全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2014, 40(7): 13111319 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由科技部科技支撑项目(2013BAD01B05), 科技部国际科技合作项目(2010DFB33340), 国家自然科学基金项目(31101198)和农
业部作物种质资源保护项目(NB2013-2129135-25)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 宗绪晓, E-mail: zongxuxiao@caas.cn, Tel: 010-62186651
第一作者联系方式: E-mail: jiangjunye123@163.com
Received(收稿日期): 2013-11-20; Accepted(接受日期): 2014-04-16; Published online(网络出版日期): 2014-05-16.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20140516.1002.014.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2014.01311
国内外蚕豆核心种质 SSR遗传多样性对比及微核心种质构建
姜俊烨 1 杨 涛 1 王 芳 1 方 俐 1 仲伟文 2 关建平 1 宗绪晓 1,*
1 中国农业科学院作物科学研究所 / 农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程, 北京 100081; 2 甘肃农业大学生命科学技术学
院, 甘肃兰州 730070
摘 要: 运用 24对 SSR引物, 对国内外 1075份初级地理蚕豆核心种质的遗传多样性分析显示, 等位变异数、有效等位
变异数及 Shannon’s 信息指数分别为 8.54、2.26 和 1.02; 对全部参试资源进行聚类分析, 没有发现明显的群体结构, 表
明初级地理核心种质的代表性较好, 遗传背景较广泛。之后采用每个类内随机抽样的方法构建含有 129 份国内资源和
63份国外资源的蚕豆微核心种质, 等位基因变异数、有效等位变异数和 Shannon’s信息指数的保留比例分别为 87.32%、
101.26%和 101.82%; 经 t 检验得出微核心种质与全部参试资源群体间遗传多样性差异不显著, 表明构建的微核心种质
的遗传多样性可以代表初级地理蚕豆核心种质。
关键词: SSR; 蚕豆; 遗传多样性; 核心种质; 微核心种质
Genetic Diversity Analysis of Germplasm Resources and Construction of
Mini-core Collections for Vicia faba L. at Home and Abroad
JIANG Jun-Ye1, YANG Tao1, WANG Fang1, FANG Li1, ZHONG Wei-Wen2, GUAN Jian-Ping1, and ZONG
Xu-Xiao1,*
1 National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement / Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences,
Beijing 100081, China; 2 College of Life Science and Technology, Gansu Agricultural University, Lanzhou 730070, China
Abstract: The genetic diversity of 1075 genotypes from a primary geographic core collection of faba bean (Vicia faba L.) was
analyzed by using SSR markers. The number of observed and effective alleles of 8.54 and 2.26, the Shannon’s information index
of 1.02, were detected. Unconspicuous population structure among the 1075 genotypes indicated an extensive genetic background
and nice representativeness. A mini-core collection comprised 129 Chinese and 63 oversea faba bean genotypes was randomly
sampled from each cluster of dendrogram including all the 1075 tested genotypes. The observed alleles, effective alleles and
Shannon’s information index of the mini-core collection covered 87.32%, 101.26%, and 101.82% of the primary geographic core
collection respectively. The t-test did not show significant differences in genetic diversity between the primary geographic core
collection and the mini-core collection, which validated the representativeness of the mini-core collection in genetic diversity of
faba bean. The mini-core collection will play an important role in exploration of new genes within faba bean.
Keywords: SSR; Faba bean; Genetic diversity; Geographic core collection; Mini-core collection
蚕豆(Vicia faba L., 2n=12), 又名佛豆, 胡豆, 罗汉豆
等, 是世界上第六大食用豆类作物, 植物学分类上属豆科
(Leguminosae), 蝶形花亚科 (Papilionoideae), 巢菜属
(Vicia L.), 英文名为 Faba bean或 Broad bean[1]。我国已收
集保存于种质库中的蚕豆资源近 6000 份, 数量多, 来源
广。中国是全球蚕豆栽培面积及总产量最高的国家 , 据
FAO[2]最新统计资料 , 2012 年全世界干蚕豆栽培面积
243.44万公顷, 总产 405.79万吨; 其中中国干蚕豆栽培面
积 95.30 万公顷 , 总产 140.00 万吨 , 分别占全世界的
39.15%和 34.50%。中国每年尚有 20~30 万公顷的青蚕豆
生产面积, 没有列入 FAO统计资料。
蚕豆作为小作物 , 对其研究进展比较缓慢 , 遗传研
究基础相对薄弱 , 但是随着生物技术的飞速发展 , 蚕豆
遗传图谱构建取得一定进展。Vande 等[3]于 1991 年运用
RAPD、RFLP 和同工酶等构建了第一张蚕豆遗传连锁图
谱, 此图谱有 17个标记位于 7个遗传连锁群上; 与 RAPD、
1312 作 物 学 报 第 40卷


RFLP等分子标记相比, SSR呈共显性, 具有更高的可靠
性和重复性 , 其两侧具有更保守的序列 , 并符合孟德尔
遗传定律, 是较适合构建遗传图谱的分子标记[4]。Ma 等[5]
于 2013 年构建了第一张完全基于 SSR 的遗传连锁图谱,
包含 14 个遗传连锁群, 127 个 SSR 标记, 这对于蚕豆遗
传多样性分析、关联作图、基因定位等均具有极大促进
作用。
对于蚕豆遗传多样性的研究 , Zong 等 [6]运用 10对
AFLP 分子标记, 对中国国家种质库保存的 39份国外资源
和 204 份国内秋播蚕豆资源的遗传多样性进行分析, 共检
测出 266 个多态性扩增片段, 主成分分析和聚类分析显示,
能明显区分开国内外秋播蚕豆; 此外, 王海飞等[7]运用 11
对 ISSR 标记, 对国家种质库保存的国内外 802 份蚕豆资
源的遗传多样性进行分析, 共扩增出 209个多态性片段,
其遗传多样性以中国南方蚕豆较高 , 而中国中部地区的
蚕豆较低, 通过主成分分析及聚类分析显示, 能明显分开
春播蚕豆与秋播蚕豆。
Frankel 和 Brown[8]最先提出核心种质这一概念, 并
丰富完善。核心种质是指从整个种质资源中选取一定数
量资源作为样本 , 以最小的样本数量最大限度地代表整
个种质资源的多样性。核心种质的提出为资源的研究提
供了一条全新的思路 , 而构建核心种质的关键是运用合
适的取样方法 , 李自超等 [9]提出 , 核心种质的取样比例
可以根据原始种质数量而浮动 , 原始种质数量较大时核
心种质的取样比例可相对较小; 原始种质数量较小时核
心种质的取样比例可相对较大。例如, 王丽侠等 [10-11]用
2794 份大豆种质资源为原始材料, 构建占原始种质资源
2%的核心种质; 刘勇等 [12]利用 110份柚类构建含原始种
质 22.7%的核心种质。以上研究结果验证了李自超等 [9]
结论的正确性 , 即核心种质数目的选择没有统一化的标
准 , 要根据原始材料的实际情况来定。微核心种质的代
表性可用观测等位基因数 , 有效等位变异数以及
Shannon’s 信息指数的保留比例来确定 [13]。目前已对很
多作物构建了核心种质 , 为基因定位和分子标记辅助育
种工作提供了便捷途径。Ellis等[14]从油菜核心种质中筛
选了高抗蚜虫种质, Miklas 等 [15]从普通菜豆核心种质中
筛选抗白霉病种质, Santos 和 Dias[16]从甘蓝型油菜核心
种质中筛选鉴定出抗白锈病种质等等 , 而蚕豆在该方面
的研究基本处于空白状态。因此 , 本研究从国家种质库
保存的 6000余份以及美国西部植物引种服务站(WRPIS)
提供的蚕豆资源中 , 经生态地理筛选获得国内外初级地
理核心种质 1075份, 旨在运用 SSR分子标记对该蚕豆初
选地理核心种质进行遗传多样性分析 , 进而获得其微核
心种质, 从而为目的基因关联分析做铺垫。
1 材料与方法
1.1 试验材料
1.1.1 参试种质 国家种质中期库中, 有明确地理来
源的蚕豆共 3620 份, 其中国内资源 2759 份, 国外资源
861 份。本研究从中选用国内资源 716 份, 分别来自云南
(109份)、浙江(70份)、四川(60份)、江苏(56份)、安徽(56
份)、湖北(42份)、甘肃(37份)、湖南(35份)、贵州(35份)、
山西(31份)、内蒙古(30份)、陕西(29份)、青海(25份)、
重庆(19份)、新疆(18份)、江西(17份)、河北(13份)、宁
夏(13 份)、广西(11 份)、上海(4份)、福建(3 份)、广东(1
份)的共 587 个县(区), 每个原产县(县级市)取样 1~2 份;
国外资源 359 份, 由美国西部植物引种服务站(WRPIS)提
供, 来自全球 50个国家。
1.1.2 试剂 SSR引物 24对, 参照 Ma等[5]构建的蚕豆
SSR 遗传连锁图谱, 分别选自 lg1 的 6 对引物 SSR6116、
SSR10296、SSR10581、SSR9810、SSR2992和 SSR5078; 选
自 lg2 的 3 对引物 SSR4076、SSR6092 和 SSR6221; 选自
lg3的 4对引物 SSR2364、SSR5594、SSR6613和 SSR10421;
选自 lg4的 6对引物 SSR102、SSR1929、SSR2577、SSR3581、
SSR4798 和 SSR5740; 选自 lg5 的 3 对引物 SSR1788、
SSR3372 和 SSR10177; 选自 lg8 的 SSR3637 和选自 lg10
的 SSR4056, 按每个连锁群 SSR标记数量按比例均匀挑选
引物, 能够比较完整地代表蚕豆全基因组。以上引物由北
京中科锡林生物科技有限公司合成。Taq DNA 聚合酶、
dNTPs 购自北京鼎国昌盛生物技术有限责任公司, DNA
marker购自北京泽星生物技术有限责任公司。
1.2 试验方法
1.2.1 DNA 提取 从每份参试资源的 20 个单株上随
机选取 100~150 mg鲜叶片, 于液氮中冻干研磨成细粉。运
用Dellaporta等[17]和Doyle等[18] 的改良 CTAB法提取基因
组 DNA, 用双蒸水溶解 DNA干粉, 置–20℃冰箱备用。
1.2.2 PCR 在 PTC-220 热循环仪上进 PCR, 反应总
体积为 20 µL, 含 DNA (25 ng) 4 µL、10×Tag buffer 2 µL、
40 mmol µL–1 dNTPs 0.4 µL、2 µmol µL–1上下游引物各
2 µL、2 U µL–1 Taq DNA聚合酶 0.4 µL、ddH2O 11.2 µL。
PCR程序为 95℃预变性 5 min; 95℃变性 30 s, 各引物相
应退火温度 45 s, 72℃延伸 45 s, 35个循环; 72℃延伸 5 min
后于 10℃保存。产物经 8%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分
离, 银染检测。
1.2.3 数据统计和分析 对每一对参试 SSR 引物出现
的等位变异, 无扩增条带记为 0, 其余按分子量由小到大
记为 1、2、3、⋯⋯。在 NtSYS pc-2.2[19]软件包中进行参
试资源材料的主成分分析(PCA)和三维作图; 在 Structure
2.2.2[20]软件包中选择微核心种质数目; 在 Popgen 1.32[21]
软件包中获得群体内等位变异数(Ha)、有效等位基因数
(He)、Shannon’s 信息指数(I); 用 Office Microsoft Excel
软件获得 t检验结果。
n
21
1
1e=


mi ij
j
N
p
2
1
= log

n i i
i
I P P－
式中, Ne为有效等位基因数, I为 Shannon’s信息指数。
第 7期 姜俊烨等: 国内外蚕豆核心种质 SSR遗传多样性对比及微核心种质构建 1313


2 结果与分析
2.1 SSR引物标记分析
24对 SSR引物在参试的国内外 1075份材料中共扩增
出 205个等位变异, 平均每对引物扩增出 8.5个等位变异,
有效等位变异数为 2.26, 其所占比重为 26.54%; 24对 SSR
引物平均 Shannon’s 信息指数为 1.02, 不同的数据指标从
不同方面揭示 24 对蚕豆 SSR 引物对于揭示 1075 份国内
外蚕豆资源遗传多样性上存在巨大差异。其中, 等位变异
数最多的 SSR引物是 SSR10581, 为 25, 其有效等位基因
为 5.0092; 其次是 SSR4798、SSR3372、SSR10421 和
SSR1929, 等位变异数分别为 16、15、11和 10, 有效等位
变异分别为 2.47、4.36、1.38和 2.85; 等位变异数最少的
SSR 位点是 SSR6613, 仅为 2, 有效等位变异数为 1.83。
Shannon’s信息指数(I)最大的位点为 SSR10581, 最小的为
SSR6092, I值变化范围为 0.37~1.97 (表 1), 期望杂合度的
变化范围为 0.17~0.80, 观测杂合度变化范围为 0.03~0.98。
数据表明, 1075 份蚕豆初级核心资源具有丰富的遗传
多样性, 有效等位变异数与 Shannon’s 信息指数大体呈一
致的变化趋势 , 有效等位变异数较大的 SSR 位点其
Shannon’s信息指数也较大, 有效等位变异数与等位基因变
异频率相关联。与等位变异数相比, Shannon’s信息指数更
能反应群体的遗传多样性程度, 是更好的评判指标。

表 1 24对 SSR引物在全部参试资源以及微核心种质中扩增的等位变异数、有效变异数和 Shannon’s信息指数
Table 1 Alleles, effective alleles, and polymorphic information of SSR amplified products in all tested genotypes and mini-core
collections of faba bean
等位变异数
Number of alleles (Na)
有效等位变异数
Number of effective alleles (Ne)
有效等位变异所占比重
Ratio of Ne/Na
Shannon’s信息指数
Shannon’s information index (I)SSR位点
SSR primer pair
All accessions Mini-core All accessions Mini-core All accessions Mini-core All accessions Mini-core
SSR6221 8 7 1.91 2.03 0.24 0.29 1.03 1.07
SSR5594 5 4 2.16 2.11 0.43 0.53 0.90 0.89
SSR2577 6 5 2.42 2.40 0.40 0.48 1.03 1.01
SSR6613 2 2 1.83 1.71 0.91 0.85 0.64 0.60
SSR1929 10 9 2.85 2.98 0.28 0.33 1.43 1.47
SSR3637 6 6 1.26 1.30 0.21 0.22 0.49 0.55
SSR5078 6 6 2.46 2.34 0.41 0.39 1.08 1.01
SSR2992 5 5 2.08 2.09 0.41 0.42 0.90 0.92
SSR9810 9 7 3.28 3.24 0.36 0.46 1.42 1.44
SSR10581 25 20 5.01 4.93 0.20 0.25 1.97 1.95
SSR4056 9 9 2.71 2.86 0.30 0.32 1.32 1.37
SSR10177 9 8 1.73 1.76 0.19 0.22 0.89 0.90
SSR3372 15 11 4.36 4.25 0.29 0.39 1.77 1.75
SSR1788 9 8 1.94 2.00 0.22 0.25 1.07 1.07
SSR5740 9 7 1.83 2.03 0.20 0.29 0.90 1.00
SSR4798 16 14 2.47 2.61 0.15 0.19 1.37 1.46
SSR3581 9 9 1.68 1.76 0.19 0.20 0.91 1.00
SSR2364 9 8 1.40 1.45 0.16 0.18 0.68 0.73
SSR6092 4 4 1.21 1.17 0.30 0.29 0.37 0.33
SSR4076 4 2 1.86 1.85 0.47 0.93 0.68 0.65
SSR6116 4 4 1.54 1.57 0.39 0.39 0.59 0.61
SSR102 9 9 2.96 3.17 0.33 0.35 1.37 1.44
SSR10296 6 5 1.82 1.78 0.30 0.36 0.91 0.89
SSR10421 11 10 1.38 1.41 0.13 0.14 0.68 0.73
合计 Total 205 179 54.15 54.82 — — 24.42 24.85
平均 Mean 8.54 7.46 2.26 2.28 0.26 0.36 1.02 1.04

1314 作 物 学 报 第 40卷


对国内春播、秋播以及国外蚕豆资源分别进行等位变
异、有效等位变异和 Shannon’s 信息指数分析, 得出三者
的等位变异数分别为 155、162和 196, 有效等位变异数分
别为 52.80、47.14和 65.65, Shannon’s信息指数平均数分
别为 0.94、0.83和 1.14 (表 2)。
数据结果表明 , 国外参试蚕豆资源虽然数量比国内
参试资源少得多 , 但其有效等位变异数却多于国内参试
资源; Shannon’s 信息指数, 在国外与国内参试蚕豆资源
间差异更大。因此, 国外蚕豆资源具有更为丰富的遗传多
样性。

表 2 24对 SSR引物在国内春播、秋播资源以及国外资源扩增的等位变异数、有效等位变异数与 Shannon’s信息指数
Table 2 Alleles, effective alleles, and polymorphic information of SSR amplified products among spring, winter sowing accessions
from China and accessions from abroad
国内春播蚕豆资源
Spring sowing accessions from China
国内秋播蚕豆资源
Winter sowing accessions from China
国外蚕豆资源
Accessions from abroad SSR位点
SSR primer pair
Na Ne I Na Ne I Na Ne I
SSR6221 8 1.93 1.08 8 1.80 0.91 7 2.06 1.10
SSR5594 4 1.92 0.81 3 2.20 0.87 5 2.19 0.95
SSR2577 6 2.87 1.21 5 2.15 0.85 6 2.59 1.11
SSR6613 2 1.86 0.65 2 1.87 0.66 2 1.74 0.62
SSR1929 9 3.14 1.44 9 3.49 1.51 9 1.81 1.05
SSR3637 4 1.10 0.22 5 1.25 0.39 6 1.37 0.64
SSR5078 5 1.91 0.86 5 1.94 0.86 6 2.92 1.28
SSR2992 4 2.37 1.01 4 2.27 0.93 5 1.51 0.66
SSR9810 5 2.74 1.26 7 2.66 1.20 8 3.87 1.54
SSR10581 16 5.85 2.04 14 3.21 1.39 24 7.85 2.38
SSR4056 7 2.63 1.22 7 2.33 1.06 9 3.26 1.54
SSR10177 5 1.46 0.63 6 1.17 0.37 9 3.37 1.44
SSR3372 8 3.09 1.34 10 3.36 1.46 15 6.28 2.07
SSR1788 7 1.42 0.68 7 1.24 0.48 9 4.26 1.65
SSR5740 6 1.86 0.92 8 1.53 0.69 7 2.27 1.05
SSR4798 16 3.54 1.65 14 2.23 1.12 14 2.18 1.34
SSR3581 6 2.10 1.02 7 1.25 0.43 9 2.41 1.29
SSR2364 5 1.19 0.39 8 1.29 0.55 9 1.72 0.91
SSR6092 4 1.28 0.46 4 1.27 0.39 4 1.09 0.22
SSR4076 4 1.83 0.70 3 1.87 0.66 3 1.87 0.67
SSR6116 3 1.65 0.65 4 1.57 0.59 4 1.45 0.53
SSR102 9 2.61 1.32 8 2.03 0.99 9 3.94 1.55
SSR10296 5 1.23 0.44 6 1.82 0.84 6 2.15 1.05
SSR10421 7 1.23 0.46 8 1.36 0.62 11 1.50 0.80
合计 Total 155 52.80 — 162 47.15 — 196 65.65 —
平均 Mean 6.46 2.20 0.94 6.75 1.96 0.83 8.17 2.74 1.14

2.2 参试资源 PCA分析
运用NtSYS pc2-2对全部参试蚕豆资源进行三维主成
成分(PCA)分析, 得到三维空间聚类图(图 1, 前三维贡献
率分别为 68.88%、6.73%和 3.37%)。由图可知, 国外蚕豆
资源呈现均匀宽广的空间分布特征 , 表明其遗传背景较
国内资源更为广泛, 且分布更为均匀; 国内春播、秋播资
源混聚在一起, 空间分布范围明显小于国外资源, 说明其
遗传背景较国外资源狭窄。另外, 三维图上没有形成依地
理来源的资源汇集空间结构 , 很可能是因为这些资源已
经是经地理筛选得到的初级核心种质 , 较好地代表了各
种遗传变异而且分布比较均匀 , 故而形不成与来源地明
显相关的群体结构。
2.3 基于 SSR构建参试资源微核心种质
运用 Structure 2.2.2软件包, 将 1075份参试资源分为
国内和国外两组, 对国内 716 份资源选取 K=35, 即将国
内资源聚类为 35个群体, 类内随机选 4 份资源, 共选取
129份资源进入微核心种质(若类内资源数小于 4, 则全部
进入微核心种质); 对国外 359 份资源选取 K=35, 类内随
机选 2份资源, 共选取 63份资源(若类内资源数小于 2, 则
全部进入微核心种质)。所构建的微核心种质(表 3)中, 有
第 7期 姜俊烨等: 国内外蚕豆核心种质 SSR遗传多样性对比及微核心种质构建 1315


表 3 微核心种质编号及来源地
Table 3 Serial number of mini-core germplasm in genebank and their sources
种质库编号
Acc. No.
来源地
Origin
种质库编号
Acc. No.
来源地
Origin
H0001336 中国安徽 Anhui, China H0000205 中国云南 Yunnan, China
H0001359 中国安徽 Anhui, China H0000211 中国云南 Yunnan, China
H0003701 中国安徽 Anhui, China H0000219 中国云南 Yunnan, China
H0004336 中国安徽 Anhui, China H0000232 中国云南 Yunnan, China
H0004343 中国安徽 Anhui, China H0001768 中国云南 Yunnan, China
H0000147 中国福建 Fujian, China H0001789 中国云南 Yunnan, China
H0000273 中国甘肃 Gansu, China H0001801 中国云南 Yunnan, China
H0001863 中国甘肃 Gansu, China H0003340 中国云南 Yunnan, China
H0001868 中国甘肃 Gansu, China H0003349 中国云南 Yunnan, China
H0001875 中国甘肃 Gansu, China H0003357 中国云南 Yunnan, China
H0001886 中国甘肃 Gansu, China H0003367 中国云南 Yunnan, China
H0001891 中国甘肃 Gansu, China H0003374 中国云南 Yunnan, China
H0001895 中国甘肃 Gansu, China H0003387 中国云南 Yunnan, China
H0005280 中国甘肃 Gansu, China H0003399 中国云南 Yunnan, China
H0005380 中国甘肃 Gansu, China H0003405 中国云南 Yunnan, China
H0005385 中国甘肃 Gansu, China H0003424 中国云南 Yunnan, China
H0005386 中国甘肃 Gansu, China H0003426 中国云南 Yunnan, China
H0001618 中国广西 Guangxi, China H0003431 中国云南 Yunnan, China
H0004358 中国广西 Guangxi, China H0003996 中国云南 Yunnan, China
H0001731 中国贵州 Guizhou, China H0004829 中国云南 Yunnan, China
H0001736 中国贵州 Guizhou, China H0001051 中国浙江 Zhejiang, China
H0001755 中国贵州 Guizhou, China H0001181 中国浙江 Zhejiang, China
H0001759 中国贵州 Guizhou, China H0001204 中国浙江 Zhejiang, China
H0001765 中国贵州 Guizhou, China H0001244 中国浙江 Zhejiang, China
H0003334 中国贵州 Guizhou, China H0003597 中国浙江 Zhejiang, China
H0003977 中国贵州 Guizhou, China H0003602 中国浙江 Zhejiang, China
H0003988 中国贵州 Guizhou, China H0003604 中国浙江 Zhejiang, China
H0003105 中国河北 Hebei, China H0003620 中国浙江 Zhejiang, China
H0003549 中国河北 Hebei, China H0003634 中国浙江 Zhejiang, China
H0003966 中国河南 Henan, China H0001644 中国重庆 Chongqing, China
H0001470 中国湖北 Hubei, China H0001683 中国重庆 Chongqing, China
H0001476 中国湖北 Hubei, China H0001685 中国重庆 Chongqing, China
H0001478 中国湖北 Hubei, China H0004366 中国重庆 Chongqing, China
H0001484 中国湖北 Hubei, China PI 415062 中国台湾 Taiwan, China
H0001531 中国湖北 Hubei, China H0000801 阿尔及利亚 Algeria
H0001551 中国湖南 Hunan, China H0002518 英国 United Kingdom
H0003211 中国湖南 Hunan, China PI 469120 英国 United Kingdom
H0003268 中国湖南 Hunan, China PI 469197 英国 United Kingdom
H0003901 中国湖南 Hunan, China PI 469199 英国 United Kingdom
H0001026 中国江苏 Jiangsu, China PI 655328 保加利亚 Bulgaria
H0002541 中国江苏 Jiangsu, China PI 433531 加拿大 Canada
H0002548 中国江苏 Jiangsu, China H0002504 加拿大 Canada
H0003159 中国江苏 Jiangsu, China PI 251232 埃及 Egypt
H0003173 中国江苏 Jiangsu, China PI 577737 埃及 Egypt
H0003188 中国江苏 Jiangsu, China PI 655349 埃及 Egypt
H0004306 中国江苏 Jiangsu, China H0000533 埃及 Egypt
H0005080 中国江苏 Jiangsu, China PI 358304 埃塞俄比亚 Ethiopia
H0001393 中国江西 Jiangxi, China PI 415044 埃塞俄比亚 Ethiopia
H0001400 中国江西 Jiangxi China H0000797 埃塞俄比亚 Ethiopia
1316 作 物 学 报 第 40卷


(续表 3)
种质库编号
Acc. No.
来源地
Origin
种质库编号
Acc. No.
来源地
Origin
H0000994 中国内蒙古 Inner Mongolia, China PI 358266 前塞尔维亚和黑山共和国 Former Serbia and Montenegro
H0001005 中国内蒙古 Inner Mongolia, China PI 415063 法国 France
H0003150 中国内蒙古 Inner Mongolia, China H0004558 法国 France
H0004225 中国内蒙古 Inner Mongolia, China H0004114 德国 Germany
H0004240 中国内蒙古 Inner Mongolia, China PI 430724 匈牙利 Hungary
H0004264 中国内蒙古 Inner Mongolia, China PI 430730 匈牙利 Hungary
H0001957 中国宁夏 Ningxia, China H0000875 印度 India
H0002685 中国宁夏 Ningxia, China H0000878 印度 India
H0001950 中国青海 Qinghai, China PI 469145 伊朗 Iran
H0005030 中国青海 Qinghai, China PI 469148 伊朗 Iran
H0005036 中国青海 Qinghai, China PI 469149 伊朗 Iran
H0005053 中国青海 Qinghai, China PI 469152 伊朗 Iran
H0000004 中国山西 Shanxi, China PI 469184 伊朗 Iran
H0000023 中国山西 Shanxi, China H0000646 伊朗 Iran
H0000914 中国山西 Shanxi, China PI 577728 伊拉克 Iraq
H0000916 中国山西 Shanxi, China PI 371800 以色列 Israel
H0000917 中国山西 Shanxi, China PI 284349 意大利 Italy
H0000254 中国陕西 Shaanxi, China PI 347262 意大利 Italy
H0000269 中国陕西 Shaanxi, China PI 655346 意大利 Italy
H0004001 中国陕西 Shaanxi, China H0000636 日本 Japan
H0004016 中国陕西 Shaanxi, China PI 655332 肯尼亚 Kenya
H0004052 中国陕西 Shaanxi, China PI 284338 黎巴嫩 Lebanon
H0000104 中国上海 Shanghai, China PI 469204 摩洛哥Morocco
H0001635 中国四川 Sichuan, China PI 655322 摩洛哥Morocco
H0001663 中国四川 Sichuan, China PI 655341 巴基斯坦 Pakistan
H0001664 中国四川 Sichuan, China PI 510592 秘鲁 Peru
H0001665 中国四川 Sichuan, China PI 510602 秘鲁 Peru
H0001667 中国四川 Sichuan, China PI 577720 秘鲁 Peru
H0001670 中国四川 Sichuan, China PI 253425 西班牙 Spain
H0001673 中国四川 Sichuan, China PI 262913 西班牙 Spain
H0001678 中国四川 Sichuan, China PI 420419 西班牙 Spain
H0001693 中国四川 Sichuan, China PI 533729 西班牙 Spain
H0001696 中国四川 Sichuan, China PI 533734 西班牙 Spain
H0001706 中国四川 Sichuan, China PI 415048 苏丹 Sudan
H0003936 中国四川 Sichuan, China H0000582 苏丹 Sudan
H0003942 中国四川 Sichuan, China PI 254001 叙利亚 Syria
H0004379 中国四川 Sichuan, China H0002258 叙利亚 Syria
H0004394 中国四川 Sichuan, China PI 254006 阿富汗 Afghanistan
H0004396 中国四川 Sichuan, China PI 369496 土耳其 Turkey
H0004409 中国四川 Sichuan, China PI 369502 土耳其 Turkey
H0002691 中国新疆 Xinjiang, China PI 369503 土耳其 Turkey
H0002708 中国新疆 Xinjiang, China PI 369504 土耳其 Turkey
H0002717 中国新疆 Xinjiang, China PI 369509 土耳其 Turkey
H0000162 中国云南 Yunnan, China PI 568232 美国 United States
H0000164 中国云南 Yunnan, China PI 568233 美国 United States
H0000179 中国云南 Yunnan, China PI 655348 美国 United States
H0000180 中国云南 Yunnan, China PI 319896 前苏联 Former Soviet Union
第 7期 姜俊烨等: 国内外蚕豆核心种质 SSR遗传多样性对比及微核心种质构建 1317



图 1 全部蚕豆参试资源 PCA分析图
Fig. 1 PCA analysis of all accessions

90份国内秋播资源, 39份国内春播资源以及 63份国外资
源, 较好地吻合了全部参试资源国内秋播、春播以及国外
资源的比例(全部参试资源中, 国内秋播, 春播以及国外
资源数分别为 518、198和 359)。
2.4 微核心种质遗传多样性分析
24对 SSR 引物在构建成的 192 份微核心种质中共扩
增出 179 个等位变异, 平均每对 SSR 引物可扩增出 7.46
个等位变异; 有效等位变异为 2.28, 有效等位变异所占比
例为 30.56%, 24 对 SSR 引物平均 Shannon’s 信息指数为
1.034, 等位变异保留比例 R(%)为 87.32%, 有效等位变异
数及其所占比重均有所提升(表 1), SSR 标记期望杂合度
变化范围为 0.14~0.79, 观测杂合度变化范围为 0.05~
0.98。对初选地理核心种质及其微核心种质的等位变异
数、有效等位变异数和 Shannon’s 信息指数进行 t 假设检
验, 在显著水平为 0.05、双尾检验的情况下, 三者的 t 值
绝对值分别为 0.90、0.10和 0.15, 均小于 t的双尾临界值
2.01, 说明两者差异不显著, 因此基于 SSR分子标记数据
构建的微核心种质可以代表初级核心种质 80%以上的遗
传信息。全部参试资源观测等位变异数与微核心种质观测等
位变异数对比显示: 全部参试资源中, 观测等位变异在国内
春播、秋播以及国外均存在的有 140个, 仅春播、秋播和国外
资源中独有的观测等位变异分别为 2、4和 31 (图 2); 在构建
的微核心种质中则分别为 99、2、8和 26 (图 2)。
3 讨论
本研究尝试利用 SSR分子标记对全部 1075份蚕豆初
选地理核心种质进行遗传多样性分析, 并在此基础上构
建蚕豆微核心种质, 具有非常重要的理论与实际意义。宗
绪晓等[6]运用 AFLP对国内外 243份秋播蚕豆资源进行遗
传多样性分析, 共扩增出 266 个多态性条带; 王海飞等[7]
运用 ISSR对国内外 802份蚕豆资源进行遗传多样性分析,
共扩增出 209个多态性条带, 上述二人研究材料均由中国

图 2 全部参试蚕豆资源(微核心种质)等位基因分布图
Fig. 2 Distribution of alleles in all resources and mini-core
collections

农业科学院作物科学研究所提供 , 而本研究所选材料不
仅包含来自中国农业科学院作物科学研究所 716 份国内
地理核心资源, 还包含美国西部植物引种服务站(WRPIS)
提供的 359份国外地理核心资源, 较之前研究中所用的蚕
豆资源更加全面、丰富; 虽然本研究共扩增出 SSR多态性
条带 204个, 数量稍少于上述研究扩增的, 但是由于 SSR
分子标记比 AFLP、ISSR更为保守, 目标片段所在的遗传
连锁群以及在遗传连锁群上的位置明确 , 反映的遗传多
样性差异更为全面、可信。
所构建的微核心种质 , 要以较小的样本数量最大限
度地代表整个初选核心种质的遗传多样性 , 因此对初选
核心种质和微核心种质遗传多样性的评估极为重要。崔艳
华等 [22]通过研究提出 , 对于不同的作物 , 应该有不同的
遗传多样性评估指标和方法。随着生物技术的不断发展,
各种分子标记逐步运用到作物核心种质构建中 , 在食用
豆核心种质的构建上, 杨菁等[23]对 153份蚕豆开花天数和
株高等 18项农艺性状统计分析, 构建了 21份青海蚕豆核
心种质 , 所选核心种质在所有数量特征性状上符合率均
占总体资源的 88.72%, 21份核心种质的遗传多样性与总
体资源差异不显著 , 表明其能在形态多样性上代表总体
资源; 宗绪晓等[24]运用分子标记手段, 对 1243份中国地
方豌豆资源构建了 146份核心种质; 刘玉皎等[25]利用 AFLP
分子标记, 对 149份青海蚕豆种质资源进行遗传多样性分
析, 构建了40份青海蚕豆核心种质, 包含全部种质 80%以
上的遗传信息, 可作为杂交育种的优异亲本材料。国内外
基于较广范围内的蚕豆资源并未在 SSR 分子水平上构建
微核心种质 , 本研究填补这一方面的空白 ; 运用 24 对
SSR 分子标记, 完成国内外 1075 份蚕豆初级地理核心种
质的遗传多样性分析, 并根据 Structure 2.2.2 软件包聚类
结果, 类内随机抽样构建了含 192份蚕豆资源的微核心种
质, 其中, 中国地方品种 129份, 国外品种 63份, 占 1075
1318 作 物 学 报 第 40卷


份初级核心种质的 18.14%, 观测等位变异数, 有效等位
基因变异数, Shannon’s信息指数保留比例分别为 87.32%、
101.26%和 101.82%, t检测结果显示微核心种质的遗传多
样性与原始地理初选核心种质差异不显著 , 证明本研究
所构建的微核心种质可以较完整地代替原始地理初选核
心种质。
王丽侠等[10-11]提出, 利用 SSR 数据聚类取样, 在原
始种质数目比较大时, 类内随机取样为最佳选择, 本研究
证明其结论的正确性。Hintum 等[26]利用中国大麦地方品
种, Balfourier 等[27]利用饲料作物自然群体, Ortiz 等[28]利
用安第斯山脉的藜麦 , Gizlicel 等 [29]利用北美大豆 ,
Malosetti等[30]利用乌拉圭地方玉米品种, Chandra等[31]利
用安第斯山脉四倍体土豆 , 对其核心种质的取样策略做
了研究。本研究运用王丽侠等[10]设计的聚类后类内随机
取样法构建蚕豆的微核心种质 , 与初级核心种质结果比
较证明其可靠性。
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