人工合成六倍體小麥的ISSR位點(diǎn)遺傳多樣性分析

羅　琴,楊在君,彭正松,魏淑紅,廖明莉

(西華師范大學(xué),西南野生動(dòng)植物資源保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 南充　637009)

?

人工合成六倍體小麥的ISSR位點(diǎn)遺傳多樣性分析

羅琴,楊在君,彭正松,魏淑紅,廖明莉

(西華師范大學(xué),西南野生動(dòng)植物資源保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,四川 南充637009)

為了解人工合成六倍體小麥品種的遺傳多樣性,選用了100條ISSR引物對11份人工合成小麥和3個(gè)普通小麥材料(TP、HTS-1、CS)進(jìn)行了遺傳多樣性分析。篩選出了42條引物可用于遺傳多樣性分析,其中有24條引物對供試材料具有較強(qiáng)的鑒別能力。42條引物共擴(kuò)增出了273個(gè)條帶,每條引物擴(kuò)增出的條帶數(shù)是3～12,平均每條為6.5,同時(shí)檢測到在14份小麥試材中有170(占62.3%)個(gè)等位變異位點(diǎn),引物等位變異數(shù)為1～11,平均每個(gè)位點(diǎn)出現(xiàn)4.5個(gè)等位變異。42條引物擴(kuò)增產(chǎn)物的多態(tài)性信息量(PIC)為0.499～0.879,平均為0.767,多數(shù)引物擴(kuò)增的多態(tài)性信息量在0.800左右。14份材料間的遺傳相似系數(shù)為0.663～0.934,平均為0.790。根據(jù)材料間的遺傳相似系數(shù)聚類,14個(gè)材料被聚為3類,其中聚為第2類的試材最多。本研究表明,14份小麥材料遺傳相似性較大,親緣關(guān)系較近,但參試材料總體遺傳多樣性水平較高。聚類分析結(jié)果與試材系譜及親本來源相吻合。結(jié)果表明ISSR標(biāo)記技術(shù)可應(yīng)用于物種的鑒別、遺傳多樣性研究和遺傳圖譜構(gòu)建。

人工合成六倍體小麥;遺傳多樣性;ISSR;聚類分析

物種的遺傳多樣性越高,對環(huán)境改變的適應(yīng)能力也就越強(qiáng),那么就越容易擴(kuò)展其分布范圍及拓展新的環(huán)境,即便是占優(yōu)勢的無性繁殖物種也不能例外[1-2]。自1949年起,我國的小麥經(jīng)歷了多次更換品種,每經(jīng)過一次更換小麥的生產(chǎn)都將出現(xiàn)較大突破[3]。近年來,盡管對小麥的品質(zhì)或?qū)δ骋划a(chǎn)區(qū)小麥的遺傳多樣性進(jìn)行了許多研究,但其遺傳改良進(jìn)度仍然較慢,育種親本的品質(zhì)或較少的種類可能是出現(xiàn)此現(xiàn)狀的原因,加之長期的定向選擇造成了種質(zhì)資源基礎(chǔ)逐漸變窄,從而阻礙了遺傳基礎(chǔ)的拓寬以及種質(zhì)資源的創(chuàng)新[4-6],也有可能是因?yàn)槟壳斑M(jìn)行綜合研究的親本材料較少,導(dǎo)致了研究者對當(dāng)前親本材料的遺傳變異缺乏完全的了解[7]。因此,通過種質(zhì)資源創(chuàng)新和品種改良來提高小麥的產(chǎn)量,已經(jīng)成為全球眾多育種學(xué)家追求的目標(biāo)[8]。遠(yuǎn)緣雜交技術(shù)是小麥進(jìn)行遺傳改良的有效途徑。一些學(xué)者采用此途徑已經(jīng)培育出具有較強(qiáng)的抗病、抗逆的人工合成六倍體小麥(Synthetic hexaploid wheat)品種[9-13]。人工合成六倍體小麥?zhǔn)抢盟谋扼w小麥如硬粒小麥(Durum wheat,2n=4x=28,AABB)與節(jié)節(jié)麥(Ae.tauschiiCoss,2n=2x=14,DD)進(jìn)行人工雜交,獲得F1單倍體,攜帶有A、B、D染色體組(2n=3x=21,ABD),再用秋水仙堿處理該單倍體得到六倍體小麥[14]。目前,人工合成六倍體小麥?zhǔn)抢脙?yōu)良基因的重要橋梁資源之一,對其優(yōu)良基因的挖掘和利用成為全球小麥育種學(xué)者關(guān)注的熱點(diǎn)問題[15]。

簡單序列重復(fù)區(qū)間擴(kuò)增多態(tài)性 (Inter-simple sequence repeat,ISSR),是Zietkiewicz等[16]以基因組中微衛(wèi)星序列設(shè)計(jì)含錨定堿基的寡聚核苷酸鏈為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)引物,其長度幾乎都在15～24 bp[17],串聯(lián)重復(fù)及幾個(gè)非重復(fù)的錨定堿基是由1～4個(gè)堿基組成,這使得引物能夠與基因組DNA中SSR的5′或3′末端結(jié)合,讓位于反向排列、間隔不大的重復(fù)序列間的DNA片段能順利進(jìn)行PCR擴(kuò)增,故該分子標(biāo)記是以SSR及PCR反應(yīng)為基礎(chǔ)發(fā)展起來的一種新的標(biāo)記技術(shù)[18-19]。PCR產(chǎn)物通過聚丙烯酰胺或瓊脂糖凝膠電泳檢測,經(jīng)硝酸銀或溴化乙錠(EB)染色來檢測擴(kuò)增的DNA片段多態(tài)性,DNA片段的多態(tài)性能夠反映出基因組相應(yīng)區(qū)域DNA的多態(tài)性[20]。ISSR標(biāo)記技術(shù)由于結(jié)合了SSR和AFLP的高多態(tài)性、較好精確度以及RAPD的通用性等優(yōu)點(diǎn)[21],所以近幾年來生物學(xué)家們非常重視此項(xiàng)技術(shù),同時(shí)已將其廣泛應(yīng)用于許多植物遺傳研究中[22]。

本試驗(yàn)通過ISSR標(biāo)記對11份人工合成六倍體小麥和3個(gè)普通小麥材料的遺傳多樣性進(jìn)行了分析,為研究小麥不同材料鑒別、基因定位、遺傳多樣性分析及拓寬小麥種質(zhì)資源提供一定的理論依據(jù)。

1　材料和方法

1.1供試材料

小麥三雌蕊突變體(TP)、小麥雄蕊同源轉(zhuǎn)化為雌蕊突變體(HTS-1)和中國春(CS)由西南野生動(dòng)植物資源保護(hù)教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室保存。人工合成小麥Syn-SAU-1、Syn-SAU-3、Syn-SAU-16、Syn-SAU-32和Syn-SAU-59由四川農(nóng)業(yè)大學(xué)劉登才研究員提供。人工合成小麥Elite2-2、Elite2-6、Elite2-10、Elite2-21、Elite2-33 和Syn769由四川省農(nóng)科院生物技術(shù)與核技術(shù)研究所楊武云研究員提供。人工合成小麥的系譜見表1。

表1　人工合成小麥系譜

1.2DNA提取

小麥種子在27 ℃黑暗條件下萌發(fā),待長出根后,在光照下培養(yǎng)5～7 d,取幼嫩葉片,按照Biotechnology 公司的多糖多酚植物DNA提取試劑盒提取小麥葉片基因組DNA。

1.3PCR擴(kuò)增與瓊脂糖凝膠電泳

由上海生物工程公司合成Nagaoka等[23]的100條ISSR引物序列。PCR反應(yīng)總體系為10 μL,其中包括5 μL 2×TaqPCR MasterMix,3 μL ddH2O,1 μL(10 ng/μL)ISSR引物,1 μL DNA。PCR反應(yīng)程序?yàn)?94 ℃預(yù)變性3 min后進(jìn)入循環(huán),循環(huán)為:94 ℃變性30 s,50～60 ℃退火30 s(退火溫度根據(jù)具體引物而定),72 ℃延伸 1 min,共35個(gè)循環(huán)。循環(huán)完成后72 ℃繼續(xù)延伸5 min,最后4 ℃保存。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物用1.5%的瓊脂糖凝膠電泳檢測。

1.4數(shù)據(jù)分析

2　結(jié)果與分析

2.1ISSR分子標(biāo)記多態(tài)性分析

選用Nagaoka 等[23]的100條ISSR引物對11份人工合成小麥和3個(gè)普通小麥材料(TP、HTS-1、CS)進(jìn)行PCR擴(kuò)增,其中42條引物能夠得到重復(fù)性較好的條帶,且具多態(tài)性(表2)。因此,選取了這42條ISSR引物進(jìn)行遺傳多樣性分析。14份材料共擴(kuò)增出273個(gè)條帶,每條引物擴(kuò)增出的條帶數(shù)是3～12,平均為6.5,其中引物UBC836擴(kuò)增的條帶數(shù)最多,為12條,最少的只有3條,分別為UBC840、UBC858和UBC888;共檢測到170(占62.3%)個(gè)等位變異位點(diǎn),等位變異位點(diǎn)數(shù)為1～11,平均等位變異位點(diǎn)4.5個(gè),不同引物擴(kuò)增的譜帶多態(tài)性具有明顯的差異。引物UBC873等位變異頻率最低(20%),引物UBC840、UBC845、UBC849、UBC854和UBC858的等位變異頻率達(dá)100%,變幅較大。按照Anderson等[24]的方法計(jì)算了42條高效引物對14份供試材料的位點(diǎn)多態(tài)性信息量(PIC)的值。PIC值為0.499～0.879,平均為0.767,變化范圍比較大,其中引物UBC836檢測到11個(gè)等位位點(diǎn)變異,PIC值最高,PIC值在0.800以上的幾乎占50%,某些引物的PIC值偏低,如UBC824(0.508)和UBC888(0.499),某個(gè)等位變異頻率較高,可能是其優(yōu)異等位變異在長期育種過程中被選擇并保留下來[25]。圖1為引物UBC879的擴(kuò)增結(jié)果。總體而言,42條引物在材料間多態(tài)性較高。從表2中還可看出引物的等位變異位點(diǎn)數(shù)與多態(tài)信息量不一致,與馬艷明[18]的研究結(jié)果一致,其原因可能與標(biāo)記數(shù)量或種質(zhì)本身的遺傳基礎(chǔ)有關(guān)[26]。 42條引物中有24條引物在12份供試材料(Syn-SAU-16和Elite2-21無特異性條帶)中能擴(kuò)增出特異性條帶(表3)。結(jié)果表明,這42條ISSR引物能夠用于小麥不同材料的鑒別,有利于進(jìn)一步對小麥種質(zhì)資源進(jìn)行遺傳多樣性分析等研究[27]。

表2　ISSR-PCR擴(kuò)增產(chǎn)物多態(tài)性

表3　特異性條帶統(tǒng)計(jì)結(jié)果

注:括號外數(shù)字表示特異條帶的大小(bp),括號內(nèi)的數(shù)字是供試材料的編號?！?”.特異缺失條帶。編號:1.TP;2.HTS-1;3.Syn-SAU-1;4.Syn-SAU-3;5.Syn-SAU-16;6.Syn-SAU-32;7.Syn-SAU-59;8.Elite2-2;9.Elite2-6;10.Elite2-10;11.Elite2-21;12.Elite2-33;13.Syn769;14.CS。圖1、表4同。

Note:The figures out of brackets mean the molecular weights of the specific bands(bp) and the figures in brackets are the numbers of materials studied.Symbols of “*” mean specific missing bands.Number:1.TP;2.HTS-1;3.Syn-SAU-1;4.Syn-SAU-3;5.Syn-SAU-16;6.Syn-SAU-32;7.Syn-SAU-59;8.Elite2-2;9.Elite2-6;10.Elite2-10;11.Elite2-21;12.Elite2-33;13.Syn769;14.CS.The same as Fig.1,Tab.4.

M.2 000 bp Markers。

2.2遺傳差異分析

利用分析軟件NTSYS2.1計(jì)算各材料間的遺傳相似系數(shù)(GS),14份小麥材料的遺傳相似系數(shù)矩陣見表4。遺傳相似系數(shù)(GS)為0.663～0.934,平均為0.790,遺傳相似性變化較大且較高。在這些材料中,Syn-SAU-1與Syn-SAU-16間的遺傳相似性最高,遺傳距離最小,GS值高達(dá)0.934,說明親緣關(guān)系最近;TP、HTS-1和CS之間的GS值(>0.802)高于它們與人工合成小麥之間的GS值(<0.802),表明前三者之間的遺傳相似性更高;Syn-SAU-3與Elite2-10、 Elite2-21及TP的GS值分別為0.663,0.674,0.681,CS與Syn-SAU-1、Syn-SAU-3、Syn-SAU-16及Syn-SAU-32之間的GS值也均小于0.700,則表明它們兩兩之間的遺傳距離較大,親緣關(guān)系較遠(yuǎn);且Syn-SAU-3與Elite2-10之間的GS值最小(0.663),遺傳距離最大,即兩者之間的親緣關(guān)系最遠(yuǎn)。

2.3聚類分析

利用ISSR遺傳相似性矩陣按UPGMA方法進(jìn)行聚類分析,構(gòu)建了各供試材料的親緣關(guān)系圖(圖2)。聚類結(jié)果顯示,遺傳相似系數(shù)為0.663～0.934。當(dāng)遺傳相似系數(shù)為0.73時(shí),供試材料可聚為2個(gè)大類,除了Syn-SAU-1、Syn-SAU-3、Syn-SAU-16及Syn-SAU-59被聚為第2大類外,其余材料都被聚為第1大類。在不同的遺傳相似性水平上,第1大類又可分為不同的亞類,當(dāng)遺傳相似性系數(shù)為0.75時(shí),可分為2個(gè)亞類,第1亞類包括TP、HTS-1和CS,都來源普通地方品種,其余的為第2亞類,都為人工合成小麥;在0.78水平上,可分為3個(gè)亞類,第2亞類的Syn-SAU-32單獨(dú)又聚為1類,其余聚為1類,它們之間親本材料來源差異較大。當(dāng)遺傳相似性系數(shù)為0.93時(shí),供試的14份小麥材料可被全部區(qū)分開。由聚類結(jié)果顯示,人工合成小麥中部分材料間親本來源或地理環(huán)境相同,造成材料間親緣關(guān)系較近,遺傳相似度偏高,被聚為1類,如第2亞類中除Syn-SAU-32外的其他人工合成小麥,它們均是由CMMYT的硬粒小麥-節(jié)節(jié)麥人工合成的材料;被聚為第2大類的Syn-SAU-1、Syn-SAU-3及Syn-SAU-59之間的二倍體親本均是來自中東的節(jié)節(jié)麥(AS60),然而Syn-SAU-1與Syn-SAU-16的四倍體親本均為圓錐小麥,故兩者又被聚為其中的1個(gè)小類。由此可見,ISSR分子標(biāo)記可以準(zhǔn)確地確立各供試材料之間的遺傳差異和親緣關(guān)系。

表4　14份小麥材料的遺傳相似系數(shù)矩陣

圖2　14個(gè)小麥材料的ISSR標(biāo)記聚類結(jié)果

3　討論

3.1ISSR標(biāo)記多態(tài)性位點(diǎn)研究

ISSR是一項(xiàng)以PCR為基礎(chǔ)的分子標(biāo)記技術(shù),自誕生以來,由于其具有豐富的多態(tài)性信息含量、高的靈敏度、重復(fù)性好及技術(shù)簡單等諸多優(yōu)點(diǎn),已被廣泛應(yīng)用于品種鑒定、種質(zhì)資源以及遺傳多樣性等方面的研究[20,28-30]。張述義等[31]利用篩選出的11條引物對33株供試菌株進(jìn)行ISSR-PCR擴(kuò)增,多態(tài)性位點(diǎn)比例達(dá)86.7%。沈程文等[32]選用15條ISSR引物對30份廣東茶樹品種進(jìn)行PCR擴(kuò)增,多態(tài)性比率為96.89%。季志仙等[33]對羅文彬等[34]通過進(jìn)一步改進(jìn)和簡化的研究,針對性選出其中的6條ISSR引物對17份浙江省甘薯品種資源進(jìn)行了分析,多態(tài)性比率明顯提高了40.66%(50.25%與90.91%)。朱巖芳[35]對8個(gè)近親小麥品種選用100條ISSR引物進(jìn)行擴(kuò)增,篩選出6條多態(tài)性ISSR引物可用于品種的鑒別。本試驗(yàn)選用與朱巖芳[35]相同的100條ISSR引物對11份人工合成六倍體小麥和3份普通小麥材料(TP、HTS-1、CS)進(jìn)行PCR擴(kuò)增,多態(tài)性水平為20%～100%,平均62.3%。由此可見,ISSR分子標(biāo)記應(yīng)用于不同的研究對象,多態(tài)性相差較大,原因可能是選取的材料之間遺傳差異不同,或者引物選取隨機(jī)性,某些引物序列能否在該材料中擴(kuò)增出來等[36-37]。本試驗(yàn)還得出篩選出的42條多態(tài)性引物中有24條引物能夠擴(kuò)增出特異性條帶或特異性缺失條帶,這一結(jié)論與朱巖芳[35]報(bào)道一致,可用于不同材料的鑒定,但本試驗(yàn)篩選出多態(tài)性引物更多,可能與供試材料之間的親緣關(guān)系遠(yuǎn)近有關(guān)。

3.2參試小麥材料的遺傳多樣性與親緣關(guān)系研究

14份材料間的遺傳相似系數(shù)平均為0.790,最大的為0.934,遺傳相似性較大。部分材料間遺傳相似系數(shù)較低(低于0.700),可為種質(zhì)資源創(chuàng)新提供較好的背景材料。但大多數(shù)材料之間的遺傳相似性較大,幾乎均在0.800左右,尤其是Syn-SAU-1與Syn-SAU-16的GS高達(dá)0.934,究其原因可能是親本來源相對狹窄,且部分參試材料共用親本,故有待于進(jìn)一步拓寬遺傳基礎(chǔ)。聚類結(jié)果顯示,由于材料之間的二倍體或四倍體親本的不同被聚為3個(gè)亞類,由于各自獨(dú)特的地理氣候環(huán)境,農(nóng)科院從CIMMYT引進(jìn)的人工合成小麥、四川農(nóng)業(yè)大學(xué)培育出的人工合成小麥及我國的3份普通小麥材料分別被聚為一類,可說明材料的遺傳相似性與地理來源有一定的關(guān)聯(lián)。但Syn-SAU-32與其他來自四川農(nóng)業(yè)大學(xué)的人工合成小麥材料沒有聚在一起,其原因是它們之間二倍體親本的不同,二倍體親本在多倍化過程中D基因組序列對新物種基因組的形成具有重要的調(diào)節(jié)作用[38]。楊松杰等[39]采用SSR標(biāo)記對117份人工合成六倍體小麥后代衍生群體在DNA水平上進(jìn)行了遺傳多樣性分析,檢測到A、B、D基因組的多態(tài)信息量,D基因組表現(xiàn)最低;聚類分析顯示D基因組遺傳相似系數(shù)最高,Syn-SAU-32的聚類結(jié)果與此研究相吻合。同時(shí)楊松杰等[39]的聚類結(jié)果顯示材料之間的親緣關(guān)系能夠反映出(基因型間)系譜信息,遺傳相似性能夠反映品種間的親緣關(guān)系[40],但本試驗(yàn)還發(fā)現(xiàn),地理環(huán)境越相似,GS值越大,遺傳差異越小,親緣關(guān)系就越近,相反,地理環(huán)境相差越大,親緣關(guān)系就越遠(yuǎn)。此結(jié)果可表明地理生態(tài)環(huán)境對小麥種質(zhì)的遺傳變異影響很大。郭郁頻等[41]和張雪等[42]的研究中也顯示,地形地貌的差異也可以使植物基因發(fā)生變異。

3.3SSR與ISSR分析小麥遺傳多樣性的比較及其利用

采用的標(biāo)記技術(shù)和材料若不同,所得出的結(jié)論也可能不盡相同。劉路平等[43]對2011-2012年度國家黃淮冬麥區(qū)42個(gè)小麥品種(系)的遺傳差異情況進(jìn)行了分析,研究結(jié)果表明,每個(gè)SSR位點(diǎn)多態(tài)性信息指數(shù)(PIC)為0.09～0.77,平均為0.53;品種間遺傳相似系數(shù)(GS)為0.15～0.88,平均為0.52,可見部分參試品種具有較大遺傳差異,為親本利用提供了一定的參考信息。楊松杰等[39]采用微衛(wèi)星標(biāo)記分析的研究結(jié)果表明,人工合成六倍體小麥衍生后代高代群體系的A、B、C基因組PIC值A(chǔ)>B>C,且遺傳差異較高,遺傳相似系數(shù)較低,具有較高的遺傳多樣性水平,還得出可以通過人工合成六倍體小麥的基因庫改良現(xiàn)代小麥,拓寬遺傳基礎(chǔ),降低生物和非生物之間脅迫的程度。本試驗(yàn)結(jié)果表明,14份材料的PIC值為0.499～0.879,遺傳相似系數(shù)為0.663～0.934,其中的3個(gè)普通小麥材料與人工合成小麥之間的遺傳差異較大,可為小麥種質(zhì)資源的創(chuàng)新提供一定的參考價(jià)值,同時(shí)也可應(yīng)用于他們之間進(jìn)一步的基因定位和分子圖譜構(gòu)建等領(lǐng)域[44],但總體遺傳多樣水平較高。所以,針對某種材料采用特定的分子標(biāo)記方法分析遺傳多樣性顯得尤為重要。

本試驗(yàn)以11份人工合成六倍體小麥和3份普通小麥材料(TP、HTS-1、CS)為對象,選用了100條ISSR引物對其進(jìn)行了遺傳多樣性分析,分析結(jié)果表明,42條引物可以明顯擴(kuò)增出穩(wěn)定多態(tài)性的條帶,其中24條引物對參試材料具有較強(qiáng)的鑒別能力。42條引物共擴(kuò)增出了273個(gè)條帶,有170(占62.3%)個(gè)條帶發(fā)生等位變異;42條引物擴(kuò)增產(chǎn)物的多態(tài)性信息量PIC為0.499～0.879,平均為0.767,多數(shù)引物擴(kuò)增的多態(tài)性信息量在0.800左右。14份材料間的遺傳相似系數(shù)為0.663～0.934,平均為0.79。利用UPGMA法進(jìn)行聚類分析,14份材料被聚為3類,地理環(huán)境相近的材料容易聚在一起。聚類結(jié)果顯示出11份人工合成小麥與3個(gè)普通小麥之間的遺傳相似性較小,可為種質(zhì)資源創(chuàng)新提供參考依據(jù),同時(shí)可應(yīng)用于基因定位、連鎖遺傳分析以及遺傳圖譜構(gòu)建等方面的研究。

[1]黃敏,王奇志.中國入侵嚴(yán)重地區(qū)假臭草遺傳多樣性研究[D].泉州:華僑大學(xué),2014.

[2]黎麗倩,李妮亞,劉強(qiáng).入侵海南和廣東的外來植物假臭草遺傳多樣性的ISSR分析[J].生態(tài)學(xué)雜志,2014,33(3):611-617.

[3]莊巧生.中國小麥品種改良及系譜分析[M].北京:中國農(nóng)業(yè)出版社,2003:2-30.

[4]余馬.人工合成六倍體小麥遺傳圖譜構(gòu)建及重要育種目標(biāo)性狀QTL定位研究[D].雅安:四川農(nóng)業(yè)大學(xué),2013.

[5]郝晨陽,王蘭芬,張學(xué)勇,等.我國育成小麥品種的遺傳多樣性演變[J].中國科學(xué)C輯,2005,35(5):408-415.

[6]蘇集華,王莉,秦金燕,等.小麥和擬斯卑爾脫山羊草(AegilopsspeltoidesTausch.)異源 融合體形成的技術(shù)體系建立[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2013,27(11):1610-1616.

[7]趙軍海,馮國華,劉東濤,等.小麥育種親本材料遺傳多樣性的SSR分析[J].麥類作物學(xué)報(bào),2009,29(6):982-986.

[8]湯永祿,朱華忠,李朝蘇,等.利用人工合成六倍體小麥育成的新品種川麥42的生態(tài)適應(yīng)性及產(chǎn)量潛力研究[J].西南農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào),2007,20(2):275-280.

[9]Schachtman D P,Lagudah E S,Munns Rana.The expression of salt tolerance fromTriticumtauschiiinhexaploid wheat[J].Theoretical and Applied Genetics,1992,84:714-719.

[10]Limin A E,Fowler D B.Inheritance of cold hardiness inTriticumaestivum×synthetic hexaploid wheat crosses[J].Plant Breeding,1993,110:103-108.

[11]Del Blanco I A,Rajaram S,Kronstad W E.Agronomic potential of synthetic hexaploid wheat-derived populations[J].Crop Science,2001,41:670-676.

[12]鄧新賢.抗條銹病新小種小麥品系的抗性鑒定,遺傳分析及SSR分子標(biāo)記[D].重慶:西南大學(xué),2013.

[13]任強(qiáng),劉慧娟,陳洋,等.人工合成小麥CI191抗條銹病基因的鑒定及分子標(biāo)記定位[J].作物學(xué)報(bào),2010,36(5):721-727.

[14]Mujeeb-Kazi A R V,Roldan S.Conservation of the genetic variation ofTriticumtauschii(Coss)Schmalh.(Aegilopssquarrosaauct.non L.)in synthetic hexaploid wheats(T.turgidumL.S.lat.×T.tauschii;2n=6x=42,AABBDD)and its potential utilization for wheat improvement[J].Genetic Resources and Crop Evolution,1996,43(2):129-134.

[15]Zhang X Z,Zhao B,Chen L,et al.Molecular mapping of powdery mildew resistance genes in wheat line 91260[J].Journal of Triticeae Crops,2015,35(8):1067-1075.

[16]Zietkiewicz E,Rafalski A,Labuda D.Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR)-anchored polymerase chain reaction amplification[J].Genomics,1994,20(2):176-183.

[17]馬艷明,劉志勇,王浩,等.新疆孜然種質(zhì)資源的ISSR標(biāo)記分析[J].新疆農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,45(1):70-74.

[18]馬艷明.黃淮麥區(qū)小麥品種(系)的遺傳多樣性分析[D].泰安:山東農(nóng)業(yè)大學(xué),2004.

[19]邱天,龐勁松.小麥異源多倍體中親本基因組相互作用產(chǎn)生快速基因組變異的ISSR標(biāo)記分析[J].東北師大學(xué)報(bào),2011,43(2):0124-0128.

[20]張立榮,劉大群,徐大慶,等.小麥ISSR分析初探[J].河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,27(1):001-0013.

[21]丁海燕,梁晨,趙洪海,等.山東省小麥禾谷孢囊線蟲rDNA-ITS序列特征和基于ISSR的遺傳多樣性分析[J].植物病理學(xué)報(bào),2015,45(3):326-336.

[22]張瑜,黃琳凱,張新全,等.柳枝稷種質(zhì)資源遺傳多樣性的ISSR分析[J].草業(yè)學(xué)報(bào),2013,22(6):213-222.

[23]Nagaoka A,Ogihara Y.Applicability of inter-simple sequence repeats Polymorphisms in wheat for use as DNA markers in comparison to RFLP and RAPD markers[J].Theoretical and Applied Genetics,1997,94(5):597-602.

[24]Anderson J A,Churchill G A,Autrique J E,et al.Optimizing parental selection for genetic linkagemaps[J].Genome,1993,36:181-186.

[25]曹廷杰,謝菁忠,吳秋紅,等.河南省近年審定小麥品種基于系譜和SNP標(biāo)記的遺傳多樣性分析[J].作物學(xué)報(bào),2015,41(2):197-206.

[26]Ali M L,Rajewski J F,Baenziger P S,et al.Assessment of genetic diversity and relationship among a collection of US sweet sorghum germplasm by SSR markers[J].Molecular Breeding,2008,21(4):497-509.

[27]李瑩瑩.牡丹CDDP分子標(biāo)記引物篩選及多態(tài)性分析[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2013,27(8):1099.

[28]Ammiraju J,Dholakia B B,Santra D K,et al.Identification of inter simple sequence repeat (ISSR) markers associated with seed size in wheat[J].Theoretical and Applied Genetics,2001,102(5):726-732.

[29]Wang Z Y,Liao L,Yuan X E,et al.Genetic diversity analysis of Cynodon dactylon (bermudagrass) accessions and cultivars from different countries based on ISSR and SSR markers[J].Biochemical Systematics and Ecology,2013,46:108-115.

[30]王惠梅,吳國林,江紹琳,等.基于SSR和ISSR的鄱陽湖流域野生菰資源的遺傳多樣性分析[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào),2015,16(1):133-141.

[31]張述義,李新鳳,韋曉艷,等.33 株尖孢鐮刀菌遺傳多樣性的ISSR分析[J].生態(tài)學(xué)雜志,2013,32(5):1195-1202.

[32]沈程文,黃建安,趙世浩,等.利用SRAP和ISSR標(biāo)記分析廣東茶樹種質(zhì)資源的遺傳多樣性[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2010,24(5):948-955.

[33]季志仙,王美興,范宏環(huán),等.基于ISSR指紋的甘薯食用品種的遺傳多樣性分析[J].核農(nóng)學(xué)報(bào),2014,28(7):1197-1202.

[34]羅文彬,蔡南通,邱永祥,等.甘薯種質(zhì)資源遺傳多樣性的ISSR分析[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2008,36(10):110-114.

[35]朱巖芳.農(nóng)作物品種分子標(biāo)記鑒定及指紋圖譜構(gòu)建研究[D].杭州:浙江大學(xué),2013.

[36]Ahmad F,Slinkard A E.Genetic-relationships in the genus cicer l as revealed by polyacrylamide-gel electrophoresis of seed storage proteins[J].Theoretical and Applied Genetics,1992,84(5/6):688-692.

[37]Labdi M,Robertson L D,Singh K B,et al.Genetic diversity and phylogenetic relationships among the annual Cicer species as revealed by isozyme polymorphism[J].Euphytica,1996,88(3):181-188.

[38]王變銀,翟軍,郝元峰,等.對人工合成小麥的微衛(wèi)星變異分析[J].作物學(xué)報(bào),2011,37(8):1491-1496.

[39]楊松杰,楊武云.人工合成六倍體小麥后代衍生群體遺傳多樣性檢測[J].分子植物育種,2008,6(2):268-276.

[40]劉巖,程須珍,王麗俠,等.基于SSR標(biāo)記的中國綠豆種質(zhì)資源遺傳多樣性研究[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2013,46(20):4197-4209.

[41]郭郁頻,任永霞,張穎超,等.早熟禾種質(zhì)資源ISSR遺傳多樣性分析[J].中國草地學(xué)報(bào),2014,36(3):28-46.

[42]張雪,劉青松,師文貴,等.25份無芒雀麥種質(zhì)資源遺傳多樣性的ISSR分析[J].草地學(xué)報(bào),2014,36(3):104-120.

[43]劉路平,朱傳杰,簡俊濤,等.黃淮麥區(qū)小麥新品種(系)的遺傳多樣性分析[J].類作物學(xué)報(bào),2013,33(6):1128-1133.

[44]王曉波,馬傳喜,何克勤,等.小麥2D染色體上多酚氧化酶(PPO)基因STS標(biāo)記的開發(fā)與應(yīng)用[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2008,41(6):1583-1590.

Evaluation of Genetic Diversity in Synthetic Hexaploid Wheats Using ISSR Markers

LUO Qin,YANG Zaijun,PENG Zhengsong,WEI Shuhong,LIAO Mingli

(China West Normal University,Key Laboratory of Southwest China Wildlife Resources Conservation,>Ministry of Education,Nanchong637009,China)

In order to understand the genetic diversity of synthetic hexaploid wheats,100 ISSR primers were used to detect the genetic diversity among 11 synthetic hexaploid wheats and three common wheat line (TP,HTS-1 and CS).The results indicated that 42 ISSR primers can be amplified clear bands,24 out of 42 primers had stronger ability to discriminate synthetic hexaploid wheats materials.All the 42 ISSR primers amplified 273 bands,per primer ranged from 3 to 12,with an average of 6.5.Among which 170 (62.3%) allelic variations were detected,the number of allelic variations per primer ranged from 1 to 11,with an average of 4.5.The value of allelic polymorphism information content (PIC) ranged from 0.499 to 0.879,on the average of 0.767 per primer,most of them over 0.800.The value of genetic similarity (GS) indexes of 14 materials based on the ISSR data varied from 0.663 to 0.934,with an average of 0.790.Cluster analysis showed that all of them in this study could be clustered into three groups,second group of which are more than any others.Cluster analysis revealed that genetic similarity of 14 materials were high,which suggested that the 14 materials had a near relationship.But overall the genetic diversity in the synthetic hexaploid wheats was relatively large.The cluster analysis also reflected the difference of pedigree and parental origin.All of these indicated that ISSR molecular marker technology can also be used to identification of breeds,evaluation of genetic diversity and construction of genetic maps in wheats.

Synthetic hexaploid wheats;Genetic diversity;ISSR;Cluster analysis

2016-03-20

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(31301319;31540041)

羅琴(1991-),女,四川宜賓人,在讀碩士,主要從事小麥遺傳育種研究。

楊在君(1981-),男,四川南充人,副教授,博士,主要從事小麥遺傳育種研究。

彭正松(1964-),男,四川南充人,教授,博士,主要從事小麥遺傳育種研究。

S512.03

A

1000-7091(2016)04-0119-07

10.7668/hbnxb.2016.04.020