貴州地方糯稻品種的SSR遺傳多樣性分析

宋澤，何學佳，楊翠，張建沖，余顯權，周麗潔

（貴州大學農學院，貴陽 550025）

隨著生活水平的提高，人們對稻米品質的需求也更加多樣化，糯稻因支鏈淀粉含量較高（95%～100%）而成為副食加工的重要原材料［1］。貴州作為全國糯稻種質資源最豐富的省份之一，全省范圍內均有糯稻栽培，特別是黔東南自治州的“糯禾”，因其獨特的口感和較強的抗性深受當地少數民族的喜愛［2-5］。近年來，隨著雜交水稻的大面積推廣，貴州糯稻種植面積不斷縮小，大量地方糯稻資源被淘汰［6］。目前對貴州地方糯稻資源的研究主要集中于農藝性狀、抗病性及稻米品質等方面，而利用分子標記系統研究貴州地方糯稻品種的遺傳多樣性鮮有報道，貴州地方糯稻遺傳多樣性和品種間的親緣關系尚不清楚。

SSR標記因其穩定、多態性好、成本低等優點，已廣泛應用于水稻種質資源的遺傳多樣性和親緣關系研究［7］。李修平等［8］通過50對SSR引物對192份寒地水稻種質資源進行遺傳多樣性分析，結果表明供試材料遺傳多樣性不夠豐富。吳錦泉等［9］采用60對SSR分子標記，分析了江蘇省256份水稻品系遺傳多樣性，發現所有水稻品系間親緣關系較近，遺傳多樣性程度低。劉丹等［10］對黑龍江省的104份粳稻資源進行SSR分析，明確了各育成品種的親緣關系。Verma等［11］利用65對SSR標記分析印度114份水稻種質資源的遺傳多樣性、相關性，發現供試材料具有豐富的遺傳變異。

本研究通過利用56對SSR引物對來自貴州多個地區的173份地方糯稻品種資源進行遺傳多樣性分析，旨在明確貴州地方糯稻品種資源間的親緣關系，為有效利用貴州地方糯稻種質資源和挖掘優異基因提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

本研究以173份貴州省內不同地區的糯稻種質資源為供試材料，由貴州省農作物品種資源研究所提供。供試材料的名稱及來源見表1。

表1 173份供試材料及來源Table 1 173 tested materials and sources

續表1

1.2 DNA提取、PCR擴增和電泳

將173份供試材料室內發芽，至3葉期取鮮嫩葉片，利用CTAB（十六烷基三甲基溴化銨）法提取供試材料基因組DNA。利用均勻分布在水稻12條染色體上的56對SSR引物進行分子標記檢測。SSR引物由上海Invitrogen公司合成。PCR擴增采用10μL體系：模板DNA（30～50 ng／μL）2μL，10×PCR Buffer（含Mg2+）1.2μL，dNTP 0.2μL，5 U／μL Taq酶0.1μL，正、反向引物各1μL，ddH2O 4.5 μL。PCR反應程序：94℃預變性3 min，94℃變性30 s，58℃退火30 s，72℃延伸30 s，35個循環，最后72℃延伸10 min，4℃保存。反應產物經10%非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測。

1.3 數據統計與分析

根據電泳結果，統計SSR電泳的多態性條帶，在相同遷移位置上有條帶記為“1”，無條帶的記為“0”，缺失記為“9”，利用Excel統計整理數據。用Popgene 32進行統計分析，得到等位基因數（Na）、有效等位基因數（Ne）、Shannon信息指數（I）和Nei′s基因多樣性指數（H）。

多態性信息指數PICi＝1-

式中：pij為i標記第j個等位基因的頻率。

利用NTSYS-pc（Version 2.10 e）中similarity的qualitative data程序計算出種質間的Nei′s遺傳相似系數進行UPGMA聚類分析。

2 結果與分析

2.1 SSR多態性和遺傳多樣性分析

由表2可以看出，56對SSR引物中，所有的引物在供試材料中都表現出多態性，共檢測出191個等位基因，每對SSR引物檢測出2～7個等位基因，平均為3.41個，94.6%的引物檢測出3個及以上等位基因，其中引物RM214的等位基因數最多，為7個，而引物RM113、RM212、RM132等位基因僅為2個。有效等位基因數變化范圍為1.03～3.00，平均為1.56個，有效等位基因占45.68%。Nei′s基因多樣性指數變化范圍為0.03～0.67，平均為0.30。Shannon信息指數變化范圍為0.10～1.32，平均為0.57。56個SSR位點的多態信息含量（PIC）變化范圍為0.03～0.66，平均為0.30，其中有10個高度多態位點（PIC≥0.50），即RM165、RM322、RM218、RM241、RM31、RM141、RM214、RM444、RM286和RM511；中度多態位點（0.25≤PIC＜0.50）和低度多態位點（PIC＜0.25）分別是18和28個。以上結果表明，173份貴州地方糯稻品種資源的遺傳多樣性水平較低，遺傳基礎不夠豐富。

表2 56對SSR引物在173份供試材料中的遺傳多樣性信息Table 2 Genetic diversity information of the 56 pairs of SSR primers in 173 test materials

2.2 SSR標記遺傳相似性分析

根據56對SSR引物在173份供試材料所獲得的191個等位基因，按Nei的方法利用NTSYS-pc（Version 2.10 e）計算供試品種間的遺傳相似系數，以0.02為組距進行次數分布分析，獲得遺傳相似系數的次數分布圖（圖1）。供試品種的遺傳相似系數變化范圍在0.52～1.00，平均為0.76。供試品種的遺傳相似系數次數呈單峰分布，遺傳相似系數在0.70～0.90之間的占比87.80%；0.70以下和0.90以上的分別占總數的11.10%和1.10%。由此說明，供試貴州地方糯稻品種遺傳相似性較高，遺傳差異較大的品種數量相對較少。

圖1 貴州地方糯稻品種遺傳相似系數的次數分布圖Fig.1 Frequency distribution of genetic similarity coefficient of local glutinous rice varieties in Guizhou

2.3 貴州地方糯稻品種聚類分析

根據173份地方糯稻品種間的遺傳相似系數，使用UPGMA法進行聚類分析。在遺傳相似系數為0.65處可將173個糯稻品種劃分為秈糯和粳糯兩個類群，第Ⅰ類群包含167個地方粳糯品種，占材料總數96.50%；第Ⅱ類群僅包含6個秈糯品種，占總材料數的3.50%，分別是紫云柚糯（130）、三都野豬糯（143）、甕安楊成糯（145）、麻殼糯（147）、六枝老來紅（163）、貴陽順海大麻谷（167），表明貴州地方糯稻品種多為粳糯材料。在遺傳相似系數為0.67處，第Ⅰ類群又可分為2個亞群，分別包含159和8個糯稻品種。第Ⅰ、第Ⅱ類群及亞類群都有來自不同地區的糯稻材料，表明親緣關系遠近與地理位置不相關。

3 討論

前人對糯稻資源遺傳多樣性已有較多的研究。楊慧等［13］對云南63個糯稻品種進行遺傳多樣性分析，表明平均Nei′s基因多樣性指數為0.72，得出云南糯稻總體遺傳多樣性水平較高。姚國新等［14］對50份湖北地方糯稻資源進行遺傳多樣性分析，發現湖北地方糯稻遺傳資源豐富，平均多樣性指數和多態信息含量分別為0.71和0.69。Wang等［15］利用36對SSR標記對黔東南禾類資源及臨近省份地方糯稻品種進行遺傳多樣性、遺傳分化和親緣關系檢測，發現供試材料平均等位變異數高達24.61，PIC值為0.75，遺傳多樣性高。馬琳等［16］利用21對SSR引物對74份貴州“禾”水稻品種進行遺傳多樣性研究，發現貴州地方稻種資源整體水平上“禾”品種的遺傳相似性較高，遺傳背景相對單一。

本研究利用水稻12條染色體的56對SSR引物對來自貴州省不同地區的173份糯稻品種進行遺傳相似性和遺傳多樣性研究，顯示貴州地方糯稻品種遺傳多樣性較低，可能與所選用的SSR分子標記及長期以來地區間品種交流較頻繁有關，如農戶換種現象普遍所引起的“同種異名”與“異種同名”所導致。

聚類分析結果表明，大多數品種親緣關系較近，不同類群均有來源于不同地區的糯稻材料，表明供試材料間親緣關系與地理位置沒有相關性。這與李金梅［17］對云南不同來源地的地方稻種進行分析得出地理來源與聚類結果密切相關的結論有所不同。張曉麗等［18］對東南亞及中國部分地方的316個稻種材料分析結果與李金梅的結論相同，認為親緣關系與地理來源具有相關性。而陳越等［19］對來自云南不同地區的908份水稻種質材料遺傳多樣性分析認為，聚類結果與地理來源沒有相關性，不同來源的種質材料交叉分布于4個類群中。雷啟義等［20］通過分析黔東南香禾糯農家品種的遺傳多樣性，也得出遺傳距離與地理來源不完全對應，兩者間沒有相關性的結論。導致不同研究結論差異的原因可能與材料來源不同有關。供試材料中粳糯占絕大多數，這與貴州特殊的地理生態環境和少數民族喜食糯性食物習慣有關，粳糯也是生產上應用的主要傳統水稻品種類型之一［21］。

貴州獨特的生態條件造就了豐富的糯稻資源。自20世紀80年代以來雜交水稻的大力推廣和當地糯稻品種抗病性差、易倒伏和產量低等原因導致大量糯稻品種被淘汰，部分優良的變異類型在選擇過程中丟失［22，23］，使貴州糯稻資源遺傳多樣性逐漸降低，面臨因親緣關系相近而易遭受病蟲害威脅的危險。因此，育種工作者應挖掘優異基因，收集、保存具有豐富遺傳基礎的種質資源，同時引進國內外優異的稻種資源，拓寬貴州糯稻資源的遺傳基礎。

4 結論

本研究利用水稻12條染色體的56對SSR引物對來自貴州省內不同地區的173份地方糯稻品種進行遺傳相似性和多樣性分析，結果表明貴州糯稻品種多為粳糯，遺傳多樣性較低，不同地區地方糯稻資源遺傳背景相似程度較高。