淺析大麥性狀多樣性

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本研究利用SSR分子標記技術分析不同來源的大麥親本遺傳多樣性，比較背景差異，同時鑒定其農藝性狀，以期為大麥育種提供參考。

材料與方法

材料試驗材料為甘肅農業(yè)大學甘肅省作物遺傳改良與種質創(chuàng)新重點實驗室／甘肅省干旱生境作物學重點實驗室麥類種質創(chuàng)新課題組提供的44個大麥親本材料（名稱詳見表2），種植于甘肅省武威黃羊鎮(zhèn)育種試驗站。農藝性狀鑒定在成熟期對試驗材料的株高、穗長、芒長等農藝性狀進行抽樣調查，取平均值。SSR分析總基因組DNA提取采用CTAB法，參考Andrew［11］、Frederick等［12］，略有改動。本實驗選用的32個標記（表1）源自Korff等［13］，所有引物均由北京賽百盛生物工程有限公司合成。PCR反應參照Korff等［13］，并稍加改動。PCR反應體系（10μL）為：1．5μL10×Buffer（含20mmol•L－1Tris－HCl（pH8．4），200mmol•L－1KCl，100mmol•L－1（NH4）2SO4，15mmol•L－1MgCl2）、0．2μLTaq酶（2．5U•μL－1）、1．0μLdNTPMixture（2．5mmol•L－1each）、4．8μLddH2O、上下游引物各0．5μL、1．5μL模板DNA（60ng•μL－1）。擴增程序為：94℃預變性3min；94℃變性50s，64～55℃（tou－ch－downPCR）退火50s，72℃下延伸50s，10個循環(huán)；94℃變性50s，55℃退火50s，72℃下延伸50s，30個循環(huán)；72℃延伸10min。擴增產(chǎn)物用8．0％非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳分離，銀染顯色后置于白熾燈箱上照相、記錄。1．4數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)保存到Excel中。按Nei和Li［14］的方法計算品種間相似系數(shù)（GS）：GS＝2Nij／（Ni＋Nj）其中Ni為i品種出現(xiàn)的譜帶數(shù)，Nj為j品種出現(xiàn)的譜帶數(shù)，Nij為i品種和j品種共有的譜帶數(shù)。利用GS值按非加權配對法（UPGMA）和SHAN程序聚類分析，并通過Tree－Plot模塊生成聚類圖［15］，統(tǒng)計分析在NTSYS－pc系統(tǒng)中進行。

結果與分析

參試材料的農藝性狀從表2可知，44份親本材料中，株高最高的是蘇鹽3號，最矮的是E14，可以將其用作株高QTL定位的親本，同時E14可以考慮作為抗倒親本材料。阿恩特13的穗長最長，但是穗粒數(shù)最多的是SCARLETT，說明阿恩特13的小穗著生稀疏，SCARLETT的穗型較理想。44份材料中E14、JO4970、Z193V020W、21399－2316、MER－LT、Z202V078W、Z200V001W、蘇鹽0014、E122V021W、E211V035W、Z122V029W等11份材料存在不同程度的倒伏現(xiàn)象，在用作組合親本時需慎重考慮。晚熟材料有6份，分別為Z216V023W、MERLT、Z145V066W、E13、阿恩特13、恩斯293。2．2SSR標記的多態(tài)性SSR分析結果表明，在32個SSR位點上，23個具有多態(tài)性，達到71．9％。共檢測到127個等位變異，每個標記能檢測到1～6個，平均可檢測到3．9個等位變異。HVM54標記的多態(tài)性位點多達6個，HVLTPPB標記檢測到的多態(tài)性位點數(shù)是4個，S53707只檢測到1個多態(tài)性位點。MGB325、Bmac32和HVTUB等9個標記未發(fā)現(xiàn)多態(tài)性位點。說明這些標記可以用于本研究的44份親本材料的遺傳多樣性分析，比較其遺傳背景間的差異。2．3大麥親本間的遺傳相似系數(shù)（GS）根據(jù)SSR標記數(shù)據(jù)計算品種間的SSR遺傳相似系數(shù)（GS），其變異范圍為0．457～0．984，平均值為0．720。其中，E－15與Z1B3V002W間的遺傳GS最低，為0．457，而E211V035W與Z145V030W間的遺傳相似系數(shù)最高，為0．984。表明這44份大麥親本材料中具有較豐富的遺傳多樣性，有利于大麥育種。2．4大麥品種間的遺傳關系按UPGMA法進行聚類分析（圖1）表明，利用SSR標記能將44份大麥親本相互區(qū)分。在GS值0．610水平上聚為2個大類，其中E－15和Z216V005W兩親本與其他品種間遺傳差異較大，單獨聚為一類，而E14等42個品種則聚為另一類。在第二個大類中又可分為兩個亞類，其中第一亞類包括E－17等27個大麥親本，第二亞類包括Z216V023W等15個大麥親本。以上結果表明，SSR標記不僅能有效地進行品種鑒定，而且還能較好地揭示品種間的親緣關系。

討論有關大麥SSR分子標記的研究已經(jīng)有一些報道。楊振華等［16］利用SSR標記對10個甘啤系列啤酒大麥品種（系）和25個國外引進品種的遺傳背景進行了遺傳多樣性分析，結果表明，大多數(shù)甘啤系列品種（系）分在同一類中，其遺傳距離較近，遺傳基礎較狹窄；國外引進品種的分布范圍相對較寬，其遺傳基礎較廣泛。本研究對44份大麥親本進行了SSR標記研究，并鑒定其農藝性狀，結果表明，品種間遺傳相似系數(shù)（GS）變幅為0．457～0．984，平均值為0．720。這44份材料部分是由國外引進，部分是從國內不同地區(qū)搜集的，因此多樣性水平較高。張赤紅和張京［17］利用49對SSR引物對中國240份和國外60份大麥品種資源進行了遺傳多樣性研究，結果表明，大麥7條染色體中第五和第六條染色體遺傳多樣性較高，第三、四、七條染色體遺傳多樣性比較低。本研究選用的SSR標記分布于大麥1H～7H染色體，能夠較全面的分析這44分材料的遺傳多樣性，比較遺傳背景的差異，為親本的組合配置在分子水平上提供依據(jù)。張大樂等［18］利用SSR標記技術分析了我國啤酒大麥品種的遺傳多樣性，發(fā)現(xiàn)啤酒大麥品種遺傳變異較小，遺傳基礎比較狹窄。朱彩梅等［19］應用SSR標記分析了中國糯大麥種質的遺傳多樣性，表明中國糯大麥具有豐富的遺傳多樣性。

綜合來看，我國啤酒大麥材料的遺傳多樣性水平較低，遺傳基礎過于狹窄，需要多引進國外材料，同時加大野生資源的利用，豐富我國啤酒大麥遺傳基礎，推動該作物的育種工作。Z145V030W與E211V035W聚為一類，遺傳相似系數(shù)最高為0．984，從農藝性狀上看株高、穗長、芒長等差異較不明顯，而第二節(jié)間長度存在差異Z145V030W為5．27cm，E211V035為10．08cm，由此可以看出表型性狀和聚類分析結果較一致，由于品種差異，第二間長度存在差異屬正常。E－15與Z1B3V002W在44個大麥親本中的遺傳相似系數(shù)最低為0．457，它們之間除株高差異不明顯外其余農藝性狀都有不同程度的差異，這也與聚類分析結果較一致。本研究結果可為培育新品種和品種鑒定，以及評價親本材料的遺傳多樣性提供一定參考，同時結合大麥農藝性狀為雜交育種工作者提供遺傳差異較大、親緣關系較遠的優(yōu)質親本材料。

作者：王鵬喜、賴勇、孟亞雄、李葆春、馬小樂、王化俊單位：甘肅省作物遺傳改良與種質創(chuàng)新重點實驗室、甘肅省干旱生境作物學重點實驗室