甜高粱種質(zhì)資源的遺傳多樣性分析

甜高粱種質(zhì)資源的遺傳多樣性分析

高粱是高粱的普通變異。在我國,原有甜高粱品種的匱乏和性狀不理想在一定程度上限制了甜高粱的研究和發(fā)展。20世紀80年代后從國外大量引進甜高粱種質(zhì)資源,不僅豐富了我國的甜高粱遺傳基礎,而且還應用于材料創(chuàng)新及雜交種選育,推動了甜高粱的研究進程1材料和方法1.1俄羅斯/俄羅斯142份甜高粱材料來源于印度15份、美國24份、墨西哥17份、俄羅斯16份、烏克蘭15份、中國55份(表1)。2009年在黑龍江省農(nóng)業(yè)科學院(哈爾濱)將其種植,3行區(qū),3次重復,行長5m,每行30株,田間管理同常規(guī)高粱品種。1.2提取dna的方法在3~5葉期采集每個甜高粱品種葉片將其冷凍。采用CTAB法提取DNA。1.3pcr引物選擇103對分布在高粱染色體10個連鎖群上的引物進行篩選,從中篩選出41對多態(tài)性高、擴增穩(wěn)定且分布于所有連鎖群上的引物用于PCR擴增。引物有關信息來自/SorghumGenome/Mapping上發(fā)布的相關信息,所有SSR引物由上海生工生物技術(shù)有限公司合成。1.4ssr標記分析1.5遺傳統(tǒng)計分析根據(jù)擴增片段的大小,對應的分子量從大到小,依次記錄為1,2,3,…,n,進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計(圖1)。采用東北農(nóng)業(yè)大學開發(fā)的遺傳統(tǒng)計分析軟件GeneticsStatistics3.0(登記號為2007SR11872)分析品種特異性指數(shù)、引物多樣性指數(shù)和多態(tài)信息含量。采用東北農(nóng)業(yè)大學開發(fā)的資源特征分析軟件IDAnalysis1.0(登記號為2007SR11870)建立品種分子ID2結(jié)果與分析2.1篩選引物的種類選擇103對分布于高粱各連鎖群的引物,在試驗材料中隨機選取10個甜高粱品種對所選引物進行篩選,共篩選出41對能在所有品種中擴增、多態(tài)性高且遍布所有連鎖群的引物,各引物所在的具體連鎖群見表2。2.2引物的多樣性分析用41對引物擴增142份供試品種,檢測到189個多態(tài)性片段,部分引物的擴增結(jié)果見圖2。各引物擴增的等位基因數(shù)、多樣性指數(shù)及多態(tài)信息含量結(jié)果見表2。表2中數(shù)據(jù)表明每個引物檢測到的等位基因在2~11個之間,平均為4.6個。引物Xtxp329檢測出的等位基因數(shù)最多,為11個,其多樣性檢出率最高。其中,等位基因數(shù)大于平均數(shù)的引物有Xtxp46、Xtxp329、Xtxp113、Xtxp47、Xtxp217、Xtxp67、Xtxp159、Xtxp258、Xtxp61、Xtxp303、Xtxp211、Xtxp250、Xtxp201、Xtxp141和Xtxp91。引物的多樣性指數(shù)介于0.094~0.870之間,平均為0.586。其中,多樣性指數(shù)大于平均數(shù)的引物有Xtxp46、Xtxp329、Xtxp113、Xtxp58、Xtxp47、Xtxp217、Xtxp221、Xtxp208、Xtxp258、Xtxp61、Xtxp229、Xtxp328、Xtxp267、Xtxp303、Xtxp197、Xtxp82、Xtxp250、Xtxp98、Xtxp201、Xtxp207、Xtxp228、Xtxp141和Xtxp91。在兩類大于平均數(shù)的指數(shù)中,共同出現(xiàn)的引物有12對。分析表明,這些引物的等位基因數(shù)越多,其多樣性指數(shù)越高,區(qū)分品種的能力也越強。引物位點的多態(tài)信息含量指數(shù)(PIC)變幅為0.089~0.850,平均為0.543,其中引物Xtxp329位點的PIC最大,為0.850,引物Xtxp179位點的PIC最小,為0.089,說明引物的多態(tài)信息含量指數(shù)差異較大。其中,多樣性指數(shù)及多態(tài)信息含量均較高的引物是Xtxp329、Xtxp113、Xtxp141、Xtxp201、Xtxp258和Xtxp91。2.3甜高嶺土品種分子id構(gòu)建以表中第1個品種“印四”為例,其分子ID為55300332035,表示在一定的引物順序下第1個引物的第5個等位基因、第2個引物的第5個等位基因,第3個引物的第3個等位基因,依此類推,到第11個引物的第5個等位基因為止,由這些引物擴增出的特異等位基因組成的指紋圖譜就可以代表相應品種的分子ID。由特異性指數(shù)可見,品種間差異較大,介于109.1~454.7之間,平均為189.0。其中,特異性指數(shù)較大的甜高粱品種有MN2901、黑320、蒙314、ES725、合甜主莖、烏甜3、IS3620C、烏引149、YellowDarso#319、7368、黑409、永1854和哈R657。由于品種特異指數(shù)越高表示該品種在檢測的位點中含有的特異等位基因數(shù)目越多,因此,特異性指數(shù)可為種質(zhì)資源鑒定與保存提供參考。3討論3.1關于基因編碼鑒定方法應用于作物品種資源鑒定的必要性隨著DNA分子標記的不斷發(fā)展和檢測技術(shù)的日趨完善,使作物品種資源的鑒定從形態(tài)特征為基礎進入DNA水平。近年來,分子身份證可將品種特征數(shù)字化,得出字符串形式的結(jié)果,能夠簡單明了地區(qū)分品種間的差異而被應用于作物品種資源的鑒定雖然利用分子標記進行的鑒定具有形態(tài)鑒定所沒有的獨特優(yōu)點,但也有其不足之處。在選擇具體的分子標記時,由于各自的缺點,可能會對鑒定結(jié)果產(chǎn)生影響,因而,選擇合適的分子標記是進行品種資源鑒定應首要考慮的問題。而且,隨著品種資源的不斷豐富,在鑒定時也可能會有相同引物在不同品種中出現(xiàn)相同譜帶的現(xiàn)象。對此,齊蘭等3.2集群分布和應用明確種質(zhì)資源的遺傳背景是利用種質(zhì)資源進行育種研究的重要基礎。Ali等4含10mmoll的品種分子id構(gòu)建經(jīng)對SSR引物篩選,用11對引物組合擴增的等位基因構(gòu)建甜高粱品種特異的分子身份證,并用其區(qū)分了參試的142份甜高粱種質(zhì)資源。PCR基本反應體系總體積為20μL,含10mmolL品種分子ID可以分為兩類,一類以特異等位基因區(qū)分品種,另一類以多個引物的等位基因組合區(qū)分品種。由于沒有檢測到特異等位基因,可用2對