淺析大麥性狀多樣性

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本研究利用SSR分子標記技術分析不同來源的大麥親本遺傳多樣性，比較背景差異，同時鑒定其農藝性狀，以期為大麥育種提供參考。

材料與方法

材料試驗材料為甘肅農業大學甘肅省作物遺傳改良與種質創新重點實驗室／甘肅省干旱生境作物學重點實驗室麥類種質創新課題組提供的44個大麥親本材料（名稱詳見表2），種植于甘肅省武威黃羊鎮育種試驗站。農藝性狀鑒定在成熟期對試驗材料的株高、穗長、芒長等農藝性狀進行抽樣調查，取平均值。SSR分析總基因組DNA提取采用CTAB法，參考Andrew［11］、Frederick等［12］，略有改動。本實驗選用的32個標記（表1）源自Korff等［13］，所有引物均由北京賽百盛生物工程有限公司合成。PCR反應參照Korff等［13］，并稍加改動。PCR反應體系（10μL）為：1．5μL10×Buffer（含20mmol•L－1Tris－HCl（pH8．4），200mmol•L－1KCl，100mmol•L－1（NH4）2SO4，15mmol•L－1MgCl2）、0．2μLTaq酶（2．5U•μL－1）、1．0μLdNTPMixture（2．5mmol•L－1each）、4．8μLddH2O、上下游引物各0．5μL、1．5μL模板DNA（60ng•μL－1）。擴增程序為：94℃預變性3min；94℃變性50s，64～55℃（tou－ch－downPCR）退火50s，72℃下延伸50s，10個循環；94℃變性50s，55℃退火50s，72℃下延伸50s，30個循環；72℃延伸10min。擴增產物用8．0％非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳分離，銀染顯色后置于白熾燈箱上照相、記錄。1．4數據庫，數據保存到Excel中。按Nei和Li［14］的方法計算品種間相似系數（GS）：GS＝2Nij／（Ni＋Nj）其中Ni為i品種出現的譜帶數，Nj為j品種出現的譜帶數，Nij為i品種和j品種共有的譜帶數。利用GS值按非加權配對法（UPGMA）和SHAN程序聚類分析，并通過Tree－Plot模塊生成聚類圖［15］，統計分析在NTSYS－pc系統中進行。

結果與分析

參試材料的農藝性狀從表2可知，44份親本材料中，株高最高的是蘇鹽3號，最矮的是E14，可以將其用作株高QTL定位的親本，同時E14可以考慮作為抗倒親本材料。阿恩特13的穗長最長，但是穗粒數最多的是SCARLETT，說明阿恩特13的小穗著生稀疏，SCARLETT的穗型較理想。44份材料中E14、JO4970、Z193V020W、21399－2316、MER－LT、Z202V078W、Z200V001W、蘇鹽0014、E122V021W、E211V035W、Z122V029W等11份材料存在不同程度的倒伏現象，在用作組合親本時需慎重考慮。晚熟材料有6份，分別為Z216V023W、MERLT、Z145V066W、E13、阿恩特13、恩斯293。2．2SSR標記的多態性SSR分析結果表明，在32個SSR位點上，23個具有多態性，達到71．9％。共檢測到127個等位變異，每個標記能檢測到1～6個，平均可檢測到3．9個等位變異。HVM54標記的多態性位點多達6個，HVLTPPB標記檢測到的多態性位點數是4個，S53707只檢測到1個多態性位點。MGB325、Bmac32和HVTUB等9個標記未發現多態性位點。說明這些標記可以用于本研究的44份親本材料的遺傳多樣性分析，比較其遺傳背景間的差異。2．3大麥親本間的遺傳相似系數（GS）根據SSR標記數據計算品種間的SSR遺傳相似系數（GS），其變異范圍為0．457～0．984，平均值為0．720。其中，E－15與Z1B3V002W間的遺傳GS最低，為0．457，而E211V035W與Z145V030W間的遺傳相似系數最高，為0．984。表明這44份大麥親本材料中具有較豐富的遺傳多樣性，有利于大麥育種。2．4大麥品種間的遺傳關系按UPGMA法進行聚類分析（圖1）表明，利用SSR標記能將44份大麥親本相互區分。在GS值0．610水平上聚為2個大類，其中E－15和Z216V005W兩親本與其他品種間遺傳差異較大，單獨聚為一類，而E14等42個品種則聚為另一類。在第二個大類中又可分為兩個亞類，其中第一亞類包括E－17等27個大麥親本，第二亞類包括Z216V023W等15個大麥親本。以上結果表明，SSR標記不僅能有效地進行品種鑒定，而且還能較好地揭示品種間的親緣關系。

討論有關大麥SSR分子標記的研究已經有一些報道。楊振華等［16］利用SSR標記對10個甘啤系列啤酒大麥品種（系）和25個國外引進品種的遺傳背景進行了遺傳多樣性分析，結果表明，大多數甘啤系列品種（系）分在同一類中，其遺傳距離較近，遺傳基礎較狹窄；國外引進品種的分布范圍相對較寬，其遺傳基礎較廣泛。本研究對44份大麥親本進行了SSR標記研究，并鑒定其農藝性狀，結果表明，品種間遺傳相似系數（GS）變幅為0．457～0．984，平均值為0．720。這44份材料部分是由國外引進，部分是從國內不同地區搜集的，因此多樣性水平較高。張赤紅和張京［17］利用49對SSR引物對中國240份和國外60份大麥品種資源進行了遺傳多樣性研究，結果表明，大麥7條染色體中第五和第六條染色體遺傳多樣性較高，第三、四、七條染色體遺傳多樣性比較低。本研究選用的SSR標記分布于大麥1H～7H染色體，能夠較全面的分析這44分材料的遺傳多樣性，比較遺傳背景的差異，為親本的組合配置在分子水平上提供依據。張大樂等［18］利用SSR標記技術分析了我國啤酒大麥品種的遺傳多樣性，發現啤酒大麥品種遺傳變異較小，遺傳基礎比較狹窄。朱彩梅等［19］應用SSR標記分析了中國糯大麥種質的遺傳多樣性，表明中國糯大麥具有豐富的遺傳多樣性。

綜合來看，我國啤酒大麥材料的遺傳多樣性水平較低，遺傳基礎過于狹窄，需要多引進國外材料，同時加大野生資源的利用，豐富我國啤酒大麥遺傳基礎，推動該作物的育種工作。Z145V030W與E211V035W聚為一類，遺傳相似系數最高為0．984，從農藝性狀上看株高、穗長、芒長等差異較不明顯，而第二節間長度存在差異Z145V030W為5．27cm，E211V035為10．08cm，由此可以看出表型性狀和聚類分析結果較一致，由于品種差異，第二間長度存在差異屬正常。E－15與Z1B3V002W在44個大麥親本中的遺傳相似系數最低為0．457，它們之間除株高差異不明顯外其余農藝性狀都有不同程度的差異，這也與聚類分析結果較一致。本研究結果可為培育新品種和品種鑒定，以及評價親本材料的遺傳多樣性提供一定參考，同時結合大麥農藝性狀為雜交育種工作者提供遺傳差異較大、親緣關系較遠的優質親本材料。

作者：王鵬喜、賴勇、孟亞雄、李葆春、馬小樂、王化俊單位：甘肅省作物遺傳改良與種質創新重點實驗室、甘肅省干旱生境作物學重點實驗室