甜高粱种质资源的遗传多样性分析

甜高粱种质资源的遗传多样性分析

高粱是高粱的普通变异。在我国,原有甜高粱品种的匮乏和性状不理想在一定程度上限制了甜高粱的研究和发展。20世纪80年代后从国外大量引进甜高粱种质资源,不仅丰富了我国的甜高粱遗传基础,而且还应用于材料创新及杂交种选育,推动了甜高粱的研究进程1材料和方法1.1俄罗斯/俄罗斯142份甜高粱材料来源于印度15份、美国24份、墨西哥17份、俄罗斯16份、乌克兰15份、中国55份(表1)。2009年在黑龙江省农业科学院(哈尔滨)将其种植,3行区,3次重复,行长5m,每行30株,田间管理同常规高粱品种。1.2提取dna的方法在3~5叶期采集每个甜高粱品种叶片将其冷冻。采用CTAB法提取DNA。1.3pcr引物选择103对分布在高粱染色体10个连锁群上的引物进行筛选,从中筛选出41对多态性高、扩增稳定且分布于所有连锁群上的引物用于PCR扩增。引物有关信息来自/SorghumGenome/Mapping上发布的相关信息,所有SSR引物由上海生工生物技术有限公司合成。1.4ssr标记分析1.5遗传统计分析根据扩增片段的大小,对应的分子量从大到小,依次记录为1,2,3,…,n,进行数据统计(图1)。采用东北农业大学开发的遗传统计分析软件GeneticsStatistics3.0(登记号为2007SR11872)分析品种特异性指数、引物多样性指数和多态信息含量。采用东北农业大学开发的资源特征分析软件IDAnalysis1.0(登记号为2007SR11870)建立品种分子ID2结果与分析2.1筛选引物的种类选择103对分布于高粱各连锁群的引物,在试验材料中随机选取10个甜高粱品种对所选引物进行筛选,共筛选出41对能在所有品种中扩增、多态性高且遍布所有连锁群的引物,各引物所在的具体连锁群见表2。2.2引物的多样性分析用41对引物扩增142份供试品种,检测到189个多态性片段,部分引物的扩增结果见图2。各引物扩增的等位基因数、多样性指数及多态信息含量结果见表2。表2中数据表明每个引物检测到的等位基因在2~11个之间,平均为4.6个。引物Xtxp329检测出的等位基因数最多,为11个,其多样性检出率最高。其中,等位基因数大于平均数的引物有Xtxp46、Xtxp329、Xtxp113、Xtxp47、Xtxp217、Xtxp67、Xtxp159、Xtxp258、Xtxp61、Xtxp303、Xtxp211、Xtxp250、Xtxp201、Xtxp141和Xtxp91。引物的多样性指数介于0.094~0.870之间,平均为0.586。其中,多样性指数大于平均数的引物有Xtxp46、Xtxp329、Xtxp113、Xtxp58、Xtxp47、Xtxp217、Xtxp221、Xtxp208、Xtxp258、Xtxp61、Xtxp229、Xtxp328、Xtxp267、Xtxp303、Xtxp197、Xtxp82、Xtxp250、Xtxp98、Xtxp201、Xtxp207、Xtxp228、Xtxp141和Xtxp91。在两类大于平均数的指数中,共同出现的引物有12对。分析表明,这些引物的等位基因数越多,其多样性指数越高,区分品种的能力也越强。引物位点的多态信息含量指数(PIC)变幅为0.089~0.850,平均为0.543,其中引物Xtxp329位点的PIC最大,为0.850,引物Xtxp179位点的PIC最小,为0.089,说明引物的多态信息含量指数差异较大。其中,多样性指数及多态信息含量均较高的引物是Xtxp329、Xtxp113、Xtxp141、Xtxp201、Xtxp258和Xtxp91。2.3甜高岭土品种分子id构建以表中第1个品种“印四”为例,其分子ID为55300332035,表示在一定的引物顺序下第1个引物的第5个等位基因、第2个引物的第5个等位基因,第3个引物的第3个等位基因,依此类推,到第11个引物的第5个等位基因为止,由这些引物扩增出的特异等位基因组成的指纹图谱就可以代表相应品种的分子ID。由特异性指数可见,品种间差异较大,介于109.1~454.7之间,平均为189.0。其中,特异性指数较大的甜高粱品种有MN2901、黑320、蒙314、ES725、合甜主茎、乌甜3、IS3620C、乌引149、YellowDarso#319、7368、黑409、永1854和哈R657。由于品种特异指数越高表示该品种在检测的位点中含有的特异等位基因数目越多,因此,特异性指数可为种质资源鉴定与保存提供参考。3讨论3.1关于基因编码鉴定方法应用于作物品种资源鉴定的必要性随着DNA分子标记的不断发展和检测技术的日趋完善,使作物品种资源的鉴定从形态特征为基础进入DNA水平。近年来,分子身份证可将品种特征数字化,得出字符串形式的结果,能够简单明了地区分品种间的差异而被应用于作物品种资源的鉴定虽然利用分子标记进行的鉴定具有形态鉴定所没有的独特优点,但也有其不足之处。在选择具体的分子标记时,由于各自的缺点,可能会对鉴定结果产生影响,因而,选择合适的分子标记是进行品种资源鉴定应首要考虑的问题。而且,随着品种资源的不断丰富,在鉴定时也可能会有相同引物在不同品种中出现相同谱带的现象。对此,齐兰等3.2集群分布和应用明确种质资源的遗传背景是利用种质资源进行育种研究的重要基础。Ali等4含10mmoll的品种分子id构建经对SSR引物筛选,用11对引物组合扩增的等位基因构建甜高粱品种特异的分子身份证,并用其区分了参试的142份甜高粱种质资源。PCR基本反应体系总体积为20μL,含10mmolL品种分子ID可以分为两类,一类以特异等位基因区分品种,另一类以多个引物的等位基因组合区分品种。由于没有检测到特异等位基因,可用2对