全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(12): 2154−2161 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(31171558)和国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-05)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 王化俊, E-mail: whuajun@yahoo.com
第一作者联系方式: E-mail: xlaiyong@163.com (赖勇); yxmeng1@163.com (孟亚雄) ** 同等贡献(Contributed equally to this work)
Received(收稿日期): 2013-05-08; Accepted(接受日期): 2013-07-26; Published online(网络出版日期): 2013-09-29.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20130929.1537.007.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.02154
大麦遗传多样性及连锁不平衡分析
赖 勇 1,2,** 孟亚雄 1,2,** 王 晋 1,2 范贵强 1,2 司二静 1,2 王鹏喜 1,2
李葆春 1,3 马小乐 2 杨 轲 1,2 尚勋武 2 王化俊 1,2,*
1 甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室 / 甘肃省干旱生境作物学重点实验室, 甘肃兰州 730070; 2 甘肃农业大学农学院, 甘肃
兰州 730070; 3 甘肃农业大学生命科学技术学院, 甘肃兰州 730070
摘 要: 为了合理评价引进种质资源, 为大麦基因发掘及育种组合配置提供依据, 选用分布于全基因组的 64 个 SSR
标记, 对 221份大麦材料进行了基因型分析。共检测到 192个等位变异, 变幅为 2~7个; 基因频率变异范围为 0.0090~
0.9729, 平均 0.3333; 全部位点的基因多样性变化范围在 0.0528~0.7807, 平均 0.4813; 多态性信息含量(PIC)变异范
围在 0.0514~0.7464, 平均 0.4113。供试材料间遗传相似系数变幅为 0.4844~0.9792, 平均 0.7023。221 份材料被划分
成两大群 7个亚群, 国内地方品种与 1份北京品种为一大群, 国内育种品种与所有国外引进品种为另一大群。遗传结
构分析与聚类结果基本一致, 两大类群间的遗传距离为 0.3358, 且第二大群多样性比第一大群丰富。2016个 SSR位
点成对组合中, 不论共线性组合还是非共线性组合, 都存在一定程度的连锁不平衡(LD)。D′统计概率(P<0.01)支持的
LD成对位点 830个, 占全部位点组合的 41.2%, D′平均值为 0.4, 整体 LD水平较高。栽培品种的 LD水平高于地方品
种, 且现代遗传改良的目标性状集中于 2H、4H、6H和 7H染色体。
关键词: 大麦; SSR; 遗传多样性; 连锁不平衡; 关联分析
Genetic Diversity and Linkage Disequilibrium Analysis in Barley
LAI Yong1,2,**, MENG Ya-Xiong1,2,**, WANG Jin1,2, FAN Gui-Qiang1,2, SI Er-Jing1,2, WANG Peng-Xi1,2, LI
Bao-Chun1,3, MA Xiao-Le2, YANG Ke1,2, SHANG Xun-Wu2, and WANG Hua-Jun1,2,*
1 Gansu Key Laboratory of Crop Improvement & Germplasm Enhancement / Gansu Provincial Key Laboratory of Aridland Crop Science, Lanzhou
730070, China; 2 College of Agronomy, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China; 3 College of Life Sciences and Technology of Gansu
Agricultural University, Lanzhou 730070, China
Abstract: The objective of this study was to provide a suitable evaluation for introduced germplasm resources and useful infor-
mation for associate analysis and parental combinations in barley (Hordeum valgare L.). A total of 192 alleles were detected by 64
SSR markers on chromosomes 1H to 7H in 221 barley accessions with 2–7 alleles per locus. The allelic frequency ranged from
0.0090 to 0.9729 with the mean of 0.3333. The gene diversity was from 0.0528 to 0.7807, averagely 0.4813. The polymorphism
information content (PIC) value ranged from 0.0514 to 0.7464 with the mean of 0.4113. The genetic similarity of the 221 acces-
sions ranged from 0.4844 to 0.9792 with the mean of 0.7023. All accessions were clustered into two major groups and seven sub-
groups. Most landraces or developed varieties fell into the same major group. Genetic structure analysis revealed two subpopula-
tions of these accessions, with consistence to the clustering analysis. Genetic distance between the two subpopulations was 0.3358,
and the second subpopulation had richer diversity than the first one. There was linkage disequilibrium (LD) among linked loci and
unlinked loci pairs, and 830 out of 2016 loci pairs (41.2%) had significant LD (P < 0.01) with average D′-value of 0.4. The LD
level of developed variety was higher than that of landraces. Target traits of developed varieties were mainly distributed on
chromosomes 2H, 4H, 6H, and 7H.
Keywords: Barley; SSR; Genetic diversity; Linkage disequilibrium; Association analysis
亲本遗传基础狭窄是制约育种的主要问题之 一 [1], 引进新的种质资源是解决这一问题的有效手
第 12期 赖 勇等: 大麦遗传多样性及连锁不平衡分析 2155


段。分析引进种质资源的遗传多样性、发掘其中的
有利基因, 对于种质创新和新品种选育具有重要意
义。分子标记技术为种质资源的遗传多样性研究及
有利基因发掘提供了便利。简单序列重复(simple
sequence repeat, SSR)具有多态性高、数量丰富、重复
性好、呈共显性、且广泛分布于基因组等优点[2-5], 被
广泛应用于大麦遗传多样性[6-8]和基因发掘研究[9-11]。
通过遗传连锁分析发掘基因及鉴定基因功能需要花
费大量的时间和精力构建作图群体, 而关联分析以
自然群体为研究对象, 不用构建作图群体, 可以检
测出大量的等位变异。基于连锁不平衡的关联分析
可以将表型性状的多样性与基因或位点的多态性结
合起来, 确定不同种质资源所携带的等位基因及其
对目标性状的贡献[12-14]。目前, 关联分析已广泛用
于小麦[15]、玉米[16]、水稻[17]等作物的基因发掘。在
大麦上, 已对栽培品种、地方品种以及野生资源进
行了关联分析[8,18-19], 发掘出许多有利等位基因。西
藏地区为大麦起源中心之一, 拥有丰富的种质资源,
特别是一些野生材料具有丰富的遗传变异, 从中发
掘有利基因对于大麦育种具有重要意义。但是野生
材料未经驯化, 含有许多不利基因, 许多农艺性状
表现较差, 在育种中难以利用。而该地区的许多地
方品种来自一些野生材料长期的人工驯化, 遗传变
异同样丰富, 农艺性状较野生材料更加优良, 更适
合用于新品种的选育。因此本研究拟对本课题搜集
的我国西藏、青海地区的地方品种、国内其他省份
品种和一些国外品种进行遗传分析, 为今后发掘有
利基因和标记辅助育种提供依据。
1 材料与方法
1.1 植物材料
以 221份大麦品种(由甘肃省作物遗传改良与种
质创新重点实验室和甘肃省干旱生境作物学重点实
验室麦类种质创新课题组提供)构成自然群体, 包括
74 份西藏地方品种、16 份青海地方品种、25 份其
他省份栽培品种、47份美国栽培品种、19份丹麦栽
培品种、12份匈牙利栽培品种、15份德国栽培品种
以及 13 份其他国外引进栽培品种(表 1)。从每份材
料取 15粒饱满完整的种子置培养皿中, 于室内避光
萌发。10 d后采黄化苗, −80℃保存备用。
表 1 供试大麦品种的来源和类型
Table 1 Origin and type of barley accessions used in this study
来源
Origin
类别
Type
材料编号
Series No. of entry
来源
Origin
类别
Type
材料编号
Series No. of entry
中国西藏 Tibet, China LR 1–74 美国 America DV 116–162
中国青海 Qinghai, China LR 75–90 丹麦 Denmark DV 163–181
中国黑龙江 Heilongjiang, China DV 91–93 匈牙利 Hungary DV 182–193
中国北京 Beijing, China DV 94–97 波兰 Poland DV 194, 195
中国内蒙古 Inner Mongolia, China DV 98 阿富汗 Afghan DV 196
中国甘肃 Gansu, China DV 99–104 叙利亚 Syria DV 197, 198
中国陕西 Shaanxi, China DV 105 瑞典 Sweden DV 199, 200
中国河南 Henan, China DV 106, 107 日本 Japan DV 201, 202
中国湖北 Hubei, China DV 108–110 加拿大 Canada DV 203
中国江苏 Jiangsu, China DV 111–113 墨西哥 Mexico DV 204
中国福建 Fujian, China DV 114, 115 澳大利亚 Australia DV 205, 206
德国 Germany DV 207–221
LR表示地方品种, DV表示育成品种。LR and DV stand for landrace and developed variety, respectively.

1.2 SSR标记分析
采用 CTAB 法[20]提取基因组 DNA。选用 64 个
分布于大麦 1H~7H染色体的 SSR标记(表 2)进行多
态性扫描。扩增程序为 94℃预变性 5 min; 94℃变性
40 s, 64~55℃(touch-down PCR)退火 40 s, 72℃下延
伸 50 s, 10个循环; 94℃变性 40 s, 55℃退火 40 s,
72℃延伸 50 s, 30个循环; 72℃延伸 5 min。扩增产
物经 8.0%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离 , 银染
显示。
1.3 数据统计分析
以二进制和基因型记录 SSR 分析结果, 同一位
点上具有相同迁移率的条带记为 1, 无带记为 0; 以
数字 1、2、3等代表不同基因型。以 Powermarker 3.25
软件分析等位基因数、基因频率、基因多样性依据
多态性信息量 (polymorphism information content,
PIC)。
2156 作 物 学 报 第 39卷


表 2 64个 SSR标记的多样性参数
Table 2 Diversity parameters of 64 SSR markers used in this study
标记
Marker
染色体
Chr.
遗传位置
Position
主基因频率
Frequency of major allele
等位基因数
Number of alleles
基因多样性
Gene diversity
多态性信息量
PIC
MGB402 1H 0 0.6063 6 0.5949 0.5664
S53707 1H 20 0.6290 3 0.5120 0.4378
Bmag0872 1H 37 0.5023 5 0.6533 0.6021
MGB325 1H 52 0.6018 2 0.4793 0.3644
Bmag211 1H 68 0.5294 3 0.6031 0.5322
HVGLUEND 1H 85 0.7557 2 0.3693 0.3011
Bmac32 1H 105 0.5955 7 0.6060 0.5771
HVABAIP 1H 130 0.6244 2 0.4690 0.3590
GBMS143 1H 162 0.7828 2 0.3400 0.2822
HVM36 2H 17 0.6878 3 0.4610 0.3981
GBMS2 2H 50 0.4208 5 0.6793 0.6184
MGB391 2H 67 0.6629 3 0.4976 0.4410
EBmac684 2H 80 0.5882 3 0.5176 0.4227
HVTUB 2H 92 0.7738 2 0.3501 0.2888
Bmag381 2H 107 0.8054 3 0.3287 0.2992
Bmag125 2H 122 0.3665 4 0.6827 0.6170
HVM54 2H 143 0.3846 3 0.6590 0.5847
MGB334 2H 159 0.5566 3 0.5487 0.4594
GBM1450 3H 3 0.5775 2 0.4955 0.3727
HVLTPPB 3H 25 0.8462 2 0.2604 0.2265
HVITR1 3H 49 0.5588 3 0.5809 0.5103
MGB410 3H 65 0.5023 2 0.5000 0.3750
HVM33 3H 94 0.5091 3 0.6177 0.5469
HVM60 3H 110 0.6380 4 0.5443 0.5034
Bmag853 3H 127 0.5882 2 0.4844 0.3671
HV13GEIII 3H 155 0.6154 2 0.4734 0.3613
MGB358 3H 175 0.7330 2 0.3914 0.3148
Bmac29 3H 190 0.4887 3 0.5729 0.4803
HVM40 4H 14 0.4208 3 0.6551 0.5817
HVKNOX3 4H 31 0.5249 2 0.4988 0.3744
HVM13 4H 55 0.9095 2 0.1646 0.1511
EBmac775 4H 80 0.3213 5 0.7581 0.7171
MGB396 4H 95 0.5928 2 0.4828 0.3662
TACMD 4H 125 0.9457 2 0.1027 0.0974
GBM1388 4H 136 0.8235 3 0.2922 0.2521
EBmac788 4H 150 0.4864 3 0.5342 0.4251
HVJASIP 4H 180 0.9525 2 0.0905 0.0864
MGB384 5H 0 0.5249 2 0.4988 0.3744
Bmac0163 5H 24 0.6697 2 0.4424 0.3445
Bmag337 5H 43 0.5882 4 0.5780 0.5233
Bmag223 5H 69 0.3756 6 0.7521 0.7159
MGB338 5H 85 0.6968 2 0.4225 0.3333
HvLOXC 5H 114 0.7045 2 0.4163 0.3297
AF04394A 5H 137 0.5656 2 0.4914 0.3707
第 12期 赖 勇等: 大麦遗传多样性及连锁不平衡分析 2157


(续表 2)
标记
Marker
染色体
Chr.
遗传位置
Position
主基因频率
Frequency of major allele
等位基因数
Number of alleles
基因多样性
Gene diversity
多态性信息量
PIC
MGB357 5H 165 0.6425 2 0.4594 0.3539
Bmac316 6H 6 0.6244 4 0.5221 0.4524
Bmag0500 6H 24 0.6380 4 0.5435 0.5019
GBM1215 6H 37 0.7240 2 0.3997 0.3198
Bmag173 6H 48 0.2805 6 0.7807 0.7464
HVM31 6H 73 0.7738 2 0.3501 0.2888
GMS06 6H 96 0.5701 2 0.4902 0.3700
GBM1274 6H 109 0.9729 2 0.0528 0.0514
Bmag613 6H 112 0.5656 3 0.5100 0.4010
GBM1087 6H 128 0.7330 2 0.3914 0.3148
Bmac40 6H 155 0.4409 4 0.6890 0.6359
GBM1126 7H 7 0.7873 2 0.3349 0.2788
Bmag7 7H 27 0.5068 6 0.6780 0.6420
EBmac603 7H 50 0.5294 5 0.5984 0.5290
HVA22S 7H 75 0.6425 2 0.4594 0.3539
Bmag11 7H 93 0.5520 4 0.6023 0.5419
GMS46 7H 120 0.8688 2 0.2280 0.2020
GMS56 7H 133 0.7149 3 0.4126 0.3346
Bmag120 7H 152 0.9005 2 0.1793 0.1632
HVM49 7H 178 0.3575 3 0.6654 0.5913
平均 Mean 0.6223 3.0 0.4813 0.4113

PIC = 1− 2
1
i
ij
j
p
=
∑
式中, pij表示位点 i的第 j个等位变异出现的频率。
以 NTsys 2.10e 软件计算遗传相似系数 , 采用
DARwin 5.0 软件基于遗传距离的邻位相连
(neighbor-joining, NJ)构建聚类图。参照 Maccaferri
等[21]的方法处理频率小于 0.01的稀有等位基因。以
Structure 2.3.1软件分析群体遗传结构, 估计最佳群
体组群数K, 其取值范围为 1~20, 将MCMC(Markov
Chain Monte Carlo)开始时的不作数迭代(length of
burn-in period)设为 10 000次, 再将不作数迭代后的
MCMC 设为 100 000 次, 重复 5 次, 计算 Q 参数。
若 K值持续增大, 参照 Evanno等[22]的方法计算 ΔK
确定 K值。以 Popgene 32软件分析多样性指数。使
用 TASSEL 2.1软件计算共线、非共线 SSR位点组合
间的 LD水平及支持概率, 绘制 LD配对检测矩阵图。
2 结果与分析
2.1 SSR标记分析
以 64 个 SSR 标记从 221 份材料中共检出 192
个等位变异, 平均每个标记 3.0 个, 标记 Bmac32 检
测到的等位变异最多, 为 7 个; MGB325 等 31 个标
记仅检测到 2个等位变异。基因频率变异范围为
0.0090~0.9729, 平均值为 0.3333。GBM1274位点的 B
等位基因频率最高(0.9729), 同时稀有等位基因有 4
个。基因多样性变化范围为 0.0528~0.7807, 平均
0.4813, 其中GBM1274位点最低, Bmag173位点最高。
PIC变异范围为 0.0514~0.7464, 平均为 0.4113, PIC最
高的标记是 Bmag173, 最小的是 GBM1274 (表 2)。
2.2 聚类分析
通过遗传相似系数(GS)分析, 发现美国品种 M14
与 M15 亲缘关系最近(GS=0.9792), 其次是 ZDM6552
与 ZDM6553、M45与M47 (GS=0.9740); ZDM6114与
青永4026 (墨西哥品种)的亲缘关系最远(GS=0.4844),
其次是 ZDM6474 与宝丹(GS=0.5000)。221 份材料在
聚类图中明显被分成两大类群、7个亚群(图 1)。
第一大类群包括国内西藏和青海的地方品种及
1份北京品种(08京 358), 又可分为 A、B两个亚类,
其中 A亚类全部为西藏品种, 但还有 26份西藏品种
与 16 份青海品种被聚到 B 亚类中。08 京 358 与国
内西藏、青海地方品种划分到同一大类, 但是之间
差异较大, 分隔较远。
2158 作 物 学 报 第 39卷



图 1 221份大麦材料 Neighbor-joining法聚类图
Fig. 1 Neighbor-joining tree of 221 barley accessions
红色: 中国西藏品种; 粉色: 中国青海品种; 浅褐色: 中国其他
地区品种; 褐色: 美国品种; 绿色: 丹麦品种; 蓝色: 匈牙利品
种: 黑色: 德国品种; 紫色: 其他国外品种。
Red: Accessions from Tibet, China; Pink: Accessions from Qinghai,
China; Light brown: Accessions from other provinces of China;
Brown: Accessions from America; Green: Accessions from Den-
mark; Blue: Accessions from Hungary; Black: Accessions from
Germany; Purple: Accessions from other countries.

第二大类群主要为国外引进品种, 也包括部分国
内除西藏和青海以外地区育成的品种, 又分成 5 个亚
类。其中, C 亚类主要为匈牙利和德国品种, 以及部
分美国(5份)、丹麦(3份)、波兰(2份)、瑞典(2份)、
澳大利亚(2份)、阿富汗(1份)、叙利亚(1份)和加拿
大(1份)品种, 2份中国西藏地方品种也在该亚群中;
D 亚类主要为美国品种和丹麦品种, 还包括 1 份匈
牙利品种、3份中国甘肃品种和 1份中国陕西品种; E
亚类包括 1份叙利亚品种、1份日本品种、1份墨西
哥品种和 4 份国内育成品种; F 亚类包括 10 份国内
育成品种和 1份日本品种; G亚类包括 3份中国黑龙
江品种和 3份中国北京品种。
2.3 群体遗传结构分析
将 221份材料分为 2个亚群(图 2, 当 K=2时 ΔK
最大), 第 1 亚群(POP1)有 89 份材料, 主要包括 88
份国内地方品种和 1 份北京品种; 第 2 亚群(POP2)
有 132 份材料, 包括 2 份国内地方品种、其他省份
育成栽培品种以及所有的国外引进品种。这与聚类
分析结果一致, 说明这 221份材料的群体结构较简
单, 可以有效降低群体结构对关联分析的影响。记
录各个材料的对应群体概率 Q 值, 为后期关联分析
提供相应协变量数据。
POP1和 POP2的遗传距离为 0.3258, 群体内基
因多样性指数分别为 0.3626和 0.4254, Shannon多样
性指数分别为 0.6221和 0.7119 (表 3), 说明 POP2的
资源多样性较 POP1丰富, 可能与 POP2的材料数量
多、来源广泛有关。


图 2 221份大麦材料的群体遗传结构
Fig. 2 Population structure of 221 barley accessions

表 3 亚群间多样性差异
Table 3 Diversity difference between two subpopulations
亚群
Subpopulation
材料数量
Number of accessions
平均等位基因数
Average alleles
基因多样性
Gene diversity
Shannon指数
Shannon’s index
POP1 89 2.8 0.3626 0.6221
POP2 132 2.9 0.4254 0.7119

2.4 连锁不平衡分析
不同位点等位基因之间的连锁不平衡是关联分
析的基础。通过 64个 SSR标记分析, 在 2016个 SSR
位点成对组合中, 不论共线性组合还是非共线性组
合, 都存在一定程度的 LD。D′统计概率(P<0.01)支
持的 LD成对位点 830个, 占全部位点组合的 41.2%,
D′平均值为 0.4, 整体 LD水平较高。LD成对位点的
D′值范围主要集中在 0.2~0.4和 0.4~0.6间(表 4), 较
第 12期 赖 勇等: 大麦遗传多样性及连锁不平衡分析 2159


高水平的 LD位点(D′ > 0.5)主要分布在 2H、4H、6H
和 7H连锁群上。说明这 4条染色体面临的选择压力
要大于其他 3 条染色体。进一步分析共线性位点组
合的 LD 状况, 发现 2H、3H 和 6H 连锁群上的 LD
成对位点分别有 18、16 和 25 个明显多于其他几个
连锁群, 且较高水平的 LD 成对位点(D′>0.5)集中在
2H、6H连锁群群上, 分别有 8个和 10个。
根据聚类和群体遗传结构分析结果, 将 221 份
材料分成地方品种和栽培品种两大类群, 分别进行
连锁不平衡分析。从地方品种检测出 183 个 LD 成
表 4 不同 D值范围 LD成对位点数
Table 4 Number of LD pairs in different D value ranges
D′值范围
Range of D′ value
LD成对位点数
No. of loci pairs with significant LD
0–0.2 40
0.2–0.4 426
0.4–0.6 237
0.6–0.8 100
0.8–1.0 27

对位点(P<0.01), D′平均值为 0.5; 栽培品种中检测
出 LD 成对位点 332 个, D′平均值为 0.4。说明地方
品种的 LD 水平要低于育成栽培品种, 且受到的选
择压力小于栽培种。从图 4 可以看出, 地方品种较
高水平的 LD 位点(D′ > 0.5)在 7 个连锁群上均存在,
而栽培品种主要分布在 2H、4H、6H 和 7H 连锁群
上。说明在现代育种过程中, 许多目标性状所对应
的基因多集中于这 4条染色体。


图 3 共线 LD成对位点的大麦染色体上的分布
Fig. 3 Distribution of LD between linked SSR loci on different
chromosomes of barley


图 4 大麦 7个连锁群 SSR位点的连锁不平衡分布
Fig. 4 Distribution of LD among SSR loci on 7 linkage groups of barley
箭头指示连锁群区域, 对角线上方为成对位点间 D′值, 下方为成对位点间 LD的支持概率。
A: 地方品种; B: 栽培品种, 椭圆圈显示较高水平的 LD位点分布。
Double-headed arrows show the region of linkage groups. D′ value of the corresponding marker pair and its P-value are shown in the upper
and lower triangles, respectively. A: landrace; B: developed variety. The oval circles show distribution of LD loci in high levels.

3 讨论
丰富的种质资源是取得育种突破性进展的基础,
利用分子标记可以对不同种质进行合理的评价, 对
后期育种工作中的组合配置具有指导意义。有研究
表明, 我国大麦遗传基础明显比国外品种狭窄, 但
是野生资源遗传变异丰富[23-26], 因此需要引进不同
国家和地区的材料改良大麦品种。本研究选用 115
份来自国内不同地区的地方品种和栽培品种, 以及
96 份来源于 12个国家的品种, SSR 标记分析表明,
平均基因多样性为 0.3333, 平均遗传相似系数为
0.7023, 整体遗传多样性不够丰富 , 主要是因为这
些材料大部分为栽培品种, 经过人工选择后, 保留
的遗传变异较少。聚类分析将供试材料分成两大类,
2160 作 物 学 报 第 39卷


地方品种为一类, 栽培品种为一类, 说明地方品种
与栽培品种的遗传差异较大。本研究发现栽培品种
遗传变异较地方品种丰富, 可能与地方品种样本量
较小有关。某些标记在地方品种中检测出较丰富的
等位基因, 例如标记 Bmac32, 在地方品种中检出 7
个等位基因, 而在栽培品种中只有 3个; 因此, 如果
增加地方品种的样本量, 可能会提高整体的遗传多
样性。Maroof等[27]利用 4对 SSR引物检测 104份栽
培大麦和 103 份来自以色列不同生态区的二棱野生
大麦, 其中 2 个标记分别检测到 28 个和 37 个等位
变异; Struss等[28]用 15对 SSR引物研究由野生大麦、
地方品种和选育品种组成的 163 份大麦品种的遗传
多样性, 共检测到 130个等位基因, 单个标记检测到
的最多等位变异数为 15。说明从丰富遗传基础角度
考虑, 仍然需要引进一些野生资源, 从中挖掘更多
的有利基因为育种服务。
Hansen等[29]利用 AFLP标记对野生甜菜生长习
性首次进行植物全基因组关联分析, Thornsberry 等[30]
首次运用基于候选基因检测方法对玉米中 Dwarf8
基因的 9 个多态性位点与玉米开花时间相关联的研
究, 此后陆续有很多利用关联分析方法的报道。对
大麦的研究表明, LD衰减距离在 10~20 cM [31-32], 说
明大麦的 LD 水平较高, 有利于进行全基因组关联
分析, 发掘种质资源中的有利基因。Katherine 等[19]
报道, 栽培大麦的 LD 水平最高, 地方品种次之, 野
生资源 LD 水平最低。本研究利用覆盖全基因组的
64 个 SSR 标记, 检测出供试材料的 LD 水平较高,
在 2016个 SSR位点成对组合中, 不论同一连锁群的
共线性组合还是不同连锁群间的非共线性组合, 都
存在一定程度的 LD, D′统计概率(P<0.01)支持的 LD
成对位点占 41.2%, D′平均值为 0.4, 可能的原因是
221份材料中栽培品种较多, 并且没有野生资源。人
工选择会增加 LD水平[11]。对于一组自然群体, 如果
经过某些目标性状的集中选择, 该性状对应的染色
体 LD 水平会相应提高。目前, GrainGenes2.0 网站
(http://wheat.pw.usda.gov/GG2/index.shtml)公布了大
量的大麦各性状相关 QTL, 其中株高、穗型、产量
等农艺性状的相关 QTL多集中于 2H、3H、4H、5H
和 6H 染色体, 而一些抗性及品质性状的相关 QTL
多集中于 1H、2H、5H 和 7H 染色体。本研究中较
高水平的 LD成对位点(D′ > 0.5)主要分布在 2H、4H、
6H和 7H连锁群上, 以及与其组合的位点。说明这 4
条染色体面临的选择压力大于其他 3 条染色体, 这
些材料多经历了较多农艺性状的选择。进一步分析
共线性位点组合的 LD状况, 发现 2H、3H和 6H连
锁群上的 LD 成对位点分别有 18、16 和 25 个明显
多于其他几个连锁群(1H有 11个、4H有 12个、5H
有 7 个、7H 有 13 个), 且较高水平的 LD 成对位点
(D′ > 0.5)集中在 2H、6H 连锁群上, 分别有 8 个和
10个。
4 结论
用 64 个多态性 SSR 标记将 221 份大麦品种分
成地方品种与栽培品种两大类 , 其遗传距离为
0.3258, 栽培品种的多样性较地方品种丰富。国内育
成品种与国外品种有较近的亲缘关系, 群体遗传结
构相对简单。共线性或非共线行位点组合均有一定
程度的 LD, 并且整体 LD 水平较高, 有利于关联分
析和发掘有利基因。栽培品种的 LD 水平高于地方
品种, 尤其在 2H、4H、6H和 7H染色体上。
References
[1] Tanksley S D, McCouch S R. Seed banks and molecular maps:
unlocking genetic potential from the wild. Science, 1997, 277:
1063–1064
[2] Bhagwat A A, Cregan P B, Akkaya M S. Length polymorphisms
of simple sequence repeat DNA in soybean. Genetics, 1992, 132:
1131–1139
[3] Saghai-Maroof M A, Biyashev R M, Yang G P, Zhang Q, Allard
R W. Extraordinarily polymorphic microsatellite DNA in barley:
species diversity, chromosomal locations, and population dyna-
mics. Proc Natl Acad Sci USA, 1994, 91: 5466–5470
[4] Weber J L. Informativeness of human (dC-dA)n⋅(dG-dT)n poly-
morphism. Genomics, 1990, 7: 524–530
[5] Wang Z, Weber J L, Zhong G, Tanksley S D. Survey of plant
short tandem DNA repeats. Theor Appl Genet, 1994, 88: 1–6
[6] Matus I A, Hayes P M. Genetic diversity in three groups of barley
germplasm assessed by simple sequence repeats. Genome, 2002,
45: 1095–1106
[7] Brantestam A K, Bothmer R, Dayteg C, Rashal I, Tuvesson S,
Weibull J. Genetic diversity changes and relationships in spring
barley (Hordeum vulgare L.) germplasm of Nordic and Baltic ar-
eas as shown by SSR markers. Genet Resour Crop Evol, 2007, 54:
749–758
[8] Sun D F, Ren W B, Sun G L, Peng J H. Molecular diversity and
association mapping of quantitative traits in Tibetan wild and
worldwide originated barley (Hordeum vulgare L.) germplasm.
Euphytica, 2011, 178: 31–43
[9] Teulat B, Borries C, This D. New QTLs identified for plant water
status, water-soluble carbohydrate and osmotic adjustrnent in a
barley population grown in a growth-chamber under two water
regimes. Theor Appl Genet, 2001, 103: 161–170
[10] Korff M, Wang H, Léon J, Pillen K. AB-QTL analysis in spring
barley: II. Detection of favourable exotic alleles for agronomic
第 12期 赖 勇等: 大麦遗传多样性及连锁不平衡分析 2161


traits introgressed from wild barley (H. vulgare ssp. spontaneum).
Theor Appl Genet, 2006, 112: 1221–1231
[11] Shahinnia F, Druka A, Franckowiak J, Morgante M, Waugh R,
Stein N. High resolution mapping of dense spike-ar (dsp.ar) to
the genetic centromere of barley chromosome 7H. Theor Appl
Genet, 2012, 124: 373–384
[12] Flint-Garcia S A, Thornsberry J M, Buckler I V. Structure of
linkage disequilibrium in plants. Annu Rev Plant Biol, 2003, 54:
357–374
[13] Zondervan K T, Cardon L R. The complex interplay among fac-
tors that influence allelic association. Nat Rev Genet, 2004, 5:
89–100
[14] Gupta P K, Rustgi S, Kulwal P L. Linkage disequilibrium and
association studies in higher plants: present status and future
prospects. Plant Mol Biol, 2005, 57: 461–485
[15] Maccaferri M, Sanguineti M C, Enrico N, Roberto T. Population
structure and long-range linkage disequilibrium in a durum wheat
elite collection. Mol Breed, 2005, 15: 271–289
[16] Flint-Garcia S A, Thuillet A C, Yu J M, Pressoir G, Romero S M,
Sharon E, Mitchell S E, Doebley J, Kresovich S, Goodman M M,
Buckler IV E S. Maize association population: a high-resolution
platform for quantitative trait locus dissection. Plant J, 2005, 44:
1054–1064
[17] Huang X H, Wei X H, Sang T, Zhao Q, Feng Q, Zhao Y, Li C Y,
Zhu C R, Lu T T, Zhang Z W, Li M, Fan D L, Guo Y L, Wang A
H, Wang L, Deng L W, Li W J, Lu Y Q, Weng Q J, Liu K Y,
Huang T, Zhou T Y, Jing Y F, Li W, Lin Z, Buckler E S, Qian Q,
Zhang Q F, Li J Y, Han B. Genome-wide association studies of 14
agronomic traits in rice landraces. Nat Genet, 2010, 42: 961–967
[18] Kraakman A T W, Martnez F, Mussiraliev B, Eeuwijk F A, Niks
R E. Linkage disequilibrium mapping of morphological, resis-
tance, and other agronomically relevant traits in modern spring
barley cultivars. Mol Breed, 2006, 17: 41–58
[19] Katherine S C, Joanne R, Peter L, Wayne P. Extreme popula-
tion-dependent linkage disequilibrium detected in an inbreeding
plant species, Hordeum vulgare. Genetics, 2006, 172: 557–567
[20] Paterson A H, Brubaker C L, Wendel J F. A rapid method for ex-
traction of cotton (Gossypium spp.) genomic DNA suitable for
RFLP or PCR analysis. Plant Mol Biol Rep, 1993, 11: 122–127
[21] Maccaferri M, Sanguineti M C, Noli E, Tuberosa R. Population
structure and long-range linkage disequilibrium in a durum wheat
elite collection. Mol Breed, 2005, 15: 271–290
[22] Evanno G, Regnaut S, Goudet J. Detecting the number of clusters
of individuals using the software STRUCTURE: a simulation
study. Mol Ecol, 2005, 14: 2611–2620
[23] Guo H, Wei Y M, Chen F, Zheng Y L. Genetic diversity of Hor-
deum bogdanii Wilensky native to Xinjiang, China, based on
STS_PCR markers. Acta Bot Sin, 2002, 44: 1327–1332
[24] Shi Y-T(施永泰), Bian H-W(边红武), Han N(韩凝), Pan J-W(潘
建伟), Tong W-X(童微星), Zhu M-Y(朱睦元). Genetic variation
analysis by RAPD of some barley cultivars in China. Acta Agron
Sin (作物学报), 2004, 30(3): 258–265(in Chinese with English
abstract)
[25] Zhang C-H(张赤红), Zhang J(张京). Genetic diversity assess-
ment of barley germplasm resources using SSR markers. J
Triticeae Crops (麦类作物学报), 2008, 28(2): 214–219 (in Chi-
nese with English abstract)
[26] Liu Z-M(刘志敏), Jin N(金能), Lü C(吕超), Huang Z-L(黄祖六),
Xu R-G(许如根). Genetic diversity analysis of barley varieties by
SSR. J Triticeae Crops (麦类作物学报), 2011, 31(5): 839–846
(in Chinese with English abstract)
[27] Maroof M A S, Biyashev R M, Yang G P, Zhang Q, Allard R W.
Extraordinarily polymorphic microsatellite DNA in barley, spe-
cies diversity, chromosomal locations and population dynamics.
Proc Natl Acad Sci USA, 1994, 91: 5466–5470
[28] Struss D, Plieske J. The use of microsatellite markers for detec-
tion of genetic diversity in barley populations. Theor Appl Genet,
1998, 97: 308–315
[29] Hansen M, Kraft T, Ganestam S, Sall T, Nilsson N O. Linkage
disequilibrium mapping of the bolting gene in sea beet using
AFLP markers. Genet Res, 2001, 77: 61–66
[30] Thornsberry J M, Goodman M M, Doebley J, Kresovich S, Niel-
sen D, Buckler IV E S. Dwarf8 polymorphisms associate with
variation in flowering time. Nat Genet, 2001, 28: 286–289
[31] Stracke S, Perovic D, Stein N, Thiel T, Graner A. Linkage dis-
equilibrium in barley. In: 11th Molecular Markers Symposium of
the GPZ, 2003. http://meetings.ipk-gater-sleben.de/moma2003/in
dex.php.
[32] Kraakman A T W, Niks R E, Van den Berg P M M M, Stam P,
Van Eeuwijk F A. Linkage disequilibrium mapping of yield and
yield stability in modern spring barley cultivars. Genetics, 2004,
168: 435–446