪厂的DYY6C电泳仪,扩增产物在6%聚丙烯酰胺凝胶
上(丙烯酰胺∶甲叉=19∶1,7.5mol/L尿素,1×TBE缓冲液)电泳。每个点样孔中上样量为10μL,以博瑞克
生物技术公司的100bpLadder为对照。电泳先在200V恒定电压下预电泳30min,然后在400V恒定电压下
电泳2h,然后利用0.1%的AgNO3 进行银染,在NaOH显影液中显色,凝胶利用数码相机照相保存以供分析。
981第19卷第6期 草业学报2010年
1.3 数据统计及分析
对获得的清晰DNA条带进行统计,在相同迁移位置,有带记为1,无带记为0,构成0,1矩阵。根据表征矩
阵统计SSR扩增产物的条带总数和多态性条带总数,计算引物多态性信息含量(PIC)[22],犘犐犆犻=2犳犻(1-犳犻),式
中,犘犐犆犻表示引物犻的多态性信息含量,犳犻表示有带所占的频率,1-犳犻表示无带所占的频率。
遗传相似系数(geneticsimilarity,GS)按公式犌犛=2犖犻犼(犖犻+犖犼)计算,其中,犖犻犼表示2个基因型共有的条
带数目,犖犻和犖犼分别表示2个基因型各自的条带数目;遗传距离(geneticdistance,GD)按公式犌犇=1-犌犛计
算;根据UMPGA(unweightedpairgroupmethodarithmeticaverages)法进行聚类分析和主成分分析[23]。以上
数据统计在NTSYSpc2.1软件下进行。
将23份材料划分为4个不同的类群,分别为栽培品种类群(6份)与野生材料类群(17份)、二倍体类群(6
份)与四倍体类群(17份)。利用 WINAMOVA1.55对类群间及类群内进行遗传变异的分子方差分析(analysis
ofmolecularvariance,AMOVA)[24],再利用POPGENE1.31计算这4个群体内部的Nei氏遗传多样性指数(H)
和Shannon信息多样性指数(I)[25],对计算的遗传参数利用SAS8.0进行SNK的显著性检验,用于分析栽培品
种与野生材料、二倍体与四倍体内部的遗传多样性及它们之间的遗传差异比较。
2 结果与分析
2.1 SSR标记多态性分析
从29对引物中筛选出了在23份供试材料中扩增出条带清晰、多态性好的25对引物。25对引物共扩增出
251个条带,平均每对引物扩增10.04个条带,不同引物扩增条带数目变幅为5(B01A05)~14(A01K14,
A01B10,A01E14)个条带,多态性条带比率为100%(图1)。多态性信息含量(PIC)最小值为0.24(A01E14),最
大值为0.42(A01F24,A03B16),平均值为0.33,25对引物在供试材料上扩增产物的多态性较好,表明23份供
试材料间存在丰富的遗传多样性(表3)。
图1 引物犃01犓14在23份供试鸭茅中扩增的结果
犉犻犵.1 犃犿狆犾犻犳犻犲犱狉犲狊狌犾狋狅犳狆狉犻犿犲狉狆犪犻狉犃01犓14犳狅狉23犪犮犮犲狊狊犻狅狀狊狅犳犇.犵犾狅犿犲狉犪狋犪
2.2 供试鸭茅种质遗传距离(GD)分析
根据表征矩阵利用NTSYS2.1采用NeiLi计算遗传距离(GD)的方法,得到遗传距离矩阵,用于分析23份
供试鸭茅的亲缘关系远近。23份鸭茅遗传距离范围为0.1065~0.6061,平均遗传距离为0.3870,其中
YA02102与YA02107之间遗传距离最小,YA00850与PI316209之间遗传距离最大,总体上呈地理来源较远的
材料之间遗传距离大,地理来源近的材料之间遗传距离小,23份材料间遗传差异较大。但栽培品种内部之间的
遗传距离较小,平均遗传距离为0.3088,低于所有23份材料之间遗传距离的平均水平,宝兴和波特之间遗传距
离最大,为0.4761,而楷模和古蔺之间遗传距离最小,为0.1954,6个栽培品种之间遗传多样性较小。
091 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.6
表3 犛犛犚标记扩增结果
犜犪犫犾犲3 犃犿狆犾犻犳犻犲犱狉犲狊狌犾狋狊狅犳犛犛犚犿犪狉犽犲狉狊
引物编号
PrimerNo.
条带数
Totalbands
多态性比率Percentof
polymorphicbands(%)
多态性信息
含量(PIC)
引物编号
PrimerNo.
条带数
Totalbands
多态性比率Percentof
polymorphicbands(%)
多态性信息
含量(PIC)
A01E02 11 100 0.40 B01C15 10 100 0.33
A01K14 14 100 0.36 A01E14 14 100 0.24
A01B10 14 100 0.26 A03M21 12 100 0.36
A02B24 11 100 0.35 A04C24 9 100 0.37
A02G09 12 100 0.40 A02N22 10 100 0.32
A02I05 12 100 0.41 A03B16 6 100 0.42
A03K22 7 100 0.37 A03C05 12 100 0.32
A04O08 12 100 0.34 A01F24 6 100 0.42
B01B19 10 100 0.33 B01F08 8 100 0.26
B01E09 11 100 0.40 B01C11 11 100 0.25
B10D10 6 100 0.26 A02A10 13 100 0.30
A01I11 9 100 0.26
A02J20 6 100 0.38 总计Total 251 - -
B01A05 5 100 0.35 平均 Mean 10.04 100 0.33
2.3 基于NeiLi(Dice)遗传相似系数的聚类分析
基于遗传相似系数,利用UMPGA法对23份材料进行聚类分析(图2)。在相似系数为0.65时基本能将来
自国内和国外的材料聚为2个大类,即6个栽培品种、2个品系和国内收集的野生四倍体和二倍体聚为一大类
Ⅰ;来自国外的6个鸭茅亚种与YA02115聚为另一大类Ⅱ,国内材料与国外材料其地理来源较远,遗传差异较
大,分别聚为2个大类,材料的聚类呈一定的地理相关性。在第一个大类Ⅰ中,在相似系数为0.67时,波特与
02123聚为亚类Ⅰ,而剩下的14份材料聚为亚类Ⅱ,说明波特、02123与其他国内材料之间遗传差异较大,由于
02123为波特培育成为品种前的品系,因此它们之间遗传基础非常接近。在亚类Ⅱ中,相似系数为0.71时能够
将二倍体和四倍体材料大致的分为2个子类,即5个栽培品种(宝兴、川东、安巴、古蔺、楷模)与01076和
YA02116聚为子类Ⅰ;5个二倍体(YA02102、YA02107、YA01175、YA01996、YA90130)与 YA20091和
YA00850聚为子类Ⅱ,基本上反映了二倍体与四倍体之间的遗传差异。5个栽培品种在相似系数为0.74时能够
聚在一起,说明了5个栽培品种之间遗传差异较小,而5个二倍体在相似系数为0.77时聚为一类,其染色体数目
较四倍体鸭茅少了一倍,在进化过程中,遗传变异较四倍体少,相互间亲缘关系更近。
从聚类分析的结果来看,不同地理来源的材料能够大致的分开,二倍体与四倍体材料也能够分别聚为2类,
进一步表明遗传多样性与地理来源有密切的关系,同时不同倍性材料在进化过程中,可能是由于突变率不一样,
造成了不同倍性材料遗传多样性的差异。
2.4 主成分分析
基于遗传相似系数的主成分分析,各材料在主成分分析二维图上的远近关系可以直观的反映它们之间的亲
缘关系。利用原始矩阵数据对23份鸭茅材料进行主成分分析,前3个主成分对遗传变异的贡献率分别为
15.15%,11.50%和8.19%(图3)。主成分结果与聚类分析结果基本一致,栽培品种、二倍体和亚种分别聚在一
起,整体上体现出相近地理来源与相同倍性水平材料聚为一类。
2.5 鸭茅类群的遗传多样性比较
将23份鸭茅材料划分为栽培品种类群(6份)与野生材料类群(17份)、二倍体类群(6份)与四倍体类群(17
份),比较它们之间的遗传多样性。分子方差分析(AMOVA)结果表明(表4),栽培品种类群与野生材料类群遗
191第19卷第6期 草业学报2010年
图2 基于犛犛犚数据的23份鸭茅材料聚类分析图
犉犻犵.2 犆犾狌狊狋犲狉犱犲狀犱狉狅犵狉犪犿狅犳23犇.犵犾狅犿犲狉犪狋犪犪犮犮犲狊狊犻狅狀狊犫犪狊犲犱狅狀犛犛犚犿犪狉犽犲狉狊
图3 基于犛犛犚标记的23份鸭茅材料主成分分析
犉犻犵.3 犘狉犻狀犮犻狆犪犾犮狅犿狆狅狀犲狀狋犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳23犇.犵犾狅犿犲狉犪狋犪犪犮犮犲狊狊犻狅狀狊犫犪狊犲犱狅狀犛犛犚犿犪狉犽犲狉狊
291 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.6
传变异的13.64%存在于类群间,88.36%存在于类群内,2个类群间的遗传差异不显著(犘>0.1);而二倍体与四
倍体类群遗传变异的9.9%存在于类群间,90.1%存在于类群内,并且二倍体类群与四倍体类群间的遗传差异显
著(犘<0.1)。利用SAS8.0对POPGENE计算的类群遗传参数进行SNK显著性检验,结果如下(表5),栽培品
种类群与野生材料类群的Nei氏遗传多样性分别是0.1763和0.1930,Shannon信息多样性指数分别为0.2742
和0.3262,其中两个类群的Nei氏遗传多样性差异不显著,而Shannon信息多样性指数则差异显著,与AMO
VA分析结果基本一致;从不同倍性水平来看,二倍体类群的Nei氏遗传多样性、Shannon信息多样性指数分别
为0.1302和0.2098,而四倍体类群则分别为0.2129和0.3526,且2个类群在Nei氏遗传多样性和Shannon
信息多样性指数上都差异极显著,也说明了四倍体类群较二倍体类群具有更为丰富的遗传多样性。
表4 不同类群遗传变异的犃犕犗犞犃分析
犜犪犫犾犲4 犃狀犪犾狔狊犻狊狅犳犿狅犾犲犮狌犾犪狉狏犪狉犻犪狀犮犲犳狅狉狋犺犲犵犲狀犲狋犻犮狏犪狉犻犪狋犻狅狀狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉狅狌狆狊
变异来源Sourceofvariation 自由度DF 总体方差SSD 变异组分Variancecomponent总变异百分率Totalvariance(%)犘
品种与野生材料Cultivarvswildmaterial
类群间Amonggroups 1 69.89 4.60 13.64 >0.1
类群内 Withingroup 21 611.32 29.11 86.36
二倍体与四倍体Diploidvstetraploid
类群间Amonggroups 1 58.54 3.26 9.90 <0.1
类群内 Withingroup 21 622.68 29.65 90.10
表5 不同类群遗传多样性指数
犜犪犫犾犲5 犌犲狀犲狋犻犮犱犻狏犲狉狊犻狋狔犻狀犱犲狓狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵狉狅狌狆狊
类群
Groups
多态位点Numberof
polymorphicloci
多态位点率Percentageof
polymorphicloci(%)
Nei氏遗传多样性
Nei’sgenediversity
Shannon信息多样性指数
Shannoninformationindexofdiversity
栽培品种Cultivar 117 59.09 0.1763 0.2742a
野生材料 Wildmaterial 193 97.47 0.1930ns 0.3262b
二倍体Diploid 99 50.00 0.1302A 0.2098A
四倍体Tetraploid 193 97.47 0.2129B 0.3526B
注:列间不同小写字母代表犘<0.05,差异显著;不同大写字母代表犘<0.01,差异极显著;ns代表差异不显著。
Note:Withinthesamecolumndifferentsmallettersindicatesignificantdifference(犘<0.05),differentcapitallettersindicateverysignificant
difference(犘<0.01),nsmeansnosignificantdifference.
3 讨论
3.1 SSR标记的多态性
SSR标记具有多态性高、共显性、重复性好等优点,较其他分子标记(RFLP、AFLP、RAPD等)能够检测到更
多的等位基因,是用于植物种质资源遗传多样性研究非常有效的一种分子标记。本研究利用SSR对23份鸭茅
材料进行扩增,其多态位点率为100%,而Peng等[16]利用AFLP对37份野生鸭茅遗传多样性研究的多态位点
率为84.0%,Zeng等[17]和曾兵等[18]利用ISSR和SRAP对鸭茅种质遗传多样性研究的多态性分别为86.3%和
84.38%,谢文刚等[8]利用SSR对53份野生鸭茅的遗传多样性研究多态位点率为95.21%,由此可以看出SSR
是一种多态性非常高的分子标记,可以用于区别亲缘关系较近种质之间的遗传差异。
SSR标记的应用常受到引物开发的限制,在此之前,曾兵等[13,26]利用筛选出的20对小麦SSR引物对鸭茅种
质资源遗传多样性进行了研究,结果表明,20对小麦(犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿)SSR引物扩增出295个条带,多态性条
带为187条,多态性条带比率为61.15%,说明了近缘物种引物在鸭茅SSR研究中利用的可行性,但是其多态性
明显要低于针对鸭茅开发的引物。因此,加快SSR鸭茅引物的设计和开发,有助于深入开展SSR技术在鸭茅研
391第19卷第6期 草业学报2010年
究中的应用,如利用SSR标记构建鸭茅遗传连锁图谱、QTL定位等。
3.2 鸭茅品种遗传基础及新品种选育
本研究表明,6个栽培品种之间的平均遗传距离低于所有23份材料之间遗传距离的平均水平,揭示了鸭茅
品种遗传基础狭窄。聚类分析中,在相似系数0.74时所有栽培品种(波特除外)聚类在一起,主成分分析与聚类
分析结果一致,进一步说明了栽培品种内部的遗传多样性较小。这与曾兵[27]的研究结果一致,认为由于国产3
个栽培品种(宝兴、川东、古蔺)均为四川采集的野生材料栽培驯化而来,相似的遗传背景和相同的育种方式决定
了其遗传亲缘关系必然较高。对于另外2个国外引进的鸭茅品种(安巴、楷模),它们能够与国内栽培品种聚类在
一起,可能的原因有:一是引种到中国后,为适应不同生态环境一些基因发生了突变并得以保留;二是由于鸭茅是
异花授粉植物,不同栽培品种之间发生串粉。
总的来说,目前在中国推广应用的鸭茅栽培品种数量少,遗传基础狭窄,不能够满足中国不同生态条件下对
不同鸭茅品种的需求,有必要开展鸭茅新品种的选育,丰富鸭茅栽培品种的遗传多样性。野生鸭茅种质资源具有
丰富的遗传多样性,有着很高的利用价值,尤其是6份鸭茅亚种材料来自国外,在聚类图上,这6份亚种材料与来
自国内的材料分别聚为类Ⅰ和类Ⅱ,亚种与来自国内的材料遗传差异很大。因此,结合这23份材料的遗传距离、
农艺性状等,大量开展杂交和远缘杂交,有可能从中筛选出具有优异性状的杂交后代,用于鸭茅新品种的培育。
3.3 不同倍性鸭茅材料遗传多样性及其利用
鸭茅在自然界中存在二倍体和四倍体2种形式,四倍体的形成一般是由于受环境因素的影响,二倍体自然加
倍而成。本研究中所有二倍体(YA02115除外)在相似系数为0.77时聚为一类,而与其他四倍体材料分开;
AMOVA分析结果表明,二倍体类群与四倍体类群间的遗传差异显著;从遗传参数Nei氏遗传多样性和Shannon
信息多样性指数上看,四倍体类群较二倍体类群具有更高水平的遗传多样性。谢文刚等[9]对中国西南地区鸭茅
种质遗传变异的SSR分析表明,二倍体类群Shannon信息多样性指数为0.3153,低于四倍体类群的0.4117,四
倍体较二倍体具有更丰富的遗传多样性,本研究也印证了这一结论。
张新全和杜逸[28]对鸭茅二倍体和四倍体生物学特性研究表明,二倍体鸭茅前期生长缓慢,后期生长迅速,与
四倍体相反;在产草量、再生性、茎叶比方面,四倍体均优于二倍体。虽然二倍体鸭茅在农艺性状上逊于四倍体鸭
茅,但是二倍体鸭茅常常携带一些稀有等位基因,可能决定一些重要的性状(如抗病或抗旱等),钟声等[2931]利用
秋水仙素对野生二倍体鸭茅进行加倍获得了同源四倍体,将其与野生四倍体鸭茅杂交,在杂交后代中发现了生长
速度、繁殖特性和抗病性均强于双亲的材料;他还对二倍体和四倍体鸭茅杂交进行了研究,认为三倍体是一种非
常宝贵的育种材料。所以,加强对野生二倍体和四倍体鸭茅种质资源的收集、保存和利用,是培育鸭茅新品种的
关键。
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犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狅犳犵犲狀犲狋犻犮犱犻狏犲狉狊犻狋狔犻狀犮狌犾狋犻狏犪狋犲犱犪狀犱狑犻犾犱狅狉犮犺犪狉犱犵狉犪狊狊
(犇犪犮狋狔犾犻狊犵犾狅犿犲狉犪狋犪)犱犲狋犲犮狋犲犱犫狔犛犛犚犿犪狉犽犲狉狊
WANGang1,ZHANGXinquan1,LIU Wei1,XIEWengang1,ZHOUHe2,PENGYan1
(1.DepartmentofGrassland,SichuanAgriculturalUniversity,Ya’an625014,China;2.TheInstitute
ofGrasslandScience,ChinaAgriculturalUniversity,Beijing100193,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Torevealthegeneticdiversityincultivatedandwildorchardgrass,25SSRprimerpairswereusedto
amplify23accessions(includingcultivar,tetraploid,diploidetc.).Theaveragenumberofbandsperprimer
pairwas10.04and251clearbandswereobtainedofwhich100percentwerepolymorphic.Theaveragegenetic
diversity,asmeasuredbythepolymorphisminformationcontent(PIC)was0.33,andrangedfrom0.24
(A01E14)to0.42(A01F24,A03B16).Thegeneticdistanceof23accessionsvariedfrom0.1065to0.6061,
withanaverageof0.3870.Themeangeneticdistanceamong6cultivarswas0.3088,lowerthantheaverage
ofalaccessions.Clusteringanalysisshowedthat23accessionscouldbedividedintodifferentgroupsaccording
tothegeographicdistributions,ploidy,andcultivar.Principalcomponentanalysiswasconsistentwithcluste
ringanalysis.Theanalysisofmolecularvarianceindicatedthatthegeneticvariationwashigherwithingroups
thanbetweengroups.Theresultofcomparisonofgeneticdiversityamongdifferentgroupsshowedthatthere
wasnosignificantdifferencebetweenthegroupofwildandcultivatedorchardgrass,butthegeneticdiversityof
thetetraploidgroupwasmuchricherthanthatofthediploidgroup.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犇犪犮狋狔犾犻狊犵犾狅犿犲狉犪狋犪;cultivar;wildorchardgrass;SSR;comparison
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