全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(2): 228−238 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家高技术研究发展计划(863计划)(2006AA100104), 国家自然科学基金项目(30490250), 国家科技支撑计划项目(2006BAD13B05)
资助。
*
通讯作者(Corresponding authors): 邱丽娟, E-mail: qiu_lijuan@262.net; Tel: 010-62135623; Fax: 010-68976244; 李广敏, E-mail: nkyligm@yahoo.com.cn;
Tel: 0311-87652002; Fax: 0311-87652002
第一作者联系方式: E-mail: hbnkydd@163.com; Tel: 0311-87670626; Fax: 0311-87670653
Received(收稿日期): 2008-02-29; Accepted(接受日期): 2008-09-10.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.00228
黑龙江省大豆种质遗传结构及遗传多样性分析
秦 君 2,3 李英慧 1 刘章雄 1 栾维江 1 闫 哲 1 关荣霞 1 张孟臣 3
常汝镇 1 李广敏 2,3,* 马峙英 2 邱丽娟 1,*
1中国农业科学院作物科学研究所 / 国家农作物基因资源与遗传改良重大科学工程开放实验室/农业部作物种质资源与生物技术重点
开放实验室, 北京 100081; 2河北农业大学, 河北保定 071001; 3河北省农林科学院, 河北石家庄 050031
摘 要: 利用 22个表型性状和 60个微卫星(simple sequence repeat, SSR)位点对黑龙江省 140份代表性种质(78份地
方品种和 62份育成品种)进行分析, 根据 UPGMA (unweighted pair group method with arithmetic mean)和 Model-base
对 SSR数据进行遗传结构划分。结果表明, 参试品种可分为 2大类群, 第 II类群的各项多样性指标均高于第 I类群, 2
个类群遗传距离为 0.2427; PCO结果显示这 2个类群在不同区域, 这与地理来源和育成年代密切相关。依据品种类型
分为育成品种和地方品种两组, 后者的各项多样性指标均高于前者, 两组间的遗传距离为 0.1131。依据表型数据的
PCO 分析表明, 分布区域与品种类型有关, 与 SSR 结构分类的结果吻合度低, 两组品种主要在 3 个主成分的 6 个表
型性状上有所不同。它们不是 2个相对独立的遗传群体, 根据分子标记和表型分类各有特点; 建议在种质遗传多样性
研究中将分子数据和表型数据结合起来。
关键词: 黑龙江省; 大豆; 微卫星标记; 遗传结构; 遗传多样性
Genetic Structure and Diversity of Soybean Germplasm in Heilongjiang, China
QIN Jun2,3, LI Ying-Hui1, LIU Zhang-Xiong1, LUAN Wei-Jiang1, YAN Zhe1, GUAN Rong-Xia1,
ZHANG Meng-Chen3, CHANG Ru-Zhen1, LI Guang-Min2,3,*, MA Zhi-Ying2, and QIU Li-Juan1,*
1 National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement, Key Laboratory of Germplasm & Biotechnology, Institute of Crop Sci-
ences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China, 2 Agricultural University of Hebei, Baoding 071000, China; 3 Hebei Aca-
demy of Agricultural and Forestry Science, Shijiazhuang 050031, China
Abstract: Heilongjiang province is the main production area for soybean (Glycine max) in China, having the high genetic diver-
sity of cultivated soybean. It is useful for breeding and production in the region to develop new germplasm. The aim of this study
was to reveal genetic structure and genetic diversity of spring sowing soybean germplasm from Heilongjiang, and provide a reli-
able strategy in soybean breeding program. A total of 140 accessions of soybean cultivars including 78 landraces and 62 deve-
loped cultivars were investigated using 60 microsatellite(simple sequence repeat, SSR) markers and 22 phenotypic traits. All ac-
cessions were grouped into two clusters based on SSR with UPGMA and Model-base. The results showed that genetic diversity of
cluster II was higher than that of cluster I, Nei’s genetic distance was 0.2427 between two clusters. PCO (principlal co-ordinate)
analysis revealed that two clusters distributed in different regions, which was closely related to the geographic origin and breeding
years. All accessions were also divided into two groups (developed cultivars and landraces) based on variety types, genetic diver-
sity of the landraces was higher than that of developed cultivars. Nei’s genetic distance was 0.1131 between two groups. The PCO
figure based on the phenotypic genetic similarity index matrix clustered 140 cultivars into developed cultivars group and landrace
group. The first principal component reflected main seed coat color; the second one mainly depended on growth period and ma-
turity data. There were obvious differences on the three principal components, which were composed of six phenotypic characters,
between developed group and landraces group, which were not independent genetic clusters. The results indicated that there was
abundant genetic diversity in Heilongjiang spring sowing soybeans. Thus the optimal strategy combined SSR data and agronomic
第 2期 秦 君等: 黑龙江省大豆遗传结构及遗传多样性分析 229


traits is necessary for genetic diversity analysis of soybean germplasm.
Keywords: Heilongjiang province; Soybean cultivars; SSR; Genetic structure; Genetic diversity
黑龙江省大豆栽培历史悠久, 在复杂多样的生
态条件影响下, 大豆种质资源经历了长期的自然演
化和人工选择, 形成了多种多样的生态类型品种和
突出的抗逆、抗病虫性等。丰富多彩的大豆种质资
源, 为省内外育种家和遗传研究者们所关注[1-3]。黑
龙江省是我国大豆生产第一大省, 大豆产量与面积
均占全国 1/3左右。育种研究处于国内领先水平, 育
成的东农号、合丰号、绥农号、黑农号等系列大豆
优良品种, 对我国大豆生产起着重要的推动作用。
分析该省大豆的遗传结构和遗传多样性, 既可发掘
和创造有特殊利用价值的新种质, 拓展东北地区大
豆品种的遗传基础, 也可有效地指导东北地区大豆
的生产和育种。
中国栽培大豆初选核心种质的构建[4-5], 为利用
DNA 分子标记研究遗传多样性提供了一个代表性
样本量适中的群体, 同时多态性、重演性和稳定性
高的 60 对 SSR 核心引物标记鉴别体系的确定也为
大豆资源研究奠定了基础[6]。谢华等[7]利用 SSR 标
记, 分析来自我国栽培大豆初选核心种质中的 158
份夏大豆, 将黄淮夏大豆和南方夏大豆基本分成 2
类, 表明黄淮夏大豆和南方夏大豆可划为 2 个不同
的基因池。崔艳华等[8]利用 49 对 SSR 引物和 14 个
农艺性状对 96 份黄淮夏大豆进行遗传多样性分析,
参试材料的农艺性状和分子数据聚类结果均呈现一
定的地理分布规律。李英慧等[9]对“十五”大豆创新种
质和 1963—1995 年间育成品种的 SSR 遗传结构及
遗传多样性分析表明, 利用国外种质和野生大豆创
造的新种质丰富了东北地区育成品种的遗传多样
性。但该研究主要阐述了大豆创新种质和育成品种
的遗传结构, 地方品种和育成品种的遗传结构还未
见报道。中国虽然拥有世界上最丰富的大豆种质资
源, 但对这些资源的利用率仅为 1%左右。遗传多样
性研究是大豆有利基因发掘和新品种选育的基础。
黑龙江省大豆种质资源的多样性研究工作相对滞后,
限制了大豆资源的有效利用。本研究选用均匀分布
于大豆 20 个连锁群上的 60 对 SSR 标记[6], 分析黑
龙江省 140 份代表性大豆种质, 旨在研究黑龙江省
大豆种质资源的遗传结构和遗传多样性, 阐明黑龙
江育成品种遗传变异特点及分布规律, 为有利基因
的发掘和大豆新品种的选育提供基础资料和理论参
考。
1 材料与方法
1.1 供试材料
中国栽培大豆初级核心种质包括黑龙江省栽培
大豆 140份, 来源于黑龙江省 39个市县(图 1), 其中
育成品种 62 份, 地方品种 78 份(表 1), 由中国栽培
大豆种质资源库经表型性状筛选、聚类而成[10], 有
较强的代表性。
1.2 试验方法
农艺性状数据引自《中国大豆种质资源目录》
(含续编一、续编二)[11], 包括种皮色、子叶色、茸毛
色、花色、株高、叶形、粒形、粒大小、百粒重、
生育日数、生长习性、结荚习性、粗蛋白、粗脂肪、
芽期抗盐性、苗期抗盐性、芽期抗旱性、熟期抗旱
性、芽期抗冷性、孢囊抗性等 22个。对质量性状及
数量性状先进行赋值, 将数量性状以平均数加减标
准差划分为 10个等级, 计算品种之间的表型相似系
数, 利用 NTSYS-pc ver.2.1 软件对表型相似系数进
行聚类[12]。
通过 80 个秋大豆筛选出实验所用的 60 个 SSR
标记引物 [6], 其有效性经来源广泛的 190个大豆品
种验证[13]。这些标记分布于大豆 20个整合遗传连锁
群, 覆盖大豆基因组 1 570.39 cM, 标记间的平均遗
传距离为 26.62 cM。SSR引物序列来自美国农业部
大豆基因组数据库 (http://129.186.26.94/SSR.html),
由上海生工生物工程技术服务有限公司合成。
采用稍有改动 SDS 法提取基因组 DNA[14], 采
用酚-氯仿法纯化。20 μL PCR体系中含 30 ng大豆
基因组 DNA, 2 μL 1×PCR buffer, 2 μL 1.5 mmol L−1
Mg2+, 终浓度为 0.15 mmol L−1 的 dNTP, 1 U Taq
DNA聚合酶, 0.15 μmol L−1引物。PCR反应程序为
95℃预变性 5 min后; 94 30 s, 47℃ 30 s, 72 30 s; ℃ ℃
35个循环; 最后 72℃延伸 5 min。反应在 PE9600上
进行。PCR产物经聚丙烯酰胺凝胶电泳, 定影, 室温
干燥后统计谱带或照相。
1.3 统计分析
以二进制记录凝胶电泳结果, 在指定迁移位置
有带记为 1, 无带记为 0, 构建所有引物扩增结果数
据库。采用 Structure 软件的混合模型和等位变异发
生频率相关模型对大豆种质的遗传结构进行分析[15],
设置分析群体数 K (the true number of clusters)为
230 作 物 学 报 第 35卷


图 1 黑龙江省大豆代表性种质的取样分布图
Fig. 1 Map for locations of the 140 sampled soybean populations in Heilongjiang
红色圆点标出的地市为样品来源地区。Red dots mean the cultivar origin.

表 1 供试材料的全国统一编号和品种名称
Table 1 Name and national codes of experimental materials
统编号
National code
品种名称
Material
类型
Type
统编号
National code
品种名称
Material
类型
Type
ZDD00001 新四粒黄 Xinsilihuang 育成品种DC ZDD00296 宝青绿大豆 Baoqingludadou 地方品种 L
ZDD00002 黑农 1号 Heinong 1 育成品种DC ZDD00303 绿瓤黑豆 Lürangheidou 地方品种 L
ZDD00003 黑农 2号 Heinong 2 育成品种DC ZDD00307 黑青豆-8 Heiqingdou 8 地方品种 L
ZDD00011 黑农 10号 Heinong 10 育成品种DC ZDD00308 黑皮青瓤 Heipiqingrang 地方品种 L
ZDD00013 黑农 16 Heinong 16 育成品种DC ZDD00310 庆安黑豆 Qinganheidou 地方品种 L
ZDD00016 黑农 19 Heinong 19 育成品种DC ZDD00315 兔子眼 Tuziyan 地方品种 L
ZDD00017 黑农 21 Heinong 21 育成品种DC ZDD00318 公 474 Gong 474 地方品种 L
ZDD00018 黑农 23 Heinong 23 育成品种DC ZDD00321 公 476 Gong 476 地方品种 L
ZDD00021 黑农 26 Heinong 26 育成品种DC ZDD00324 青秣食豆 Qingmoshidou 地方品种 L
ZDD00022 东农 2号Dongnong 2 育成品种DC ZDD00325 白秣食豆 Baimoshidou 地方品种 L
ZDD00024 东农 16 Dongnong 16 育成品种DC ZDD00326 方正秣食豆 Fangzhengmoshidou 地方品种 L
ZDD00028 丰收 4号 Fengshou 4 育成品种DC ZDD00330 佳秣食豆 Jiamoshidou 地方品种 L
ZDD00032 丰收 8号 Fengshou 8 育成品种DC ZDD00332 漠河秣食豆 Mohemoshidou 地方品种 L
ZDD00033 丰收 9号 Fengshou 9 育成品种DC ZDD06816 黑鉴 1号 Heijian 1 育成品种DC
ZDD00034 丰收 10号 Fengshou 10 育成品种DC ZDD06817 嫩丰 4号 Nenfeng 4 育成品种DC
ZDD00037 丰收 13 Fengshou 13 育成品种DC ZDD06819 嫩丰 11 Nenfeng 11 育成品种DC
ZDD00041 黑河 1号 Heihe 1 育成品种DC ZDD06822 合丰 24 Hefeng 24 育成品种DC
第 2期 秦 君等: 黑龙江省大豆遗传结构及遗传多样性分析 231


(续表 1)
统编号
National code
品种名称
Material
类型
Type
统编号
National code
品种名称
Material
类型
Type
ZDD00042 黑河 3号 Heihe 3 育成品种DC ZDD06832 红丰 2号 Hongfeng 2 育成品种DC
ZDD00043 黑河 51 Heihe 51 育成品种DC ZDD06838 牡师 1号 Mushi 1 育成品种DC
ZDD00046 克北 1号 Kebei 1 育成品种DC ZDD06841 黑农 27 Heinong 27 育成品种DC
ZDD00047 合丰 1号 Hefeng 1 育成品种DC ZDD06847 安丰 1号 Anfeng 1 育成品种DC
ZDD00048 合丰 5号 Hefeng 5 育成品种DC ZDD06849 东农 33 Dongnong 33 育成品种DC
ZDD00049 合丰 6号 Hefeng 6 育成品种DC ZDD06851 东农 36 Dongnong 36 育成品种DC
ZDD00053 合交 13 Hejiao 13 育成品种DC ZDD06856 黑河小黄豆 Heihexiaohuangdou 地方品种 L
ZDD00055 合丰 15 Hefeng 15 育成品种DC ZDD06858 二大秧 Erdayang 地方品种 L
ZDD00056 合丰 16 Hefeng 16 育成品种DC ZDD06882 大粒黄 Dalihuang 地方品种 L
ZDD00058 合丰 22 Hefeng 22 育成品种DC ZDD06892 褐脐 Heqi 地方品种 L
ZDD00059 牡丰 1号 Mufeng 1 育成品种DC ZDD06936 四粒黄(农 16-1) Silihuang (Nong16-1) 地方品种 L
ZDD00061 牡丰 3号 Mufeng 3 育成品种DC ZDD06982 阿城大豆 Achengdadou 地方品种 L
ZDD00063 牡丰 5号 Mufeng 5 育成品种DC ZDD06985 嘟噜豆 Duludou 地方品种 L
ZDD00066 嫩丰 3号 Nenfeng 3 育成品种DC ZDD06988 四粒黄 54 Silihuang54 地方品种 L
ZDD00069 嫩良 1号 Nenliang 1 育成品种DC ZDD07000 小猪腰 Xiaozhuyao 地方品种 L
ZDD00074 嫩良 6号 Nenliang 6 育成品种DC ZDD07010 涝洲白脐大豆 Laozhoubaiqidadou 地方品种 L
ZDD00076 绥农 1号 Suinong 1 育成品种DC ZDD07013 青岗大粒 Qinggangdali 地方品种 L
ZDD00079 元宝金 Yuanbaojin 育成品种DC ZDD07024 永丰豆 Yongfengdou 育成品种DC
ZDD00080 东农 1号 Dongnong 1 育成品种DC ZDD07028 100天还家 100tianhuanjia 地方品种 L
ZDD00083 东农 64-286 Dongnong 64-286 育成品种DC ZDD07036 小红脐 Xiaohongqi 地方品种 L
ZDD00088 西比瓦 Sibiwa 育成品种DC ZDD07040 秃荚子 Tujiazi 地方品种 L
ZDD00090 早铁荚青 Zaotiejiaqing 育成品种DC ZDD07041 白眉 Baimei 地方品种 L
ZDD00094 霍龙门早熟豆 Huolongmenzaoshudou 地方品种 L ZDD07042 虎林 1号Hulin 1 地方品种 L
ZDD00095 讷河早半月 Nahezaobanyue 地方品种 L ZDD07045 大粒黄 Dalihuang 地方品种 L
ZDD00100 孙吴大白眉 Sunwudabaimei 地方品种 L ZDD07054 大金黄 Dajinhunag 地方品种 L
ZDD00120 北满 27 Beiman 27 地方品种 L ZDD07059 铁荚青 Tiejiaqing 地方品种 L
ZDD00124 曙光 1号 Shuguang 1 地方品种 L ZDD07064 金元 1号 Jinyuan 1 地方品种 L
ZDD00127 毛豆 Maodou 地方品种 L ZDD07072 公丰 1 Gongfeng 1 地方品种 L
ZDD00135 六十天还家 Liushitianhuanjia 地方品种 L ZDD07088 龙泉大豆 Longquandadou 地方品种 L
ZDD00136 四粒金 Silijin 地方品种 L ZDD07118 口前豆 Kouqiandou 地方品种 L
ZDD00143 四粒黄 Silihuang 地方品种 L ZDD07135 串鸡 Chuanji 地方品种 L
ZDD00145 哈 2号 Ha 2 育成品种DC ZDD07152 绿大豆 Lvdadou 地方品种 L
ZDD00146 哈 3号Ha 3 育成品种DC ZDD07161 黑金元 Heijinyuan 地方品种 L
ZDD00163 采种圃 Caizhongpu 地方品种 L ZDD07171 呼玛黑豆 Humaheidou 地方品种 L
ZDD00183 双城 4号 Shuangcheng 4 地方品种 L ZDD07180 宝清黑豆 Baoqingheidou 地方品种 L
ZDD00185 金元 2号 Jinyuan 2 地方品种 L ZDD07181 佳木斯小黑豆 Jiamusixiaoheidou 地方品种 L
ZDD00202 尖叶豆 Jianyedou 地方品种 L ZDD07186 宾县黑豆 Binxianheidou 地方品种 L
ZDD00203 巴彦平顶香 Bayanpingdingxiang 地方品种 L ZDD07191 佳黑秣食豆 Jiaheimoshidou 地方品种 L
ZDD00219 压破车 Yapoche 地方品种 L ZDD07192 枣豆 Zaodou 地方品种 L
ZDD00227 在来种 Zailaizhong 地方品种 L ZDD07207 鞍挂豆 Anguadou 地方品种 L
ZDD00237 白脐小金黄 Baijixiaojinhuang 地方品种 L ZDD17675 九丰 3号 Jiufeng 3 育成品种DC
ZDD00246 共和猴顶盔 Gonghehoudingkui 地方品种 L ZDD17680 垦丰 1号 Kenfeng 1 育成品种DC
ZDD00250 白毛霜 Baimaoshuang 地方品种 L ZDD17695 黑农 30 Heinong 30 育成品种DC
ZDD00252 六十天还家 Liushitianhuanjia 地方品种 L ZDD17699 黑农 34 Heinong 34 育成品种DC
ZDD00253 黄粒 Huangli 地方品种 L ZDD17739 哈 53 Ha 53 育成品种DC
ZDD00258 逊克八月忙 Xunkebayuemang 地方品种 L ZDD17761 极早黄 Jizaohuang 地方品种 L
ZDD00261 海伦嘟噜豆 Hailunduludou 地方品种 L ZDD17765 哈 82-5779 Ha 82-5779 育成品种DC
ZDD00262 庆安小金黄 Qinganxiaojinhuang 地方品种 L ZDD17767 小粒秣食豆 Xiaolimoshidou 地方品种 L
ZDD00267 小白豆 Xiaobaidou 地方品种 L ZDD22643 东农 42 Dongnong 42 育成品种DC
ZDD00269 桦南小金豆 Huananxiaojindou 地方品种 L ZDD22657 合丰 35 Hefeng 35 育成品种DC
ZDD00276 四粒黄 Silihuang 地方品种 L ZDD22659 合丰 37 Hefeng 37 育成品种DC
ZDD00294 青豆 Qingdou 地方品种 L ZDD22682 克 4430-20 Ke 4430-20 育成品种DC
ZDD00295 青皮豆 16 Qingpidou 16 地方品种 L ZDD22729 黑豆 Heidou 育成品种DC
DC: developed cultivar; L: landraces.
232 作 物 学 报 第 35卷

1~20, 每个参数运行 20次。每次运行的 burn-in time
和重复次数都设为 10 000。根据相似最大的运行结
果划分组, 可能性大于或等于 0.6 的种质被划分到
相应的组中, 而小于 0.6的品种被划分到混合组中。
根据分子数据计算成对品种相似系数 (pair
similarity coefficient), 以非加权配对算数平均法
(UPGMA)进行的聚类 , 对遗传距离数据进行 PCO
(主坐标轴, principal coordinate)分析均由 NTSYS-pc
ver.2.1软件完成[12]。
1.4 遗传参数分析
利用 PopGene 1.32软件对谱带进行遗传参数分
析[16], 分别计算: (1) 群体总等位变异 (Number of
alleles); (2) 有效等位基因数(effective number of
alleles); (3) 基因多样性指数 (Simpson index), 采用
Simpson 指数计算某一 SSR 位点 i 的多态性信息含
量(polymorphism information content, PIC), 按
Narvel等[17]计算公式统计, PICi = (n/n – 1) (1–ΣPij2),
n为资源份数, Pij为第 i个位点第 j个等位变异的频
率, 平均多态性信息含量, PIC =ΣPICi/r, r为调查位
点数; (4) Shannon-Weaver 指数(Shannon’s informa-
tion index), Shannon-Weaver指数
I = – 1 1
lnn n iji j ij
q q
n
= =∑ ∑ ,
qij是第 i个位点第 j类分子标记基因型的频率, ni是
第 i个位点分子标记基因型的总数, n是分析的分子
标记位点数 ; (5)群体间的遗传距离 (Nei’s genetic
distance):
D= – lnI, /x y xyJ J J J= , =x
i
J ∑ 2i j
j
x∑ ,
=y
i
J ∑ 2ij
j
y∑ , =xy
i
J ∑ ij ij
j
x y∑ ,
其中 xij为 x群体第 i个位点第 j个等位变异频率, yij
为 y群体第 i个位点第 j个等位变异的频率, I为两种
质之间的遗传相似系数。
2 结果与分析
2.1 参试品种的遗传结构与遗传多样性分析
140份参试材料在60个SSR位点共检测出等位变
异 1 580个(图 2), 平均每个位点 11.00个, 变异范围为
3~29 个, 扩增的片段为 101~393 bp, Shannon-Weaver
为 1.7061, Simpson-index为 0.7345。Satt462的等位变
异最丰富, 为 29 个。Satt387 的等位变异丰富度最低,
为 3个(表 2)。
利用 SSR标记和 Structure 2.0软件对参试材料
进行遗传结构分析, 当 K=2 时, ln P(D)值最大且有
比较稳定的 α 值, 即参试材料的遗传结构可分为 2
个类群, 第 I类群包括 85个品种, 由 40个育成品种
和 45个地方品种组成 ; 共检测到等位变异 663个,
每个位点平均等位变异数为 7.80, Shannon-Weaver
指数为 1.4533, Simpson指数为 1.6906; 第 II类群由
53 个种质组成, 包括 22 个育成品种和 31 个地方品
种, 等位变异总数为 471 个, 每个位点平均等位变异
数为 8.88个, Shannon-Weaver指数为 1.6906, Simpson
指数为 0.7476; 此外, 六十天还家和双城 4号不包括
在这两个类群内而单独形成混合类群, 说明这两个
品种具有遗传特异性。第 II 类群的各项多样性指标
均高于第 I 类群, 两个类群的遗传距离为 0.2427(表
3); 第 I类群可进一步划分为两个亚组, 第 1亚组由
36 个地方品种和 8 个育成品种组成, 等位变异总数
为 310个, 每个位点平均等位变异为 7.05个, Shannon-
Weaver指数为 1.5076, Simpson指数为 0.7149; 第 2
亚组由 28个育成品种和 4个地方品种组成, 等位变
异总数为 149 个, 每个位点平均等位变异数为 4.65
个, Shannon-Weaver指数为 1.0284, Simpson指数为
0.5302; 另外, 有 9个品种未能归为上述 2个亚组。
第 1 亚组的各项多样性指标均高于第 2 亚组, 两个
亚组的遗传距离为 0.2817。
基于 UPGMA 对品种的分析, 在遗传相似系数
0.31处, 可将两大类群分开。第 I类群在相似系数为
0.53 处 , 又可分为育成品种组 (I-1)和地方品种组
(I-2)。这些结果与基于 Model-base 的遗传结构划分
结果相吻合(图 3)。两种方法的不同处在于 UPGMA
对品种分类时, 15 个第 I 类群的品种包含在第 II 类
群中, 这些品种为地方品种且多为青豆或黑豆。为
了鉴别聚类图中的主要聚类群体, 根据 SSR 数据进
行 PCO 分析, 结果表明, 黑龙江省大豆的两个类群
分别分布在不同的区域, 与 Model-base 和 UPGMA
的遗传结构划分区域相吻合(图 4-A)。
将两个类群进行对比, 发现第I类群品种主要为
黑龙江中后期(20世纪 70年代以后)选育而成, 分布
在黑龙江省偏南地区, 其中北纬 47°以南的品种 71
个, 北纬 47°以北 14个, 属相对晚熟品种类型; 第 II
类群主要黑龙江早期(20世纪 60年代以前)系选品种
和地方品种, 其中北纬 47°以南的品种 34 个, 北纬
47°以北的 18个。

第 2期 秦 君等: 黑龙江省大豆遗传结构及遗传多样性分析 233


表 2 参试品种在 60个 SSR位点的等位变异数和遗传多样性指数
Table 2 Number of alleles and genetic diversity indices of 140 soybean accessions at different SSR loci
多样性指数 多样性指数
引物
Primer
连锁群
LG
等位变异数
Number of
alleles
有效等位
变异
Effective number
of alleles
H′ D
引物
Primer
连锁群
LG
等位变异数
Number of
alleles
有效等位
变异
Effective number
of alleles
H′ D
Sat099 L 15 6.8 0.8557 2.1464 Satt308 C2 16 5.6 0.8241 2.0815
Sat112 E 13 5.5 0.8195 2.0090 Satt309 G 4 2.2 0.5545 0.9309
Satt002 D2 8 2.5 0.5965 1.2278 Satt334 F 9 3.9 0.7471 1.5734
Satt005 D1b 14 6.1 0.8404 2.1351 Satt339 N 11 3.9 0.7485 1.6331
Satt012 G 14 1.8 0.4350 1.1612 Satt345 O 15 6.5 0.8498 2.1576
Satt022 N 9 3.5 0.7141 1.5833 Satt346 M 7 1.8 0.4332 0.9235
Satt130 G 10 2.6 0.6202 1.3083 Satt352 G 9 2.5 0.5942 1.2739
Satt146 F 10 3.2 0.6897 1.5101 Satt373 L 12 5.6 0.8243 1.9603
satt157 D1b 17 7.0 0.8601 2.2899 Satt386 D2 5 2.8 0.6430 1.2203
Satt168 B2 9 6.6 0.8510 1.9988 Satt387 N 3 1.5 0.3493 0.5792
Satt173 O 14 4.2 0.7670 1.8878 Satt390 A2 6 5.4 0.8197 1.7392
Satt180 C1 11 5.3 0.8140 1.8938 Satt414 J 12 5.4 0.8174 1.9364
Satt184 D1a 9 2.8 0.6447 1.4772 Satt429 A2 12 5.7 0.8262 1.9459
Satt187 A2 9 4.1 0.7563 1.6680 Satt431 J 12 5.2 0.8108 1.9394
Satt194 C 7 3.0 0.6663 1.2846 Satt434 H 16 9.6 0.8990 2.4761
Satt197 B1 10 6.3 0.8439 2.0072 Satt442 H 15 9.5 0.8979 2.394
Satt216 D1b 13 2.6 0.6124 1.4192 Satt453 B1 12 4.0 0.7501 1.7347
Satt226 D2 14 5.5 0.8227 2.0210 Satt462 L 29 9.6 0.8992 2.7705
Satt230 E 6 1.6 0.3848 0.7033 Satt487 O 8 3.8 0.7448 1.6443
Satt236 A1 9 4.4 0.7768 1.6432 Satt530 O 12 6.5 0.8491 2.0906
Satt239 I 11 6.8 0.8560 2.0892 Satt556 B2 13 2.4 0.5815 1.3634
Satt242 K 14 5.7 0.8261 2.0337 Satt565 C1 10 4.8 0.7947 1.859
Satt243 O 9 5.9 0.8331 1.8974 satt571 I 10 4.1 0.7589 1.8093
Satt267 D1a 7 2.2 0.5564 1.1079 Satt577 B2 6 3.8 0.7411 1.4855
Satt268 E 11 4.3 0.7686 1.7112 Satt586 F 10 3.8 0.7402 1.637
Satt279 H 8 2.7 0.6358 1.3759 Satt588 K 12 4.6 0.7834 1.808
Satt281 C2 15 4.3 0.7729 1.9925 Satt590 M 19 6.6 0.8513 2.23
Satt286 C2 11 3.8 0.7418 1.6867 Satt596 J 12 6.5 0.8493 2.0099
Satt300 A1 13 3.8 0.7386 1.7829 Sct-188 F 2 1.9 0.4768 0.6681
Satt307 C2 11 3.0 0.6665 1.4723 Sct-189 I 10 6.2 0.8422 1.967
Mean 11 4.6 0.7345 1.7061
D: Shannon-Weaver index; H′: Simpson index; LG: linkage group.



图 2 黑龙江省大豆部分代表种质在 Satt586位点的等位变异
Fig. 2 Specific alleles of part of sampled soybean populations from Heilongjiang on site Satt487

2.2 遗传结构关系与其传统的品种类型分类的
比较
黑龙江大豆种质资源按品种类型可分为地方类
群和育成类群。地方类群由 78个品种组成, 育成类群
由62个品种组成, 用SSR标记从地方类群检测到等位
变异 151 个 , 每个位点平均等位变异为 9.5, Shan-
non-Weaver 为 1.70, Simpson-index为 0.74; 从育成类
群检测到等位变异 120 个, 每个位点平均等位变异为
8.67, Shannon-Weaver 为 1.54, Simpson-index为 0.69;
地方类群的各项多样性指标均高于育成类群, 遗传距
离为 0.11(表 2); PCO结果显示两个类群间没有明显的
界限(图4-B)。将 SSR揭示的遗传结构关系与传统的品
种类型分类进行比较, 发现基于 SSR遗传结构划分的
两个类群间的遗传距离(0.2427)大于按品种类型划分
的类群间遗传距离(0.1131)。将第 I类群内的品种再次
依据 SSR遗传结构和品种类型进行分类, 得到同样的
结论, 因此在分子水平上根据遗传结构进行分类分析
比根据品种类型进行分类更合理。
234 作 物 学 报 第 35卷


图 3 基于 140个大豆品种 60个 SSR标记的聚类图
Fig. 3 UPGMA dendrogram for 140 soybean accessions with 60 SSR markers

第 2期 秦 君等: 黑龙江省大豆遗传结构及遗传多样性分析 235


表 3 根据不同分类标准划分类群的遗传多样性分析
Table 3 Genetic diversity analysis in different clusters
遗传多样性指数
Genetic diversity index 分类群
Cluster
种质数
Number of
accessions
总等位变异
Number of
alleles
平均等位变异
Average number of
alleles per locus Shannon-Weaver Simpson-index
遗传距离
Genetic
distance
第 I类群 Cluster I 85 663 7.8 1.4533 0.6823 —
第 II类群 Cluster II 53 471 8.9 1.6906 0.7476 0.2427
地方类群 landraces 78 741 9.5 1.7005 0.7468 —
育成类群 Developed varieties 62 538 8.7 1.5448 0.6893 0.1131
第 1亚组 Sub1-cluster 1 44 310 7.1 1.5076 0.7149 —
第 2亚组 Sub2-cluster 1 32 149 4.7 1.0284 0.5302 0.2817
地方组 Landraces 45 308 6.8 1.4806 0.7078 —
第 I类群
Cluster I
育成组 Developed cultivars 40 228 5.7 1.2084 0.6008 0.1682

图 4 黑龙江省代表性种质基于 SSR遗传距离的 PCO分析
Fig. 4 PCO graph of 140 soybean accessions based on genetic distance of 60 SSR markers

2.3 基于农艺性状的品种遗传多样性分析
根据分级方法对 140份参试品种 22个表型性状
进行分析, 共检测出等位变异 114 个, 平均每个性
状 5.18个, 变异范围为 2~10个, Shannon-Weaver 为
1.1264, Simpson-index为 0.5658。百粒重和株高的变
异最高, 茸毛色和花色的变异最小(未列出)。基于农
艺性状遗传距离对参试品种进行 PCO分析, 发现育
成品种和地方品种的分布区域有所不同(图 5-A), 遗
传结构不同的两个类群间无明显界限(图 5-B)。对 22
个农艺性状进行主成分分析, 发现 11个主成分的累
积贡献率达到 79.86%以上, 第 1 主成分的贡献率为
17.36%, 主要由粒色和粗脂肪含量组成, 第 2 主成
分的贡献率为 11.09%, 由生育期和株高决定。第 3
主成分的贡献率为 10.21%, 由生长习性和芽期耐盐

图 5 基于农艺性状遗传距离的黑龙江省代表性种质 PCO分析图
Fig. 5 PCO graph of 140 soybean accessions based on genetic distance of 22 agronomic traits

236 作 物 学 报 第 35卷

性决定。结合 PCO分析可知, 两类品种主要在 3个
主成分的 6 个表型性状上有所不同, 地方品种在粒
色上较育成品种丰富 , 粗脂肪含量变异幅度较大 ,
且地方品种的株高和生育日期要长于育成品种。主
成分分析表明, 粒色、生育期和生长习性是解释黑
龙江大豆种质多样性的重要性状, 也是大豆品种分
类的主要参考指标, 与前人研究结果相同。
3 讨论
3.1 拓宽黑龙江育成品种的遗传基础
栾维江等[18]从 3 226 份东北春大豆总体中选择
283 份种质进行表型性状和 SSR 检测结果表明, 吉
林省和辽宁省种质的遗传多样性表现较为一致, 均
高于黑龙江省种质的遗传多样性。孙志强等[19]对我
国东北地区杂交育成品种系谱的分析表明, 黑龙江
省 84 个杂交育成品种来自 45 个祖先亲本, 其中 10
个祖先亲本对黑龙江省大豆遗传贡献率达 72.196%。
在品种选育中, 由于少数具优良性状品种的多次利
用和当地适应品种(品系)的重复利用, 使东北春大
豆品种遗传多样性有所降低, 遗传基础变窄。追踪
黑龙江育成品种的血缘, 发现大多数品种有共同的
祖先白眉、黄宝珠和金元[20-22]。在作物育种过程中
优良亲本的重复使用导致大豆品种遗传基础狭窄 ,
品种的改良水平难以大幅度提高。
本研究基于 SSR 与表型多样性分析, 发现黑龙
江地方品种的平均等位变异数、遗传多样性指数均
高于选育品种。表明地方品种的特异等位变异也高
于育成品种, 表明地方品种中潜在的重要基因还有
待开发利用。这与初选核心种质中地方品种与选育品
种比较结果一致[10]。在现代育种的选择压作用下, 强
化目标性状的选择 , 忽视育成品种的遗传多样性 ;
育种中限于利用少数种质资源作亲本, 从而导致育
成品种遗传基础的狭窄。
在分子水平上, 基于模型和基于遗传距离的遗
传结构分析表明黑龙江育成品种和地方品种之间没
有明显的界限, 说明黑龙江大豆地方品种和育成品
种不是两个相对独立的遗传群体, 而且品种之间没
有完全一样的, 说明不同品种之间还存在差异, 可
以挖掘其在拓宽品种遗传基础方面的潜力。育种实
践也表明黑龙江省一些地方品种在品种选育中曾作
为主要亲本发挥了重要作用。
3.2 大豆种质资源的遗传结构
关于大豆种质资源, 有基于表型的遗传多样性
分析[22], 有根据地理起源的遗传多样性研究[23], 也
有将表型和分子结合进行的遗传多样性研究 [24-26],
但在遗传结构方面的研究较少[9]。张冬玲等[27]通过
36个微卫星位点和 32个表型对贵州栽培稻的遗传
结构研究表明, 利用分子标记基于模型和基于遗传
距离的遗传结构表现一致, 但与前人通过表型判别
的结果有一定的差异。何天明等[28]利用 11 对 SSR
引物对喀什、和田和库车 3 个新疆栽培杏(Prunus
armeniaca L. ) 品种亚群进行分子系统学研究发现,
根据果实形态和地理起源对新疆杏进行传统分类并
不能完全反映出新疆杏品种间的亲缘关系。本研究
发现在分子水平上基于模型的结构划分和基于遗传
距离的遗传结构划分结果相吻合, PCO 结果显示结
构分类结果比品种类型分类更合理。但对农艺性状
分析发现, 基于品种类型分类的方法比基于模型的
结构划分更能反映品种的遗传结构。
4 结论
利用 60 对 SSR 标记, 结合 UPGMA 和 Model-
base将黑龙江核心种质分为 2个遗传独立类群, 第 I
类群主要为黑龙江近期选育品种 , 分布在黑龙江
偏南地区 , 属相对晚熟品种类型 ; 第 II 类群以黑
龙江早期系选品种和地方品种为主。这种遗传结
构分类方法在标记水平上优于基于品种类型的分
类方法。地方品种在分子水平上遗传变异度要高
于育成品种。
基于品种类型的分类方法优于基于 UPGMA 和
Model-base 的分类方法。地方品种在表型上遗传变
异度要高于育成品种。粒色、生育期和生长习性是
解释黑龙江大豆种质多样性的重要性状。
黑龙江大豆地方品种和与育成品种不是两个相
对独立的遗传群体, 将表型信息和分子信息相结合
才能正确地评估种质资源的遗传多样性。地方品种
中蕴含着潜在的优良基因, 是拓宽育成品种遗传基
础的重要来源, 同时应在分子水平上尽量在不同遗
传类群间选择亲本进行组配。
References
[1] Lin H(林红), Lai Y-C(来永才), Qi N(齐宁), Li H(李辉), Zhang
X-B(张晓波), Yang X-F(杨雪峰). Screening of germplasm with
high content of isoflavones in wild and cultivated soybean in
Heilongjiang. J Plant Genet Resour (植物遗传资源学报), 2005,
6(1): 53−55 (in Chinese with English abstract)
[2] Wang Z-Y(王子迎), Wang Y-C(王源超), Zhang Z-G(张正光),
第 2期 秦 君等: 黑龙江省大豆遗传结构及遗传多样性分析 237


Zheng X-B(郑小波). Genetic relationships among Chinese and
American isolates of Phytophthora sojae by ISSR markers.
Biodivers Sci(生物多样性), 2007, 15(3): 215−223 (in Chinese
with English abstract)
[3] Xue E-Y(薛恩玉), Li W-H(李文华), Jiang Y (姜妍). Evolution
tendency of agronomic characters of soybean cultivars released in
Heilongjiang province. Soybean Sci (大豆科学), 2006, 25(4):
445−449 (in Chinese with English abstract)
[4] Qiu L-J(邱丽娟), Cao Y-S(曹永生), Chang R-Z(常汝镇), Zhou
X-A(周新安), Wang G-X(王国勋), Sun J-Y(孙建英), Xie H(谢
华), Zhang B(张博), Li X-H(李向华), Xu Z-Y(许占有), Liu
L-H(刘立宏). Establishment of Chinese soybean (Glycine max)
core collection I: Sampling strategy. Sci Agric Sin (中国农业科
学), 2003, 36(12): 1442−1449 (in Chinese with English abstract)
[5] Wang L X, Guan Y, Guan R X, Li Y H, Ma Y S, Dong Z M, Liu
X, Zhang H Y, Zhang Y Q, Liu Z X, Chang R Z, Xu H M, Li L H,
Lin F Y, Luan W J, Yan Z, Ning X C, Zhu L, Cui Y H, Piao R H,
Liu Y, Chen P Y, Qiu L J. Establishment of Chinese soybean
(Glycine max) core collections with agronomic traits and SSR
markers. Euphytica, 2006, 151: 215−223
[6] Xue H(谢华), Chang R-Z(常汝镇), Cao Y-S(曹永生), Zhang
M-H(张明辉), Feng Z-F(冯忠孚), Qiu L-J(邱丽娟). Selection of
core SSR loci by using Chinese autumn soybean. Sci Agric Sin
(中国农业科学), 2003, 36(4): 360−366(in Chinese with English
abstract)
[7] Xie H(谢华), Guan R-X(关荣霞), Chang R-Z(常汝镇), Qiu
L-J(邱丽娟 ). Genetic diversity of Chinese summer soybean
[Glycine max (L.) Merr.] germplasm revealed by SSR markers.
Chin Sci Bull (科学通报), 2005, 52(5): 343−351( in Chinese )
[8] Cui Y-H(崔艳华), Qiu L-J(邱丽娟), Chang R-Z(常汝镇), Lü
W-H(吕文河). A study of genetic diversity of Huanghuai summer
sowing soybean in China. Sci Agric Sin (中国农业科学), 2004,
37(1): 15−22(in Chinese with English abstract)
[9] Li Y-H(李英慧), Liu Y(刘燕), Guan R-X(关荣霞), Wei S-H(魏
淑红), Yang G-Y(杨光宇), Zhou X-A(周新安), Zhang M-C(张孟
臣), Yang C-Y(杨春燕), Zhu B-G(朱保葛), Li W-D(李卫东), Liu
X-Y(刘学义), Xu R(徐冉), Sun J-M(孙君明), Zhu S-L(朱申龙),
Zhao T-J(赵团结), Liu Z-X(刘章雄), Chang R-Z(常汝镇), Qiu
L-J(邱丽娟). Genetic structure and diversity of both enhanced
germplasms developed during 10th five-year plan and modern
cultivars released during 1963-1995 in China. Acta Agron Sin (作
物学报), 2007, 33(10): 1630−1636(in Chinese with English ab-
stract)
[10] Wang L-X(王丽侠). Genetic diversity analysis and establishment
of core collection of Glycine max in China (中国栽培大豆遗传
多样性分析与核心种质构建). PhD Dissertation of Chinese
Academy of Agricultural Sciences, 2005. pp 61−73(in Chinese
with English abstract)
[11] Institute of Crop Germplasm Resource, Chinese Academy of
Agricultural Sciences (中国农科院作物品种资源所), Catalog of
Chinese Soybean Germplasm Resources(Continued 1, 2)[中国大
豆品种资源目录(续编一、二)]. Beijing: Agriculture Press, 1990,
1996
[12] Rohlf F J. NTSYS: Numerical taxonomy and multivariate analy-
sis system, Version 2.1, New York: State University of New York,
2000
[13] Wang B (王彪), Chang R-Z(常汝镇), Tiao L(陶莉), Guan
R-X(关荣霞), Yan L(阎丽), Zhang M-H(张明恢), Feng Z-F(冯
忠孚), Qiu L-J(邱丽娟). Identification of SSR primer numbers
for analyzing genetic diversity of Chinese cultivated soybean.
Mol Plant Breed (分子植物育种), 2003, 1(1): 82−88(in Chinese
with English abstract)
[14] Guan R-X(关荣霞), Chang R-Z(常汝镇), Qiu L-J(邱丽娟). Rapid
isolation of soybean DNA for SSR analysis. Soybean Sci (大豆科
学), 2003, 22(1): 73−74(in Chinese with English abstract)
[15] 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
[16] Yeh F C, Yang R C. POPGENE Version 1.31, available at
http://www. ualberta.ca/~fyeh/popgene.pdf, 1999
[17] Narvel J M, Fehr W R, Chu W C, Grant D, Shoemarker R C.
Simple sequence repeat diversity among soybean plant introduc-
tions and elite genotypes. Crop Sci, 2000, 40: 1452 −1458
[18] Luan W-J(栾维江), Liu Z-X(刘章雄), Guan R-X(关荣霞),
Chang R-Z(常汝镇), He B-R(何蓓如), Qiu L-J(邱丽娟). Repre-
sentativeness of northeast China spring soybeans and their ge-
netic diversity at SSR loci. Chin J Appl Ecol (应用生态学报),
2005, 16(8): 1469−1476 (in Chinese with English abstract)
[19] Sun Z-Q(孙志强), Tian P-Z(田佩占), Wang J-A(王继安). Analy-
sis of the parentage compositions among soybean cultivars de-
veloped in the northeast of China. Soybean Sci (大豆科学), 1990,
9(2): 112−120(in Chinese with English abstract)
[20] Gai J-Y(盖钧镒), Wang Y-S(汪越胜). A study on the varietal
ecoregions of soybeans in China. Sci Agric Sin (中国农业科学),
2001, 34(2): 139−145(in Chinese with English abstract)
[21] Chen W-Y(陈维元), Lü D-C(吕德昌), Jiang C-X(姜成喜), Fu
Y-S(付亚书), Jing Y-L(景玉良), Fu C-X(付春旭). Pedigree
analysis of soybean cultivars named by Suinong. Heilongjiang
Agric Sci (黑龙江农业科学), 2004, (4): 9−12 (in Chinese with
English abstract)
[22] Hu X-P(胡喜平). Analysis of family tree of Hefeng series of
soybean varieties. Soybean Sci (大豆科学 ), 2002, 21(2):
131−137(in Chinese with English abstract)
[23] Cui Y-H(崔艳华), Qiu L-J(邱丽娟), Chang R-Z(常汝镇), Lü
W-H(吕文河). Advances in the core collection of plant germ-
plasm resources. J Plant Genet Resour (植物遗传资源学报),
2003, 4(3): 279−284 (in Chinese with an English abstract)
[24] Dong Y-S(董英山), Lü J-L(吕景良), Jiang X-Z(江相智). Analy-
sis center of origin of soybean (Glycine max) in China. Crops (作
物杂志), 1998, (1): 18−19(in Chinese)
238 作 物 学 报 第 35卷

[25] Diwan N, Cregan P B. Automated sizing of fluorescent-labeled
simple sequence repeat (SSR) markers to assay genetic variation
in soybean. Theor Appl Genet, 1997, 95: 723−733
[26] Ma Y S, Wang W H, Wang L X, Ma F M, Wang P W, Chang R Z,
Qiu L J. Genetic diversity of soybean and establishment of core
collection focused on resistance to soybean cyst nematode. J
Integr Plant Biol, 2006, 48: 722−731
[27] Zhang D-L(张冬玲), Zhang H-L(张洪亮) , Wei X-H(魏兴华), Qi
Y-W(齐永文), Wang M-X(王美兴), Sun J-L(孙俊立), Ding L(丁
立), Tang S-X(汤圣祥), Qiu Z-E(裘宗恩), Cao Y-S(曹永生),
Wang X-K(王象坤), Li Z-C(李自超). Genetic structure and di-
versity of Oryza sativa L. in Guizhou, China. Chin Sci Bull (科学
通报), 2006, 51(23): 343−351(in Chinese)
[28] He T-M(何天明), Chen X-S(陈学森), Gao J-S(高疆生), Zhang
D-H(张大海), Xu L(徐麟), Wu Y(吴燕). Using SSR markers to
study population genetic structure of cultivated apricots native to
Xinjiang. Acta Hort Sin (园艺学报), 2006, 33(4): 809−812(in
Chinese with English abstract)