马铃薯引进品种和变异材料的ssr遗传多样性分析

马铃薯引进品种和变异材料的ssr遗传多样性分析

甘薯是谷物、蔬菜、饲料和工业材料中使用的主要农作物。适应性强，产量高，营养丰富，适合加工，经济效益高。它在促进农民增收和粮食安全方面发挥了重要作用。贵州是中国马铃薯种植大省,种植面积居全国前3位,总产量居全国前4位。优良种薯是保证马铃薯高产的重要基础,其遗传背景评价与种质资源的发掘对马铃薯生产、研发、保证农民的权益等均具有重要作用。由于SSR具有共显性、重复性好、多态性高、扩增结果稳定、检测手段简便易行等特点,被广泛应用于马铃薯品种指纹图谱绘制、品种鉴定、遗传多样性分析等[1~2]。Norero等利用3对SSR引物区分了36个马铃薯品种,Moisan-Thiery等利用5对SSR引物区分了法国286个马铃薯品种;段艳凤等利用10对SSR引物构建了中国2000-2007年审定的88个马铃薯品种的指纹图谱并进行了遗传多样性分析;石景等利用5对SSR核心引物构建了50份彩色马铃薯品种的指纹图谱;李先平等则用31对SSR引物区分了30份彩色马铃薯品种等。但对不同引进品种及各突变材料进行遗传分析的研究尚未发现,故笔者选用段艳凤等筛选出的10对SSR引物,对从贵州普安、西藏、以色列引进的品种,田间自然变异抗晚疫病和抗寒材料以及辐射变异材料,与其亲本和生产上常用的同类型引进品种(薯型及薯皮肉颜色等)进行遗传多样性分析和比较,探讨其间的亲缘关系和遗传背景,以期为马铃薯育种的亲本选育提供参考。1材料和方法1.1试验材料1.1.1黄皮白肉的引种、种植和研究利用在引进品种中,普安乌洋芋是由普安扶贫办提供薯肉为花紫色的当地地方品种;以引是以色列引进的红皮黄肉品种;西白和西红是在西藏靠印度边境市场购买,据当地居民称是由印度引进的黄皮白肉和红皮黄肉品种;其他引进品种由贵州省马铃薯研究所供种。在变异材料中,白沙是田间自然变异抗晚疫病材料,其来源不清楚;Ⅲ-25-5是在费乌瑞它大田自然变异群体中鉴选出的、能抗-4℃寒冻的材料;辐射变异材料是费乌瑞它品种经过60Co-γ辐照处理后选育出的开白花的材料(表1)。30份材料经标记检测,有6个材料在多数引物中显带不良,未有标记结果,最后只有24个参试材料的资料进行分析。1.1.2sr索引采用段艳凤等在138对SSR引物中筛选出来的10对多态性高、谱带清晰的引物(表2),引物均由上海捷瑞公司合成。1.2材料样品参试材料于2012年9月播种,出苗45d左右采取幼嫩叶片约100mg,置于2mL离心管中,每个材料取2份,-20℃冰箱保存。采用快捷型植物基因组DNA提取试剂盒(天根Tiangen生化科技有限公司)提取马铃薯基因组DNA。1.3等的方法SSR-PCR反应体系及反应程序均参考段艳凤等的方法。PCR反应在C1000TMThermalCyclerPCR仪上进行,20μlSSR-PCR后产物电泳参考黄团等的报道。1.4多态性位点百分率统计电泳图谱上有差异且易识别的多态性条带,在相同迁移率的位置上,有带记为1,无带记为0,组成1和0的原始矩阵。多态性位点百分率p=(k/n)×100%,式中k为多态性位点条带数,n为所测总条带数。应用NTSYS-PC2.10e软件包中的UPGMA聚类法通过Treeplot模块构建聚类图。2结果与分析2.1引物对显带不良利用10对SSR引物对24份马铃薯参试材料DNA进行PCR扩增和电泳(图1),其中S192引物对显带不良,其余9对引物共检测出178个条带,其中167个为多态性条带,多态性比率达93.8%,有3对引物的多态性比率达100.0%。平均每对引物扩增18.6个多态性条带,其中,141个多态性条带大小为120~950bp,占多态性总条带数的84.4%(表3)。2.2辐射变异系列由表4可见,24份马铃薯参试材料间的遗传相似性系数为0.479~1.000。较高的是3-23X1、3-23X4、3-23X7、3-23X8、3-23X9与3-23CK之间的相似性系数均在0.910以上,且3-23X4和3-23X9达到1.000,其原因是3-23X辐射变异系列均来源于3-23CK,辐射处理使其与对照之间相比产生了变异,但变异幅度较小。相似性系数最低的是西白与普安乌洋芋(0.479)和以引与普安乌洋芋(0.497),均在0.500以下。从各材料间平均相似性系数来看,最低的是大西洋,为0.590;其次是普安乌洋芋,为0.602;此外紫云一号、以引、西红的相似性系数均在0.624以下;其余材料的平均相似性系数为0.661~0.784。表明,前5个品种与其他参试材料相比,其亲缘关系较远(表4)。从不同类型材料间平均相关系数来看,12个品种为0.643,自然变异材料III-25-5为0.765,辐射变异材料为0.868。表明,品种间的遗传距离相对最远,其次是自然变异材料,亲缘关系最近的是辐射变异材料,这一结果与田间表型鉴定结果和其来源一致。2.3iii-b亚群从图2可知,24份供试材料在遗传相似系数为0.65处可明显聚为4大类群。第Ⅰ类群仅有普安紫洋芋和紫云一号2个材料,且均是紫色马铃薯,并与其他参试材料间的遗传相似性较远。第Ⅱ类群包括17份材料,在相似系数为0.8处可分为6个亚群:II-A亚群为抗青9-1和威芋3号,薯皮颜色相异,但均具有一定的抗晚疫病能力;II-B亚群包括会-2、3-23X辐射变异系列和其对照3-23CK、以及37A辐射变异材料。虽3-23X系列、37A系列其亲本均是费乌瑞它,但种薯来源于不同年份和不同批次,它们之间表现出一定的差异:辐射材料与其亲本费乌瑞它相比花色和薯形不同,亲本为浅紫色花、椭圆形,辐射材料为白花、卵圆形;II-C亚群为区试费乌瑞它及其抗寒的自然变异材料;II-D仅1个材料45A-3,这个材料同3-23X系列、37A系列一样,均是通过费乌瑞它辐射变异筛选而来,为白花、薯形为卵圆形,与区试费乌瑞它和3-23CK的相似性系数分别为0.671和0.749,比其他来源于费乌瑞它的辐射变异和自然变异的材料与亲本的遗传距离远;II-E和II-F仅1个品种,分别为西白和中薯3号。第III类群为西红、后红旗和白沙3个材料。西红、后红旗均是红皮黄心,二者的相似性系数为0.850,可能有相同的亲本血缘。第IV类群为以引和大西洋。3多品种马铃薯的遗传相似性(1)试验采用段艳凤等从138对SSR引物中筛选出的10对多态性高、谱带清晰引物,进行了遗传多样性分析。结果:除1对引物因操作原因显带不良外,其余9对引物平均每对扩增多态性条带数为18.6条,多态性比率为93.8%,表明其具有较高的分辨力、扩增条带数多、多态性丰富、谱带清晰,能很好地区分参试材料,是有效的SSR引物。在马铃薯品种鉴定及种质资源研究中有较高的应用价值。(2)从24份马铃薯参试材料间的遗传相似性系数来看,以引、大西洋、普安乌洋芋、紫云一号4个品种的遗传距离与其他参试材料相距较远,遗传背景差异较大,亲缘关系较远。变异材料与其亲本品种相比较,产生了一定的变异,这与表型观察结果一致。表明,SSR分子标记可以区分辐射导致的基因组变异。试验还表明,参试马铃薯材料品种间的遗传差异较大,变异材料之间的遗传差异较小,这与实际大田表型观察结果相吻合,可为马铃薯杂交育种亲本选配提供依据。(3)试验结果表明,区试费乌瑞它和3-23CK是来源不同的费乌瑞它品种,它们的相似性系数为0.814,在大田表型上也表现出一定的差异,表明该品种在栽培和选育过程中发生了一定的变异。(4)段艳凤等的研究表明,88个参试品种在相似系数为0.62处,参试马铃薯24份材料被聚为1类,在相似系数为0.65处,81.8%的材料仍聚在一起,认为参试材料遗传基础狭窄。唐铭霞等研究表明,42份马铃薯材料在遗传相似系数为0.64处产生分离显示,四川省栽培的马铃薯品种遗传多样性水平较低,品种间的遗传差