華北落葉松種子園控制授粉子代遺傳多樣性分析

孫文婷，于大德，董明亮，趙 健，王小平，張鴻景，張金鳳*

(1 林木育種國家工程實驗室/林木、花卉遺傳育種教育部重點實驗室/國家林業(yè)局樹木花卉育種與生物工程重點開放實驗室/北京林業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100083；2 北京園林綠化局，北京100013；3河北省林業(yè)科學(xué)研究院，石家莊 050061)

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華北落葉松種子園控制授粉子代遺傳多樣性分析

孫文婷1，于大德1，董明亮1，趙 健1，王小平2，張鴻景3，張金鳳1*

(1 林木育種國家工程實驗室/林木、花卉遺傳育種教育部重點實驗室/國家林業(yè)局樹木花卉育種與生物工程重點開放實驗室/北京林業(yè)大學(xué) 生物科學(xué)與技術(shù)學(xué)院，北京100083；2 北京園林綠化局，北京100013；3河北省林業(yè)科學(xué)研究院，石家莊 050061)

以華北落葉松控制授粉群體的全部子代為材料，母本相同的個體視為同一家系，利用18對SSR分子標(biāo)記對7個家系257個個體進(jìn)行擴(kuò)增，分析其遺傳多樣性及其遺傳分化水平。結(jié)果表明：(1)18個SSR位點共檢測到72個等位基因，平均等位基因數(shù)4個，有效等位基因數(shù)(Ne) 為1.247～3.411。(2) 7個家系的平均有效等位基因數(shù)為2.135個，觀測雜合度(Ho)為0.518，期望雜合度(He)為0.502，Shannon信息指數(shù)0.846，其中55號家系遺傳多樣性水平最高，56號的遺傳多樣性水平最低。(3)遺傳分化系數(shù)(GST)為0.113，各家系群體處于中等遺傳分化水平，AMOVA分析結(jié)果顯示82%的遺傳變異存在于家系內(nèi)，18%的遺傳變異存在于家系間。(4)聚類分析結(jié)果表明，55號與59號家系的遺傳距離最近，具有較近的親緣關(guān)系，49號家系與其他家系的遺傳距離最遠(yuǎn)。(5)結(jié)合遺傳多樣性及遺傳分化水平結(jié)果，估算獲得選擇核心家系數(shù)及核心個體數(shù)，選擇5個家系均可獲得96%以上的遺傳多樣性，對于個體數(shù)較少的家系，選擇15～20個個體；對于個體數(shù)較多的家系，選擇35個個體，即可獲得96%以上的遺傳多樣性。該研究結(jié)果對華北落葉松種子園育種群體的選擇及其遺傳多樣性的保護(hù)具有重要意義。

華北落葉松；家系；SSR分子標(biāo)記；遺傳多樣性

華北落葉松(Larixgmeliniivar.principis-rupprechtiiMayr.)屬于松科(Pinaceae)落葉松屬(Larix)，天然群體主要分布在中國河北、山西兩省，北京和內(nèi)蒙古最南部也有少量分布。華北落葉松生長速度快、木材材質(zhì)好、用途廣、抗腐朽耐力強(qiáng)，是營造經(jīng)濟(jì)生態(tài)林的良好樹種，是中國華北地區(qū)山地的主要造林樹種。

種子園在實現(xiàn)林木良種化的過程中發(fā)揮著重要作用[1]，不僅是提供大量優(yōu)質(zhì)種子的繁殖基地，本身又是由低級向高級發(fā)展的育種系統(tǒng)中的一個重要環(huán)節(jié)[2]。種子園的建立是針葉樹育種最有效的方法之一[3]。華北落葉松的育種主要采用種子園形式，中國現(xiàn)有國家級落葉松良種基地18個，大多建有種子園。通常種子園中通過不斷加大選擇強(qiáng)度對上下世代進(jìn)行選擇，以此獲得具有目標(biāo)性狀的家系或無性系。雖然可以將生長較差的個體淘汰，但群體的遺傳基礎(chǔ)可能變窄，導(dǎo)致遺傳多樣性降低，影響種子園良種的繁殖力度以及對生態(tài)系統(tǒng)的適應(yīng)性[4]。為了更好地利用并維持種子園群體較寬的遺傳基礎(chǔ)，了解種子園各群體的遺傳多樣性水平尤為重要。

SSR分子標(biāo)記，即簡單重復(fù)序列(simple sequence repeat)，屬于共顯性分子標(biāo)記，具有數(shù)量豐富、多態(tài)性高、通用性好等特點[5-6]，每個微衛(wèi)星DNA的核心序列結(jié)構(gòu)相同，重復(fù)單位數(shù)目10～60個，其高度多態(tài)性主要來源于串聯(lián)數(shù)目的不同[7]。已證明很多植物中存在微衛(wèi)星高信息量，同時是位點特異的分子標(biāo)記[8]，因此，在落葉松屬遺傳多樣性的研究方面有廣泛的應(yīng)用。范英明等[9]對河北省8個華北落葉松天然群體312個個體的遺傳多樣性進(jìn)行了SSR分子標(biāo)記分析；貫春雨等[10]運(yùn)用了RAPD、SSR對日本落葉松與興安落葉松的雜種進(jìn)行了遺傳多樣性分析。楊秀艷等[11]開發(fā)了日本落葉松的EST-SSR標(biāo)記并對二代優(yōu)樹進(jìn)行了遺傳多樣性分析；姚宇等[12]利用SSR標(biāo)記分析了去劣疏伐對長白落葉松初級無性系種子園的遺傳多樣性影響。然而，該技術(shù)在華北落葉松種子園遺傳多樣性研究方面的應(yīng)用較少，僅于大德等[13]對國家落葉松良種基地華北落葉松種子園的一至三代群體的遺傳多樣性進(jìn)行了分析，研究表明一至三代群體遺傳多樣性水平?jīng)]有明顯差異，遺傳變異主要存在于群體內(nèi)，且子代與親代遺傳分化較小。

雜交育種是創(chuàng)造新的遺傳型的育種方式，在林木育種中應(yīng)用較為普遍。人工控制雜交集中了父母雙方的有利基因，利用雜種優(yōu)勢，達(dá)到育種目標(biāo)[1]，但由于這種方法集中利用了父母本少數(shù)的優(yōu)良性狀，導(dǎo)致子代家系間親緣關(guān)系相近，遺傳基礎(chǔ)相對較窄，所以還應(yīng)考慮群體的遺傳多樣性水平。有關(guān)華北落葉松種子園控制授粉子代群體的遺傳多樣性方面的研究未見報道。本研究利用18對SSR分子標(biāo)記對華北落葉松種子園控制授粉群體的遺傳多樣性進(jìn)行分析，從分子水平上探討了全同胞子代的遺傳多樣性水平和遺傳分化程度，并提出家系及家系內(nèi)個體的選擇策略，旨在為進(jìn)一步家系、品種選擇和資源的有效利用提供理論指導(dǎo)。

1 材料和方法

1.1 材 料

試驗材料取自于河北省承德市圍場縣龍頭山國家華北落葉松良種基地種子園。該種子園始建于1976年，該場地處E117°45′、N41°56′，平均海拔1 386 m。在一代園子代測定林138個半同胞家系中，選擇7個優(yōu)良單株作為母本，5個優(yōu)良單株作為父本進(jìn)行人工控制授粉得到二代全同胞種子園。

2012年5月在良種基地采集二代全同胞種子園中的全部個體，按照相同的母本將子代分為7個家系，共257個個體。剪取頂端帶有幼嫩葉子的枝條，每個單株3～5枝，裝入帶有硅膠的自封袋中，標(biāo)記編號。帶回實驗室后，將嫩葉收集到自封袋，放入

-80 ℃冰箱儲存待用。材料詳細(xì)信息見表1。

1.2 方 法

1.2.1 SSR引物及PCR擴(kuò)增 取各樣本針葉進(jìn)行液氮研磨，采用改良CTAB法[14]提取基因組DNA。利用0.8%瓊脂糖凝膠電泳和Nanodrop2 000分光光度計對DNA濃度和純度進(jìn)行檢測，最終稀釋至50 ng/μL，-20 ℃保存待用。

研究所用18對SSR引物由本實驗室自行設(shè)計開發(fā)，其中10對引物來自于董明亮[15]利用華北落葉松愈傷組織轉(zhuǎn)錄組測序序列設(shè)計開發(fā)的多態(tài)性引物，另外8對來自范英明[9]利用NCBI中松科物種EST序列開發(fā)的EST-SSR標(biāo)記(表2)。引物由北京擎科生物科技公司合成。

PCR體系通過優(yōu)化后，最終確定總體積為25 μL，其中dNTP (2.5 mmol/L) 2 μL、10×buffer(Mg2+plus) 2.5 μL、引物F、R(10 μmol/L)各1 μL、模板(50 ng/μL)2 μL、Taq酶(5U/μL) 0.2 μL、ddH2O 16.3 μL。PCR擴(kuò)增程序如下：94 ℃預(yù)變性5 min，94 ℃變性30 s，在引物最適退火溫度下退火30 s，72 ℃延伸45 s，共29個循環(huán)，72 ℃延伸5 min。擴(kuò)增產(chǎn)物利用8%非變性聚丙烯酰胺凝膠進(jìn)行電泳，通過銀染及顯色后，對目的條帶進(jìn)行人工判讀，統(tǒng)計等位基因數(shù)據(jù)。

表1 華北落葉松種子園控制授粉子代統(tǒng)計表

表2 18對SSR引物信息

注：“*”標(biāo)注的引物來自范英明等[9]，其他引物來自董明亮等[15]

Note: * were from Fan Yingmingetal[9]，and the others were from Dong Mingliang et al[15]

1.2.2 數(shù)據(jù)處理及分析 利用POPGENE Version 1.32[16]軟件分析各家系的多樣性，計算各位點的等位基因數(shù)(Na)、有效等位基因數(shù)(Ne)、Shannon信息指數(shù)(I)、觀測雜合度(Ho)、期望雜合度(He)等參數(shù)，以及分析各個群體的遺傳多樣性。利用PIC_CAL 0.6計算各個位點的多態(tài)信息含量(PIC)。通過GenALEx6.5和Excel2007計算各家系的Nei’s遺傳一致度(GI)和遺傳距離(GD)，并利用分子方差分析(AMOVA)[17]對家系間與家系內(nèi)的遺傳變異分配情況進(jìn)行估算。根據(jù)Nei’s遺傳距離，通過NTSYSpc2.1軟件采用非加權(quán)組平均法[18]進(jìn)行聚類分析。

各個群體的遺傳分化程度主要由總基因多樣度(HT)、群體內(nèi)基因多樣度(HS)、群體間基因多樣度(DST)、遺傳分化系數(shù)(GST)等[19]參數(shù)進(jìn)行衡量。涉及遺傳參數(shù)計算公式如下：

DST=HS-HT;GST=DST/HT

式中S為總的群體數(shù)，wk、qk(i)為第k個群體的權(quán)重及其等位基因Ai的頻率觀察值，HS為把各個群體視為理想群體的期望雜合體頻率平均值，HT為把整個群體視為理想群體的期望雜合體頻率。

核心家系數(shù)量的估計是將家系按照1、2、3、4、5、6個家系樣本共6個級別從7個華北落葉松家系中進(jìn)行隨機(jī)抽樣，并以此代表整個華北落葉松群體，每個級別重復(fù)7次，然后運(yùn)用POPGENE 軟件計算相關(guān)群體的等位基因數(shù)，最后進(jìn)行群體捕獲曲線的擬合，找到等位基因數(shù)穩(wěn)定時對應(yīng)的家系數(shù)量，即核心家系數(shù)量。家系內(nèi)核心個體數(shù)的估計是將7個家系內(nèi)的個體，按照5、10、15、20、25、30、35、40、44株9個等級進(jìn)行隨機(jī)抽樣(家系中個體數(shù)不足者以其個體數(shù)最高值代替)，利用Excel產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)抽取相應(yīng)的樣本，每個級別重復(fù)10次，統(tǒng)計每個級別的平均等位基因數(shù)和Shannon信息指數(shù)，并進(jìn)行曲線的擬合，找出所需的等位基因數(shù)、Shannon信息指數(shù)對應(yīng)的各家系群體內(nèi)個體數(shù)量。

2 結(jié)果與分析

2.1 SSR位點的多態(tài)性

利用18對SSR引物對257個個體進(jìn)行擴(kuò)增，共檢測到72個等位基因(表3)，等位基因變異范圍為2～6個，平均每個位點為4個，其中，引物D77和F106檢測出6個等位基因，F(xiàn)11和DN4檢測到2個等位基因。有效等位基因數(shù)為1.247～3.411，平均為2.312個，其中引物D63有效等位基因數(shù)最小(1.247)，D133有效等位基因數(shù)最多(3.411)。有效等位基因數(shù)的差異說明各位點對群體遺傳多樣性的檢測能力是不同的。18個位點的觀測雜合度和期望雜合度平均為0.505和0.536，其中，D15、D63、 D77、D133、F32、F17、D79、F106、DN4的期望雜合度高于觀測雜合度，說明這些位點表現(xiàn)為雜合子缺失。由表3可以看出，Shannon信息指數(shù)與多態(tài)信息含量在不同SSR位點存在一定差異。Shannon信息指數(shù)范圍為：0.416～1.345，平均為0.957。多態(tài)信息量平均值為0.475，僅有2對引物的PIC值小于0.25，說明這2對引物的等位基因過于集中；有8對SSR引物的PIC值大于0.5，屬于高度多態(tài)信息位點。綜合上述數(shù)據(jù)信息，18對SSR引物能夠檢測出相對較多的等位位點，能夠較好地反映群體的遺傳多樣性。

2.2 華北落葉松不同家系的遺傳多樣性

利用18對SSR引物對7個家系的257個個體進(jìn)行遺傳多樣性分析，平均有效等位基因為2.135個，最高為55號家系(2.331)，最低為49號家系(1.980)。7個家系的平均期望雜合度為0.502，除43、56、77號家系外，其他家系的期望雜合度均在0.5以上，遺傳多樣性水平較高。55號家系的遺傳多樣性水平最高，He為0.550，56號家系的遺傳多樣性水平最低，He為0.463。從表4中可以看出，43、56、59號家系的期望雜合度高于觀測雜合度，說明這3個家系內(nèi)存在雜合子過剩的現(xiàn)象。Shannon信息指數(shù)為0.778～0.931，平均值為0.846，這些群體具有較大的遺傳變異，55號家系的變異最大，I為0.931。等位基因數(shù)、有效等位基因數(shù)、期望雜合度以及Shannon信息指數(shù)在7個家系中都存在一定的差異，說明這些群體存在豐富的遺傳多樣性。

表3 18個SSR位點的遺傳多樣性信息

表4 7個華北落葉松家系的遺傳多樣性

2.3 華北落葉松不同家系的遺傳分化

遺傳分化系數(shù)是衡量種群間和種群內(nèi)遺傳分化程度的重要參數(shù)，當(dāng)HT與HS相等時，GST為0，表明所有群體中等位基因頻率相等。當(dāng)HS等于0時，群體內(nèi)部沒有變異，群體中均為純合體，這時GST為1[19]。由表5可知，平均總基因多樣度(HT)為0.561，其中，引物D79的HT值最高(0.839)；D63的HT值最低(0.203)，說明各引物間的多樣性水平具有一定的差異?？偦蚨鄻佣?HT)與群體內(nèi)基因多樣度(HS)比較接近，從而使群體間基因多樣度(DST)較小，平均值僅為0.071，遺傳分化系數(shù)(GST)平均為0.113，說明華北落葉松各家系處于中等遺傳分化程度，含有豐富的等位基因頻率。

通過AMOVA分析表明(表6)，華北落葉松的遺傳變異主要存在于家系內(nèi)部，占82%，18%的遺傳變異存在于家系間，說明華北落葉松7個家系的遺傳變異主要存在于家系內(nèi)部。

2.4 華北落葉松不同家系的遺傳一致度和遺傳距離

表7顯示，遺傳距離的變化范圍為0.046～0.217，遺傳一致度的變化范圍為0.805～0.955，兩者變化范圍較小。其中49號家系與53號家系、56號家系的遺傳距離最遠(yuǎn)(0.217和0.203)，遺傳一致度最低(0.805和0.816)；59號家系與55號家系的遺傳距離最近(0.046)，遺傳一致度最高(0.955)。

基于Nei’s遺傳距離對7個家系的UPGMA聚類結(jié)果圖1顯示。

在遺傳距離0.1時，7個家系分為3組，第一組由49號家系獨立組成，第二組由56號家系獨立組成，第三組由43號、55號、59號、77號和53號5個家系組成，其中55號和59號家系的遺傳關(guān)系最近，這與Nei’s遺傳一致度和遺傳距離的分析結(jié)果是一致的。

2.5 華北落葉松核心種質(zhì)資源策略

2.5.1 核心家系估算 華北落葉松7個家系按照1、2、3、4、5、6個家系共6個級別進(jìn)行隨機(jī)抽樣，以抽樣群體代表整個華北落葉松群體，由圖2可知，等位基因數(shù)隨著抽樣群體數(shù)量的增加而增加，6個不同取樣群體的平均等位基因數(shù)(Na)為3.34、3.60、3.76、3.80、3.85、3.88，占全部群體平均等位基因數(shù)的83.5%、90.0%、94.0%、95.1%、96.2%、97.1%。因此，選擇5個群體時就可以獲得96%以上的等位基因。

家系編號同表1圖1 7個華北落葉松家系的聚類分析Number of families is the same as Table 1Fig. 1 A dendrogram of seven families of L. gmelinii var. principis-rupprechtii

2.5.2 核心個體數(shù)估算 華北落葉松7個家系內(nèi)的個體按照5、10、15、20、25、30、35、40、44株9個等級進(jìn)行隨機(jī)抽樣(家系中個體數(shù)不足者以其個體數(shù)最高值代替)，獲得的等位基因數(shù)與Shannon信息指數(shù)見圖3、圖4。從圖中可以看出，隨著選擇個體數(shù)的增加，等位基因數(shù)與Shannon信息指數(shù)也不斷增加。所有家系分別選擇15株個體均可獲得80%以上的等位基因數(shù)。49號和53號家系總的樣本數(shù)少于25，在選擇15株和20株時可以獲得98%以上的等位基因，其他家系個體數(shù)均大于35，當(dāng)取35株時，43號、55號、56號、59號、77號家系分別可以獲得97.3%、96.6%、97.1%、98.3%、100%的等位基因。Shannon信息指數(shù)的變化趨勢與觀察等位基因數(shù)基本一致，其中選擇35個個體時，56號家系的Shannon信息指數(shù)較高，可以獲得全部的遺傳多樣性信息。綜合上述結(jié)果，個體數(shù)較少的49號和53號家系選擇15～20個個體，其他家系均選擇35個個體即可實現(xiàn)穩(wěn)定遺傳多樣性的目的。

表5 7個華北落葉松家系的遺傳分化

表6 7個華北落葉松家系的AMOVA分析

表7 華北落葉松7個家系Nei’s遺傳一致度(GI) (對角線上方)和遺傳距離(GD)(對角線下方)

圖例數(shù)字表示重復(fù)次數(shù)圖2 等位基因數(shù)(Na)與抽樣群體數(shù)的關(guān)系Legend represents the number of repeatsFig. 2 The relationship between the number of alleles and the number of sampled populations

3 討 論

3.1 華北落葉松控制授粉群體的遺傳多樣性

遺傳增益和遺傳基礎(chǔ)在種子園生產(chǎn)中極其重要，但兩者又相互制約，保證較高的遺傳增益是種子園建立的重要基礎(chǔ)，同時保持較高的遺傳多樣性水平和較寬的遺傳基礎(chǔ)，提高種質(zhì)資源對環(huán)境的適應(yīng)性也是至關(guān)重要的。

圖例數(shù)字表示家系編號圖3 每個家系抽取不同數(shù)量個體所含等位基因數(shù)的變化Legend represents the number of familiesFig. 3 The relationship between the number of alleles and the number of sampled individuals

圖例數(shù)字表示家系編號圖4 每個家系抽取不同數(shù)量個體的Shannon信息指數(shù)(I)的變化情況Legend represents the number of familiesFig. 4 The relationship between Shannon’s information index and the number of sampled individuals

本研究利用18對SSR引物257個個體擴(kuò)增，平均每個位點的等位基因數(shù)為4個，有效等位基因數(shù)為2.312個，7個家系的平均觀測雜合度為0.518，平均期望雜合度為0.502，Shannon信息指數(shù)為0.846，說明華北落葉松控制授粉群體存在豐富的遺傳變異。在華北落葉松遺傳多樣性的研究中，Di等[20]對6個山西省華北落葉松天然群體的遺傳多樣性進(jìn)行了研究，其中6個群體平均期望雜合度為0.181，Shannon信息指數(shù)為0.268，總體遺傳多樣性低于華北落葉松控制授粉群體?，F(xiàn)較多研究者認(rèn)為，隨著改良選擇力度的增大，種子園的遺傳基礎(chǔ)和遺傳多樣性并不會降低，反而比天然林群體要高一些[21]，本研究與天然林對比的結(jié)果與此觀點是一致的。董明亮等[15]對北京市華北落葉松人工林的5個優(yōu)樹群體進(jìn)行了遺傳多樣性分析，觀測雜合度為0.429，期望雜合度為0.440，Shannon信息指數(shù)為0.756，人工林群體的遺傳多樣性同樣低于華北落葉松控制授粉群體，同時也進(jìn)一步印證了上述觀點。楊秀艷等[11]對4個日本落葉松種子園的二代優(yōu)樹群體進(jìn)行遺傳多樣性水平研究，群體的觀測雜合度與期望雜合度分別為0.590 2和0.570 2，Shannon信息指數(shù)為1.096 6，與控制授粉群體相比，二代優(yōu)樹群體遺傳多樣性較高，說明人工選擇強(qiáng)度的逐代增加，使每一代生長優(yōu)勢明顯的雜合個體更多地被選擇，這在一定程度上可以增加群體的遺傳多樣性水平，擴(kuò)寬群體的遺傳基礎(chǔ)。

3.2 華北落葉松控制授粉群體的遺傳分化水平

遺傳分化系數(shù)(GST)能很好地度量群體相對基因分化程度[17]，當(dāng)GST為0～0.05時，群體屬于較低遺傳分化水平，分化程度可以忽略不計；當(dāng)GST為0.05～0.15時，群體屬于中等遺傳分化水平，當(dāng)GST為0.15～0.25時，群體具有較高的遺傳分化水平，當(dāng)GST大于0.25時，群體具有相當(dāng)高的遺傳分化水平[22]。本研究中7個群體的平均總基因多樣度為0.561，群體間基因多樣度為0.071，群體內(nèi)基因多樣度為0.489，遺傳分化系數(shù)為0.113，說明這些群體的遺傳分化處于中等程度。研究涉及的18個位點中，僅有4個位點的GST小于0.05，其他位點均在0.05以上，說明這些位點可以較大程度地反映華北落葉松控制授粉群體的遺傳分化水平。與自由授粉群體[13](FST=0.0176)相比，控制授粉群體的遺傳分化程度高一些，處于較高的遺傳分化水平。可能的原因是，種子園中自由授粉的群體主要由幾個優(yōu)勢父本與母本進(jìn)行隨機(jī)雜交，父本數(shù)量較少，導(dǎo)致遺傳分化程度較低，而控制雜交授粉的父母本是一定的，可以產(chǎn)生各種等位基因的子代，另外，AMOVA分析表明，82%的遺傳變異存在于家系內(nèi)，說明控制授粉可以產(chǎn)生較多的遺傳變異，因此遺傳分化程度相對較高。

Nei’s遺傳距離和遺傳一致度是群體或個體間親緣關(guān)系的指標(biāo)，群體間遺傳距離越小，說明親緣關(guān)系越近，反之亦然[19]。7個家系聚類分析表明49號家系與其他家系的遺傳距離最遠(yuǎn)，55號與59號遺傳距離最近，親緣關(guān)系較近，同時遺傳一致度也有相同的結(jié)論。營建生態(tài)林或造林綠化應(yīng)考慮家系間的親緣關(guān)系，選擇適當(dāng)?shù)募蚁悼梢蕴岣哒麄€群體對病害、蟲害的抗性，同時保證遺傳多樣性不會喪失。

3.3 華北落葉松控制授粉群體核心種質(zhì)

核心種質(zhì)是保存種質(zhì)資源的一個核心群體，以最少數(shù)量的種質(zhì)資源使群體的遺傳多樣性得到最大程度的保存[24]。一般來說，遺傳多樣性水平會隨著群體數(shù)的增加而增大，但群體數(shù)達(dá)到一定水平后，遺傳多樣性將趨于穩(wěn)定，因此，在不降低遺傳多樣性的情況下獲得最小數(shù)量的群體可以大大降低研究成本。白端霞[25]對4個棗的栽培品種的核心種質(zhì)進(jìn)行了構(gòu)建，選擇初始種質(zhì)的30%構(gòu)成核心種質(zhì)資源，其觀測等位基因與Shannon信息指數(shù)分別可以保留94.97%和94.32%。張龍進(jìn)[26]從73份山茱萸種子資源中選擇18個山茱萸作為核心種質(zhì)，通過鑒定得出18個山茱萸與原始種質(zhì)具有相同的遺傳結(jié)構(gòu)。劉娟等[27]利用ISSR標(biāo)記構(gòu)建了新疆野杏的核心種質(zhì)，當(dāng)選擇原種質(zhì)的22.96%的樣品時，觀測等位基因數(shù)、有效等位基因數(shù)和Shannon信息指數(shù)均可達(dá)到99%以上，可以代表原種質(zhì)的遺傳多樣性水平。另外，遺傳變異主要存在于群體間的群體與主要分布于群體內(nèi)的群體具有完全不同的取樣方法，本研究群體遺傳變異主要存在于家系內(nèi)(82%)，因此，選擇群體時盡量包含分布區(qū)的所有群體，并且每個群體需要相對較多的個體數(shù)目，從而達(dá)到有效的選擇目的[24]。本研究結(jié)果表明華北落葉松控制授粉群體選擇5個家系就可以保證96%以上的遺傳多樣性，對于每個家系中選擇的個體數(shù)，當(dāng)個體數(shù)較少(小于25)時，選擇15～20個個體，當(dāng)個體數(shù)較多(大于35)時，可以選擇35個個體，就可以保持遺傳多樣性的相對穩(wěn)定。在遺傳多樣性水平不降低的情況下，選擇適當(dāng)?shù)娜后w和個體數(shù)可以大量節(jié)省資金成本，減少時間資源的浪費(fèi)，在提高育種效率的同時達(dá)到良種改良和生態(tài)保持的共贏。華北落葉松的控制授粉群體家系內(nèi)存在豐富的遺傳變異，雜交子代間較寬的遺傳基礎(chǔ)有助于新品種的培育。本研究利用SSR分子標(biāo)記揭示了華北落葉松控制授粉子代具有相對較高的遺傳多樣性以及遺傳分化水平，同時對育種選擇的核心家系數(shù)量和核心個體數(shù)量進(jìn)行了估算，為今后華北落葉松的良種選育和種質(zhì)資源的有效利用提供了理論基礎(chǔ)。

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(編輯:宋亞珍)

Genetic Diversity of Control-pollinated Progenies in Seed Orchard ofLarixgmeliniivar.principis-rupprechtiiMayr.

SUN Wenting1, YU Dade1, DONG Mingliang1, ZHAO Jian1,WANG Xiaoping2, ZHANG Hongjing3, ZHANG Jinfeng1*

(1 National Engineering Laboratory for Tree Breeding/Key Laboratory of Genetics and Biotechnology Laboratory of State Forestry Administration/College of Biological Science and Biotechnology, Beijing Forestry University, Beijing 100083，China; 2 Beijing Municipal Bureau of Landscape and Forestry, Beijing 100013，China; 3 Hebei Forestry Research Institute, Shijiazhuang 050061，China)

In order to further understand the genetic diversity and genetic divergence of control-pollinated progenies ofLarixgmeliniivar.principis-rupprechtii, we utilized 18 pairs of SSR primers in 257 samples from 7 families. (1) A total of 72 alleles were detected with a mean of 4 alleles per primer and effective number of alleles of each SSR marker ranged from 1.247-3.411. (2) The number of effective alleles was equally 2.135 in each family. The observed heterozygosity (Ho), expected heterozygosity (He) and Shannon information index (I) were 0.518, 0.502 and 0.846, respectively. Among the 7 families, the family of 55 had the richest genetic diversity, while the family of 56 had the lowest one. (3) Gene differentiation coefficient was 0.113, illustrating the intermediate-level of genetic differentiation. The result of AMOVA showed that 82% of genetic variation was within the populations (families), while the remaining 18% was among populations (families). (4) 49 family was far from others in the clustering analysis; 55 family was the nearest to 59 family so that they had the closest relationship. (5) According to the results of the genetic diversity and genetic divergence, the core of families and individuals were estimated. The 5 families selected was accounting for 96% of genetic diversity. In addition, 15-20 individuals can be selected in a family with less number of individuals, 35 individuals can be selected when a family had more individuals. The result of this study has important theoretical and practical significance in elected populations for breeding and protected genetic diversity in seed orchard ofLarixgmeliniivar.principis-rupprechtii.

Larixgmeliniivar.principis-rupprechtiiMayr.; families; SSR; genetic diversity

1000-4025(2016)08-1662-09

10.7606/j.issn.1000-4025.2016.08.1662

2016-05-09;修改稿收到日期:2016-07-12

北京林業(yè)大學(xué)青年教師科學(xué)研究中長期項目(2015ZCQ-SW-02)；北京市園林綠化局計劃項目(CEG-2015-01-3)；國家自然科學(xué)基金(31370658)；教育部“長江學(xué)者和創(chuàng)新團(tuán)隊發(fā)展計劃”(IRT13047)；河北省科技計劃項目(16226309D)；河北省重要鄉(xiāng)土樹種種質(zhì)資源創(chuàng)制與利用技術(shù)研究

孫文婷(1990-)，女，在讀碩士研究生，主要從事植物遺傳育種方向研究。E-mail：bjsunwenting@163.com

*通信作者:張金鳳，教授，博士生導(dǎo)師，主要從事針葉樹良種繁育研究。E-mail：zjf@bjfu.edu.cn

Q346+.5; Q789

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