國外引進(jìn)甘蔗品種鑒定及多樣性分析

蘇火生，應(yīng)雄美，劉洪博，劉新龍，徐超華，李存佳，林秀琴，毛鈞，李旭娟，馬麗，陸鑫

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南開遠(yuǎn)661699）

國外引進(jìn)甘蔗品種鑒定及多樣性分析

蘇火生，應(yīng)雄美，劉洪博，劉新龍，徐超華，李存佳，林秀琴，毛鈞，李旭娟，馬麗，陸鑫*

（云南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院甘蔗研究所/云南省甘蔗遺傳改良重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，云南開遠(yuǎn)661699）

利用3對SSR引物，對40份國外甘蔗品種進(jìn)行品種鑒定。結(jié)果表明：同名種質(zhì)除CP78-1628和Ti80-5同名種質(zhì)的遺傳相似系數(shù)分別為0.24和0.50相對較低外，其他同名種質(zhì)之間的遺傳相似系數(shù)相對較高，都≥0.95，平均0.93。聚類分析表明，除CP78-1628和Ti80-5兩份種質(zhì)出現(xiàn)分支外，其他種質(zhì)分支都按照同名種質(zhì)分別聚類?；谶z傳相似系數(shù)和聚類分析結(jié)果表明，CP78-1628和Ti80-5為同名異種種質(zhì)。

甘蔗；品種；鑒定；多樣性

國外甘蔗品種的引進(jìn)為甘蔗良種的選育和優(yōu)良親本的雜交利用提供了豐富的資源基礎(chǔ)。國外甘蔗品種是甘蔗遺傳育種中最重要的供體親本之一。近年來，隨著國外品種交換規(guī)模的持續(xù)加大，國家甘蔗資源圃內(nèi)已經(jīng)保存了來自20多個(gè)國家的甘蔗品種資源700余份，類型豐富多樣，是我國甘蔗資源的寶貴基因庫。保存并提供好這些國外品種對甘蔗良種的選育具有重要意義。

國家資源圃在建圃初期，國外品種的來源主要是國內(nèi)各甘蔗研究單位從國外引進(jìn)的甘蔗品種。各甘蔗研究單位引進(jìn)的國外甘蔗品種有一部分同名，但是否同種就難以辨認(rèn)了；同時(shí)由于資源圃管理人員的變動(dòng)，資源圃中不同的圃位上存在個(gè)別同名，是否是同種需要確認(rèn)。這為提供利用帶來較大的難度。田間植株形態(tài)鑒定是目前甘蔗品種鑒定主要采用的方法，但田間形態(tài)鑒定周期長、工作量大且受季節(jié)影響。而對遺傳背景相對較近的品種，品種表型差異小，使得傳統(tǒng)以形態(tài)學(xué)特性為基礎(chǔ)的田間鑒定，難以應(yīng)用于甘蔗品種鑒定，因此準(zhǔn)確、迅速、簡便地鑒定甘蔗品種成為甘蔗保育和提供利用工作的重要內(nèi)容。

在以DNA為基礎(chǔ)的分子標(biāo)記技術(shù)中，SSR標(biāo)記技術(shù)是目前用于種子純度和品種真實(shí)性鑒定的最適宜技術(shù)，其優(yōu)點(diǎn)是簡便快速、穩(wěn)定性高、重復(fù)性好、費(fèi)用相對低廉及多態(tài)性豐富[1-2]。但目前利用SSR標(biāo)記進(jìn)行國外引進(jìn)品種鑒定方面的研究還未見報(bào)道。本研究應(yīng)用SSR標(biāo)記對40個(gè)國外引進(jìn)甘蔗材料進(jìn)行品種鑒定與親緣關(guān)系分析，以期待對國外品種的收集保存和快速準(zhǔn)確鑒定提供技術(shù)基礎(chǔ)與理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

來自于國家甘蔗種質(zhì)資源圃的40個(gè)國外引進(jìn)甘蔗材料，名稱見表1。

1.2 葉片基因組DNA提取

參照蔡青等[3]方法并略加改進(jìn)提取品種葉片基因組DNA，對每個(gè)品種采集10個(gè)無性系單株新葉，混合后并迅速剪碎并在-20℃冰箱中冷凍，于次日加入預(yù)冷的CTAB抽提液在RECH Mix Mills301 DNA研磨機(jī)上研磨成漿，其他步驟同常規(guī)CTAB法。

1.3 SSR擴(kuò)增與產(chǎn)物檢測

參照Karen等[4]方法進(jìn)行SSR反應(yīng)及PCR擴(kuò)增。擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)95℃變性后在5%的變性聚丙烯酰胺凝膠上電泳分離。采用劉新龍等[5]建立的快速銀染法染色。

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析

采用人工讀帶的方式，SSR擴(kuò)增帶型以0、1記錄，建立數(shù)據(jù)集。每對SSR引物檢測1個(gè)位點(diǎn)，在相同遷移位置上，有帶記為1，無帶記為0。使用標(biāo)記位點(diǎn)的多態(tài)性條帶比率（percentage of polymorphic bands,PPB）、Jaccard （1908）遺傳相似性（genetic similarity,GS），其中PPB=a/（a+b），Gsij=a/（a+b+c），a 為兩個(gè)個(gè)體的共享片段數(shù)，b 和 c 為 i個(gè)體和 j個(gè)體各自擁有的多態(tài)片段數(shù)。遺傳相似性與UPGMA（unweighted pair group method analysis）聚類分析通過NTSYSpc2.1軟件實(shí)現(xiàn)[6]。

表1 供試材料Table 1 The cultivars used in this study

2 結(jié)果

2.1 SSR標(biāo)記分析

3對引物在40份種質(zhì)中共檢測到49個(gè)等位基因，每個(gè)SSR位點(diǎn)的等位基因數(shù)目為14～20個(gè)，平均為16.3個(gè)；40份種質(zhì)的多肽性位點(diǎn)百分?jǐn)?shù)為86.67%～95.00%，平均多肽性位點(diǎn)百分?jǐn)?shù)為91.84%。從表2可以看出，在檢測到的49個(gè)等位基因中，除CP78-1628、Ti80-5、Vmc76-16、Laica82-135 外， 其他 32份同名種質(zhì)之間，都沒有檢測出對方所沒有的等位基因。

2.2 遺傳相似性分析

根據(jù)SSR多態(tài)性數(shù)據(jù)，計(jì)算同名種質(zhì)之間的遺傳相似系數(shù)（表2），其變化范圍在0.24～1.00，平均 0.93。 除 CP78-1628和Ti80-5同名種質(zhì)的遺傳相似系數(shù)分別為：0.24和0.50相對較低外，其他36份同名種質(zhì)之間的遺傳相似系數(shù)相對較高，都≥0.95。

2.3 聚類分析

根據(jù)SSR數(shù)據(jù)矩陣，按照UPGMA進(jìn)行聚類分析得到40份資源的樹狀聚類圖（圖1）。從聚類圖可以看出，除CP78-1628和Ti80-5的同名種質(zhì)出現(xiàn)分支外，其余36份種質(zhì)分支都按同一種質(zhì)名稱分別聚在一起。在相似系數(shù)0.70處可將供試的40份實(shí)驗(yàn)種質(zhì)劃分為4個(gè)類群。

圖1 40份資源的樹狀聚類圖

表2 40份種質(zhì)SSR數(shù)據(jù)分析結(jié)果Table 2 SSR data analysis results of 40 germplasms

3 結(jié)論

根據(jù)遺傳相似系數(shù)和聚類分析表明，除CP78-1628和Ti80-5兩份種質(zhì)出現(xiàn)分支外，其他種質(zhì)分支都按照同名種質(zhì)分別聚類?；谶z傳相似系數(shù)和聚類分析結(jié)果表明，CP78-1628和Ti80-5為同名異種種質(zhì)。

[1]佘花娣，陳景堂，黃亞群，等.利用DNA指紋圖譜進(jìn)行農(nóng)作物品種鑒定的研究進(jìn)展[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2003，26（z1）：28-32.

[2]辛景樹，郭景倫，張軟斌.幾種常用分子標(biāo)記技術(shù)在種子純度和品種真實(shí)性鑒定方面的比較與分析[J].種子，2005，24（1）：58-60.

[3]蔡青，范源洪，Aitken K，等.利用 AFLP 進(jìn)行“甘蔗屬復(fù)合體”系統(tǒng)演化和親緣關(guān)系研究[J].作物學(xué)報(bào)，2005，31（5）：551-559.

[4]Aitken K S,Jackon P A,McIntyre C L.A combination of AFLP and SSR markers provides extensive map coverage and identification of homo（eo）logous linkage groups in a sugarcane cultivar[J].Theor Appl Genet,2005,110（5）:789-801.

[5]劉新龍，蔡青，畢燕，等.甘蔗AFLP標(biāo)記和SSR標(biāo)記的PAGE膠快速銀染檢測方法[J].江蘇農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2009，25（2）：433-435.

[6]劉新龍，李旭娟，劉洪博，等.云南甘蔗常用親本資源遺傳多樣性的SSR分析[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào)，2015，16（6）：1214-1222.

Identification and Diversity Analysis of Exotic Sugarcane Varieties

SU Huo-sheng,YING Xiong-mei,LIU Hong-bo,LIU Xin-long,XU Chao-hua,LI Cun-jia,LIN Xiu-qin,et al
（1.Sugarcane Research Institute,Yunnan Academy of Agricultural Sciences,Kaiyuan 661699,Yunnan;2.Yunnan Key Laboratory of Sugarcane Genetic Improvement,Kaiyuan 661699,Yunnan）

Tree pairs of SSR primers were employed in identification for 40 foreign genotypes of sugarcane cultivars.As a result,high genetic similarity coefficients,which could be up to 0.95 and with the mean value of 0.93,were found among most the cognominal genotypes,except from those of CP78-1628 and Ti80-5.In the cognominal genotypes of CP78-1628 and Ti80-5,however,the genetic similarity were lower,with the value of 0.24 and 0.50,respectively.In clustering analysis,the branching only appeared in the genotypes named as CP78-1628 Ti80-5,and the other genotypes were well clustered following their entitled names.According to the results of genetic similarity and clustering analysis,we could conclude that the CP78-1628 and Ti80-5 in this investigation were both heterogeneous.

sugarcane;varieties;identification;diversity

S566.103

A

1007－2624（2017）06－0029－03

10.13570/j.cnki.scc.2017.06.008

2017-05-26

農(nóng)業(yè)部物種資源保護(hù)項(xiàng)目（2016NWB021）；國家科技資源共享服務(wù)平臺（NICGR2017-44）。

作者介紹：蘇火生（1980-），男，四川簡陽人，助理研究員，主要從事甘蔗種質(zhì)保存與分子生物學(xué)研究。

陸鑫，副研究員，主要從事甘蔗種質(zhì)保存與種質(zhì)資源創(chuàng)新。E-mail：xinlu_ky@126.com