馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性研究進(jìn)展

祁馳恒 曾鈺婷 許娟妮 尼瑪卓嘎

摘要 ? ?近年來，對馬鈴薯種質(zhì)資源的研究越來越重視，馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究報道較多。本文綜述了形態(tài)學(xué)水平、細(xì)胞生化水平及DNA分子標(biāo)記水平馬鈴薯遺傳多樣性研究進(jìn)展，以期為馬鈴薯種質(zhì)資源的評價與利用提供參考。

關(guān)鍵詞 ? ?馬鈴薯;種質(zhì)資源;遺傳多樣性

中圖分類號 ? ?S532 ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼 ? ?A

文章編號 ? 1007-5739（2020）12-0083-01 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識碼（OSID）

馬鈴薯是世界第三大糧食作物，也是中國第四大糧食作物，是糧菜兼用和工業(yè)原料作物，且營養(yǎng)全面，適應(yīng)性強(qiáng)，豐產(chǎn)性好，營養(yǎng)豐富，經(jīng)濟(jì)效益高[1]。種質(zhì)資源是品種改良和育種工作的物質(zhì)基礎(chǔ)。目前，全世界保存了約65 000份馬鈴薯種質(zhì)資源，其中中國保存有5 000余份，研究和評價馬鈴薯種質(zhì)資源的遺傳多樣性，對馬鈴薯品種的改良、種質(zhì)資源創(chuàng)新和利用具有重要意義[2]。本文從形態(tài)特征、細(xì)胞生化及DNA分子等不同水平對馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性分析進(jìn)行了綜述，以期為開展馬鈴薯種質(zhì)資源的評價、鑒定及利用等提供參考。

1 ? ?形態(tài)學(xué)水平的研究

形態(tài)學(xué)多樣性分析基于表型性狀進(jìn)行分析，表型性狀具有直觀、測量簡單且經(jīng)濟(jì)方便等特點(diǎn)，長期以來都是作物種質(zhì)資源分類、評價、鑒定和育種后代選擇及遺傳多樣性研究最基礎(chǔ)的標(biāo)記方法[3]。葉玉珍[4]對24份馬鈴薯種質(zhì)資源的13個質(zhì)量性狀和12個數(shù)量性狀進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，供試材料遺傳多樣性水平較高，聚類分析將其分為高產(chǎn)高株型、中產(chǎn)中株型、低產(chǎn)中株型和低產(chǎn)低株型四大類。余 ?斌等[5]對引進(jìn)的119份馬鈴薯材料的表型性狀進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)單株產(chǎn)量、商品率、干物質(zhì)等經(jīng)濟(jì)性狀可作為評價馬鈴薯種質(zhì)資源的主要指標(biāo)。楊 ?春等[2]對106份馬鈴薯種質(zhì)資源的11個質(zhì)量性狀和10個數(shù)量性狀進(jìn)行遺傳多樣性分析，發(fā)現(xiàn)供試材料具有豐富的遺傳多樣性，并將106份種質(zhì)資源分為中早熟低產(chǎn)型、中早熟高產(chǎn)型、中晚熟高產(chǎn)型、中晚熟低產(chǎn)型四大類。柴瑩[6]對315份馬鈴薯種質(zhì)資源的21個形態(tài)特征及生物學(xué)特性的聚類分析顯示，馬鈴薯品種的遺傳背景比較狹窄。表型性狀容易受外界環(huán)境、人為因素影響，難以確定馬鈴薯品種的遺傳本質(zhì)。

2 ? ?細(xì)胞、生化水平的研究

細(xì)胞、生化水平多樣性研究主要采用細(xì)胞學(xué)標(biāo)記和同工酶分析。細(xì)胞學(xué)標(biāo)記是對染色體結(jié)構(gòu)和數(shù)目的變異進(jìn)行分析，染色體結(jié)構(gòu)變異包括染色體核型和帶型變異，染色體數(shù)目的變異包括染色體整倍性和非整倍性的變異。劉思泱[7]利用染色體壓片技術(shù)對6個彩色馬鈴薯品種的染色體核型進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)供試品種核型及染色體長度變異范圍有一定差異。李長青等[8]利用根尖染色體制片技術(shù)對馬鈴薯染色體核型進(jìn)行了分析。楊通靜等[9]采用去壁低滲法對大西洋和費(fèi)烏瑞它的核型進(jìn)行分析。

同工酶分析方法和設(shè)備操作簡單，具有試樣需要量少、成本低、試驗(yàn)所需時間短、分析靈敏度高、共顯性表達(dá)、能間接反映DNA水平的變化等優(yōu)點(diǎn)。白艷菊等[10]研究表明，馬鈴薯葉片和芽的同工酶譜分辨力高，不同品種差異顯著，可作為品種鑒定可靠的依據(jù)。洪森榮等[11]利用過氧化物酶（POD）、酯酶（EST）、多酚氧化酶（PPO）同工酶對6份高山馬鈴薯品種的遺傳多樣性進(jìn)行檢測，發(fā)現(xiàn)云南高山馬鈴薯和恩施高山馬鈴薯的遺傳分化較低。細(xì)胞學(xué)標(biāo)記和同工酶在馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性的研究中應(yīng)用得還比較少。

3 ? ?DNA分子水平的研究

近年來，利用分子標(biāo)記技術(shù)研究馬鈴薯遺傳多樣性的研究報道較多，已經(jīng)成為分析馬鈴薯遺傳多樣性的主要研究方法。張招娟等[12]利用99對SSR引物對19份福建省主栽品種進(jìn)行遺傳多樣性分析，結(jié)果表明，供試材料具有較高的遺傳多樣性，聚類分析將所有材料分為5個類群。王 ?鵬等[13]利用篩選出的25對SSR引物對65份馬鈴薯品種的遺傳多樣性進(jìn)分析，供試材料間的遺傳相似系數(shù)為0.60～0.93，遺傳差異相對較大，部分品種間親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。呂志華等[14]分別利用RSAP、SSR和SRAP對15份馬鈴薯種質(zhì)進(jìn)行遺傳多樣性分析，3種標(biāo)記的聯(lián)合分析能更好地評估種質(zhì)的遺傳多樣性和親緣關(guān)系。李芳弟等[15]利用篩選出的7對特異性引物分析了227份馬鈴薯雜交后代的遺傳多樣性，供試材料間的相似系數(shù)為0.54～1.00，顯示供試材料間遺傳差異較大、遺傳多樣性比較豐富。程永芳等[16]利用篩選出的12引物組合對54份馬鈴薯種質(zhì)資源的遺傳多樣性進(jìn)行分析，Shannon多樣性信息指數(shù)（I）為0.502 8±0.185 7，Nei′s基因多樣度指數(shù)（H）為0.335 5±0.148 1，平均每個位點(diǎn)上的觀察等位基因數(shù)（Na）為1.990 7±0.096 2，平均每個位點(diǎn)的有效等位基因數(shù)（Ne）為1.565 1±0.323 2，說明供試馬鈴薯品種間的遺傳多樣性相對豐富，遺傳差異較大。

4 ? ?展望

馬鈴薯具有豐富的種質(zhì)資源，形態(tài)標(biāo)記作為遺傳標(biāo)記的組成成分，在種質(zhì)資源多樣性研究中有不可替代的作用，主要對馬鈴薯質(zhì)量性狀和數(shù)量性狀進(jìn)行遺傳多樣性分析，與DNA分子標(biāo)記技術(shù)成為分析馬鈴薯遺傳多樣性的主要研究手段。隨著高通量測序技術(shù)的發(fā)展，GBS技術(shù)作為第二代深度測序基礎(chǔ)上發(fā)展起來的簡化基因組測序技術(shù)，目前已經(jīng)在多個物種進(jìn)行了群體多樣性分析，具有更高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，在研究馬鈴薯遺傳多樣性時，應(yīng)結(jié)合形態(tài)特征與分子生物技術(shù)進(jìn)行更深入的研究。

5 ? ?參考文獻(xiàn)

[1] 程永芳，張明慧，鞏檑，等.馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性分析及雜交子代SRAP鑒定[J].分子植物育種，2015，13（8）：1757-1765.

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[4] 葉玉珍.不同馬鈴薯種質(zhì)資源的遺傳多樣性分析[J].南方農(nóng)業(yè)學(xué)報，2017，48（11）：1930-1936.

[5] 余斌，楊宏羽，王麗，等.引進(jìn)馬鈴薯種質(zhì)資源在干旱半干旱區(qū)的表型性狀遺傳多樣性分析及綜合評價[J].作物學(xué)報，2018，44（1）：63-74.

[6] 柴瑩.馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性分析[D].張家口：河北北方學(xué)院，2019.

[7] 劉思泱.6個彩色馬鈴薯品種的核型及ISSR分析[D].呼和浩特：內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)，2010.

[8] 李長青，于肖夏，于卓，等.大西洋×隴薯6號雜種株系及親本的染色體核型分析[J].內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2013，34（2）：26-30.

[9] 楊通靜，陶剛，黃永會，等.大西洋和費(fèi)烏瑞它馬鈴薯品種的核型分析[J].貴州農(nóng)業(yè)科學(xué)，2012，40（5）：29-31.

[10] 白艷菊，李學(xué)湛，呂典秋，等.應(yīng)用過氧化物同工酶（POD）鑒定馬鈴薯品種及純度的研究初報[J].雜糧作物，2005（6）：370-371.

[11] 洪森榮，張銘心，葉思雨，等.高山馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性的同工酶分析[J].浙江農(nóng)業(yè)學(xué)報，2018，30（9）：1445-1453.

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[13] 王鵬，李芳弟，郭天順，等.SSR標(biāo)記馬鈴薯育成品種的遺傳多樣性分析[J].中國馬鈴薯，2019，33（5）：257-266.

[14] 呂志華，郭華春.RSAP、SSR和SRAP分析馬鈴薯遺傳多樣性的應(yīng)用比較[J].基因組學(xué)與應(yīng)用生物學(xué)，2018，37（6）：2544-2550.

[15] 李芳弟，王鵬，竇俊煥，等.加工型馬鈴薯實(shí)生群體的SSR鑒定與遺傳多樣性分析[J].西北農(nóng)林科技大學(xué)學(xué)報（自然科學(xué)版），2018，46（4）：49-60.

[16] 程永芳，張明慧，等.馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性分析及雜交子代SRAP鑒定[J].分子植物育種，2015，13（8）：1757-1765.