馬鈴薯引進品種和變異材料的ssr遺傳多樣性分析

馬鈴薯引進品種和變異材料的ssr遺傳多樣性分析

甘薯是谷物、蔬菜、飼料和工業(yè)材料中使用的主要農(nóng)作物。適應性強，產(chǎn)量高，營養(yǎng)豐富，適合加工，經(jīng)濟效益高。它在促進農(nóng)民增收和糧食安全方面發(fā)揮了重要作用。貴州是中國馬鈴薯種植大省,種植面積居全國前3位,總產(chǎn)量居全國前4位。優(yōu)良種薯是保證馬鈴薯高產(chǎn)的重要基礎,其遺傳背景評價與種質資源的發(fā)掘對馬鈴薯生產(chǎn)、研發(fā)、保證農(nóng)民的權益等均具有重要作用。由于SSR具有共顯性、重復性好、多態(tài)性高、擴增結果穩(wěn)定、檢測手段簡便易行等特點,被廣泛應用于馬鈴薯品種指紋圖譜繪制、品種鑒定、遺傳多樣性分析等[1~2]。Norero等利用3對SSR引物區(qū)分了36個馬鈴薯品種,Moisan-Thiery等利用5對SSR引物區(qū)分了法國286個馬鈴薯品種;段艷鳳等利用10對SSR引物構建了中國2000-2007年審定的88個馬鈴薯品種的指紋圖譜并進行了遺傳多樣性分析;石景等利用5對SSR核心引物構建了50份彩色馬鈴薯品種的指紋圖譜;李先平等則用31對SSR引物區(qū)分了30份彩色馬鈴薯品種等。但對不同引進品種及各突變材料進行遺傳分析的研究尚未發(fā)現(xiàn),故筆者選用段艷鳳等篩選出的10對SSR引物,對從貴州普安、西藏、以色列引進的品種,田間自然變異抗晚疫病和抗寒材料以及輻射變異材料,與其親本和生產(chǎn)上常用的同類型引進品種(薯型及薯皮肉顏色等)進行遺傳多樣性分析和比較,探討其間的親緣關系和遺傳背景,以期為馬鈴薯育種的親本選育提供參考。1材料和方法1.1試驗材料1.1.1黃皮白肉的引種、種植和研究利用在引進品種中,普安烏洋芋是由普安扶貧辦提供薯肉為花紫色的當?shù)氐胤狡贩N;以引是以色列引進的紅皮黃肉品種;西白和西紅是在西藏靠印度邊境市場購買,據(jù)當?shù)鼐用穹Q是由印度引進的黃皮白肉和紅皮黃肉品種;其他引進品種由貴州省馬鈴薯研究所供種。在變異材料中,白沙是田間自然變異抗晚疫病材料,其來源不清楚;Ⅲ-25-5是在費烏瑞它大田自然變異群體中鑒選出的、能抗-4℃寒凍的材料;輻射變異材料是費烏瑞它品種經(jīng)過60Co-γ輻照處理后選育出的開白花的材料(表1)。30份材料經(jīng)標記檢測,有6個材料在多數(shù)引物中顯帶不良,未有標記結果,最后只有24個參試材料的資料進行分析。1.1.2sr索引采用段艷鳳等在138對SSR引物中篩選出來的10對多態(tài)性高、譜帶清晰的引物(表2),引物均由上海捷瑞公司合成。1.2材料樣品參試材料于2012年9月播種,出苗45d左右采取幼嫩葉片約100mg,置于2mL離心管中,每個材料取2份,-20℃冰箱保存。采用快捷型植物基因組DNA提取試劑盒(天根Tiangen生化科技有限公司)提取馬鈴薯基因組DNA。1.3等的方法SSR-PCR反應體系及反應程序均參考段艷鳳等的方法。PCR反應在C1000TMThermalCyclerPCR儀上進行,20μlSSR-PCR后產(chǎn)物電泳參考黃團等的報道。1.4多態(tài)性位點百分率統(tǒng)計電泳圖譜上有差異且易識別的多態(tài)性條帶,在相同遷移率的位置上,有帶記為1,無帶記為0,組成1和0的原始矩陣。多態(tài)性位點百分率p=(k/n)×100%,式中k為多態(tài)性位點條帶數(shù),n為所測總條帶數(shù)。應用NTSYS-PC2.10e軟件包中的UPGMA聚類法通過Treeplot模塊構建聚類圖。2結果與分析2.1引物對顯帶不良利用10對SSR引物對24份馬鈴薯參試材料DNA進行PCR擴增和電泳(圖1),其中S192引物對顯帶不良,其余9對引物共檢測出178個條帶,其中167個為多態(tài)性條帶,多態(tài)性比率達93.8%,有3對引物的多態(tài)性比率達100.0%。平均每對引物擴增18.6個多態(tài)性條帶,其中,141個多態(tài)性條帶大小為120~950bp,占多態(tài)性總條帶數(shù)的84.4%(表3)。2.2輻射變異系列由表4可見,24份馬鈴薯參試材料間的遺傳相似性系數(shù)為0.479~1.000。較高的是3-23X1、3-23X4、3-23X7、3-23X8、3-23X9與3-23CK之間的相似性系數(shù)均在0.910以上,且3-23X4和3-23X9達到1.000,其原因是3-23X輻射變異系列均來源于3-23CK,輻射處理使其與對照之間相比產(chǎn)生了變異,但變異幅度較小。相似性系數(shù)最低的是西白與普安烏洋芋(0.479)和以引與普安烏洋芋(0.497),均在0.500以下。從各材料間平均相似性系數(shù)來看,最低的是大西洋,為0.590;其次是普安烏洋芋,為0.602;此外紫云一號、以引、西紅的相似性系數(shù)均在0.624以下;其余材料的平均相似性系數(shù)為0.661~0.784。表明,前5個品種與其他參試材料相比,其親緣關系較遠(表4)。從不同類型材料間平均相關系數(shù)來看,12個品種為0.643,自然變異材料III-25-5為0.765,輻射變異材料為0.868。表明,品種間的遺傳距離相對最遠,其次是自然變異材料,親緣關系最近的是輻射變異材料,這一結果與田間表型鑒定結果和其來源一致。2.3iii-b亞群從圖2可知,24份供試材料在遺傳相似系數(shù)為0.65處可明顯聚為4大類群。第Ⅰ類群僅有普安紫洋芋和紫云一號2個材料,且均是紫色馬鈴薯,并與其他參試材料間的遺傳相似性較遠。第Ⅱ類群包括17份材料,在相似系數(shù)為0.8處可分為6個亞群:II-A亞群為抗青9-1和威芋3號,薯皮顏色相異,但均具有一定的抗晚疫病能力;II-B亞群包括會-2、3-23X輻射變異系列和其對照3-23CK、以及37A輻射變異材料。雖3-23X系列、37A系列其親本均是費烏瑞它,但種薯來源于不同年份和不同批次,它們之間表現(xiàn)出一定的差異:輻射材料與其親本費烏瑞它相比花色和薯形不同,親本為淺紫色花、橢圓形,輻射材料為白花、卵圓形;II-C亞群為區(qū)試費烏瑞它及其抗寒的自然變異材料;II-D僅1個材料45A-3,這個材料同3-23X系列、37A系列一樣,均是通過費烏瑞它輻射變異篩選而來,為白花、薯形為卵圓形,與區(qū)試費烏瑞它和3-23CK的相似性系數(shù)分別為0.671和0.749,比其他來源于費烏瑞它的輻射變異和自然變異的材料與親本的遺傳距離遠;II-E和II-F僅1個品種,分別為西白和中薯3號。第III類群為西紅、后紅旗和白沙3個材料。西紅、后紅旗均是紅皮黃心,二者的相似性系數(shù)為0.850,可能有相同的親本血緣。第IV類群為以引和大西洋。3多品種馬鈴薯的遺傳相似性(1)試驗采用段艷鳳等從138對SSR引物中篩選出的10對多態(tài)性高、譜帶清晰引物,進行了遺傳多樣性分析。結果:除1對引物因操作原因顯帶不良外,其余9對引物平均每對擴增多態(tài)性條帶數(shù)為18.6條,多態(tài)性比率為93.8%,表明其具有較高的分辨力、擴增條帶數(shù)多、多態(tài)性豐富、譜帶清晰,能很好地區(qū)分參試材料,是有效的SSR引物。在馬鈴薯品種鑒定及種質資源研究中有較高的應用價值。(2)從24份馬鈴薯參試材料間的遺傳相似性系數(shù)來看,以引、大西洋、普安烏洋芋、紫云一號4個品種的遺傳距離與其他參試材料相距較遠,遺傳背景差異較大,親緣關系較遠。變異材料與其親本品種相比較,產(chǎn)生了一定的變異,這與表型觀察結果一致。表明,SSR分子標記可以區(qū)分輻射導致的基因組變異。試驗還表明,參試馬鈴薯材料品種間的遺傳差異較大,變異材料之間的遺傳差異較小,這與實際大田表型觀察結果相吻合,可為馬鈴薯雜交育種親本選配提供依據(jù)。(3)試驗結果表明,區(qū)試費烏瑞它和3-23CK是來源不同的費烏瑞它品種,它們的相似性系數(shù)為0.814,在大田表型上也表現(xiàn)出一定的差異,表明該品種在栽培和選育過程中發(fā)生了一定的變異。(4)段艷鳳等的研究表明,88個參試品種在相似系數(shù)為0.62處,參試馬鈴薯24份材料被聚為1類,在相似系數(shù)為0.65處,81.8%的材料仍聚在一起,認為參試材料遺傳基礎狹窄。唐銘霞等研究表明,42份馬鈴薯材料在遺傳相似系數(shù)為0.64處產(chǎn)生分離顯示,四川省栽培的馬鈴薯品種遺傳多樣性水平較低,品種間的遺傳差