全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(1): 37−46 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

基金项目: 国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2001AA241192)
作者简介: 王华忠(1957−), 男, 辽宁西丰人, 研究员, 主要从事甜菜遗传育种研究。Tel: 0451-57314860, 13936633759
*通讯作者(Corresponding author): 方智远。Tel: 010-62146131; E-mail: ivfcaas@mail.caas.net.cn
Received(收稿日期): 2007-02-17; Accepted(接受日期): 2007-07-14.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.00037
利用 SRAP 与 SSR 标记分析不同类型甜菜的遗传多样性
王华忠1, 2 吴则东1, 2 王晓武3 方智远3, *
(1黑龙江省普通高校甜菜遗传育种重点实验室/黑龙江大学, 黑龙江哈尔滨 150080; 2中国农业科学院甜菜研究所/黑龙江大学农作物
研究院, 黑龙江哈尔滨 150080; 3中国农业科学院蔬菜花卉研究所, 北京 100081)
摘 要: 为选育优质甜菜新品种, 指导种质资源引进和利用, 为进行分子标记辅助选择育种提供科学依据, 采用
SRAP和 SSR 两种分子标记方法相结合, 对甜菜单胚雄性不育系及保持系等 49份材料进行遗传多样性分析。利用 4
个表型差异显著的甜菜品系对 SRAP 的 64 对引物组合及 SSR 的 11 对引物组合进行扩增, 分别筛选出有效引物组合
11对和 9对。SRAP的 11对引物组合共产生 199条扩增带, 其中有 86条多态性带, 多态性带的比率平均为 43.7%。
SSR 的 9 对引物共产生 35 条扩增带, 多态性比率为 100%。全部材料的平均遗传距离为 0.3860, 平均遗传相似系数
为 0.6795, 大约 30%的材料遗传距离或遗传相似系数具显著或极显著差异。遗传相似系数平均值比较, 多胚四倍体
品系 0.7264＞单胚杂交组合 0.7243＞国外品种 0.7060＞多胚二倍体品系 0.6908＞单胚品系 0.6837。在遗传距离 0.20
处, 将 49个甜菜材料划分为 A、B、C、D 4个类群, D类群又分为 4个亚类, 较好地显示了甜菜材料丰富的遗传多样
性。表明不同甜菜品种具有相当高的异质性, 国外与国内材料的遗传基础存在一定差异, 但生产应用的甜菜品种间存
在亲缘关系较近、遗传基础较窄的倾向。
关键词: 甜菜; SSR标记; SRAP标记; 遗传多样性; 亲缘关系
Analysis of the Genetic Diversity in Different Types of Sugar Beets by
SRAP and SSR Markers
WANG Hua-Zhong1, 2, WU Ze-Dong1, 2, WANG Xiao-Wu2, and FANG Zhi-Yuan1, *
(1 The Key Laboratory of Sugar Beet Genetic Breeding, Colleges of Heilongjiang Province/ Heilongjiang University, Harbin 150080, Heilongjiang;
2 Sugar Beet Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences/ Crop Academy of Heilongjiang University, Harbin 150080, Heilong-
jiang; 3 Institute of Vegetable and Flower of Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China)
Abstract: Sugar beet (Beta vulgaris L.) is one of the most important sugar crops in the world. However, the application of mo-
lecular markers in sugar beet greatly lags behind that in other field crops. In the present study SRAP and SSR markers were em-
ployed to investigate the genetic diversity and relationships of sugar beet in order to make full use of germplasm reasonably, to
select parents for breeding programs accurately, to improve breeding efficiency and to identify target cultivars quickly. We ana-
lyzed 49 sugar beet accessions, including monogerm lines (including male sterilities and maintainors), polygerm tetraploids, po-
lygerm diploids, F1 of monogerm cross combinations, and foreign varieties introduced. All these materials are conserved at Sugar
Beet Research Institute, CAAS. In a preliminary experiment, four accessions markedly distinct in phenotype were used to screen
64 pairs of SRAP primers and 11 pairs of SSR primers. Finally, 11 pairs of SRAP primers and nine pairs of SSR primers were
selected and used for the present study. A total of 199 SRAP bands (including 86 polymorphic bands) were detected and one
primer pair produced 18.0 bands on average (including 7.8 polymorphic bands). The ratio of polymorphic SRAP bands was from
33.3% to 62.5%, with an average of 43.7%. The selected SSR primers yielded 35 bands, with an average of 3.9 per primer pair,
and the ratio of polymorphism was as high as 100%. The average genetic distance in the 49 accessions was 0.3860 and the aver-
age genetic similarity was 0.6795. About 30% of accessions were significantly different in average genetic distance or genetic
similarity. The highest genetic similarity occurred between polygerm tetraploid lines (0.7264), followed by that between F1 of
monogerm cross combinations (0.7243) and that between foreign varieties introduced (0.7060), while the lowest one was found
38 作 物 学 报 第 34卷

between monogerm lines (0.6837). The 49 accessions were divided into A, B, C and D groups based on cluster analysis. About
40% of accessions belonged to the D group which was divided into 4 subgroups, including diploids, tetraploids, F1 of monogerm
cross combinations and foreign varieties introduced, which also showed high genetic diversity. Thus, the combination method
with SRAP and SSR markers is economic, effective and reliable to assess genetic diversity and relationships of sugar beet. The
results indicate that sugar beet has a high level of heterogeneity. There are a definite difference between foreign genetic back-
ground and native genetic background, and the closer relationships and narrower genetic basis. Introducing foreign germplasm in
breeding has shorted the gap between China and other countries in sugar beet genetic basis among cultivars in production. The
classification based on the identification of biological and economical properties in field experiments was generally in accord with
that based on SRAP and SSR molecular markers. Therefore, the application of the technology of molecular markers in sugar beet
will accelerate breeding process and improve the quality, the yield and the content of sugar.
Keywords: Sugar beet; SSR marker; SRAP marker; Genetic diversity; Relationships
甜菜作为重要的糖料作物在中国已栽培百年有
余。由于中国不是甜菜起源国, 缺少种质资源,育种
水平提高缓慢。20世纪 80—90年代, 中国农业科学
院甜菜研究所从美国、德国、日本、波兰、意大利
等国引进了一批单胚雄性不育系和保持系以及丰产
抗丛根病材料, 使中国的甜菜种质资源得到了一定
充实和改善。为了培育出更为高产、抗病、高糖的
甜菜新品种, 避免遗传基础过于狭窄可能造成的危
害, 有必要对中国的甜菜资源进行亲缘关系和遗传
多样性分析。但是, 利用分子标记技术分析甜菜种
质资源方面的研究远落后于大田作物。目前分子标
记技术主要包括RFLP、RAPD、ISSR、AFLP、SSR
等方法[1-3]。近年来SSR技术广泛应用于水稻、小麦、
大豆、棉花等作物 [4-8]。2001 年Quiros博士利用
SRAP(sequence-related amplified polymorphism)技术
对芸薹属作物甘蓝进行DNA扩增 , 获得的片段有
45%与GenBank数据库中的已知基因相同[9]。作为一
种新型的DNA分子标记, SRAP标记在中国已成功应
用于棉花[10-11]、西瓜[12]、油菜[13]、莲藕[14]、甘薯[15]
和野牛草等植物[16]。研究表明, SRAP与AFLP标记结
果基本一致, 而且比AFLP标记所提供的信息更接近
于农艺性状的差异和历史演变的结 果[17]。但应用
SRAP和SSR标记相结合分析甜菜遗传多样性的研
究, 在国内外尚无报道。目前, 国外报道的甜菜SSR
引物只有 11对, SRAP引物有几十对。为避免单一分
子标记方法对研究的结果造成偏差 , 本试验采用
SSR和SRAP分子标记相结合的方法对不同类型甜
菜的代表性材料进行亲缘关系和遗传多样性分析 ,
为指导种质资源引进和利用, 进而进行分子标记辅
助选择育种等提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
中国农业科学院甜菜研究所多倍体课题组选育
或引进的代表性材料 49 份(表 1), 包括单胚雄性不
育系和保持系各 7 份(1-14)、多胚二倍体品系 10 份
(15-22、48-49)、多胚四倍体品系 9份(23-31)、单胚
三倍体F1杂交组合 5 个(32-36)、单胚二倍体F1杂交
组合 5 个(37-41)、国外引进多胚及单胚二倍体杂交
品种 6个(42-47)。

表 1 供试的甜菜材料
Table 1 Sugarbeet accessions used in this study
编号
Code
材料名称
Accession
倍性
Ploidy
胚性
Germ
育性
Fertility
经济性状
Economic Trait
选育年份
Year released
1 JV 49-CMS 2N 单胚
Monogerm
雄性不育系
CMS
中产、中糖、弱抗
Medium yield and sugar, low resistance
2001
2 JV 45-CMS 2N 单胚
Monogerm
雄性不育系
CMS
中产、中糖、弱抗
Medium yield and sugar, low resistanc
2001
3 JV1401 2N 单胚
Monogerm
保持系
O-type
中产、中糖、弱抗
Medium yield and sugar, low resistanc
2001
4 JV 86-CMS 2N 单胚
Monogerm
雄性不育系
CMS
中产、中糖、弱抗
Medium yield and sugar, low resistanc
2003
5 JV 86-O 2N 单胚
Monogerm
保持系
O-type
中产、中糖、弱抗
Medium yield and sugar, low resistanc
2003

第 1期 王华忠等: 利用 SRAP与 SSR标记分析不同类型甜菜的遗传多样性 39


续表 1
编号
Code
材料名称
Accession
倍性
Ploidy
胚性
Germ
育性
Fertility
经济性状
Economic Trait
选育年份
Year released
6 JV 14-CMS 2N 单胚
Monogerm
雄性不育系
CMS
中产、中糖、弱抗
Medium yield and sugar, low resistanc
2003
7 JV 14-O 2N 单胚
Monogerm
保持系
O-type
中产、中糖、弱抗
Medium yield and sugar, low resistanc
2003
8 JV 74-CMS 2N 单胚
Monogerm
雄性不育系
CMS
中产、中糖、弱抗
Medium yield and sugar, low resistanc
2004
9 JV 74-O 2N 单胚
Monogerm
保持系
O-type
中产、中糖、弱抗
Medium yield and sugar, low resistanc
2004
10 JV 18-O 2N 单胚
Monogerm
保持系
O-type
中产、中糖、弱抗
Medium yield and sugar, low resistanc
2003
11 JV 72-CMS 2N 单胚
Monogerm
雄性不育系
CMS
中产、中糖、弱抗
Medium yield and sugar, low resistanc
2004
12 JV 72-O 2N 单胚
Monogerm
保持系
O-type
中产、中糖、弱抗
Medium yield and sugar, low resistanc
2004
13 JV 20-CMS 2N 单胚
Monogerm
雄性不育系
CMS
中产、中糖、弱抗
Medium yield and sugar, low resistanc
2004
14 JV 20-O 2N 单胚
Monogerm
保持系
O-type
中产、中糖、弱抗
Medium yield and sugar, low resistanc
2004
15 217ZE 2N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
中产、高糖、高抗
Medium yield, High sugar, and resistance
1995
16 96079P 2N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
中产、中糖、中抗
Medium yield, sugar, and resistance
1990
17 W441 2N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
高产、中糖、中抗
High yield,Medium sugar, and resistance
2001
18 W412 2N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
高产、中糖、中抗
High yield, Medium sugar, and resistance
2001
19 96012P 2N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
中产、中糖、中抗
Medium yield, sugar, and resistance
1990
20 202 lianzuo 2N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
高产、高糖、高抗
High yield, sugar, and resistance
1996
21 W400 2N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
高产、中糖、中抗
High yield, medium sugar, and resistance
2001
22 211 za 2N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
高产、高糖、高抗
High yield, sugar, and resistance
2001
23 334 4N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
高产、高糖、高抗
High yield, sugar, and resistance
1988
24 408-2 4N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
高产、高糖、高抗
High yield, sugar, and resistance
1985
25 334/3 4N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
高产、高糖、高抗
High yield, sugar, and resistance
1985
26 427 R 4N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
高产、高糖、高抗
High yield, sugar, and resistance
1996
27 Kle-N 4N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
高产、高糖、高抗
High yield, sugar, and resistance
1996
28 Fanyu-2 4N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
高产、高糖、高抗
High yield, sugar, and resistance
1988
29 4N117 4N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
高产、高糖、高抗
High yield, sugar, and resistance
1990
30 Hezuo-2 4N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
中产、高糖、高抗
Medium yield, high sugar and resistance
1980
31 AJ1-4 4N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
中产、高糖、高抗
Medium yield, high sugar, and resistance
1988
40 作 物 学 报 第 34卷

续表 1
编号
Code
材料名称
Accession
倍性
Ploidy
胚性
Germ
育性
Fertility
经济性状
Economic Trait
选育年份
Year released
32 503-1 3N 单胚
Monogerm
杂交组合
Crossbred
高产、中糖、中抗
High yield, medium sugar and resistance
2005
33 503-7 3N 单胚
Monogerm
杂交组合
Crossbred
高产、中糖、中抗
High yield, medium sugar and resistance
2005
34 503-9 3N 单胚
Monogerm
杂交组合
Crossbred
高产、中糖、中抗
High yield, medium sugar and resistance
2005
35 503-13 3N 单胚
Monogerm
杂交组合
Crossbred
高产、中糖、中抗
High yield, medium sugar and resistance
2005
36 503-19 3N 单胚
Monogerm
杂交组合
Crossbred
高产、中糖、中抗
High yield, medium sugar and resistance
2005
37 501-1 2N 单胚
Monogerm
杂交组合
Crossbred
高产、中糖、中抗
High yield, medium sugar and resistance
2005
38 501-7 2N 单胚
Monogerm
杂交组合
Crossbred
高产、中糖、中抗
High yield, medium sugar and resistance
2005
39 501-9 2N 单胚
Monogerm
杂交组合
Crossbred
高产、中糖、中抗
High yield, medium sugar and resistance
2005
40 501-19 2N 单胚
Monogerm
杂交组合
Crossbred
高产、中糖、中抗
High yield, medium sugar and resistance
2005
41 501-41 2N 单胚
Monogerm
杂交组合
Crossbred
高产、中糖、中抗
High yield, medium sugar and resistance
2005
42 BAS71 2N 单胚
Monogerm
杂交组合
Crossbred
高产、低糖、中抗
High yield, low sugar, medium resistance
2002
43 KW72 2N 单胚
Monogerm
杂交组合
Crossbred
高产、低糖、中抗
High yield, low sugar, medium resistance
2002
44 KW73 2N 单胚
Monogerm
杂交组合
Crossbred
高产、低糖、中抗
High yield, low sugar, medium resistance
2002
45 KW74 2N 多胚
Polygerm
杂交组合
Crossbred
高产、低糖、中抗
High yield, low sugar, medium resistance
2002
46 KW75 2N 多胚
Polygerm
杂交组合
Crossbred
高产、低糖、中抗
High yield, low sugar, medium resistance
2002
47 KW76 2N 多胚
Polygerm
杂交组合
Crossbred
高产、低糖、中抗
High yield, low sugar, medium resistance
2002
48 K73-20 2N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
高产、低糖、中抗
High yield, low sugar, medium resistance
2003
49 K74-21 2N 多胚
Polygerm
自交系
Inbred line
高产、低糖、中抗
High yield, low sugar, medium resistance
2003

1.2 方法
田间鉴定试验与生物学性状调查在中国农业科
学院甜菜研究所进行, SRAP与 SSR分析在中国农业
科学院蔬菜花卉研究所生物技术中心进行。
1.2.1 田间鉴定试验与生物学性状调查 2004
年选择具有代表性的不同类型甜菜材料培育母根及
采种, 2005年配制单胚雄性不育杂交组合。2006年
分别在所内育种轮作区(病害严重)和所外农村试验
区(病害很轻)田间鉴定 49 份参试材料。随机区组排
列, 4次重复, 2行区, 行长 10 m, 株距 25 cm。播期
为 4 月 28 日—5 月 3 日, 二年生采种母根栽植期为
4月 18—24日。对国际通用的 Beta属鉴定性状的形
态指标及褐斑病病情(发病初期及盛期各 1次, 5级分
制)进行调查, 收获时测定根产量, 调查根腐病株数,
收获后 2~3 d检测含糖率。每个材料按常规调查 30
株, 计算平均数。
1.2.2 基因组DNA的提取 各供试材料于生育
中期取 20 个单株的幼嫩叶片, 采用改良CTAB法[18]
提取基因组DNA, 1%琼脂糖凝胶电泳检测。样品稀
释到 10 ng μL−1, 置−20℃冰箱中保存。
1.2.3 PCR体系 在 20 μL SRAP-PCR体系中含
2.5 mmol L−1的dNTPs 1.6 μL, 1 U Taq DNA聚合酶,
上下游引物各 60 ng, 模板DNA 40 ng, 用重蒸水调
整体系使终体积为 20 μL。反应程序为 94℃预变性 3
第 1期 王华忠等: 利用 SRAP与 SSR标记分析不同类型甜菜的遗传多样性 41


min; 94℃ l min, 35℃ l min, 72℃ l min 5个循环, 随
后的 35 个循环复性温度提高到 50℃, 最后 72℃延
伸 10 min, 4℃保存。
SSR-PCR(Mastercycler gradient, Eppendorf)体系
20 μL含模板DNA 60 ng, 上下游引物各 60 ng, Taq
DNA聚合酶 1.0 U, 2.5 mmol L−1 dNTPs 0.6 μL。反应
程序为 94℃预变性 4 min; 94℃变性 1 min, 50℃退火
1 min, 72℃延伸 1.5 min, 30个循环; 最后 72℃延伸
10 min, 4℃保存。按照Li等提出的引物原则设计
SRAP引物[9](表 2), SSR引物来源于文献[19-20](表 3),
由上海生工合成。PCR产物用 6%的变性PAGE电泳
检测, 电泳缓冲液为 1×TBE。电泳结束后用硝酸银
染色观察结果。
1.2.4 引物筛选 用 4个有代表性的品系(05、09、
21、37)对 64个 SRAP标记组合及 11对 SSR引物进
行筛选。用多态性好、易于区分的引物组合进行
检测。
1.2.5 遗传多样性分析 用筛选到的 11 对SRAP
引物及 9对SSR引物组合对 49份材料的DNA样品进
行PCR扩增。将电泳图谱上清晰出现的条带记为“1”,
同一位置无条带记为“0”, 获得“0”和“1”组成的原始
矩阵后, 转化为mega的标准格式, 进行聚类分析。按
Nei和Li等的方法, 遗传相似系数GS = 2X12/X1+X),
遗传距离GD = −lnGS。其中X1、X2分别为成对比较
的 2个品种的扩增带数, X12为共有带数。利用Mega
3.1软件分析, 采用非加权类平均法构建聚类图。重
复运算 1 000次后获得自展值(Boot- strap), 以百分数
值表示。利用软件中的Compute over- all mean计算组
内品种间平均遗传距离, 用LSD法检验遗传距离及
相似性的差异显著性。
2 结果与分析
2.1 生物学和经济学性状分类
在参试的 49 份材料中有各类品系 33 份, 国外
表 2 SRAP 引物序列与名称
Table 2 Sequences (5′–3′) of SRAP primers used in this study
引物代号 Primer code 正向引物 Forward primer (5′–3′) 反向引物 Reverse primer (5′–3′)
me1 TGAGTCCAAACCGGATA GACTGCGTACGAATTAAT
me2 TGAGTCCAAACCGGAGC GACTGCGTACGAATTTGC
me3 TGAGTCCAAACCGGAAT GACTGCGTACGAATTGAC
me4 TGAGTCCAAACCGGACC GACTGCGTACGAATTTGA
me5 TGAGTCCAAACCGGAAG GACTGCGTACGAATTAAC
me6 TGAGTCCAAACCGGTAA GACTGCGTACGAATTGCA
me7 TGAGTCCAAACCGGTCC GACTGCGTACGAATTCAA
me8 TGAGTCCAAACCGGTGC GACTGCGTACGAATTCTG
表 3 SSR 引物序列与名称
Table 3 Sequences (5′–3′) of SSR primers used in this study
引物代号 Primer code 正向引物 Forward primer (5′–3′) 反向引物 Reverse primer (5′–3′)
Bmb2 GTCAACTATTTTGCTTCATCAC TTCGATTCTTTGCATCGCTA
Bmb5 CCTGTTGTCTAAAACCTCAA ACAGTGAAAAGCCGCAAAAC
Bmb3 CGGTTGCAAGTCGATAAGGT CCGGTTGAACAGCAGAACAGG
Bmb4 CCTCTTTATTTCACGAGGTCCC CCCAGATTGAAATCAGGATCG
Bmb6 CTCTGCCTGAATTACTAATCC CAACTTCAATCAGGCAGTGC
CAA1 TCCTATCTCCTCACCACAAC TCAAATGTAAGAAACCTTGTT
CT4 TACCCCTTCAGCATCATCC CTGCGCGAATTTTGTCTAGT
GCC1 TAGACCAAAACCAGAGCAGC TGCTCTCATTTCGTATGCAC
GAA1 TGGATGTTGTACTAAAGCCTCA TCCTACCAAAATGCTGCTTC
GTT1 CAAAAGCTCCCTAGGCTT ACTAGCTCGCAGAGTAATCG
Bvm3 ACCAAATGACTTCCCTCTTCTT ATGGTGGTCAACAATGGGAT

42 作 物 学 报 第 34卷

品种 6个, 单胚杂交组合 10个。根据材料的主要性
状和田间鉴定结果(表 1), 以生物学性状划分为单胚
雄性不育系和保持系、多胚二倍体品系、多胚四倍
体品系、单胚杂交组合与国外品种几个类群。此外,
以经济性状分类, 根据根产量分为高(4 501 kg hm−2
以上)、中(2 201~4 500 kg hm−2)、低(2 200 kg hm−2以
下 ); 根 据 含 糖 率 分 为 高 (17.0% 以 上 ) 、 中
(15.1%~16.9%)、低(15.0%以下); 根据抗病性分为高
抗(0~1级)、中抗(2~3级)、弱抗(4~5级)。一般而言,
单胚雄性不育系和保持系表现为中产、中糖、弱抗,
多胚二倍体品系表现为中产、高糖、高抗, 多胚四
倍体品系表现为高产、高糖、高抗, 国内杂交组合
表现为高产、中糖、中抗, 国外品种表现为高产、
低糖、中抗。
2.2 SRAP及 SSR标记的多态性分析
使用 4个表型差异比较明显的甜菜品系对 64对
SRAP引物组合及 11对 SSR引物组合进行扩增, 共
筛选出 SRAP引物组合 11对, SSR引物组合 9对。
SRAP 标记的多态性见表 4, 每对引物组合产生
15~23条扩增带, 11对引物组合共产生 199条扩增带,
其中有 86条呈多态性, 平均每个引物组合产生 18.0
条扩增带和 7.8 条多态性带, 多态性带比率平均为
43.7%。SSR 标记的多态性见表 5, 9 对引物共产生
35 条带, 且均为多态性带, 每对引物组合产生 1~6
条多态性带, 平均 3.9 条, 多态性比率为 100%。从
以上结果可见 , 尽管在本试验中筛选的 SRAP 及
表 4 SRAP 引物组合、扩增带数及多态性带数
Table 4 Total and polymorphic fragments number per SRAP primer combination
序号
Code
引物组合
Primer combination
总带数
No. of total fragments
多态性带数
No. of polymorphic fragments
多态性比率
Percentage of polymorphic fragments (%)
1 me5/em2 16 10 62.5
2 me2/em1 17 6 35.3
3 me4/em4 19 7 36.8
4 me2/em5 16 8 50.0
5 me3/em3 18 7 38.9
6 me3/em4 15 6 40.0
7 me3/em2 18 8 44.4
8 me4/em2 23 9 39.1
9 me3/em5 17 10 58.8
10 me5/em3 22 9 40.9
11 me2/em4 18 6 33.3
总数 Total 199 86
平均数 Average 18.0 7.8 43.7
表 5 SSR 引物组合、扩增带数及多态性带数
Table 5 Total and polymorphic fragments number per SSR primer combination
序号
Code
引物组合
Primer combination
总带数
No. of total fragments
多态性带数
No. of polymorphic fragments
多态性比率
Percentage of polymorphic
fragments (%)
1 BMb6 1 1 100
2 BVM3 4 4 100
3 GTT1 5 5 100
4 GCC1 4 4 100
5 CT4 6 6 100
6 BMb4 5 5 100
7 BMb2 3 3 100
8 BMb3 4 4 100
9 CAA1 3 3 100
总数 Total 35 35
平均数 Average 3.9 3.9 100
第 1期 王华忠等: 利用 SRAP与 SSR标记分析不同类型甜菜的遗传多样性 43


SSR的有效引物组合不多, 但在 49份甜菜材料上均
产生了数量不等的特异性条带(图略), 多态性较丰
富, 较好地显示了该作物的遗传多样性。
2.3 遗传距离与遗传相似性分析
分别利用 11 对 SRAP 引物组合产生的 199 条
DNA 片段和 9 对 SSR 引物组合产生的 35 条 DNA
片段计算 49份材料的平均遗传距离为 0.3860, 平均
遗传相似系数为 0.6795, 大约 30%的材料遗传距离
或遗传相似系数具显著或极显著差异。从表 6可见,
单胚不育系和保持系的遗传距离的变动幅度及平均
遗传距离最大 , 而平均遗传相似系数最小 , 如 JV
14-CMS 和 JV 14-O 间的遗传距离最小(0.1515), 遗
传相似系数最大(0.8594), 因二者是 1对同型的单胚
不育系和保持系, 而 JV1401和 JV 72-CMS间的遗传
距离最大(0.5758), 遗传相似系数最小(0.5623), 因
其来源及回交改良亲本不同。四倍体品系表现恰与
单胚品系相反, 表明该群体材料的种质基础相对较
近, 遗传多样性较差。如范二和合二遗传距离较小
(0.2500), 这可能是来源于相近的诱变源所致 , 而
Kle-N 和 4N117 遗传距离较大(0.4179), 说明二者遗
传基础较远。同理可证 , 多胚二倍体品系 48 号
(K73-20)和 49 号 (K74-21)遗传距离最小 (0.1333),
96012P和W400遗传距离最大(0.4603); 国外引进品
种 BAS71 和 KW72 遗传距离最小(0.2273), KW75
和 KW76 遗传距离最大 (0.4688)。以上分析显示
了各类型材料之间的亲缘关系和遗传基础不同。
但不同类型材料群体间的平均遗传距离以及平均
遗传相似系数的差异未达显著水平 , 从遗传相似
系数平均值可见 , 多胚四倍体品系 0.7264＞单胚
杂交组合 0.7243＞国外引进品种 0.7060＞多胚
二倍体品系 0.6908＞单胚雄性不育系和保持系
0.6837。说明各类型甜菜群体遗传距离变异幅度相
当, 但各群体内的材料之间遗传距离变异幅度各不
相同。
表 6 不同类型甜菜材料的遗传距离及遗传相似系数
Table 6 Genetic distances and genetic similarity of different sugarbeet materials
材料类型
Material
材料数
Material
number
最小遗
传距离
Minimum
genetic
distance
最大遗
传距离
Maximum
genetic
distance
变异幅度
Variance
extent
平均遗
传距离
Average
genetic
distance
最大遗传
相似系数
Maximum
genetic
similarity
最小遗传
相似系数
Minimum
genetic
similarity
平均遗传
相似系数
Average
genetic
similarity
不育系和保持系
Monogerm
CMS and O-type
14 0.1515 0.5758 0.4243 0.3803 0.8594 0.5623 0.6837
多胚二倍体品系
Polygerm
diploid lines
10 0.1333 0.4603 0.3270 0.3699 0.8752 0.6311 0.6908
多胚四倍体品系
Polygerm
tetraploids lines
9 0.2500 0.4179 0.1679 0.3197 0.7876 0.6381 0.7264
单胚杂交组合
Monogerm crossbred
10 0.1746 0.4603 0.2857 0.3226 0.8398 0.6311 0.7243
国外引进品种
Foreign varieties
introduced
6 0.2273 0.4688 0.2415 0.3482 0.7967 0.6258 0.7060

2.4 聚类分析
按照 UPGMA进行聚类分析, 得到 49份甜菜材
料的 SRAP及 SSR标记相结合的聚类图(图 1), 在遗
传距离 0.20处, 可将参试材料分为 A、B、C、D四
大类群, 而 D 类群又分为 4 个亚类, 较好地显示了
甜菜材料丰富的遗传多样性和遗传基础的差异性。A
类群有 10 个材料, 除了 1 个多胚二倍体品系外, 皆
为单胚品系, 其中有 3对单胚雄性不育系和保持系、
2个独立的单胚雄性不育系和 1个独立的保持系。B
类群有 7 个材料, 包括 2 对单胚雄性不育系及保持
系和 3 个由不育系配制的单胚二倍体组合。C 类群
有 12 个材料, 其中有 7 个四倍体品系, 另有 3 个二
倍体多胚品系、单胚保持系和外国品种各 1 个。D
类群有 20 个材料, D 类群又分为 4 个亚类, 第 1 亚
类包括 3个单胚三倍体组合、2个单胚二倍体组合、
4个二倍体品系、1个国外品种; 第 2亚类包括 1个
四倍体品系和 1 个单胚三倍体组合; 第 3 亚类为 2
个中外杂交改良的多胚二倍体品系 48、49 号; 第 4
44 作 物 学 报 第 34卷



图 1 甜菜不同材料的亲缘关系及遗传多样性聚类图
Fig. 1 Dendrogram of 49 accessions in sugarbeet based on UPGMA cluster analysis generated from SSR and SRAP data

亚类包括 4 个国外品种和 1 个多胚四倍体品系及其
配制的 1 个单胚三倍体组合。聚类结果与材料的生
物学和经济学性状分类基本吻合, 其中具有相近亲
缘关系的材料首先聚到一起。如 6 号(JV 14-CMS)
和 7 号(JV 14-O)二者遗传距离在单胚品系中最小
(0.1515), 遗传相似系数最大(0.8594); 中外杂交改
良品系 48、49号, 二者遗传距离在二倍体多胚材料
中最小(0.1333), 遗传相似系数最大(0.8752)。从经济
性状来看, 单胚雄性不育系和保持系基本上归到 A、
B两类群, 因大部分材料为中产、中糖、弱抗类型。
C类群 12个材料中包含了四倍体材料的 80%和二倍
体品系的 40%, 因大部分为高产、高糖、高抗型。D
类群 20个材料, 主要是国外引进品种与单胚三倍体
杂交组合, 因大部分为高产低糖中抗类型。D 类群
材料占总参试材料的 40%, 主要是国外引进品种、
单胚杂交组合、中外杂交改良品系。
3 讨论
3.1 SRAP和 SSR分子标记分析甜菜遗传多样性
的可行性
本试验在国内外首次采用 SRAP和 SSR相结合,
对不同类型的甜菜材料进行亲缘关系和遗传多样性
分析。研究表明, 两种分子标记结合将参试材料分
成 A、B、C、D 4 类, 与田间经济性状鉴定及生物
学调查结果基本相符。由聚类图可见 , 单胚品系
6(JV 14-CMS)和 7(JV 14-O)、8(JV 74-CMS)和 9(JV
74-O)以及 11(JV 72-CMS)和 12(JV 72-O)分别互相聚
在一起 , 因它们均是同型的单胚不育系和保持系 ,
除了育性基因有差别外, 其他的遗传背景应该大致
相同。单胚雄性不育系和保持系材料被分为 A、B
两类, 这可能是由于引进的单胚不育系和保持系在
与国内优良多胚保持系的回交改良过程中, 导入了
不同的基因背景, 如 A 类的回交亲本是丰产抗病型

第 1期 王华忠等: 利用 SRAP与 SSR标记分析不同类型甜菜的遗传多样性 45


多胚保持系 TB1014, 而 B类的回交亲本是高糖抗病
型多胚保持系 TB1025。D类群材料占总参试材料的
40%, 主要是国外引进品种、单胚杂交组合、中外杂
交改良品系。第 1 亚类和第 4 亚类包含了生产上应
用的主要品种类型—多胚或单胚杂交种, 表明生产
上应用的品种间存在亲缘关系较近, 遗传基础较窄
的倾向, 也说明引进国外材料杂交改良育种, 缩小
了中国和外国甜菜种质遗传多样性的差距。同时也
看出, 6个国外品种有 4个(70%)集中于第 4亚类, 而
国内的杂交组合 50%为第 1 亚类, 表明国外与国内
材料的遗传基础存在一定的差异。在 D 类群中有 2
个多胚四倍体品系 4N117、427 红, 前者为人工授
粉杂交品系, 后者为红胚轴颜色选择品系, 显示出
不同于其他四倍体品系的遗传特性。由 4N117作父
本配制的 5 个单胚三倍体杂交组合也同为 D 类群,
说明此类杂交组合父本的影响力较大。另外, 6个外
国品种当中有 5个在D类群, 10个单胚杂交组合有 7
个也在 D 类群, 表明杂交当代材料具有相似的遗传
特点。试验表明, 利用 SRAP 及 SSR 标记能够有效
地进行甜菜品种的分子标记鉴定以及不同材料间的
亲缘关系和遗传多样性分析。但是, 试验中也发现
了表现比较特殊的情况, 如倍性完全不同的二倍体
多胚品系 15(217ZE)与四倍体品系 31(AJ1-4)二者遗
传距离在 49 份材料中最小(0.1045), 遗传相似系数
最大(0.9008), 这可能是有限的分子标记产生的聚类
偏差所致。
3.2 甜菜种质遗传多样性研究与分子标记育种
任重道远
传统的作物育种主要依赖于表型选择, 效果难
以提高。分子标记辅助选择育种可显著提高育种的
选择效率与育种预见性。然而, 我国有关甜菜的遗
传多样性和分子标记育种的研究非常薄弱。路运才
等[21]利用RAPD分子标记技术对中国的 15个甜菜多
倍体品种, 于歆等 [22]应用AFLP技术对甜菜双丰系
列的 8 个品种分别研究表明, 我国甜菜的遗传材料
基础狭窄。田自华等[23-24]对甜菜细胞质雄性不育系
及其保持系的线粒体DNA和叶绿体DNA进行RAPD
分析表明, 甜菜不育系和保持系的叶绿体DNA之间
不存在差异, 而在线粒体DNA之间存在丰富的多态
性。本试验较好地显示了甜菜材料丰富的遗传多样
性以及相当高的异质性。但是, 本试验用的材料偏
少, 筛选的SRAP和SSR引物也少, 缺乏全面性和代
表 性 。 今 后 的 试 验 应 该 增 多 引 物 与 材
料的数量, 收集不同生态类型的资源, 加强更多有
效引物的筛选, 以便正确评价中国甜菜种质资源的
遗传多样性和遗传基础。只有通过现代分子生物学
技术对我国的甜菜种质资源进行详细的分类和研究,
才能为甜菜遗传连锁图谱构建、重要性状基因标记
定位与克隆、分子标记辅助选择育种提供良好的理
论基础和科学依据。
4 结论
利用 SRAP及 SSR标记能够有效地进行甜菜品
种的分子标记鉴定以及不同材料间的亲缘关系和遗
传多样性分析。甜菜材料具有丰富的遗传多样性和
遗传基础的差异。试验材料具有相当高的异质性。
国外与国内材料的遗传基础存在一定的差异。生产
上应用的甜菜品种间存在亲缘关系较近, 遗传基础
较窄的倾向。聚类分析结果与生物学与经济学性状
分类基本吻合。
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