引進(jìn)彩色馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性分析

摘 要：利用SSR分子標(biāo)記研究30份引進(jìn)的彩色馬鈴薯種質(zhì)的遺傳多樣性，明確彩色馬鈴薯種質(zhì)資源的親緣關(guān)系。結(jié)果表明，17個(gè)SSR引物擴(kuò)增30個(gè)種質(zhì)資源得到139個(gè)目標(biāo)條帶，平均每對(duì)引物有8.1765個(gè);多態(tài)性信息量（PIC）的變化范圍為0.492 2～0.998 9，平均為0.781 7;其中：引物S038和STM0037的PIC最高、條帶數(shù)最少。UPGMA聚類分析表明，在遺傳相似系數(shù)SM=0.428處可將參試材料分成3大類群，7（黑美）和29（192306）聚為類群Ⅰ，19[黑美人（寧夏）]和22[圓黑美人（西安）]聚為類群Ⅱ，其余26個(gè)材料聚為類群Ⅲ。類群Ⅲ在遺傳相似系數(shù)SM=0.484處，分為Ⅲ-A群{12[（黑美人（甘肅）]、13（紅彩）、24（烏洋芋彩薯）和25（男爵薯）}與Ⅲ-B群（其余22個(gè)材料）2個(gè)亞群。類群Ⅰ與類群Ⅱ、類群Ⅲ的遺傳背景差異較大，可作為彩色馬鈴薯新品種選育的親本或中間材料。

關(guān)鍵詞：彩色馬鈴薯; 種質(zhì)資源; 遺傳多樣性

中圖分類號(hào)：S532"""""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A""""" 文章編號(hào)：1002-204X（2024）11-0047-05

doi：10.3969/j.issn.1002-204x.2024.11.007

Genetic Diversity Analysis of Introduced Color Potato Germplasm Resources

Xie Ruixia1， Zhang Xiaochuan1， Zhang Guohui1， Yu Bangqiang1，

Wu Linke1*， Zhang Li2， Guo Zhiqian1

（1.Guyuan Branch， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences/Guyuan Branch of Potato Improvement Center， Guyuan， Ningxia 756000; 2.Biotechnology Research Center， Ningxia Academy of Agriculture and Forestry Sciences， Yinchuan， Ningxia 750002）

Abstract SSR molecular markers were used to study the genetic diversity of 30 introduced colored potato germplasm， and to identify the genetic relationships of colored potato germplasm resources. The results showed that 30 germplasm resources were amplified by 17 SSR primers and 139 target bands were obtained， with an average of 8.176 5 bands per pair of primers. The polymorphism information content （PIC） ranged from 0.492 2 to 0.998 9， with an average of 0.781 7， among which primers S038 and STM0037 had the highest PIC and the lowest number of bands. UPGMA clustering analysis showed that the tested materials could be divided into three groups at the genetic similarity coefficient SM=0.428， 7 （Heimei） and 29 （192306） clustered into group Ⅰ， 19 [Heimeiren （Ningxia）] and 22 [Yuan Heimeiren （Xi'an）] clustered into group Ⅱ， and the remaining 26 materials clustered into group Ⅲ. At the genetic similarity coefficient SM=0.484， Group Ⅲ was divided into two subgroups， Ⅲ-A group [12 （Heimeiren（Gansu）， 13 （Hongcai）， 24 （Wuyangyu Caishu） and 25 （Nanjue Shu）] and Ⅲ-B group （other 22 materials）. The genetic background of Group Ⅰ was different from Group Ⅱ and Group Ⅲ， which could be used as parent or intermediate material for breeding new color potato varieties.

Key words Colored potato; Germplasm resources; Genetic diversity

基金項(xiàng)目：固原市科技發(fā)展計(jì)劃項(xiàng)目（2021GYKYF027）、寧夏自然科學(xué)基金項(xiàng)目（2022AAC03464）、寧夏農(nóng)業(yè)特色優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)新品種選育專項(xiàng)（2019NYYZ01-1）、財(cái)政部和農(nóng)業(yè)農(nóng)村部國(guó)家現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系共同資助。

作者簡(jiǎn)介：頡瑞霞（1983—），女，甘肅甘谷人，碩士，助理研究員，主要從事馬鈴薯種質(zhì)資源評(píng)價(jià)與種薯繁育工作。

*通信作者：吳林科（1964—），男，陜西扶風(fēng)人，研究員，從事馬鈴薯新品種選育研究。

收稿日期：2023-05-15" 修回日期：2023-05-26

彩色馬鈴薯塊莖營(yíng)養(yǎng)豐富，不僅含有淀粉、維生素C、蛋白質(zhì)等營(yíng)養(yǎng)成分，還含有花青素等多種抗氧化劑?；ㄇ嗨赜置ㄉ兀瑢俣喾宇惢衔?，是一種水溶性天然色素，在植物體內(nèi)花青素常與各種單糖結(jié)合形成糖苷，稱為花色苷?；ㄉ帐且环N天然的抗氧化劑，具有抗氧化、抗衰老、防止血管硬化的功能[1]。彩色馬鈴薯的抗氧化活性較常見(jiàn)的白肉馬鈴薯和黃肉馬鈴薯增加2～3倍[2]。花色苷作為馬鈴薯重要的次生代謝物質(zhì)，已成為當(dāng)前功能性食品開(kāi)發(fā)的熱點(diǎn)之一，受到越來(lái)越多科學(xué)家的關(guān)注和研究。

近年來(lái)，我國(guó)在彩色馬鈴薯育種及相關(guān)研究方面也有報(bào)道[3-4]，并從國(guó)內(nèi)外收集了一批彩色馬鈴薯品種（系）。許多彩色馬鈴薯材料從表型上很難確認(rèn)不同材料間的親緣關(guān)系，給核心骨干親本的篩選帶來(lái)諸多不便，影響了彩色馬鈴薯新品種的選育和改良。利用分子標(biāo)記對(duì)其進(jìn)行分析鑒定，成為彩色馬鈴薯資源利用的迫切需要。簡(jiǎn)單重復(fù)序列（simple sequence repeat，SSR）標(biāo)記因具有數(shù)量豐富、共顯性、靈敏度高、重復(fù)性好、DNA用量少等諸多優(yōu)點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于馬鈴薯品種指紋圖譜的繪制及遺傳關(guān)系分析[5-6]。本研究利用已報(bào)道的SSR引物信息，對(duì)寧夏引進(jìn)的30份彩色馬鈴薯材料進(jìn)行親緣關(guān)系分析，篩選核心彩色馬鈴薯種質(zhì)資源，為寧夏彩色馬鈴薯新品種選育和改良奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 參試材料

參試材料見(jiàn)表1。

1.2 主要試劑

DNA提取試劑盒[DNA Secure Plant KIT（DP320）]購(gòu)于天根生化科技有限公司;PCR擴(kuò)增試劑盒[2×Taq Plus Master Mix Ⅱ（P213）]購(gòu)于諾唯贊生物科技股份有限公司;QIAxcel DNA High Resolution Kit（1200）試劑盒和Marker購(gòu)于凱杰企業(yè)管理（上海）有限公司，Marker分為2個(gè)，分別為Size Marker（25～500 bp）和Alignment Marker（15～600 bp）。本試驗(yàn)所用引物均來(lái)自公開(kāi)發(fā)表的文獻(xiàn)（具體引物信息見(jiàn)表2），由上海生工生物工程技術(shù)服務(wù)有限公司合成。

1.3 馬鈴薯基因組DNA的提取與擴(kuò)增

采摘新鮮的、未感病蟲(chóng)害的馬鈴薯幼嫩葉片，采用改良的CTAB法提取基因組DNA。PCR擴(kuò)增體系為25 μL，包括模板DNA1 μL、2×Taq Plus Master Mix Ⅱ 12.5 μL、上下游引物各1 μL、ddH2O 9.5 μL。擴(kuò)增程序?yàn)?4 ℃預(yù)變性3 min;94 ℃變性30 s，退火30 s（退火溫度見(jiàn)表2），72 ℃延伸1 min，34個(gè)循環(huán);72 ℃延伸5 min。擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行毛細(xì)管電泳上檢測(cè)，采用0、1系統(tǒng)記錄譜帶位置，觀察某一擴(kuò)增條帶的有無(wú)，有帶記為1，無(wú)帶記為0。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

根據(jù)SSR標(biāo)記數(shù)據(jù)，利用NTSYS 2.11軟件，采用Jaccard’s相似系數(shù)計(jì)算兩兩品種間的遺傳相似系數(shù)，得到相似系數(shù)矩陣。利用NTSYS-pc 2.11軟件分析遺傳多樣性。多態(tài)信息量（Polymorphism Information Content PIC）的計(jì)算依照公式PIC=1-ΣPi2，表征SSR標(biāo)記多態(tài)性信息含量（遺傳多樣性指數(shù)）。對(duì)某一特定SSR標(biāo)記引物擴(kuò)增出的多態(tài)性片段，Pi為第i個(gè)等位基因在所有品種中出現(xiàn)的頻率。

2 結(jié)果與分析

2.1 SSR標(biāo)記多態(tài)性分析

利用21對(duì)引物對(duì)30份引進(jìn)的彩色馬鈴薯資源進(jìn)行SSR標(biāo)記多態(tài)性分析，篩選出條帶比較清晰的引物17對(duì)。由表2可知，17對(duì)引物共檢測(cè)出139個(gè)條帶，引物條帶數(shù)為1～21，平均每對(duì)引物有8.176 5個(gè)。其中，引物STI033和STM1049條帶數(shù)最多，為21條;S038和STM0037的條帶數(shù)最少，為1條。多態(tài)性信息量（PIC）的變化范圍為0.507 8～0.998 9，平均值為0.781 7;其中，3GT的PIC最低，引物S038和STM0037的PIC最高。PIC值所對(duì)應(yīng)的引物和多態(tài)性位點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的引物是一致的，可以反映較豐富的遺傳多樣性信息（圖2為部分引物擴(kuò)增毛細(xì)管電泳圖）。

2.2 聚類結(jié)果分析

圖1所示，30份彩色馬鈴薯資源在遺傳距離0.428處所有資源分為3類，7（黑美）和29（192306）聚為Ⅰ類，19[黑美人（寧夏）]和22[圓黑美人（西安）]聚為Ⅱ類，其余26個(gè)材料聚為Ⅲ類。第III類在遺傳距離0.484處分為兩個(gè)亞類：12[黑美人（甘肅）]、13（紅彩）、24（烏洋芋彩薯）和25（男爵薯）4個(gè)材料聚為Ⅲ-A類;其余22個(gè)材料聚為Ⅲ-B類。在Ⅲ-B類中，5和21有可能為同一材料或同一株系里分離出來(lái)的兩個(gè)材料，需表性鑒定驗(yàn)證。

2.3 種質(zhì)資源的相關(guān)性分析

由表2可知，30份種質(zhì)材料間的相關(guān)系數(shù)在0.507 8～0.998 9之間，相關(guān)系數(shù)平均為0.781 7。30份種質(zhì)材料遺傳差異相對(duì)較大。其中，相關(guān)系數(shù)在0.700 0～0.799 9之間的材料有43組，相關(guān)系數(shù)在0.800 0～0.899 9之間的材料有19組，相關(guān)系數(shù)在0.900 0～0.999 9之間的材料有2組。5（Netherlands）與4（中薯紫4號(hào)）、21（黑美人）、9（紅美）、11（中薯紅3號(hào)）、27（191955）、30（192336）、17（粉彩）、28（192392）、8（黑金剛）、6（藍(lán)焰）、23（烏溝洋芋彩薯）、14（黑金剛）、26（1919180）、20（黑金剛）15個(gè)材料的相關(guān)系數(shù)為0.695 7～0.963 0;4（中薯紫4號(hào)）與21（黑美人）、6（藍(lán)焰）、5（Netherlands）、27（191955）、20（黑金剛）6個(gè)材料的相關(guān)系數(shù)為0.720 0～0.827 6;6（藍(lán)焰）與21（黑美人）、17（粉彩）、28（192392）、26（1919180）、9（紅美）、27（191955）、8（黑金剛）、11（中薯紅3號(hào)）、23（烏溝洋芋彩薯）10個(gè)材料的相關(guān)系數(shù)為0.709 7～0.812 5;9（紅美）與21（黑美人）、17（粉彩）、11（中薯紅3號(hào)）、27（191955）、30（192336）、28（192392）7個(gè)材料的相關(guān)系數(shù)為0.720 0～0.814 8;11（中薯紅3號(hào)）與21（黑美人）、23（烏溝洋芋彩薯）、14（黑金剛）、17（粉彩）、28（192392）6個(gè)材料的相關(guān)系數(shù)為0.720 0～0.814 8;21（黑美人）與27（191955）、30（192336）、28（192392）、23（烏溝洋芋彩薯）、4（中薯紫4號(hào)）、5（Netherlands）、6（藍(lán)焰）、8（黑金剛）、9（紅美）、11（中薯紅3號(hào)）、17（粉彩）、14（黑金剛）13個(gè)材料的相關(guān)系數(shù)為0.714 3～0.963 0;28（192392）與5（Netherlands）、6（藍(lán)焰）、8（黑金剛）、9（紅美）、11（中薯紅3號(hào)）、17（粉彩）、21（黑美人）、26（1919180）、27（191955）10個(gè)材料的相關(guān)系數(shù)為0.720 0～0.916 7;30（192336）與5（Netherlands）、9（紅美）、17（粉彩）、21（黑美人）、27（191955）、14（黑金剛）、28（192392）8個(gè)材料的相關(guān)系數(shù)為0.740 7～0.857 1;21（黑美人）與5（Netherlands）的相關(guān)系數(shù)為0.963 0;17（粉彩）與28（192392）的相關(guān)系數(shù)為0.916 7。

3 結(jié)論

種質(zhì)資源是作物新品種選育的基礎(chǔ)保障，彩色馬鈴薯種質(zhì)資源的親緣關(guān)系是篩選核心彩色馬鈴薯資源的基礎(chǔ)。本研究發(fā)現(xiàn)1（Z1087）、29（192306）與12（黑美人）的親遺傳距離較近，5（Netherlands）、4（中薯紫4號(hào)）、6（藍(lán)焰）、9（紅美）、11（中薯紅3號(hào)）、21（黑美人）、28（192392）與30（192336）的遺傳距離較近，7（黑美）、16（紅引）、25（男爵薯）、18[黑美人（西安）]和19[黑美人（寧夏）]5個(gè)材料與其他25材料的遺傳距離較遠(yuǎn)。本研究只是將引進(jìn)的彩色馬鈴薯種質(zhì)資源分為3個(gè)類群，可作為彩色馬鈴薯新品種改良材料加以利用。這5個(gè)材料能否作為彩色馬鈴薯新品種選育的核心骨干親本，需結(jié)合表型性狀及塊莖商品性和品質(zhì)特點(diǎn)決定。

參考文獻(xiàn)：

[1] 殷麗琴，韋獻(xiàn)雅，鐘成，等. 不同品種彩色馬鈴薯總花色苷含量與總抗氧化活性[J]. 食品科學(xué)，2014，35（5）：96-100.

[2] BROWN C R， CULLEY D， BONIERBALE M， et al. Anthocyanin， carotenoid content，and antioxidant values in Native South American potato cultivars[J]. HortScience， 2007， 42（7）： 1733-1736.

[3] 張霞. 彩色馬鈴薯花青素含量相關(guān)SSR分子標(biāo)記的開(kāi)發(fā)研究[D]. 呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2023.

[4] 沈升法，項(xiàng)超，李兵，等. 浙江省馬鈴薯種質(zhì)資源的表型鑒定與多樣性分析[J]. 浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2022，34（11）：2319-2328.

[5] 張霞，于卓，金興紅，等. 馬鈴薯SSR引物的開(kāi)發(fā)、特征分析及在彩色馬鈴薯材料中的擴(kuò)增研究[J]. 作物學(xué)報(bào)，2022，48（4）：920-929.

[6] 段紹光. 馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性評(píng)價(jià)和重要性狀的遺傳分析[D]. 北京：中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院，2017.

[7] 石景. 基于SSR標(biāo)記的彩色馬鈴薯親緣關(guān)系分析及指紋圖譜構(gòu)建[D]. 武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2011.

[8] 王耀紅. 彩色馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性及多酚類物質(zhì)的研究[D]. 楊凌：西北農(nóng)林科技大學(xué)，2017.

[9] 李先平，王冬冬，陳秀華，等. SSR分子標(biāo)記分析彩色馬鈴薯品種間的遺傳關(guān)系[J]. 東北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，43（7）：61-69.

[10] 云南師范大學(xué)薯類作物研究所，中國(guó)農(nóng)科院蔬菜花卉研究所，東北農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，等. 馬鈴薯種薯真實(shí)性和純度鑒定SSR分子標(biāo)記：GB/T 28660—2012[S]. 北京：中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社，2012.

[11] 李先平，王冬冬，陳秀華，等. 花青素合成途徑關(guān)鍵酶基因在彩色馬鈴薯塊莖中的表達(dá)分析[J]. 西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2015，28（5）：1888-1894.

[12] JUNG C S， GRIFFITHS H M， DE JONG D M， et al. The potato P locus codes for flavonoid 3'， 5' - hydroxylase[J]. Theoretical and Applied Genetics， 2005， 110（2）：69-275.

[13] DE JONG W S， DE JONG D M， DE JONG H， et al. An allele of dihydroflavonol 4-reductase associated with the ability to produce red anthocyanin pigments in potato（Solanum tuberosum L.）[J]. Theoretical and Applied Genetics， 2003， 107（8）： 1375-1383.

責(zé)任編輯：達(dá)海莉