野生大豆育成品種與其親本間的遺傳多樣性比較

呂祝章，王文哲，梁 青，邱麗娟

1.日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東日照 276826；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，國(guó)家農(nóng)作物基因資源與遺傳改良重大科學(xué)工程實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部作物種質(zhì)資源與生物技術(shù)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

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野生大豆育成品種與其親本間的遺傳多樣性比較

呂祝章1，王文哲1，梁 青1，邱麗娟2

1.日照職業(yè)技術(shù)學(xué)院，山東日照 276826；2.中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物研究所，國(guó)家農(nóng)作物基因資源與遺傳改良重大科學(xué)工程實(shí)驗(yàn)室，農(nóng)業(yè)部作物種質(zhì)資源與生物技術(shù)重點(diǎn)開放實(shí)驗(yàn)室，北京 100081)

[目的]鑒定大豆育成品種與其親本間的遺傳多樣性差異和遺傳多態(tài)性信息含量，為大豆育種提供參考。[方法]采用SSR標(biāo)記技術(shù)對(duì)大豆育成品種與其親本間的遺傳多樣性進(jìn)行分析。[結(jié)果]野生大豆親本總等位變異數(shù)和特有等位變異數(shù)分別是栽培大豆親本的1.31倍和3.63倍；平均多態(tài)性信息含量由大到小依次為野生大豆親本(0.545 0)、育成大豆品種(0.478 7)、栽培大豆親本(0.415 6)。[結(jié)論]野生大豆的遺傳背景復(fù)雜，遺傳多樣性豐富，其外部形態(tài)和內(nèi)在遺傳基礎(chǔ)都與栽培大豆有明顯差異。

野生大豆；育成品種；遺傳多樣性；等位變異；SSR

我國(guó)大豆生產(chǎn)已實(shí)現(xiàn)了品種的良種化，追溯育成品種的系譜關(guān)系發(fā)現(xiàn)，其遺傳基礎(chǔ)僅來(lái)源于少數(shù)幾個(gè)骨干親本，親緣關(guān)系相近，遺傳基礎(chǔ)狹窄[1-5]。近30年，我國(guó)大豆育種工作者為了拓寬大豆育種的遺傳基礎(chǔ)，相繼開展了野生大豆資源的利用研究，創(chuàng)新培育出十多個(gè)含有野生大豆血緣的大豆育成品種。SSR標(biāo)記是目前研究群體遺傳變異和遺傳多樣性最常用的標(biāo)記方法之一[6-15]。筆者從全國(guó)各地搜集到利用野生大豆資源育成的10個(gè)大豆育成品種及其17個(gè)親本

資源，對(duì)分布于大豆全基因組的90個(gè)SSR座位進(jìn)行分析，旨在從分子水平上明確大豆育成品種與其野生大豆親本、栽培大豆親本間的遺傳多樣性差異，為進(jìn)一步有效地利用野生大豆資源開展大豆育種工作提供參考。

1　材料與方法

1.1試驗(yàn)材料選用10個(gè)用野生大豆為親本育成的大豆品種及其9個(gè)野生大豆親本和8個(gè)栽培大豆親本，親本材料中察隅1號(hào)未搜集到。各材料來(lái)源及其雜交組合方式見表1。

表1　利用野生大豆資源育成的大豆推廣品種系譜

注：*和**分別代表半野生和野生大豆。

Note： * and ** represented semi-wild and wild soybeans respectively.

1.2SSR分析每份材料用種子磨成豆粉，采用SDS法提取DNA[16]。PCR反應(yīng)體系為20 μL，其中含有40 ng 基因組DNA模板、1×PCR 緩沖液、1.25 mmol/L MgCl2、0.2 mmol/L dNTP、0.2 μmol/L SSR引物和1 UTagDNA 聚合酶。選用90對(duì)SSR引物。反應(yīng)在PE-9600型號(hào)的PCR擴(kuò)增儀上進(jìn)行。反應(yīng)程序：95 ℃預(yù)變性4 min；95 ℃變性30 s，47 ℃退火30 s，72 ℃延伸30 s，35個(gè)循環(huán)；72 ℃延伸10 min后置于4 ℃保存。擴(kuò)增產(chǎn)物用6%聚丙烯酰胺、8 mol/L脲素制成的測(cè)序膠分離，銀染技術(shù)檢測(cè)。

1.3數(shù)據(jù)分析多態(tài)性信息含量(PIC)，其計(jì)算公式：PIC=1-∑Pi2。式中,PIC表示某一位點(diǎn)的預(yù)期異質(zhì)結(jié)合度，指從群體中隨機(jī)選取的2個(gè)個(gè)體在某一位點(diǎn)具有不同等位變異的可能性，用來(lái)表示標(biāo)記檢測(cè)遺傳多樣性；Pi表示某一位點(diǎn)的第i個(gè)等位變異在群體中出現(xiàn)的頻率。

2　結(jié)果與分析

2.1等位變異數(shù)比較在大豆的20個(gè)連鎖群上共選擇90個(gè)SSR位點(diǎn)對(duì)27份試驗(yàn)材料進(jìn)行分析(表2)，其中有88個(gè)SSR位點(diǎn)具有多態(tài)性。27份材料在88個(gè)位點(diǎn)上共檢測(cè)到385個(gè)等位變異數(shù)，每個(gè)位點(diǎn)上的等位變異數(shù)為2～11個(gè)，平均4.38個(gè)。其中，9份野生大豆親本共檢測(cè)到339個(gè)等位變異數(shù)，占等位變異總數(shù)的88.05%，每個(gè)位點(diǎn)上的等位變異數(shù)1～11個(gè)，平均3.85個(gè)，其中含有5個(gè)及其以上等位變異數(shù)的位點(diǎn)有26個(gè)，占總位點(diǎn)數(shù)的20.55%，野生大豆親本與栽培大豆親本相比其特有的等位變異數(shù)為110個(gè)，占等位變異總數(shù)的28.57%，其中在16個(gè)位點(diǎn)上的19個(gè)特有等位變異被其育成的大豆品種所利用，特有等位變異利用率達(dá)17.27%；8份栽培大豆親本共檢測(cè)到259個(gè)等位變異數(shù)，占等位變異總數(shù)的67.27%，每個(gè)位點(diǎn)上的等位變異數(shù)為1～7個(gè)，平均2.94個(gè)，其中含有5個(gè)及其以上等位變異數(shù)的位點(diǎn)有11個(gè)，占總位點(diǎn)數(shù)的12.50%，與野生大豆親本相比有30個(gè)等位變異為其特有，占等位變異總數(shù)的7.79%，其中分布在8個(gè)位點(diǎn)上的10個(gè)特有等位變異被其育成品種利用，特有等位變異利用率為33.33%；野生大豆親本和栽培大豆親本共有的等位變異數(shù)為229個(gè)，平均每個(gè)位點(diǎn)等位變異2.60個(gè)；10份大豆育成品種共檢測(cè)到264個(gè)等位變異，每個(gè)位點(diǎn)上等位變異數(shù)為1～7個(gè)，平均3.00個(gè)，介于野生親本和栽培親本之間，其中含有5個(gè)及其以上等位變異數(shù)的位點(diǎn)有12個(gè)，占總位點(diǎn)數(shù)的13.64%，另外，育成品種在13個(gè)位點(diǎn)上產(chǎn)生了15個(gè)野生親本和栽培親本所不具有的新等位變異。在90個(gè)SSR位點(diǎn)中，以位于C2連鎖群上的Sat_252和D2連鎖群上的Satt461位點(diǎn)揭示出的等位變異數(shù)最多，均為11個(gè)；A1連鎖群的Satt449和J連鎖群的Satt414位點(diǎn)相對(duì)保守，在野生大豆和栽培大豆之間無(wú)多態(tài)性差異。由此可知，野生大豆親本材料含等位變異數(shù)及特有等位變異數(shù)均較多，每個(gè)位點(diǎn)上的等位變異數(shù)也較多；但栽培大豆親本的特有等位變異更易被其育成品種所利用，其特有等位變異利用率接近野生大豆的1倍。

表2　88個(gè)SSR位點(diǎn)在不同連鎖群上的等位基因分布

接下表

2.2多態(tài)性信息含量比較由表3可知，野生大豆親本63.22%的位點(diǎn)PIC>0.500 0，平均PIC為0.545 0；栽培大豆親本40.23%的位點(diǎn)PIC>0.500 0，平均為0.415 6；而大豆育成品種43.68%的位點(diǎn)PIC>0.500 0，平均PIC為0.478 7，介于前兩者之間。由此可知，野生大豆具有高度的多態(tài)性信息含量，群體內(nèi)基因型一致性差，遺傳變異大，利用其特有的等位變異應(yīng)用于大豆遺傳育種中，可豐富大豆的遺傳多樣性，拓寬遺傳基礎(chǔ)，提高品種的選擇潛力。

表3　育成品種及其親本遺傳多態(tài)性信息含量

3　討論

利用DNA分子標(biāo)記研究遺傳多樣性時(shí)，分析的位點(diǎn)數(shù)越多，反映的信息越全面。Keim等[17]研究表明，至少需要65個(gè)RFLP標(biāo)記才能基本反映種質(zhì)間的遺傳關(guān)系。Zhang等[18]認(rèn)為至少需要350～400個(gè)SSR等位變異才能準(zhǔn)確反映普通小麥間的遺傳關(guān)系。You等[19]研究表明，至少需要73個(gè)位點(diǎn)才能反映我國(guó)不同栽培區(qū)普通小麥的遺傳背景?？梢姡粢陀^地反映不同個(gè)體或群體間的遺傳關(guān)系，需要有足夠的信息量，而所需最少的位點(diǎn)數(shù)或等位變異數(shù)也往往與研究個(gè)體的多樣性豐富程度、相互間的相似程度、群體大小、遺傳標(biāo)記類型等因素有關(guān)[20]。SSR分子標(biāo)記由于操作簡(jiǎn)單、共顯性、多態(tài)性高等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于遺傳多樣性、指紋圖譜以及遺傳結(jié)構(gòu)的分析。Sun等[21]和Davila等[22]研究認(rèn)為，大豆基因組中的SSR多態(tài)性遠(yuǎn)高于其他類型分子標(biāo)記。Vigourous等[23]和Liu等[24]研究表明，多堿基SSR位點(diǎn)的等位變異數(shù)低于兩堿基SSR位點(diǎn)。該研究根據(jù)以上信息，在20個(gè)連鎖群上選用90個(gè)SSR位點(diǎn)，其中81個(gè)是三堿基重復(fù)(ATT)，能比較真實(shí)地反映試驗(yàn)材料遺傳多樣性分布特點(diǎn)及相互間的遺傳關(guān)系。

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f

Genetic Diversity amongGlycinesojaCultivars and Their Parents

LU Zhu-zhang, WANG Wen-zhe, LIANG Qing et al

Rizhao Polytechnic College, Rizhao, Shandong 276826)

[Objective] To identify genetic diversity difference and genetic polymorphism information content of soybean cultivars and their parents, thereby providing reference for soybean breeding. [Method] Using SSR marking technology, genetic diversity of soybean cultivars and their parents was analyzed. [Result] Total and special alleles number of wild soybean (Glycinesoja) parent were respectively 1.31 and 3.63 times of cultivated soybean (Glycinemax) parent; average polymorphism information content of wild soybean parent was 0.545 0, which was more than that of soybean cultivars (0.478 7) and cultivated soybean parents (0.415 6). [Conclusion] The genetic background of wild soybean is complex, and the genetic diversity is abundant. The external shape and the intrinsic genetic basis are obviously different from the cultivated soybean.

Wild soybean; Breeding variety; Genetic diversity; Allelic variation; SSR

呂祝章(1964- )，男，山東煙臺(tái)人，教授，博士，從事生物技術(shù)及應(yīng)用研究。

2016-07-20

S 188

A

0517-6611(2016)26-0115-04