山西芝麻種質(zhì)資源SSR遺傳多樣性及群體結(jié)構(gòu)分析

呂 偉 韓俊梅 任果香 文 飛 王若鵬 劉文萍

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)作物研究所，山西 太原 030031)

芝麻(SesamumindicumL. )隸屬胡麻科(Pedaliaceaie)胡麻屬(Sesamum)[1]，是我國(guó)六大特色油料作物之一[2-5]。芝麻種子含油量達(dá)55%以上，亞油酸含量達(dá)40%以上，素有油中“皇后”之美譽(yù)，因含有豐富的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)，廣泛應(yīng)用于食品、醫(yī)藥、美容等領(lǐng)域[6-8]。此外，芝麻具有耐貧瘠、耐旱、適應(yīng)性強(qiáng)等特性，在我國(guó)種植歷史悠久，多數(shù)省份均有種植[9-10]。山西是我國(guó)西北地區(qū)芝麻主產(chǎn)省，但近年來(lái)芝麻種植面積逐年下降，單產(chǎn)低而不穩(wěn)，嚴(yán)重影響山西芝麻產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，其主要原因在于育成品種的親本遺傳基礎(chǔ)狹窄、抗逆性較差。因此，分析和研究芝麻種質(zhì)資源及其遺傳多樣性對(duì)有效利用種質(zhì)資源，拓寬育種親本的遺傳基礎(chǔ)，培育高產(chǎn)、優(yōu)質(zhì)、抗逆芝麻新品種具有重要意義。

種質(zhì)資源遺傳多樣性的分析方法主要包括表型性狀和分子標(biāo)記，利用表型性狀開(kāi)展種質(zhì)資源遺傳多樣性研究的方法最為普遍[11]，具有簡(jiǎn)單、直觀(guān)、易觀(guān)察記載的特點(diǎn)[12]，但由于表型性狀易受環(huán)境因素影響，對(duì)種質(zhì)資源鑒定具有一定的局限性[13]。隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展，DNA分子標(biāo)記已廣泛應(yīng)用于作物的遺傳多樣性研究。簡(jiǎn)單重復(fù)序列標(biāo)記 (simple sequence repeat，SSR)具有多態(tài)性高、重復(fù)性好、呈共顯性、分布廣等優(yōu)點(diǎn)[14-17]，已成為理想的遺傳標(biāo)記技術(shù)。目前，國(guó)內(nèi)外學(xué)者利用SSR分子標(biāo)記已對(duì)玉米[18]、黑麥[19]、大豆[20]、水稻[21-22]、花生[23-24]、豌豆[25]、藜麥[26]、綠豆[27]、小麥[28]等多種作物進(jìn)行了遺傳多樣性研究。在芝麻上，Kim等[29]利用14對(duì)SSR引物對(duì)來(lái)自韓國(guó)和其他國(guó)家的75份芝麻資源進(jìn)行了遺傳多樣性分析；孫建等[30]利用SSR分子標(biāo)記對(duì)我國(guó)20份黑芝麻進(jìn)行遺傳多樣性分析；劉文萍等[9]研究發(fā)現(xiàn)山西芝麻種質(zhì)資源與我國(guó)其他主產(chǎn)區(qū)種質(zhì)資源的遺傳關(guān)系較遠(yuǎn)。但利用SSR分子標(biāo)記對(duì)山西芝麻種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究鮮見(jiàn)報(bào)道。因此，本研究以71份山西芝麻種質(zhì)資源為研究材料，通過(guò)SSR分子標(biāo)記對(duì)其進(jìn)行遺傳多樣性分析及群體結(jié)構(gòu)分析，以期探明山西芝麻種質(zhì)資源的遺傳變異特性，為山西芝麻育種親本選擇、品種改良和優(yōu)異基因發(fā)掘提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

1.1.1 供試芝麻材料 山西芝麻種質(zhì)資源共計(jì)71份(表1)，由山西農(nóng)業(yè)大學(xué)經(jīng)濟(jì)作物研究所提供。

表1 參試芝麻種質(zhì)資源名稱(chēng)及編號(hào)

1.1.2 SSR標(biāo)記引物 30對(duì)多態(tài)性較好的SSR標(biāo)記引物，由中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院油料作物研究所提供，引物序列信息見(jiàn)表2。

表2 30對(duì)SSR引物序列

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 DNA的提取與質(zhì)量檢測(cè) 將參試芝麻材料在室內(nèi)培養(yǎng)，取其幼嫩葉片，采用CTAB改良法[31]提取基因組DNA，利用NANODROP 2000紫外分光光度核酸測(cè)定儀(Thermo，美國(guó))檢測(cè)其質(zhì)量和濃度，將其稀釋至20 ng·μL-1，放置-20℃冰箱保存?zhèn)溆谩?/p>

1.2.2 PCR擴(kuò)增 PCR反應(yīng)體系(10 μL)： DNA 2.5 μL、10×buffer 1 μL、Taq DNA聚合酶0.16 μL、dNTP 0.2 μL、正反引物各0.16 μL、ddH2O 5.82 μL。PCR擴(kuò)增反應(yīng)程序：94℃預(yù)變性4 min；94℃變性40 s，55℃退火40 s，72℃延伸1 min，共32次循環(huán)；72℃延伸10 min，4℃保存。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物經(jīng)6%聚丙烯酰胺凝膠電泳，銀染顯色后拍照記錄。

1.3 SSR分子標(biāo)記統(tǒng)計(jì)與數(shù)據(jù)分析

記錄清晰的SSR擴(kuò)增條帶，有條帶賦值為“1”，無(wú)條帶賦值為“0”，利用Microsoft Office Excel 2010軟件統(tǒng)計(jì)整理數(shù)據(jù)。利用POPGENE 1.31軟件計(jì)算每對(duì)引物的等位基因數(shù)(Na)、有效等位基因數(shù)(Ne)、Shannon指數(shù)(Ⅰ)、Nei′s遺傳多樣性指數(shù)(H)。利用LITTLE PROGRAME軟件計(jì)算每對(duì)引物的多態(tài)性信息含量(polymorphism information content，PIC)。利用NTSYS-pc 2.1軟件按照非加權(quán)配對(duì)算術(shù)平均法(unweighted pair-group method with arithmetic means，UPGMA)對(duì)參試材料進(jìn)行聚類(lèi)分析。利用STRUCTURE 2.3.1軟件對(duì)參試材料進(jìn)行遺傳結(jié)構(gòu)分析，設(shè)置分析群體數(shù)K值范圍為1～10，將MCMC(markor chain monte carlo)開(kāi)始時(shí)的不作數(shù)迭代設(shè)為100 000次，再將不作數(shù)迭代后的MCMC設(shè)為100 000次，迭代次數(shù)設(shè)置為5。

2 結(jié)果與分析

2.1 SSR標(biāo)記對(duì)芝麻種質(zhì)資源的遺傳多樣性分析

利用多態(tài)性較好的30對(duì)SSR分子標(biāo)記對(duì)71份山西芝麻種質(zhì)資源進(jìn)行遺傳多樣性分析(圖1)，由表3可知，30對(duì)SSR標(biāo)記共檢測(cè)到144個(gè)等位基因位數(shù)(Na)，變幅為2～10個(gè)，平均每個(gè)SSR標(biāo)記4.800 個(gè)等位基因，等位基因數(shù)在5～10之間的有15對(duì)，占參試的50.0%，其中ZMM1494引物檢測(cè)到的等位基因數(shù)最多，為10個(gè)，其次為ZMM1832、ZMM1935引物，分別檢測(cè)到8個(gè)等位基因數(shù)。有效等位基因數(shù)(Ne)在1.058 ～5.149 之間，平均2.805 個(gè)，其中ZMM1832引物引物檢測(cè)到的有效等位基因數(shù)最多，為5.149 個(gè)，其次為ZMM1550，為5.128 個(gè)，ZMM1542、ZMM2313引物的有效等位基因數(shù)最少，均為1.058 個(gè)。

表3 30對(duì)SSR分子標(biāo)記在71份芝麻種質(zhì)檢測(cè)到的遺傳變異參數(shù)

圖1 SSR引物ZMM2540和ZMM2313對(duì)編號(hào)1～12芝麻種質(zhì)擴(kuò)增產(chǎn)物的電泳圖

30對(duì)SSR引物的Shannon指數(shù)(Ⅰ)變幅為0.128 ～1.813，平均為1.096，其中ZMM1832的Shannon指數(shù)最高，ZMM1542的Shannon指數(shù)最低，Shannon指數(shù)在1.5以上的有ZMM1550(1.698)、ZMM2133(1.590)、ZMM1935(1.648)、ZMM4097(1.563)、ZMM1832(1.813)、ZMM1851(1.646)、ZMM2350(1.545)。Nei′s遺傳多樣性指數(shù)(H)變幅為0.055 ～0.806，平均為0.558，其中ZMM1832的Nei′s遺傳多樣性指數(shù)最高，ZMM1550次之，ZMM1542和ZMM2313的Nei′s遺傳多樣性指數(shù)最低，Nei′s遺傳多樣性指數(shù)在0.7以上的有ZMM1522(0.704)、ZMM1550(0.805)、ZMM1632(0.735)、ZMM2345(0.742)、ZMM2133(0.767)、ZMM2276(0.733)、ZMM1935(0.748)、ZMM4097(0.764)、ZMM1832(0.806)、ZMM1851(0.770)、ZMM2350(0.734)。PIC變幅為0.053 ～0.783，平均為0.515，其中ZMM1832的PIC最高，ZMM1542和ZMM2313的PIC最低，PIC在0.7以上的有ZMM1550(0.776)、ZMM2133(0.734)、ZMM1935(0.714)、ZMM4097(0.729)、ZMM1832(0.783)、ZMM1851(0.738)。

2.2 SSR標(biāo)記對(duì)芝麻種質(zhì)資源的聚類(lèi)分析

采用NTSYS-pc 2.1軟件按照UPGMA法對(duì)參試材料進(jìn)行聚類(lèi)分析，并制作聚類(lèi)樹(shù)狀圖。由圖2可知，71份山西芝麻種質(zhì)資源的遺傳相似系數(shù)范圍為0.21～0.67，在遺傳相似系數(shù)0.27處將參試材料分為六大類(lèi)，第Ⅰ類(lèi)包括2份芝麻種質(zhì)，分別為太谷芝麻1號(hào)、運(yùn)城芝麻3號(hào)；第Ⅱ類(lèi)包括4份芝麻種質(zhì)，分別為見(jiàn)喜芝麻1號(hào)-1、四棱芝麻-1、雜F11-6、絳縣澮南-1；第Ⅲ類(lèi)包括4份芝麻種質(zhì)，分別為吳堡楊家溝芝麻、晉芝十號(hào)、吉縣芝麻、絳縣大交-1；第Ⅳ類(lèi)包括51份芝麻種質(zhì)，以遺傳相似系數(shù)0.3為閾值，將第Ⅳ類(lèi)分為Ⅳ-A、Ⅳ-B、Ⅳ-C三亞群，其中Ⅳ-A由5份芝麻種質(zhì)組成(太谷芝麻2號(hào)-1、臨縣芝麻5號(hào)-1、柳林芝麻3號(hào)、吳堡郭家墕-1、早熟-3)，Ⅳ-B由33份芝麻種質(zhì)組成，基本為汾陽(yáng)芝麻種質(zhì)，Ⅳ-C由13份芝麻種質(zhì)組成(臨縣芝麻2號(hào)、臨縣芝麻3號(hào)、臨縣芝麻4號(hào)、2012-43-02、柳林芝麻1號(hào)-1、吳堡丁家灣芝麻、定襄芝麻1號(hào)-1、吳堡大棗灣芝麻、吳堡高尚墕芝麻、吳堡劉家里-1、柳林石西-1、吳堡赤木峪芝麻、不抗-9)；第Ⅴ類(lèi)包括9份芝麻種質(zhì)，分別為吳堡任家莊-1、2012雜F3-4、82030、2012-48-01、2012-47-01、吉縣南耀芝麻、g14、吉縣底貼芝麻、選4-1；第Ⅵ類(lèi)包括1份芝麻種質(zhì)，為柳林芝麻2號(hào)-1。在所有的參試材料中，63號(hào)(g46)、65號(hào)(2000g65)、71號(hào)(g15)這3份芝麻種質(zhì)間的遺傳相似性系數(shù)以及67號(hào)(g60)、70號(hào)(g67)這2份芝麻種質(zhì)間的遺傳相似性系數(shù)最高，均為0.67；1號(hào)(太谷芝麻1號(hào))、27號(hào)(吉縣芝麻)、10號(hào)(柳林芝麻2號(hào)-1)、28號(hào)(絳縣大交-1)、3號(hào)(運(yùn)城芝麻3號(hào))這5份芝麻種質(zhì)的遺傳相似系數(shù)的平均值較低，分別為0.195、0.200、0.207、0.211、0.218。

圖2 基于SSR標(biāo)記山西芝麻種質(zhì)聚類(lèi)樹(shù)狀圖

同時(shí)采用NTSYS-pc軟件對(duì)71份芝麻種質(zhì)進(jìn)行二元主成分分析，構(gòu)建主成分分析二維圖(圖3)。根據(jù)參試材料在圖中的位置分布，將71份材料分成4部分，a區(qū)域主要為類(lèi)群Ⅳ-B的部分材料，b區(qū)域主要為類(lèi)群Ⅳ-A、Ⅵ材料及類(lèi)群Ⅳ-B的部分材料，c區(qū)域主要為類(lèi)群Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅴ材料，d區(qū)域主要為類(lèi)群Ⅳ-C材料。主成分分析從不同的角度更直觀(guān)地對(duì)71份山西芝麻種質(zhì)資源進(jìn)行了親緣關(guān)系分析，山西芝麻種質(zhì)資源在主成分分析二維圖分布較為均勻，表明其遺傳多樣性較為豐富。

圖3 71份芝麻種質(zhì)資源二元主成分分析

根據(jù)DNA擴(kuò)增結(jié)果，對(duì)山西11個(gè)不同地理來(lái)源芝麻亞群進(jìn)行分析，獲得11個(gè)亞群的遺傳一致度和遺傳距離結(jié)果。由表4可知，從遺傳距離來(lái)看，11個(gè)亞群間的遺傳距離介于0.050 ～0.325 之間，平均為0.164。從遺傳一致度來(lái)看，11個(gè)亞群間的遺傳一致度范圍為0.722 ～0.951，平均為0.850，其中柳林芝麻亞群與吳堡芝麻亞群之間遺傳距離最小，為0.050，遺傳一致度最高，為0.951，說(shuō)明它們之間的遺傳交流頻率相對(duì)較高；文水芝麻亞群與運(yùn)城芝麻亞群遺傳距離最大，為0.325，遺傳一致度最低，為0.722，說(shuō)明它們之間的遺傳交流頻率相對(duì)較低，親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。對(duì)山西11個(gè)不同地理來(lái)源芝麻亞群進(jìn)行聚類(lèi)分析，由圖4可知，柳林、吳堡、臨縣、汾陽(yáng)等山西西部地區(qū)芝麻種質(zhì)間遺傳距離較近，吉縣、絳縣、定襄、文水、聞喜、運(yùn)城等山西中部地區(qū)、山西南部地區(qū)芝麻種質(zhì)與山西西部地區(qū)芝麻種質(zhì)的遺傳距離較遠(yuǎn)。

表4 山西11個(gè)芝麻亞群的遺傳距離(左下角)和遺傳一致度(右上角)

圖4 山西11個(gè)芝麻亞群的UPGMA聚類(lèi)分析

2.3 SSR標(biāo)記對(duì)芝麻種質(zhì)資源的群體結(jié)構(gòu)分析

基于SSR分子標(biāo)記檢測(cè)結(jié)果，將分析得到的LnP(D)平均值繪制折線(xiàn)圖(圖5)，結(jié)果表明，在K=5時(shí)LnP(D)似然值最大。因此，將71份參試材料劃分為5個(gè)組群(圖6)。

圖5 對(duì)數(shù)似然函數(shù)值LnP(D)的變化曲線(xiàn)

圖6 基于SSR標(biāo)記的山西芝麻種質(zhì)遺傳結(jié)構(gòu)圖

當(dāng)某一材料在某個(gè)組群中的Q值≥0.6時(shí)，認(rèn)為該材料遺傳結(jié)構(gòu)相對(duì)單一，某一材料在某個(gè)組群中的Q值<0.6時(shí)，則認(rèn)為該材料擁有混合來(lái)源[32-33]，因此，為了能夠充分體現(xiàn)山西芝麻材料間的遺傳結(jié)構(gòu)成分，分析其在不同組群的Q值分布，將Q值大于或等于0.6的46份山西芝麻種質(zhì)材料(占參試材料的64.8%)劃歸到相應(yīng)的5個(gè)組群中，其余25份來(lái)源于汾陽(yáng)、吳堡、柳林、臨縣、絳縣、定襄、文水的芝麻種質(zhì)材料(占參試材料的35.2%)遺傳結(jié)構(gòu)具有復(fù)雜的混合來(lái)源，無(wú)法明確其歸屬的組群，因此將其劃歸為混合組群中(表5)。由表5可知，組群1(圖6紅色組群)的芝麻材料有7份，占參試材料的9.9%，均為來(lái)源于汾陽(yáng)，分布于二元主成分分析的a區(qū)域；組群2(圖6綠色組群)的芝麻材料有7份，占參試材料的9.9%，來(lái)源于汾陽(yáng)、吉縣、吳堡，分布于二元主成分分析的b、c區(qū)域；組群3(圖6藍(lán)色組群)的芝麻材料有8份，占參試材料的11.3%，來(lái)源于吳堡、臨縣、柳林，分布于二元主成分分析的d區(qū)域；組群4(圖6黃色組群)的芝麻材料有13份，占參試材料的18.3%，均為來(lái)源于汾陽(yáng)，分布于二元主成分分析的b區(qū)域；組群5(圖6粉色組群)的芝麻材料有11份，占參試材料的15.5%，來(lái)源于汾陽(yáng)、太谷、吉縣、絳縣、聞喜、運(yùn)城、柳林、臨縣，分布于二元主成分分析的b、c區(qū)域。該群體結(jié)構(gòu)的組群劃分不僅體現(xiàn)了參試芝麻種質(zhì)間的親緣關(guān)系，且與二元主成分分析結(jié)果大致吻合。

表5 71份芝麻種質(zhì)在5個(gè)不同組群的Q值

由表6可知，從遺傳距離來(lái)看，6個(gè)組群間的遺傳距離介于0.033 ～0.168 之間，平均為0. 091；從遺傳一致度來(lái)看，6個(gè)組群間的遺傳一致度范圍為0.846 ～0.968，平均為0.913。由圖7可知，組群1與組群3之間遺傳距離最大，為0.168，而遺傳一致度最低，為0.846；組群4與組群M遺傳距離最小，為0.033，而遺傳一致度最高，為0.968。

表6 6個(gè)芝麻組群的遺傳距離(左下角)和遺傳一致度(右上角)

圖7 6個(gè)芝麻組群的UPGMA聚類(lèi)分析

3 討論

芝麻品種的遺傳改良主要取決于對(duì)芝麻種質(zhì)資源的掌握與利用，只有掌握芝麻種質(zhì)材料的遺傳變異信息，才能更有針對(duì)性選擇親本材料，從而有助于培育出雜種優(yōu)勢(shì)較大的后代。DNA分子標(biāo)記技術(shù)是分析植物遺傳多樣性和遺傳基礎(chǔ)的主要方法，大量研究表明，SSR標(biāo)記以其穩(wěn)定性高、易于操作、信息含量豐富等優(yōu)點(diǎn)，成為研究芝麻種質(zhì)間遺傳差異、種屬間親緣關(guān)系最重要、發(fā)展最迅速的分子標(biāo)記[30]。孫建等[30]利用23對(duì)SSR分子標(biāo)記對(duì)我國(guó)20個(gè)芝麻品種進(jìn)行遺傳多樣性分析，每對(duì)標(biāo)記檢測(cè)出3～6個(gè)等位基因位點(diǎn)，平均每對(duì)標(biāo)記4.00個(gè)等位基因；張艷欣等[34]用20對(duì)SSR引物對(duì)216份芝麻核心種質(zhì)進(jìn)行檢測(cè)，每對(duì)引物檢測(cè)出2～8個(gè)等位基因位點(diǎn)，平均等位基因?yàn)?.95個(gè)；岳文娣等[35]利用42對(duì)SSR引物對(duì)國(guó)內(nèi)外545份芝麻品種進(jìn)行遺傳多樣性分析，引物的等位基因位點(diǎn)范圍為3～9個(gè), 平均每對(duì)引物等位基因?yàn)?.8個(gè)，PIC平均值為0.409 2；魏利斌等[36]用27對(duì)SSR多態(tài)引物對(duì)國(guó)內(nèi)外36個(gè)芝麻材料進(jìn)行遺傳多樣性分析，檢測(cè)到的等位基因位點(diǎn)為2～7個(gè)，平均3.37個(gè)，PIC平均值為0.390。而本試驗(yàn)利用30對(duì)SSR標(biāo)記對(duì)71份山西芝麻種質(zhì)進(jìn)行遺傳多樣性分析，每對(duì)標(biāo)記檢測(cè)出2～10個(gè)等位基因位點(diǎn)，平均每個(gè)SSR標(biāo)記4.800 個(gè)等位基因，PIC平均值為0.515，均高于前人研究結(jié)果，說(shuō)明本研究采用的SSR標(biāo)記具有更高的多態(tài)性，參試的芝麻種質(zhì)資源具有較高的遺傳多樣性。此外，PIC是核心引物篩選的重要指標(biāo)，本研究中引物ZMM1494的等位基因數(shù)最多，為10個(gè)，PIC為0.626，ZMM1935、ZMM4097、ZMM2133、ZMM1851、ZMM1550、ZMM1832的等位基因數(shù)變幅為6～8個(gè)，少于ZMM1494，但其PIC較高，變幅在0.714 ～0.783 之間。這些具有較高多態(tài)性的SSR標(biāo)記，不僅在分析芝麻種質(zhì)親緣關(guān)系方面發(fā)揮重要作用，也為芝麻遺傳變異檢測(cè)等其他分子生物學(xué)研究提供重要標(biāo)記資源。

本研究利用NTSYS-pc軟件對(duì)71份山西芝麻種質(zhì)資源進(jìn)行UPGMA法聚類(lèi)分析和二元主成分分析，同時(shí)利用Structure軟件對(duì)其進(jìn)行遺傳結(jié)構(gòu)分析，這3種聚類(lèi)分析方法對(duì)參試芝麻種質(zhì)的聚類(lèi)結(jié)果大致吻合，但略有差異，主要是由其聚類(lèi)原理和方法決定的。UPGMA法聚類(lèi)是假設(shè)各類(lèi)群的進(jìn)化速率相同，按照順序依次將距離最小的兩個(gè)材料聚在一起，直到所有的材料都聚到一個(gè)完整的系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)中[37]。而二元主成分分析則是利用降維的統(tǒng)計(jì)方法，把多個(gè)指標(biāo)轉(zhuǎn)化為幾個(gè)綜合指標(biāo)，降低觀(guān)測(cè)的空間維數(shù)來(lái)獲取最主要的信息，通過(guò)直觀(guān)圖像距離獲取材料間相關(guān)性的分析方法[38]。UPGMA法聚類(lèi)分析和二元主成分分析基于參試材料的遺傳相似系數(shù)和遺傳距離對(duì)其進(jìn)行群體劃分，但這種群體聚類(lèi)結(jié)果時(shí)常由于人為地將平面區(qū)域位置較近者劃歸為一類(lèi)，使類(lèi)群間相互滲透的材料不易劃分，而群體結(jié)構(gòu)分析基于哈代-溫伯格平衡和貝葉斯模型算法，避免了人為因素對(duì)群體劃分造成的偏差[32]。因此，本研究采用距離聚類(lèi)與模型聚類(lèi)相結(jié)合的方法分析種質(zhì)資源，對(duì)充分掌握群體間和種質(zhì)間的親緣關(guān)系具有重要意義。

遺傳相似系數(shù)可判斷作物種質(zhì)資源親緣關(guān)系，在親緣關(guān)系研究中，遺傳相似系數(shù)越低則親緣關(guān)系越遠(yuǎn)，說(shuō)明材料之間遺傳差異越大[37]。岳文娣等[35]利用SSR引物分析中國(guó)芝麻種質(zhì)資源的遺傳相似系數(shù)在0.546 2～0.981 1之間，其中東北、西北等區(qū)域的資源與黃淮、華中、華南等區(qū)域的資源親緣關(guān)系較遠(yuǎn)；劉文萍等[9]分析98份芝麻種質(zhì)資源的遺傳相似系數(shù)在0.280 ～0.996 之間，其中山西芝麻種質(zhì)與我國(guó)芝麻主產(chǎn)區(qū)芝麻種質(zhì)遺傳關(guān)系較遠(yuǎn)，其遺傳相似系數(shù)集中在0.300 ～0.500 之間。本研究中，71份山西芝麻種質(zhì)資源的遺傳相似系數(shù)為0.21～0.67，說(shuō)明山西芝麻種質(zhì)資源遺傳差異相對(duì)較高，遺傳基礎(chǔ)較廣，具有豐富的遺傳多樣性，其中太谷芝麻1號(hào)、吉縣芝麻、柳林芝麻2號(hào)-1、絳縣大交-1、運(yùn)城芝麻3號(hào)的遺傳相似系數(shù)的平均值較低，表明這5份芝麻種質(zhì)在整個(gè)群體的遺傳距離相對(duì)較遠(yuǎn)，這為今后芝麻雜交育種及遺傳改良提供了材料基礎(chǔ)。

本研究對(duì)不同區(qū)域芝麻種質(zhì)亞群進(jìn)行聚類(lèi)分析，從聚類(lèi)結(jié)果發(fā)現(xiàn)柳林、吳堡、臨縣、汾陽(yáng)等山西西部地區(qū)芝麻種質(zhì)間遺傳距離較近，這可能是因?yàn)槠渲ヂ榉N質(zhì)之間交流頻繁或地理環(huán)境相近，從而導(dǎo)致其遺傳基礎(chǔ)較一致，而吉縣、絳縣、定襄、文水、聞喜、運(yùn)城等山西中部地區(qū)、山西南部地區(qū)芝麻種質(zhì)與山西西部地區(qū)芝麻種質(zhì)的遺傳距離較遠(yuǎn)。同時(shí)對(duì)遺傳結(jié)構(gòu)分析得到的6個(gè)組群進(jìn)行了聚類(lèi)分析，發(fā)現(xiàn)組群1、組群3與組群4間的遺傳距離接近6個(gè)組群間的平均遺傳距離(0.091)，說(shuō)明汾陽(yáng)、吳堡、臨縣、柳林等山西西部地區(qū)芝麻種質(zhì)間遺傳距離較近，而組群1、組群3與組群5間的遺傳距離較大，說(shuō)明山西西部地區(qū)芝麻種質(zhì)與山西中部、南部地區(qū)芝麻種質(zhì)的遺傳距離較遠(yuǎn)，這與不同區(qū)域芝麻種質(zhì)亞群聚類(lèi)分析結(jié)果相一致。因此，有必要加大對(duì)山西中部、南部地區(qū)芝麻種質(zhì)資源的收集、發(fā)掘與利用，為今后芝麻改良育種提供理論和材料基礎(chǔ)。

4 結(jié)論

本研究利用30對(duì)SSR標(biāo)記對(duì)山西芝麻種質(zhì)資源進(jìn)行遺傳多樣性分析，結(jié)果表明，每個(gè)SSR標(biāo)記平均4.800 個(gè)等位基因，多態(tài)性信息含量平均為0.515，同時(shí)發(fā)掘出ZMM1935、ZMM4097、ZMM2133、ZMM1851、ZMM1550、ZMM1832等多態(tài)性較高的SSR標(biāo)記，該研究結(jié)果為今后芝麻品種遺傳改良和功能分子標(biāo)記開(kāi)發(fā)提供了理論基礎(chǔ)。基于SSR標(biāo)記對(duì)參試材料進(jìn)行UPGMA聚類(lèi)分析，發(fā)現(xiàn)參試材料的遺傳相似系數(shù)范圍為0.21～0.67，在遺傳相似系數(shù)0.27處將參試材料分為6個(gè)類(lèi)群，同時(shí)對(duì)不同區(qū)域芝麻種質(zhì)亞群進(jìn)行聚類(lèi)分析，發(fā)現(xiàn)山西西部地區(qū)芝麻種質(zhì)與中部、南部地區(qū)芝麻種質(zhì)的遺傳距離較遠(yuǎn)。本研究不僅闡明了山西芝麻種質(zhì)遺傳多樣性，還為今后山西芝麻種質(zhì)資源的收集、發(fā)掘及利用提供了一定的理論和材料基礎(chǔ)。