5個常規香稻品種的指紋圖譜及遺傳相似性分析

劉之熙，朱克永，趙 楊，陳彥成

（湖南省水稻研究所，湖南 長沙 410125）

5個常規香稻品種的指紋圖譜及遺傳相似性分析

劉之熙，朱克永，趙 楊，陳彥成

（湖南省水稻研究所，湖南 長沙 410125）

利用48對SSR標記對來源于同一優質香型材料80-66的5個常規香稻品種進行了指紋分析及品種相似性和特異性分析，發現玉針香與玉柱香的遺傳差異最小，農香18與玉針香、玉柱香的遺傳差異次之，創香5號與玉針香、玉柱香、農香18的遺傳差異第三，而板倉香糯為糯稻品種，與其它品種的遺傳差異均較大。結果表明：將數字身份證、指紋圖譜和坐標圖形式的數字指紋三者結合，作為品種的指紋信息，可以更全面的反映該品種的特異性。

常規香稻品種；SSR標記；指紋圖譜；品種相似性；品種特異性

水稻(Oryza sativa L)是世界上重要的糧食作物之一，全世界大約有1/3的人以水稻為主食。隨著水稻產量的提高及人們生活水平、生活質量的提升，人們在吃飽的同時又提出了新的要求，更加注重稻米的食味品質。自漢代以來，“江永香米”就是湖南永州地方的一張名片，香米不但清香可口，而且有很高的營養價值。近年來，湖南省高檔優質香稻的研究開發成效顯著， 隨處可聞“湘米飄香”，一批新育成并通過審定的雙季、一季晩秈優質香稻品種，諸如玉針香 、玉柱香、農香18、創香5號和板倉香糯等，由于加工品質及外觀品質較好，具有濃郁的茉莉花香味，且食口性好，受到越來越多的消費者歡迎，需求量也逐漸增加。近年來，鑒定和搜集發掘香稻種質資源，將常規手段和分子生物學方法相結合進行香稻育種研究已成為育種家們的研究熱點。而利用DNA分子標記，是鑒定和發掘優異種質資源最為有效和快捷的方法。SSR (Simple Sequence Repeats)標記由于具有數量豐富、多態性高、實驗操作簡單、結果穩定可靠、引物序列易交流等優點，在遺傳連鎖圖譜的構建[1-2]、種質鑒定和遺傳多樣性的研究[3-4]、基因的定位與分離[5-6]、品種純度鑒定[7-9]等方面得到了日益廣泛的應用。利用SSR標記構建水稻品種的DNA指紋圖譜，具有高度的個體特異性和遺傳穩定性，有助于對不同品種進行科學評價、合理利用，同時對優異品種或材料實施知識產權保護也具有十分重大的意義。

研究利用簡單的DNA提取方法，優化的PCR體系與程序，以及一套篩選的SSR標記構建了5個湖南省已經通過審定的常規香稻品種的DNA指紋圖譜，并將其轉化為數字指紋進行品種相似性和特異性分析，以期為常規香稻品種在分子水平上進行實時高效鑒定提供科學依據。

1 材料與方法

1.1 水稻材料

選用來源于同一優質香型材料80-66的5個常規香稻品種——玉針香、玉柱香、農香18、創香5號和板倉香糯為材料，均由湖南省水稻研究所培育而成，通過湖南省品種審定委員會審定，正在生產上大面積推廣應用。

1.2 SSR檢測

選取48對SSR核心引物，每條染色體上4對，均勻分布于染色體的長、短臂或同一染色體臂的非緊密連鎖區。按推薦類型可分為首選核心引物(Ⅰ型)24個，分別是RM 297，RM 212，RM 208，RM 110，RM 232，RM 7，RM 273，RM 317，RM 274，RM 267，RM 253，RM 30，RM 336，RM 214，RM 310，RM 264，RM 219，RM 278，RM 304，RM330A，RM 224，RM 286，RM 17和RM l9；候補核心引物(Ⅱ型)24個，分別是RM 1195，RM 1，RM 71，RM 341，RM 85，RM 251，RM 5414，RM 307，RM480，RM 164，RM 190，RM 3，RM 18，RM 248，RM 337，RM 72，RM 201，OSR 28，RM 311，RM 216，RM 21，RM 202，RM 247和RM 309。

采用簡單的DNA提取方法，優化的PCR體系與程序，4%的瓊脂糖凝膠電泳進行分析[10]。利用24對首選核心引物對所有水稻品種進行指紋分析。對24對首選核心引物位點處指紋表現一致的水稻品種進一步增加24對候補核心引物進行分析。

1.3 指紋圖譜構建

根據 48 對核心引物在5個常規香稻品種中的擴增結果，以擴增的帶型數記錄品種標識，其中1表示擴增的帶型數為1，2表示帶型數為2，3表示帶型數為3，構建各品種的分子身份證(由48 位數字組成)。以各品種在每對引物位點處擴增的圖譜作為該品種的指紋圖譜，并排定每對引物擴增產物的分子量梯度，以48對引物位點為橫坐標，擴增產物的分子量梯度為縱坐標，將指紋圖譜轉化為坐標圖形式的數字指紋。

1.4 數據分析

以品種相似率(Similarity rate SR)描述2個品種間的遺傳相似程度，該參數表示2個品種在48 對SSR引物位點處擴增帶型差異的程度。計算公式為 ：

SR（%）=LT-LD/LT×100

式中，LT為2個品種擴增的位點總數，LD為2個品種擴增帶型表現差異的位點數。

2 結果與分析

2.1 5個常規香稻品種的分子身份證及指紋圖譜

利用48對水稻核心引物完成了5個常規香稻品種的DNA 指紋圖譜，得到的分子身份證及指紋圖譜數據見表1和圖1。

表1 5個常規香稻品種的分子身份證

2.2 5個常規香稻品種的數字指紋

將5個常規香稻品種的DNA指紋圖譜轉化為數字指紋發現，玉針香在染色體2上的RM208，染色體9上的RM278與其他品種有明顯變異；玉柱香在染色體2上的RM208，染色體3上的RM232、RM7，染色體4上的RM5414，染色體6上的RM253、RM3，染色體10上的RM216等7個位點處與其他品種有明顯變異；農香18在染色體6上的RM3，染色體8上的RM264，染色體9上的RM201、OSR28，染色體10上的RM330A，染色體11上的RM21等6個位點處與其它品種有明顯變異；創香5號在染色體3上的RM85、RM251，染色體4上的RM307，染色體5上的RM274，染色體7上的RM336、RM214，染色體8上的RM310，染色體9上的RM278等8個位點處與其它品種有明顯變異；板倉香糯在染色體2上的RM110、RM341、染色體3上的RM232、RM7、RM251，染色體4上的RM273、RM317，染色體6上的RM253，染色體7上的RM336、RM18、RM248，染色體8上的RM310、RM264，染色體9上的RM219，染色體10上的RM304，染色體12上的RM17、RM19等17個位點處與其他品種有明顯變異（圖2）。

2.3 5個常規香稻品種的遺傳相似性分析

對5個常規香稻品種在48對SSR引物位點處進行兩兩比對，發現品種間相似率變幅為41.7%～85.4%，其中玉針香與玉柱香的品種相似率最大，為85.4%；農香18與玉針香、玉柱香的品種相似率次之，分別為77.1%、75.0%；創香5號與玉針香、玉柱香、農香18的品種相似率再次之，分別為64.6%、58.3%、64.6%；板倉香糯與玉針香、玉柱香在5個品種間的品種相似率最小，均為41.7%（表2）。

圖1 5個常規香稻品種的指紋圖譜

圖2 5個常規香稻品種的數字指紋

上述結果表明，玉針香與玉柱香的遺傳差異最小，農香18與玉針香、玉柱香的遺傳差異次之，創香5號與玉針香、玉柱香、農香18的遺傳差異第三，而板倉香糯與玉針香、玉柱香的遺傳差異最大。將每個品種的系譜與其指紋圖譜及品種間相似率聯合分析，發現系譜上越接近的品種，其品種間的相似率越大，遺傳差異越小。如玉針香與玉柱香，因具有相同的親本湘晚秈10號，兩者的遺傳差異最小；而板倉香糯為糯稻品種，因而與其他品種的遺傳差異均較大。

表2 5個常規香稻品種間的品種相似率

3 小結與討論

品種間形態差異和特征特性的不同，本質上是由基因的差異所致。SSR標記由于具有操作簡便快捷、多態性高和穩定性好等特點，能夠準確揭示不同品種間同一位點的多態性，已被廣泛應用于遺傳圖譜構建、比較基因組研究、遺傳多樣性分析、系統學研究以及品種純度與真實性的鑒定中。研究選用的48對SSR標記，對5個來源于同一優質香型材料80-66的常規香稻品種進行品種相似性和特異性分析，結果能很好地反映不同品種間的親緣關系，說明選用的48對核心標記具較好的區分能力，利用這48對標記構建指紋圖譜也是科學、可靠的。

以坐標圖形式表示的數字指紋，因其既能清晰地反映各品種在每對標記位點處擴增的條帶數目，也能清晰地反映各品種在每對標記位點處擴增的條帶位置，因而比品種的數字身份證包含的信息更加豐富，比品種的指紋圖譜顯示的信息更加直觀。在對兩個或多個品種進行比對時，坐標圖形式的數字指紋的優勢更加突出。因此，在構建品種的指紋圖譜時，將數字身份證、指紋圖譜和坐標圖形式的數字指紋三者有機結合，作為品種的指紋信息，可以更全面的反映該品種的特異性。

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（責任編輯：賀 藝）

Construction of DNA Fingerprints and Analysis of Genetic Similarity for 5 Inbrid Aromatic rice Varieties

LIU Zhi-xi，ZHU Ke-yong，ZHAO Yang，CHEN Yan-cheng
（Hunan Rice Research Institute, Changsha 410125, PRC）

Five aromatic rice varieties derived from the same high-quality flavor material 80-66, and registered in Hunan Province, China were assayed with a set of 48 microsatelite markers. The result from varietal similarity and distinctness analysis showed that genetic difference between Yuzhenxiang and Yuzhuxiang was the smallest, genetic differences between Nongxiang 18 and Yuzhenxiang, Yuzhuxiang were the second, and genetic differences between Chuangxiang 5 and Yuzhenxiang, Yuzhuxiang, nongxiang 18 were larger, in turn. Because of being a fragrant glutinous rice variety, Bancangxiangnuo got the largest genetic differences to the others. The combination of molecular identification, fingerprint map and coordinate map can be used as varietal fingerprint information, which can reflect varietal similarity and distinctness perfectly.

inbrid aromatic rice variety; microsatelite marker; fingerprint map; varietal similarity; varietal distinctness

Q341

：A

：1006-060X（2017）02-0006-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.002.002

2016-11-25

湖南省農業科學院科技創新項目(2014YB07)

劉之熙（1981-），女，山西長治市人，助理研究員，主要從事水稻、玉米分子育種和種子質量檢測技術研究。