基于表型性状和SSR分子标记的云南省水稻主要育成品种（系）的遗传相似性分析

为了揭示云南省水稻主要育成品种（系）的遗传相似性。本文利用株高等17个表型性状和48个微卫星（SSR）分子标记,对云南省18个育种部门（或课题组）60年代以来选育的40个品种（系）进行遗传相似性评价。结果显示表型遗传相似性低于DNA水平。40个品种（系）基于17个表型性状的平均遗传相似系数为0.244,籼型为0.289,粳型为0.309,籼粳亚种间为0.162;基于48个SSR分子标记的平均遗传相似系数为0.383,籼型为0.318,粳型为0.478,籼粳亚种间为0.267。48个SSR分子标记共检测到等位基因214个,每个标记2～8,平均4.458个;平均有效等位基因数为2.8336,变幅为1.1515～5.2981;多态性信息含量（PIC）平均值为0.6058,变幅为0.2118～0.8816;基因型多样性指数（H′）平均值为1.1328,变幅为0.3768～1.8087。RM84、RM249、RM152、RM222和RM528是评价云南省水稻选育品种（系）遗传相似性比较理想的SSR分子标记。聚类分析显示,云南省水稻主要选育品种（系）表现为亚种间遗传差异明显,亚种内遗传差异较小,粳型遗传相似性高于籼型。表明云南省选育的粳型品种（系）遗传多样性低,且同一育种部门（或育种人）选育的品种遗传相似度高。     

云南栽培稻种SSR 遗传多样性比较

采用64个SSR标记对96份云南水稻(Oryz a sativa)地方品种和选育品种的遗传多样性进行比较分析。结果发现64个标记都具有多态性, 共检测到741个等位基因, 每个多态性位点检测到的等位基因数为2-29个, 平均11.57个; Nei基因多样性指数(He)范围在0.345(RM321)-0.932(RM1)之间, 平均为0.56。水稻品种的遗传多样性并非按地理位置均匀分布, 而是在相 似系数为0.17的水平上明显分为2个不同类群, 即籼稻类群和粳稻类群, 且籼粳亚种间的SSR多样性差异不明显, 籼稻平均等位基因数(Ap)和Nei基因多样性指数(Ap=10.6, He=0.46)与粳稻品种(Ap=10.7, He=0.48)十分接近, 可能与这些品种间存在一定频率的基因交流有关。糯稻和非糯稻在籼稻群和粳稻群中都有表现, 没有特别的分布规律。云南栽培稻选育品种与地方稻亲缘关系较近, 其遗传基础可能来源于云南水稻地方品种。本研究结果表明, SSR标记能较好地区分云南栽培稻品种, 且云南水稻地方品种遗传多样性丰富, 存在大量的优质性状可供育种实践选择。     

应用SSR标记分析鹰嘴豆种质资源遗传多样性

种质资源的遗传多样性是育种工作的基础,本研究利用SSR标记对鹰嘴豆资源进行遗传多样性分析,旨在发掘鹰嘴豆资源中丰富的遗传变异。从48对鹰嘴豆SSR引物中筛选出18对核心多态性引物,对96份不同来源的鹰嘴豆种质资源进行SSR标记的遗传多样性分析。结果表明,18对SSR引物共检测到115个等位变异,占总检测位点的52.99%,每对SSR引物可检测出3~10个等位变异,平均6.39个;平均每个位点多态信息量(PIC)为0.8107,变化范围为0.6661~0.8984。Shannon's信息指数平均为1.4769,变化范围为0.0607~1.9584。PGMA聚类结果表明,在遗传相似系数0.59处,可将96份鹰嘴豆资源分为6个类群,类群Ⅰ包含9份资源,类群Ⅱ包含2份资源,类群Ⅲ包含28份资源,类群Ⅳ包含4份资源,类群Ⅴ包含40份资源,类群Ⅵ包含13份资源。本研究对我国鹰嘴豆种质资源的评价与利用、优异基因的挖掘、育种亲本材料的选择等提供科学依据。     

基于表型性状和SSR分子标记的云南省水稻主要育成品种(系)的遗传相似性分析

利用株高等17个表型性状和48个SSR标记,对云南省18个育种部门(或课题组)自20世纪60年代以来选育的40个品种(系)进行遗传相似性分析.结果显示,基于17个表型性状,40个品种(系)间的遗传相似性系数值平均为0.244,籼型品种间为0.289,粳型为0.309,籼粳亚种间为0.162;基于48个SSR分子标记,40个品种(系)间的遗传相似性系数值平均为0.383,籼型为0.318,粳型为0.478,籼粳亚种间为0.267;表明表型遗传相似性低于DNA水平.48个SSR分子标记共检测到214个等位基因(Na),每个标记平均为4.458个,变幅为2～8个;有效等位基因数(Ne)平均值为2.8336,变幅为1.1515～5.2981;多态性信息含量(PIC)平均值为0.6058,变幅为0.2118～0.8816;基因型多样性指数(H’)平均值为1.1328,变幅为0.3768～1.8087;其中RM84、RM249、RM152、RM222和RM528是评价云南省水稻选育品种(系)遗传相似性比较理想的SSR标记.聚类分析显示,云南省水稻主要选育品种(系)表现为亚种间遗传差异明显,亚种内遗传差异较小,粳型品种间遗传相似性高于籼型,表明云南省选育的粳型品种(系)遗传多样性低,尤其是同一育种部门(或课题组)选育的品种间遗传相似度较高.     

黑龙江省部分育成粳稻资源的遗传多样性分析

为了阐明黑龙江省不同育种单位育成粳稻间的亲缘关系,本研究利用45对SSR多态性分子标记对收集于黑龙江省8个育种单位的104份粳稻资源的遗传多样性和群体结构进行了分析。结果表明,上述标记能够高效鉴别参试材料的多样性水平,共检测到154个等位基因,每个位点检测等位基因(Na)变异范围为2～8,平均为3.42;基因多样性指数(H)变异范围为0.02～0.77,平均为0.38;多态性信息含量(PIC)变异范围为0.02～0.73,平均为0.34。进一步分析发现,黑龙江省农业科学院黑河分院育成材料的遗传多样性水平较高,平均多态性信息含量(PIC)为0.33,而东北农业大学育成材料的多样性水平较低,平均多态性信息含量(PIC)为0.18。UPGMA聚类和遗传结构分析表明,黑龙江省农业科学院黑河分院材料与其他单位材料间亲缘关系较远,而黑龙江省农垦科学院水稻研究所与黑龙江省农业科学院佳木斯水稻研究所的材料间亲缘关系则较近。建议在今后的育种中,应该加强引入亲缘关系较远的外单位水稻种质资源用作杂交亲本,以期丰富本地区粳稻的遗传多样性水平。     

云南栽培稻种SSR遗传多样性比较

采用64个SSR标记对96份云南水稻（Oryza sativa）地方品种和选育品种的遗传多样性进行比较分析。结果发现64个标记都具有多态性,共检测到741个等位基因,每个多态性位点检测到的等位基因数为2—29个,平均11．57个：Nei基因多样性指数（He）范围在0．345（RM321）-0．932（RM1）之间,平均为0．56。水稻品种的遗传多样性并非按地理位置均匀分布,而是在相似系数为0．17的水平上明显分为2个不同类群,即籼稻类群和粳稻类群,且籼粳亚种间的SSR多样性差异不明显,籼稻平均等位基因数（Ap）和Nei基因多样性指数（Ap=10．6,He=0．46）与粳稻品种（Ap=10．7,He=0．48）十分接近,可能与这些品种间存在一定频率的基因交流有关。糯稻和非糯稻在籼稻群和粳稻群中都有表现,没有特别的分布规律。云南栽培稻选育品种与地方稻亲缘关系较近,其遗传基础可能来源于云南水稻地方品种。本研究结果表明,SSR标记能较好地区分云南栽培稻品种,且云南水稻地方品种遗传多样性丰富,存在大量的优质性状可供育种实践选择。     

东北地区杂草稻与栽培稻的遗传多样性及籼粳分化

利用88对籼粳特异性分子标记对收集于我国东北三省的35份杂草稻和36份栽培稻遗传基础及籼粳分化进行研究,结果表明上述标记能够高效地鉴别稻属资源的籼粳属性,共检测到156个等位基因,平均有效等位基因(Na)为1.773。遗传多样性分析表明,东北地区杂草稻多样性水平略高于当地栽培稻,其中杂草稻的等位基因数(Na)、杂合度(He)、基因多样性(Hsk)以及多态性信息含量(PIC)分别为1.659、0.006、0.076和0.085,而东北栽培稻分别为1.557、0.004、0.060和0.067。遗传结构和聚类分析结果表明,东北地区杂草稻与栽培稻具有较近的亲缘关系,均存在一定程度的籼粳分化。进一步对籼粳血缘进行相对量化分析发现,杂草稻的籼型基因型频率(F_i=0.050)略高于当地栽培稻(F_i=0.043)。东北三省籼型基因型频率变化趋势为:辽宁杂草稻(0.062)辽宁栽培稻(0.058)吉林栽培稻(0.048)黑龙江杂草稻(0.041)吉林杂草稻(0.024)黑龙江栽培稻(0.020)。     

基于SSR标记分析大豆疫霉根腐病抗源的遗传多样性

丰富的遗传多样性可为大豆育种提供宽阔的遗传基础,本研究基于35对SSR标记,对60份东北地区大豆疫霉根腐病抗性品种进行了遗传多样性分析,共检测到189个等位基因,平均每个位点等位变异数5.4个,多态性信息含量指数(PIC)为0.1550~0.8195,平均为0.6636;遗传相似系数的变异范围为0.31~0.74。利用5对高多态性SSR引物构建了60份抗性材料的指纹图谱,这5对SSR引物构建的指纹图谱可以将60份疫霉根腐病抗性材料逐一区分开。采用NTSYS2.10基于遗传距离的聚类分析,将60份抗性材料分为7个类群,其中78.33%的抗性品种(系)的遗传相似系数在0.45~0.74间,表明遗传差异相对较窄,品种间遗传多样性水平较低。聚类分析与群体遗传结构分析结果有部分重合,均反映出不同地区的抗性材料间存在一定的渗透和交流。     

东南亚国家引进水稻种质的遗传多样性和遗传结构分析

用72对SSR引物对316份东南亚不同地理来源的水稻种质资源进行遗传多样性和遗传结构分析。结果表明,共检测到387个等位基因,平均每对引物检测到5.375个,变幅在2~12之间;其中频率5%的稀有等位基因有293个,占全部等位基因数的75.7%。Nei基因多样性指数(He)变化幅度在0.055~0.855之间,平均为0.623。He以菲律宾的种质资源最为丰富(He=0.619),其余国家的He大小依次是越南(He=0.515)老挝(He=0.467)柬埔寨(He=0.455);聚类分析显示分为籼粳稻两大群体,地理分组不是特别清晰。AMOVA分析表明,遗传变异主要来源于不同地理类群间,且遗传分化极显著。遗传结构分析结果显示K=2时,有相对明显的遗传结构。其次是K=5时,显示菲律宾群体分为了3个比较明显的小类群,存在较为明显的遗传分化结构。东南亚引进水稻种质资源丰富的遗传多样性和遗传结构为后期水稻育种的亲本选择提供依据。     

黑龙江省近年审定水稻品种基于SSR标记的遗传多样性分析

为评估黑龙江省水稻品种的遗传基础,利用24个用于水稻DNA指纹图谱构建的SSR标记以及其他均匀分布于水稻12条染色体的38个SSR标记,对黑龙江省近年审定的73个水稻常规稻品种进行遗传多样性分析。结果表明,在62个SSR标记位点中,共检测到142个等位基因,平均每个标记2.3个,多态性比率平均为71.0%,多态性频率变幅为0~0.775,平均值为0.246。供试品种间两两遗传相似系数的平均值为0.759,变幅为0.622~0.966,且96.4%的品种间遗传相似系数在0.66~0.86之间,表明供试的73个品种亲缘关系较近。通过SSR标记基因型聚类分析将这些品种划分为6个类群,与系谱分析趋势一致,类群间的差异主要表现在生育期和米质方面。综上所述,黑龙江省近年审定的水稻品种遗传基础狭窄,在育种中需要导入新的种质资源,加强种质资源创新,以期丰富水稻品种的遗传多样性,进一步提高水稻产量和抗性。     

中国十倍体割手密资源抗逆功能标记的遗传多样性分析

整倍体割手密是现代甘蔗品种重要的野生亲本和抗逆性状基因源,为了明确其抗逆相关基因的遗传背景,该研究选用来自脱水绑定因子DREB、水通道蛋白AQP、热激蛋白HSP70、WRKY1转录因子和随机引物组成的5对抗旱和耐高温相关功能标记,以63份甘蔗常用亲本材料和8份甘蔗原种作为对照,对中国保育的50份十倍体割手密(Saccharum spontaneum L.)进行遗传多样性分析。结果显示:(1)5对引物共获得119个扩增片段,其中110个为多态性条带,平均多态性条带比例为92.44%,平均多态信息量为92.53%,十倍体割手密抗旱功能标记多态性最高,甘蔗常用亲本材料耐高温功能标记多态性最高。(2)十倍体割手密在抗旱功能标记上具有较低的平均相似性系数值(0.541)和最大的分布范围(0.347~0.800),且主要集中在0.400~0.600之间,而在耐高温功能标记上甘蔗常用亲本材料虽拥有最大的分布范围(0.238~1.000),但甘蔗原种具有最低的平均相似性系数值(0.481),且相似性系数范围主要集中在0.400~0.600之间。(3)UPGMA聚类可将参试材料划分为较明显的两个大组,十倍体割手密与甘蔗常用亲本和甘蔗原种在聚类关系上表现出明显的不同。研究表明,十倍体割手密资源无论是在抗旱功能标记DBF、Aqua方面,还是在耐高温功能标记SCB174、SCB190方面都与甘蔗常用亲本和甘蔗原种具有较大的遗传差异,而且在抗旱功能标记方面表现出更为丰富的遗传变异,因此在后续甘蔗品种抗逆性状改良和亲本创新上应进一步加大十倍体割手密资源的利用。     

我国茶树主要骨干亲本及其衍生品种(系)的SSR分析

铁观音、黄棪和福鼎大白茶分别是我国乌龙茶和红绿茶育种中的骨干亲本,由他们衍生出了一系列的优良品种,研究他们的遗传多样性及构建指纹图谱将有助于今后茶树育种工作中骨干亲本的合理利用和品种权的保护。本研究利用40对SSR引物对我国乌龙茶骨干亲本铁观音、黄棪及其衍生品种(系)和红绿茶骨干亲本福鼎大白茶及衍生品种进行了研究。结果表明,34份供试品种(系)的基因多样性指数（H）为0.54,平均遗传距离0.58,表明我国茶树主要骨干亲本及其衍生品种(系)具有较高的遗传多样性水平和较大的遗传变异,且90%的遗传多样性来自品种之间的遗传差异。聚类结果表明两套品种(系)各自聚为一类,遗传结构分析也显示两套品种(系)之间存在明显的差异。利用其中5对引物组合构建了供试材料的数码指纹图谱。     

Differentiation of Indica-Japonica rice revealed by insertion/deletion (InDel) fragments obtained from the comparative genomic study of DNA sequences between 93-11 ( Indica ) and Nipponbare ( Japonica )

DNA polymorphisms from nucleotide insertion/deletions (InDels) in genomic sequences are the basis for developing InDel molecular markers. To validate the InDel primer pairs on the basis of the comparative genomic study on DNA sequences between an Indica rice 93-11 and a Japonica rice Nipponbare for identifying Indica and Japonica rice varieties and studying wild Oryza species, we studied 49 Indica, 43 Japonica, and 24 wild rice accessions collected from ten Asian countries using 45 InDel primer pairs. Results indicated that of the 45 InDel primer pairs, 41 can accurately identify Indica and Japonica rice varieties with a reliability of over 80%. The scatter plotting data of the principal component analysis (PCA) indicated that: (i) the InDel primer pairs can easily distinguish Indica from Japonica rice varieties, in addition to revealing their genetic differentiation; (ii) the AA-genome wild rice species showed a relatively close genetic relationship with the Indica rice varieties; and (iii) the non-AA genome wild rice species did not show evident differentiation into the Indica and Japonica types. It is concluded from the study that most of the InDel primer pairs obtained from DNA sequences of 93-11 and Nipponbare can be used for identifying Indica and Japonica rice varieties, and for studying genetic relationships of wild rice species, particularly in terms of the Indica-Japonica differentiation. Translated from Journal of Fudan University (Natural Science), 2006, 45(3): 309–315 [译自: 复旦学报(自然科学版)]     

Genetic Diversity and Population Differentiation of Liaoning Weedy Rice Detected by RAPD and SSR Markers

Weedy rice refers to populations of usually annual Oryza species that diminish farmer income through reduction of grain yield and lowered commodity value at harvest. The genetic diversity and population genetic structure of weedy rice in Liaoning Province were studied by RAPD and SSR markers. The results indicate that the level of genetic diversity of Liaoning weedy rice is very low, with polymorphic loci being only 3.70% (RAPDs) and 47.62% (SSRs). On the other hand, high genetic differentiation was found among populations, in particular between two regions (Shenyang and Dandong), with Fst values of 0.746 (RAPDs) and 0.656 (SSRs), suggesting that more than two thirds of the genetic variation resides among regions. Combined with our investigations of cultural traditions, the low level of genetic diversity in Liaoning Province is attributed to its narrow genetic background enhanced by exchanges of cultivar seeds, whereas the high genetic differentiation between the two regions is most likely the result of different founding parents and gene flow from local rice varieties to weedy rice. The rice cultivars in the two regions are all local varieties and are different genetically. A comparison of the two marker systems demonstrates that SSR is more informative and powerful in terms of the assessment of genetic variability, although both RAPD and SSR provide useful genetic information on weedy rice.     

陕西唐棣遗传多样性和遗传分化的AFLP分析

采用扩增片段长度多态性分子标记技术对陕西省分布的6个野生唐棣居群的96个个体进行了遗传多样性分析, 以明确野生唐棣资源的亲缘关系,为唐棣资源的保护、良种选育和开发利用提供理论依据。结果显示：(1)从64对引物组合中筛选出8对扩增条带清晰、多态性高的引物组合,共扩增出277条清晰条带,其中多态性条带116条,多态性位点百分率为42.86%。(2)UPGMA聚类、主坐标分析(PCoA)和遗传结构分析结果相似,将6个陕西野生唐棣居群分成2大支,秦岭南北居群间遗传分化明显,且群体间存在一定基因流。(3)分子方差分析(AMOVA)结果显示遗传变异主要存在于居群内(63%),居群间遗传变异为37%。Mantel检验表明陕西唐棣居群地理距离与遗传距离之间无明显相关性(r = 0.192,P = 0.220)。研究表明,AFLP分子标记可以准确、有效地用于唐棣遗传多样性分析;唐棣遗传变异主要来源于居群内,居群间的基因交流有限;陕西野生唐棣遗传多样性水平较低,但部分居群的遗传多样性较高。该研究结果可为野生唐棣资源的保护、良种选育和开发利用提供理论依据。     

马尾松不同改良水平子代群体遗传多样性研究

该研究以马尾松三个不同改良水平的良种生产群体子代为材料,用天然群体作为对照,采用16对SSR引物对试验群体进行遗传多样性分析,并探究遗传改良对马尾松林分遗传多样性的影响。结果表明:马尾松天然群体、母树林子代、1代种子园子代及1.5代种子园子代的Shannon多样性指数(I)分别为0.53、0.53、0.53、0.46;观测杂合度(Ho)分别为0.36、0.36、0.39、0.35;期望杂合度(He)分别为0.32、0.32、0.33、0.27。在这三项主要遗传多样性指标上,马尾松母树林、1代种子园及1.5代种子园的子代之间无显著差异。由此说明,在广西马尾松的遗传改良进程中,遗传多样性并未因改良选择而受到明显的影响。良种人工林与天然林相比较,马尾松良种人工林在三项主要指标上无明显下降,说明广西三类主要的良种群体都具有较好的群体缓冲能力和个体缓冲能力。该研究结果对于科学制定马尾松育种策略具有重要意义,为马尾松高世代育种研究提供了重要的理论依据。     

Identification and fine mapping of <Emphasis Type="Italic">Pi33</Emphasis>, the rice resistance gene corresponding to the Magnaporthe grisea avirulence gene <Emphasis Type="Italic">ACE1</Emphasis>

Rice blast disease is a major constraint for rice breeding. Nevertheless, the genetic basis of resistance remains poorly understood for most rice varieties, and new resistance genes remain to be identified. We identified the resistance gene corresponding to the cloned avirulence gene ACE1 using pairs of isogenic strains of Magnaporthe grisea differing only by their ACE1 allele. This resistance gene was mapped on the short arm of rice chromosome 8 using progenies from the crosses IR64 (resistant) × Azucena (susceptible) and Azucena × Bala (resistant). The isogenic strains also permitted the detection of this resistance gene in several rice varieties, including the differential isogenic line C101LAC. Allelism tests permitted us to distinguish this gene from two other resistance genes [Pi11 and Pi-29(t)] that are present on the short arm of chromosome 8. Segregation analysis in F₂ populations was in agreement with the existence of a single dominant gene, designated as Pi33. Finally, Pi33 was finely mapped between two molecular markers of the rice genetic map that are separated by a distance of 1.6 cM. Detection of Pi33 in different semi-dwarf indica varieties indicated that this gene could originate from either one or a few varieties.Communicated by D.J. Mackill     

大三叶升麻在湖北西部的发现及其植物地理学意义

通过标本和野外居群活植物观察,确认以前在我国仅记载分布于黑龙江、吉林、辽宁和内蒙古的大三叶升麻(毛茛科)在河北东北部、湖北西部、山东东部也有分布,属于典型的我国中部-东北部间断分布现象。讨论了这一间断分布类型形成的可能原因。     

基于SSR分子标记的175份蜡梅种质遗传多样性分析和指纹图谱构建

理清蜡梅品种资源、构建指纹图谱是推动蜡梅科学研究和产业发展的重要基础。利用简单重复序列(simple sequence repeats, SSR)分子标记技术,对鄢陵地区175个蜡梅(Chimonanthus Praecox L.)品种(系)的遗传多样性进行了研究,使用NTSYSpc 2.1软件中的UPDM聚类方法分析品种间的遗传多样性。利用基于贝叶斯模型的Structure v2.3.3软件解析175份种质的遗传结构。通过一般线性模型(general linear model, GLM)对性状和标记进行关联分析。在遗传多样性分析中,平均等位基因数(number of alleles, Na)为6.857,平均期望杂合度(heterozygosity, He)为0.496 3,平均观测杂合度(observed heterozygosity, Ho)为0.503 7,蜡梅Nei’s平均基因多样性指数为0.494 9,平均Shannon信息指数为0.995 8,表明鄢陵地区蜡梅群体内具有较丰富的遗传多样性。群体结构和UPDM聚类分析均表明可将175个品种(系)分为7个类群。在GLM模型中有15个标记位点与8个表型性状显著(P<0.05)关联,表型变异解释范围为14.90%−36.03%。利用11对多态信息含量(polymorphic information content, PIC)最高的引物,构建175份蜡梅品种(系)资源SSR标记的指纹图谱。本研究综合分析了鄢陵地区蜡梅的遗传多样性与SSR分子标记,并构建了蜡梅核心种质资源库,为蜡梅新优品种选育、品种鉴定、资源保护与利用等工作提供理论支撑。     

新疆发现外来有害杂草——假苍耳

假苍耳为菊科假苍耳属植物,是我国入境植物检疫性有害生物之一,分布于辽宁、黑龙江、吉林、山东等省。2012年8月笔者在新疆塔城市发现假苍耳。2012年8月至2016年9月在新疆北疆地区的调查表明,假苍耳在新疆的分布地区仅为塔城市东货场至巴克图口岸的省道S221线公路旁、农田边、水沟、厂区等。