基于SSR標記的中國西瓜地方品種資源遺傳多樣性分析

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2～5種不等，平均2.63個，平均多態性信息量（PIC）為0.31，變化范圍為0.16～0.47。52個品種遺傳相似系數為0.288～1.000，平均0.652，在相似系數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境關系不大。

關鍵詞：西瓜；地方品種；SSR；遺傳多樣性

中圖分類號： S651.03 文獻標志碼： A

文章編號：1002-1302（2016）09-0061-03

地方品種是指未經現代育種技術改良修飾，僅在長期栽培過程中由自然和人工選擇形成的農家品種。中國西瓜地方品種在20世紀50、60年代被廣泛種植，通常表現田間生長旺盛，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%，品質較差。但地方品種對屬地自然條件、栽培傳統具有高度適應性，擁有豐富的遺傳變異，也具有一些有益于品種改良的優良性狀，如特殊的抗性、生態適應性、優良品質性狀等，是現代生物學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，生產上應用的許多優良西瓜品種都是從本地種質材料中選育出來的。有關我國西瓜地方品種的研究較少，主要集中在田間農藝性狀和生物學特性考察方面。尚建立等以我國西瓜、甜瓜種質資源中期庫內1 200份西瓜種質為材料（包含了我國絕大部分地方西瓜資源），通過2～3年的數據對果實重量、果肉顏色、中心糖、種子千粒質量等12項主要植物學性狀進行了遺傳多樣性和相關性分析[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，發現三白、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胞膜保護能力[3]。本研究擬利用核心SSR標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系分析，以期為我國地方西瓜資源的科學評價和高效利用奠定基礎。

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沙的培養盒中，在25 ℃人工發芽箱中培養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。擴增反應程序為：94 ℃預變性4 min；94 ℃變性20 s，55 ℃復性20 s，72 ℃延伸90 s，35個循環；72 ℃延伸5 min。擴增產物經6%變性聚丙烯酰胺凝膠電泳，銀染染色，拍照并記錄結果。

1.2.4 數據統計與分析 統計分子量在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。先根據擴增結果計算引物的等位位點數及頻率，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，SHAN程序中的UPGMA（未加權平均法）進行聚類分析，并通過Treeplot模塊生成聚類圖。

2 結果與分析

2.1 SSR標記多態性分析

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

16對多態性引物共擴增出42種基因型，基因型數2～5種不等，平均2.63個，平均多態性信息量（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 聚類分析結果

根據16對引物擴增數據，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）無法區分。在相似系數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對多態性SSR引物分析了52份中國地方西瓜品種資源，數據分析結果表明供試品種間相似系數為0.288～1.000，平均0.652，多態性高于選育品種和骨干親本材料[4-6]?，F代品種選育研究由于單一多次重復使用少數幾個骨干親本材料，造成品種間同質化嚴重，同時由于過度追求產量和品質，忽視了抗性、適應性選擇，很多抗逆性優良基因逐步丟失，給農業生產埋下了巨大風險。西瓜地方品種在我國20世紀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境適應性，很多材料具有特殊的抗性和生態適應性，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性改良的重要基因資源，今后應加強對地方品種資源的收集和系統研究，使其更好地服務于現代育種工作。

從聚類分析結果可以看出，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。單從聚類結果來看，品種的聚群與地理來源和地理環境并未呈現較大的相關性。

參考文獻：

[1]尚建立，王吉明，郭琳琳，等. 西瓜種質資源主要植物學性狀的遺傳多樣性及相關性分析[J]. 植物遺傳資源學報，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”主要營養物質積累規律的研究[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. 西瓜品種間親緣關系的AFLP分析[J]. 河北農業大學學報，2007，30（1）：27-30.

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

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[7]蘇衛國，郭 軍，鄭佳秋，等. 西瓜與水生蔬菜水旱輪作模式栽培技術要點[J]. 江蘇農業科學，2014，42（6）：205-206.