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      基于SSR標(biāo)記的中國西瓜地方品種資源遺傳多樣性分析

      2016-11-28 01:27:03趙勝杰周靈焱尚建立高磊路緒強
      江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2016年9期
      關(guān)鍵詞:種質(zhì)多態(tài)性西瓜

      趙勝杰+周靈焱+尚建立+高磊+路緒強+何楠+劉文革

      摘要:利用16對多態(tài)性SSR引物分析了52份中國西瓜地方品種的遺傳多樣性。共擴增出42種基因型,基因型數(shù)2~5種不等,平均2.63個,平均多態(tài)性信息量(PIC)為0.31,變化范圍為0.16~0.47。52個品種遺傳相似系數(shù)為0.288~1.000,平均0.652,在相似系數(shù)0.69處,供試品種可分為6大群。品種的聚群與地理來源和地理環(huán)境關(guān)系不大。

      關(guān)鍵詞:西瓜;地方品種;SSR;遺傳多樣性

      中圖分類號: S651.03 文獻標(biāo)志碼: A

      文章編號:1002-1302(2016)09-0061-03

      地方品種是指未經(jīng)現(xiàn)代育種技術(shù)改良修飾,僅在長期栽培過程中由自然和人工選擇形成的農(nóng)家品種。中國西瓜地方品種在20世紀(jì)50、60年代被廣泛種植,通常表現(xiàn)田間生長旺盛,稍難坐瓜,果型大,成熟晚,皮厚,種子大,含糖量低,可溶性固形物含量僅6%~9%,品質(zhì)較差。但地方品種對屬地自然條件、栽培傳統(tǒng)具有高度適應(yīng)性,擁有豐富的遺傳變異,也具有一些有益于品種改良的優(yōu)良性狀,如特殊的抗性、生態(tài)適應(yīng)性、優(yōu)良品質(zhì)性狀等,是現(xiàn)代生物學(xué)和育種研究的重要基因資源,也是西瓜品種選育的基本材料,生產(chǎn)上應(yīng)用的許多優(yōu)良西瓜品種都是從本地種質(zhì)材料中選育出來的。有關(guān)我國西瓜地方品種的研究較少,主要集中在田間農(nóng)藝性狀和生物學(xué)特性考察方面。尚建立等以我國西瓜、甜瓜種質(zhì)資源中期庫內(nèi)1 200份西瓜種質(zhì)為材料(包含了我國絕大部分地方西瓜資源),通過2~3年的數(shù)據(jù)對果實重量、果肉顏色、中心糖、種子千粒質(zhì)量等12項主要植物學(xué)性狀進行了遺傳多樣性和相關(guān)性分析[1]。朱金英等對山東德州西瓜地方品種喇嘛、三白果實可溶性糖、維生素C、可滴定酸的積累規(guī)律進行了研究[2],陶士會等則對這2個品種苗期耐低溫特性進行了研究,發(fā)現(xiàn)三白、喇嘛SOD、POD、CAT和APX酶活性始終高于對照品種京欣1號,表明三白、喇嘛西瓜品種幼苗在低溫脅迫下具有更強的細(xì)胞膜保護能力[3]。本研究擬利用核心SSR標(biāo)記對我國部分西瓜地方品種資源進行遺傳多樣性和親緣關(guān)系分析,以期為我國地方西瓜資源的科學(xué)評價和高效利用奠定基礎(chǔ)。

      1 材料與方法

      1.1 試驗材料

      試驗材料均來自國家西瓜甜瓜種質(zhì)資源中期庫,共計52份(表1)。

      1.2 方法

      1.2.1 DNA提取 每份材料取20粒種子, 破殼催芽后置于裝有細(xì)沙的培養(yǎng)盒中,在25 ℃人工發(fā)芽箱中培養(yǎng)10 d,CTAB法提取新鮮嫩葉的基因組DNA。

      1.2.2 SSR引物篩選 以23對西瓜核心SSR引物和7對核心擴展引物,以及筆者所在課題組開發(fā)的2對EST-SSR作為候選引物,由上海博彩生物科技有限公司合成。

      1.2.3 PCR擴增及電泳 擴增反應(yīng)體系的總體積為10 μL,含有1 μL 10×PCR buffer、0.8 μL 2.5 mmol/L dNTP、0.1 μL 的Taq DNA 聚合酶(5 U/μL)、10 μmol/L的正反引物各0.5 μL 和20 ng模板DNA。擴增反應(yīng)程序為:94 ℃預(yù)變性4 min;94 ℃變性20 s,55 ℃復(fù)性20 s,72 ℃延伸90 s,35個循環(huán);72 ℃延伸5 min。擴增產(chǎn)物經(jīng)6%變性聚丙烯酰胺凝膠電泳,銀染染色,拍照并記錄結(jié)果。

      1.2.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計與分析 統(tǒng)計分子量在100~320 bp的條帶,相同遷移位置有帶記為1,無帶記為0。多態(tài)性信息量(polymorphism information content)PIC值的計算公式:PIC=1-∑fi2,其中fi為i位點的基因頻率。先根據(jù)擴增結(jié)果計算引物的等位位點數(shù)及頻率,然后利用軟件計算PIC值。采用NTSYS-pc V 2.10軟件進行聚類分析SimQual程序求Jaccard 相似系數(shù),SHAN程序中的UPGMA(未加權(quán)平均法)進行聚類分析,并通過Treeplot模塊生成聚類圖。

      2 結(jié)果與分析

      2.1 SSR標(biāo)記多態(tài)性分析

      從參試的32對候選引物中選擇穩(wěn)定性強、具多態(tài)性的16對引物用于品種DNA指紋分析(表2)。

      16對多態(tài)性引物共擴增出42種基因型,基因型數(shù)2~5種不等,平均2.63個,平均多態(tài)性信息量(PIC)為0.31,變化范圍為0.16~0.47。以引物 BVWS00433 最高,引物BVWS02433最低(表3)。

      2.2 聚類分析結(jié)果

      根據(jù)16對引物擴增數(shù)據(jù),采用UPGMA法進行聚類分析,建立樹狀聚類圖(圖1)。

      供試品種間遺傳相似系數(shù)為0.288~1.000,平均0.652,阿拉克孜外(6)和小籽葫蘆(7)相似系數(shù)最小,黑皮(27)和溫嶺西瓜(41)、 梨皮(13)和鋼皮(16)、阜陽1號(26)和偃師一號(43)、雞爪灰(39)和凍瓜(42)無法區(qū)分。在相似系數(shù)0.69 處,供試材料可分為6大群,皮牙孜奎克(1)、塔車紅(38)、小鋼皮(28)、卡拉夏伯克(46)為第1群;大紅籽(4)、阿克塔吾孜(19)為第2群;吐白皮西瓜(2)、小紅籽(20)、吐黑皮(37)、吐花皮西瓜(3)、卡拉塔吾孜(22)、宿縣小籽(32)、早密矮(36)、恰兒塔吾孜(8)、雞爪瓜(31)、沂南蜜(30)為第3群;阿克柯孜外(5)、花皮瓜(44)、阿拉克孜外(6)、奎克塔吾孜(21)為第4群;小籽葫蘆(7)為第5群;蘭州花皮(9)、馬泗河(23)、胎里紅(29)、小青皮(45)、陜西紅籽(10)、黑皮(27)、溫嶺西瓜(41)、梨皮(13)、鋼皮(16)、桃尖(17)、雞頭黑西瓜(35)、阜陽1號(26)、偃師一號(43)、馬欏(40)、雞爪灰(39)、凍瓜(42)、小麻籽(47)、喇嘛瓜(11)、平湖馬鈴(49)、寧縣西瓜(15)、尉氏西瓜(33)、黑油皮(12)、黑皮西瓜(25)、青抱筋(34)、阜陽3號(18)、核桃紋(24)、透心紅(14)、頂心紅(51)、廣州花皮(50)、金瓜(48)、黑崩筋(52)為第6群(圖1)。

      3 討論

      本研究利用16對多態(tài)性SSR引物分析了52份中國地方西瓜品種資源,數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明供試品種間相似系數(shù)為0.288~1.000,平均0.652,多態(tài)性高于選育品種和骨干親本材料[4-6]?,F(xiàn)代品種選育研究由于單一多次重復(fù)使用少數(shù)幾個骨干親本材料,造成品種間同質(zhì)化嚴(yán)重,同時由于過度追求產(chǎn)量和品質(zhì),忽視了抗性、適應(yīng)性選擇,很多抗逆性優(yōu)良基因逐步丟失,給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)埋下了巨大風(fēng)險。西瓜地方品種在我國20世紀(jì)50、60年代被廣泛種植,長期的自然和人工選擇造就其獨特的環(huán)境適應(yīng)性,很多材料具有特殊的抗性和生態(tài)適應(yīng)性,品種間遺傳多樣性豐富,是擴大我國西瓜品種遺傳來源、有益于品種抗性和適應(yīng)性改良的重要基因資源,今后應(yīng)加強對地方品種資源的收集和系統(tǒng)研究,使其更好地服務(wù)于現(xiàn)代育種工作。

      從聚類分析結(jié)果可以看出,來源地相同的品種遺傳相似性不一定高,如同樣來源于南疆的阿拉克孜外和小籽葫蘆相似系數(shù)最小,既遺傳差異最大。來源于新疆的品種分別被聚類到了6個群中,顯示了新疆西瓜資源具有較高的多樣性。河南、山東、浙江、遼寧、陜西、甘肅、廣東的品種都聚到了第6群,安徽6個品種有4個聚到第6群。單從聚類結(jié)果來看,品種的聚群與地理來源和地理環(huán)境并未呈現(xiàn)較大的相關(guān)性。

      參考文獻:

      [1]尚建立,王吉明,郭琳琳,等. 西瓜種質(zhì)資源主要植物學(xué)性狀的遺傳多樣性及相關(guān)性分析[J]. 植物遺傳資源學(xué)報,2012,13(1):11-15,21.

      [2]朱金英,賀洪軍,王 磊,等. 德州西瓜地方品種“喇嘛”和“三白”主要營養(yǎng)物質(zhì)積累規(guī)律的研究[J]. 上海蔬菜,2011(2):70-72.

      [3]陶士會,徐光東,張春沂,等. 德州西瓜地方品種三白和喇嘛幼苗耐低溫能力研究[J]. 上海蔬菜,2012(2):79-81.

      [4]段會軍,馬峙英,張彩英,等. 西瓜品種間親緣關(guān)系的AFLP分析[J]. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2007,30(1):27-30.

      [5]李朋飛,霍秀愛,程永強,等. 基于SRAP的西瓜種質(zhì)資源遺傳多樣性評價[J]. 中國農(nóng)業(yè)科技導(dǎo)報,2013,15(2):89-96.

      [6]張愛萍,王曉武,張岳莉,等. 西瓜種質(zhì)資源遺傳多樣性的SRAP分析[J]. 中國農(nóng)學(xué)通報,2008,24(4):115-120.

      [7]蘇衛(wèi)國,郭 軍,鄭佳秋,等. 西瓜與水生蔬菜水旱輪作模式栽培技術(shù)要點[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2014,42(6):205-206.

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