郭曉麗，白麗榮

(衡水學(xué)院 生命科學(xué)系， 河北 衡水 053000)

10個小黑麥品種(系)的遺傳多樣性分析

郭曉麗，白麗榮

(衡水學(xué)院 生命科學(xué)系， 河北 衡水 053000)

采用RAPD分子標(biāo)記技術(shù)，對10個小黑麥品種(系)進(jìn)行遺傳多樣性分析，結(jié)果表明，通過PCR擴(kuò)增出384條帶，其中79條譜帶具有多態(tài)性，多態(tài)性比例為20.6%,平均擴(kuò)增條帶為20.3條，不同品種(系)間的遺傳相似系數(shù)在0.250～0.833。聚類分析表明，以遺傳相似系數(shù)0.580為閾值，可將10個小黑麥品種(系)分為3類。

小黑麥； RAPD； 遺傳多樣性； 聚類分析

小黑麥?zhǔn)怯尚←湆俸秃邴湆傥锓N經(jīng)種屬間有性雜交和雜種染色體數(shù)加倍而成的雜交種，是小麥家族中的一個新物種。小黑麥不僅生物產(chǎn)量高，蛋白質(zhì)和賴氨酸含量豐富，而且抗病和抗逆性較強(qiáng)，具有廣泛的適應(yīng)性，可滿足我國北方不斷發(fā)展的畜牧業(yè)和種植結(jié)構(gòu)調(diào)整的需要[1]。目前，小黑麥在生產(chǎn)和實(shí)踐中已顯示出較高的生態(tài)及經(jīng)濟(jì)價值，具有較大的發(fā)展?jié)摿2-4]。育種中選用親緣關(guān)系較遠(yuǎn)的親本材料，有利于拓寬新種質(zhì)類型的遺傳變異程度[5-8]。為此，本研究利用20個隨機(jī)引物對10個小黑麥品種(系)進(jìn)行RAPD(隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA)分析，旨在探討不同小黑麥品種(系)間的遺傳差異，并利用統(tǒng)計學(xué)方法對這10個品種(系)進(jìn)行分類，期望為今后小黑麥的新品種選育及大規(guī)模品種鑒定提供理論依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 材料

供試10個小黑麥品種(系)：NTH1887、NTH1877、冬牧70、NTH1888、中新830、NTH2337、中飼828、冀飼1號、勁松49、NTH1048(依次標(biāo)記為T1～T10)，由河北省農(nóng)林科學(xué)院旱作農(nóng)業(yè)研究所提供。

1.2 基因組DNA提取

DNA提取按照上海生工生物工程股份有限公司植物DNA提取試劑盒提取。

1.3 RAPD擴(kuò)增及檢測

選取20個隨機(jī)引物S1～S20分別對10個小黑麥品種(系)進(jìn)行PCR擴(kuò)增，PCR反應(yīng)總體系為10 μL，包括：10×buffer 1 μL,Mg2+1 μL,dNTP(2.5 mmol/L)1 μL,引物(20 μmol/L)0.5 μL,DNA聚合酶0.5 U,DNA 33 ng,ddH2O補(bǔ)足10 μL。擴(kuò)增條件：94 ℃，5 min變性；(94 ℃，1 min；37 ℃，1 min；72 ℃，1.5 min)， 45個循環(huán)；72 ℃，5 min。擴(kuò)增產(chǎn)物在1.5%瓊脂糖凝膠中進(jìn)行電泳檢測，最后用紫外凝膠成像儀觀察、拍照。

1.4 數(shù)據(jù)處理與分析

記錄擴(kuò)增結(jié)果中每個清晰可重復(fù)的DNA電泳譜帶，若某個擴(kuò)增片段在1個樣品中出現(xiàn)，記為“1”，未出現(xiàn)的記為“0”。根據(jù)Nei和Li的方法[9]計算不同品種(系)間遺傳相似系數(shù)(I)，I=2Nab/(Na+Nb)，其中Na是樣品a的條帶數(shù)，Nb是樣品b的條帶數(shù)，Nab是樣品a、b共有的條帶數(shù)。利用NTSYS程序按UPGMA計算不同小黑麥品種(系)間的遺傳距離，進(jìn)一步建立系統(tǒng)聚類分析樹狀圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 小黑麥品種(系)PCR擴(kuò)增的多態(tài)性分析

10個不同品種(系)小黑麥PCR擴(kuò)增結(jié)果表明，S1、S11、S15、S16、S17對10個小黑麥均能擴(kuò)增出條帶，僅引物S12未能擴(kuò)增出條帶，其余引物對部分小黑麥品種(系)基因組DNA能擴(kuò)增出條帶。19個引物共擴(kuò)增出384條帶，其中79條譜帶具有多態(tài)性，多態(tài)性比例為20.6%，平均擴(kuò)增條帶為20.3條，不同引物的擴(kuò)增帶數(shù)為9～52條，擴(kuò)增產(chǎn)物片段大小為200～2 500 bp，說明不同品種(系)的小黑麥之間RAPD擴(kuò)增存在一定的多態(tài)性。圖1為引物S1和S3的擴(kuò)增結(jié)果。

M為Marker(100 bp Ladder)圖1 引物S1、S3 PCR擴(kuò)增結(jié)果

2.2 小黑麥品種(系)的遺傳相似性分析

根據(jù)19個引物對10個小黑麥品種(系)的PCR擴(kuò)增結(jié)果計算不同品種(系)間的遺傳相似系數(shù)(表1)，由表1發(fā)現(xiàn)，所有品種(系)間的相似系數(shù)在0.250～0.833。其中冀飼1號與NTH1877、NTH1888遺傳相似系數(shù)最小(均為0.250)，說明它們之間遺傳距離最大；中新830與勁松49之間的遺傳相似系數(shù)最大(0.833)，說明2個品種之間遺傳距離最小。

表1 不同小黑麥品種(系)的遺傳相似系數(shù)

2.3 小黑麥品種(系)的聚類分析

由圖2可見，以遺傳相似系數(shù)0.580為閾值，可將這10個不同的品種(系)分為3類：其中NTH1887、NTH2337、中新830、勁松49和冀飼1號為第1類；NTH1877、NTH1888、中飼828、NTH1048為第2類；冬牧70自成一類。在第1類中各品種(系)之間的遺傳相似系數(shù)在0.500～0.833，遺傳距離較小，基因變異程度較低；第2類中4個品種(系)間的遺傳相似系數(shù)在0.417～0.750，較第1類變異程度有所增加。而冬牧70與其他品種(系)間遺傳差異較大，基因組可能存在較大的變異。

圖2 不同小黑麥品種(系)的聚類分析結(jié)果

3 結(jié)論與討論

本研究結(jié)果表明，10個小黑麥品種(系)間遺傳相似系數(shù)在0.250～0.833，表明不同品種(系)間的相似度差距較大，同時小黑麥NTH1877與中新830、中飼828、勁松49和冀飼1號的遺傳相似系數(shù)均低于0.500，從電泳圖中也能發(fā)現(xiàn)，在能擴(kuò)增出條帶的不同引物中，NTH1877的條帶數(shù)或條帶的分子質(zhì)量均和其他幾個品種(系)有著明顯的差異，說明NTH1877與其他幾個品種(系)間基因組差異較大，充分說明了RAPD分析方法可廣泛用于不同小黑麥之間的遺傳相似性分析，這與其他研究者的觀點(diǎn)一致[10-11]。研究發(fā)現(xiàn)，冬牧70與其他品種(系)遺傳差異較大，獨(dú)立分為一組，說明其基因組水平上與其他品種(系)有較大差距，可在雜交育種中優(yōu)先考慮作為候選品種，這與董曉寧等[10]的研究結(jié)果一致。

前人研究表明，勁松49和中新830在苗期耐鹽性鑒定中均為鹽敏感品種[12]，在全生育期干旱處理中抗旱性均為中等偏弱水平[13]。本研究表明，勁松49和中新830之間的遺傳相似系數(shù)最大(0.833)，親緣關(guān)系最近，說明遺傳相似系數(shù)較大的品種在不同抗性試驗(yàn)中均有很大的相似性。同時表明在大批量品種的抗逆性鑒定中，首先可以通過對不同品種采用RAPD 分析，確定其親緣關(guān)系后，再選擇其中一些代表性品種進(jìn)行生理水平的抗逆性分析，最終通過抗逆性分析結(jié)合RAPD分析，初步判斷大量品種的抗逆性水平，為今后大規(guī)模地開展不同小黑麥品種抗逆性分析提供新的思路。

[1] Sun Qixin,Ni Zhongfu,Liu Zhiyong,etal.Genetic relationships and diversity among Tibetan wheat,common wheat and European spelt wheat revealed by RAPD markers[J].Euphytica,1998,99:205-211.

[2] 賈繼增,張正斌.小麥21條染色體RFLP作圖位點(diǎn)遺傳多樣性分析[J].中國科學(xué)(C輯),2001,31(1):13-21.

[3] 杜金昆,姚穎垠,倪中福,等.普通小麥、斯卑爾脫小麥、密穗小麥和輪回選擇后代材料ISSR分子標(biāo)記遺傳差異研究[J].遺傳學(xué)報,2002,29(5):445-452.

[4] Williams J G K.DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers[J].Nucleic Acids Research,1990,18(22):6531-6535.

[5] Welsh J.Fingerprinting genomes using PCR with arbitrary primers[J].Nucleic Acids Research,1990,18(24):7213-7218.

[6] 趙光磊,張雅奎,吳凌娟,等.黑龍江省馬鈴薯主栽品種遺傳多樣性的RAPD分析[J].中國馬鈴薯,2014,28(2):65-69.

[7] 胡寶忠,劉娣,胡國富,等.中國紫花苜蓿地方品種隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA的研究[J].植物生態(tài)學(xué)報,2000,24(6):697-701.

[8] 楊天育,竇全文,沈裕琥,等.應(yīng)用RAPD標(biāo)記研究不同生態(tài)區(qū)谷子品種的遺傳差異[J].西北植物學(xué)報，2003,23(5):765-770.

[9] Nei M,Li W H.Mathematical model for studying genetic variation in term of restriction endonucleases[J].Proc Natl Acad Sci USA,1979,76:5269-5273.

[10] 董曉寧,張曉佩,李文楊.18個黑麥草品種(系)的RAPD分析[J].福建農(nóng)業(yè)學(xué)報,2009,24(3):266-269.

[11] 寧婷婷,張再君,金誠贊,等.用RAPD分析多年生黑麥草品種間遺傳多樣性[J].武漢植物學(xué)研究,2005,23 (1): 27-31.

[12] 李杰勤,王麗華,詹秋文,等.不同黑麥草及其近緣種高羊茅的RAPD多態(tài)性分析[J].種子,2007,26 (11): 21-23.

[13] 時麗冉,郭曉麗,白麗榮,等.不同基因型小黑麥苗期耐鹽性的評價[J].麥類作物學(xué)報,2010,30(3):500-503.

Genetic Diversity of Ten Varieties(Lines) ofTriticale

GUO Xiaoli,BAI Lirong

(Department of Life Science,Hengshui University,Hengshui 053000,China)

RAPD molecular-marker technique was used to detect the genetic diversity of ten varieties(lines) ofTriticale.Totally 384 bands were detected with PCR,including 79 polymorphic bands,the polymorphism rate was 20.6%,and the average band number was 20.3.The genetic similarity coefficient ranged from 0.250 to 0.833.Cluster analysis showed that these accessions could be divided into three groups with the genetic similarity coefficient threshold of 0.580.

Triticale; RAPD; genetic diversity; cluster analysis

2015-06-20

河北省科技計劃項目(13222906)；河北省高等學(xué)?？茖W(xué)研究計劃項目(Z2014014)

郭曉麗(1977-)，女，河北邯鄲人，副教授，博士，主要從事植物分子遺傳學(xué)和基因工程方面的研究。 E-mail：gxllgf@163.com

S512.4

A

1004-3268(2016)02-0026-03