水稻優(yōu)異資源分子身份證的建立

辜大川等

摘要：研究稻種資源遺傳多樣性，發(fā)掘與利用優(yōu)異種質(zhì)資源是水稻品種改良及種質(zhì)創(chuàng)新的基礎(chǔ)。利用中國農(nóng)業(yè)部水稻品種鑒定ＤＮＡ指紋方法中推薦的２４對ＳＳＲ引物，對２７個(gè)優(yōu)異水稻種質(zhì)資源材料進(jìn)行遺傳多樣性分析，計(jì)算遺傳相似系數(shù)并進(jìn)行聚類分析，分類結(jié)果與品種親緣關(guān)系基本一致。在此基礎(chǔ)上，通過構(gòu)建各種質(zhì)資源材料的指紋圖譜，建立相應(yīng)的分子身份證并探索新的建立方法，以方便區(qū)分各個(gè)種質(zhì)資源。

關(guān)鍵詞：水稻；分子標(biāo)記；遺傳多樣性；種質(zhì)資源；分子身份證

中圖分類號：Ｓ５１１；Ｑ７８９ 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：Ａ 文章編號：0439－８114（２０12）24－5579-05

水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）是重要的糧食作物，不同的地理、生態(tài)、人文環(huán)境形成了豐富多樣的種質(zhì)資源。優(yōu)良種質(zhì)資源長期保存的費(fèi)用昂貴，收集新資源、鑒定和淘汰重復(fù)的資源是種質(zhì)資源研究的經(jīng)常性任務(wù)。隨著分子生物學(xué)的發(fā)展，分子標(biāo)記技術(shù)已廣泛應(yīng)用于水稻種質(zhì)資源研究。研究以２７個(gè)優(yōu)異水稻種質(zhì)資源（包括１５個(gè)優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源和１２個(gè)光溫敏核不育種質(zhì)資源）為材料，進(jìn)行ＳＳＲ分析、多樣性評價(jià)和聚類分析，以期為這些稻種資源的遺傳改良和雜交配組提供參考；同時(shí)制定各稻種資源的分子身份證，為品種的保護(hù)提供依據(jù)；進(jìn)而探索新的分子身份證數(shù)據(jù)記錄方法的可行性，擬在不影響結(jié)果準(zhǔn)確性的前提下，減少工作量，簡化步驟，為稻種資源鑒定提供技術(shù)支持。

１ 材料與方法

１．１ 試驗(yàn)材料

選?。保祩€(gè)水稻優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源和１２個(gè)水稻光溫敏核不育種質(zhì)資源作為供試材料（表１）。

１．２ 試驗(yàn)方法

１．２．１ ＳＳＲ引物選擇 采用中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水稻品種鑒定ＤＮＡ指紋方法》（ＮＹ／Ｔ１４３３－２００７）［１］中所推薦使用的２４對核心引物。

１．２．２ 水稻基因組ＤＮＡ的提取 參照Ｍｕｒｒａｙ等［２］的ＣＴＡＢ法對水稻基因組ＤＮＡ進(jìn)行提取并適當(dāng)修改。

１．２．３ ＰＣＲ反應(yīng)及產(chǎn)物分離 ＰＣＲ反應(yīng)及產(chǎn)物分離參照中華人民共和國農(nóng)業(yè)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)ＮＹ／Ｔ１４３３－２００７［１］。

２ 結(jié)果與分析

２．１ ＳＳＲ標(biāo)記的多態(tài)性

２４對ＳＳＲ引物在２７個(gè)資源中共擴(kuò)增出了１０４個(gè)等位變異片段，平均每對引物擴(kuò)增的條帶數(shù)為４．３條，圖１是引物RM274擴(kuò)增的結(jié)果，24對引物擴(kuò)增的遺傳多樣性信息如表２所示。由表2可知，引物擴(kuò)增的條帶數(shù)從２條至７條不等，其中ＳＳＲ引物ＲＭ２１９與ＲＭ２５８擴(kuò)增的條帶數(shù)均為７，為所有引物中最多。從各引物擴(kuò)增的條帶數(shù)量分布上來看，擴(kuò)增條帶數(shù)為２條和７條的引物數(shù)量均為２對，各占８．３％，擴(kuò)增條帶數(shù)為６條的引物數(shù)量為３對，占１２．５％，此外，分別有４對引物擴(kuò)增的條帶數(shù)為３和５條，各占１６．７％，而擴(kuò)增條帶數(shù)量為４條的引物有９對，數(shù)量最多，占３７．５％，即等位基因位點(diǎn)為３～５個(gè)的引物占全部引物的７０．８％。２４對ＳＳＲ引物在２７個(gè)資源中的平均Ｎｅｉ基因多樣性指數(shù)為０．５３３，不同引物的Ｎｅｉ基因多樣性指數(shù)變化范圍為０．０７１～０．８２０。由于Ｎｅｉ基因多樣性指數(shù)是等位基因數(shù)和頻率的函數(shù)［４］，因此具有較高基因多樣性指數(shù)的ＳＳＲ標(biāo)記（如ＲＭ２５８）具有較高的檢測效率。

２４對ＳＳＲ引物在１５個(gè)優(yōu)質(zhì)水稻資源中共擴(kuò)增出８５條條帶，引物擴(kuò)增的條帶數(shù)從２條至６條不等，平均每對ＳＳＲ引物擴(kuò)增的條帶數(shù)為３．５條；不同引物的Ｎｅｉ基因多樣性指數(shù)變化范圍為０．１２４～０．７３８，平均Ｎｅｉ基因多樣性指數(shù)為０．４８２。而在光溫敏核不育資源中共擴(kuò)增出７６條條帶，每對引物的擴(kuò)增條帶數(shù)同樣從２條至６條不等，平均每對ＳＳＲ引物擴(kuò)增條帶數(shù)為３．２條；不同引物的Ｎｅｉ基因多樣性指數(shù)變化范圍為０～０．７７８，平均Ｎｅｉ基因多樣性指數(shù)為０．４９７，略高于優(yōu)質(zhì)資源。

２．２ 水稻資源間的遺傳相似性分析

根據(jù)ＳＳＲ分子標(biāo)記數(shù)據(jù)得到的在優(yōu)質(zhì)資源和光溫敏核不育資源總共２７個(gè)資源中的遺傳相似系數(shù)變化范圍為０．５４８１～０．９３２７，平均遺傳相似系數(shù)為０．７５３６，其中資源１８９２Ｓ和Ｃ８１５Ｓ的遺傳相似系數(shù)最大，為０．９３２７，表明兩者的親緣關(guān)系在所用試驗(yàn)種質(zhì)資源中較近；資源０４－６５７與０４－６５８的遺傳相似系數(shù)最小，為０．５４８１，表明兩者的親緣關(guān)系在所用試驗(yàn)種質(zhì)資源中較遠(yuǎn)。忽略優(yōu)質(zhì)資源和光溫敏核不育資源各自自身的聚類，兩個(gè)資源群體間的遺傳相似系數(shù)為０．５８６５～０．８８４６，其中遺傳相似系數(shù)為０．８８４６的兩個(gè)資源分別是Ｂａｓｍａｔｉｓｕｐｅｒｆｉｎｅ與２３０１Ｓ，而遺傳相似系數(shù)為０．５８６５的兩個(gè)資源分別是０４－６５８和１１０３Ｓ。

將優(yōu)質(zhì)資源的ＳＳＲ分子標(biāo)記數(shù)據(jù)單獨(dú)統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行遺傳相似系數(shù)的計(jì)算，其變化范圍為０．４４７１～０．８７０６，平均遺傳相似系數(shù)為０．７０４３。優(yōu)質(zhì)資源霸王占與９５９８的遺傳相似系數(shù)最大（０．８７０６），而優(yōu)質(zhì)資源０４－６５７與０４－６５８的遺傳相似系數(shù)最?。ǎ埃矗矗罚保?，該結(jié)果與２７個(gè)資源總體聚類結(jié)果吻合。

將光溫敏核不育資源的ＳＳＲ分子標(biāo)記數(shù)據(jù)單獨(dú)統(tǒng)計(jì)，進(jìn)行遺傳相似系數(shù)的計(jì)算，其變化范圍為０．４４７４～０．９０７９，平均遺傳相似系數(shù)為０．６５７３。不育資源１８９２Ｓ和Ｃ８１５Ｓ的遺傳相似系數(shù)最大（０．９０７９），該結(jié)果符合２７個(gè)資源總體聚類結(jié)果，而不育資源１１０３Ｓ與ＨＮ５Ｓ－１２的遺傳相似系數(shù)最?。ǎ埃矗矗罚矗?/p>

２．３ 水稻資源間的聚類分析

圖２、圖3、圖4分別為優(yōu)質(zhì)資源、光溫敏核不育資源以及優(yōu)質(zhì)和光溫敏核不育資源總體的ＵＰＧＭＡ聚類分析結(jié)果。從圖２可以看出，在遺傳相似系數(shù)０．５８處，可以將優(yōu)質(zhì)資源分為兩類，Ⅱ類只包含一個(gè)泰國資源０４－６５８，剩下的其他１４個(gè)資源為Ⅰ類，表明泰國資源０４－６５８與其他優(yōu)質(zhì)資源的親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。在Ⅰ類中，在遺傳相似系數(shù)接近０．７２處，又可分為５類，鑒真２號、Ｂａｓｍａｔｉ、晚秈９８分別單獨(dú)為一類，泰國資源０４－６５７與Ｂａｓｍａｔｉｓｕｐｅｒｆｉｎｅ聚為一類，以鄂中５號、銀占等為代表的湖北資源聚為一類，以西山占、霸王占等為代表的廣西資源聚為一類，分類大致接近于同一地理資源來源聚為一類。分析不育資源聚類分析圖（圖３），在遺傳相似系數(shù)０．６１處，可將這些不育資源分為三類，Ⅰ類中的資源有１８９２Ｓ、Ｃ８１５Ｓ、Ｙ５８Ｓ、15S、培矮６４Ｓ、ＨＮ５Ｓ－１２和ＨＮ５Ｓ－１１，這7個(gè)資源中的前3個(gè)均與培矮６４Ｓ有親緣關(guān)系；Ⅱ類資源有２３０１Ｓ、廣占６３Ｓ、Ｍ６３０３Ｓ和ＨＤ９８０２Ｓ，其中的Ｍ６３０３Ｓ與廣占６３Ｓ存在系譜上的親緣關(guān)系；Ⅲ類材料僅有１１０３Ｓ。分析優(yōu)質(zhì)資源和不育資源的聚類分析圖（圖４），在遺傳相似系數(shù)０．７０處可將２７個(gè)資源分為四類，Ⅱ類包含珠海占與１１０３Ｓ，Ⅲ類為晚秈９８，Ⅳ類包含０４－６５８與ＨＤ９８０２Ｓ，其他２２個(gè)資源組成Ⅰ類。