基于表型性狀與SSR標記的馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性研究

摘" 要" 為明確176份馬鈴薯種質(zhì)資源的遺傳多樣性，利用24個表型性狀和16個SSR標記進行遺傳多樣性分析。24個表型性狀的變異系數(shù)區(qū)間為10.20%～72.75%，平均為35.50%；多樣性指數(shù)區(qū)間為0.18～" 0.77，平均為0.50；根據(jù)24個表型性狀，對176份馬鈴薯品種（系）以非加權(quán)組平均法（unweighted pair group method analysis，UPGMA）進行聚類分析。結(jié)果表明，所有品種（系）可被分為7組，大部分品種（系）聚集在A組和C組。16個SSR引物在176份材料中共擴增出91個多態(tài)性位點，多態(tài)性比率為94.8%。SSR聚類結(jié)果表明，176份馬鈴薯材料被聚為8類。表型性狀聚類與SSR聚類結(jié)果均表明，從同一地區(qū)引進的馬鈴薯材料親緣關(guān)系相近，遺傳差異較小。結(jié)合本試驗結(jié)果與前人研究，進一步確定引物S25、S151、S174和S189可高效區(qū)分不同馬鈴薯種質(zhì)資源，在今后借助分子育種手段以區(qū)分馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性的過程中可優(yōu)先選擇使用。研究表明，部分馬鈴薯材料的表型性狀與SSR標記聚類結(jié)果在類群劃分具有一致性，表型性狀的差異在一定程度上能真實反映基因水平的差異，但表型性狀不能從本質(zhì)上反映馬鈴薯種質(zhì)資源的遺傳背景差異，因此在評價馬鈴薯遺傳多樣性時應(yīng)當(dāng)以SSR分子標記為主，表型性狀分析為輔，二者結(jié)合用于評價馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性。本研究為馬鈴薯種質(zhì)創(chuàng)新和遺傳改良提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞" 馬鈴薯；表型性狀；SSR；遺傳多樣性

doi：10.7606/j.issn.1004-1389.2024.08.005

https：//doi.org/10.7606/j.issn.1004-1389.2024.08.005

收稿日期：2023-02-13" 修回日期：2023-05-06

基金項目：陜西省重點研發(fā)計劃項目（2018ZDCXL-NY-03-03，2022NY-174）；榆林市科技計劃項目（CXY-2022-168）；西北農(nóng)林科技大學(xué)試驗示范站（基地）科技創(chuàng)新與成果轉(zhuǎn)化項目（TGZX2021-12）。

第一作者：張曉煜，女，碩士研究生，從事馬鈴薯種質(zhì)資源創(chuàng)新利用。E-mail：15502452002@163.com

通信作者：劉柏林，男，副教授，主要從事馬鈴薯種質(zhì)資源創(chuàng)新利用和新品種選育。E-mail：liubl@nwafu.edu.cn

方玉川，男，正高級農(nóng)藝師，主要從事馬鈴薯生產(chǎn)技術(shù)推廣和應(yīng)用。E-mail：nksfyc@163.com

馬鈴薯（Solanum tuberosum L.）為茄科茄屬1 a生草本植物［1-2］，原產(chǎn)于南美洲安第斯山區(qū)，歷史可追溯到公元前8 000多年［3］。馬鈴薯是全球第四大糧食作物［4］，在全球有160個國家和地區(qū)種植，年種植面積為2 392萬hm2，年產(chǎn)量達到" 47 048萬t。中國是世界上最大的馬鈴薯生產(chǎn)國，年種植面積為578萬hm2，年產(chǎn)量9" 436" 萬t［5］。世界范圍內(nèi)，保存了大約65 000份馬鈴薯種質(zhì)資源，中國目前保存有 5 000余份種質(zhì)資源，以國內(nèi)外育成品種和品系為主，野生種質(zhì)資源偏少［6-7］。利用這些種質(zhì)資源，馬鈴薯審定（登記）品種數(shù)量穩(wěn)定增加，其中十一五期間審定品種116個，十二五期間審定品種145個，十三五期間審定（登記）新品種227個［8］。這些品種對中國馬鈴薯品種更新?lián)Q代、豐富馬鈴薯品種多樣性具有重要意義。種質(zhì)資源是關(guān)系國家糧食安全的戰(zhàn)略資源，馬鈴薯作為外來物種，近年來引種受到了限制。因此，對現(xiàn)有種質(zhì)資源遺傳多樣性進行準確、合理評價關(guān)系到馬鈴薯種質(zhì)創(chuàng)新與利用的成敗，是進一步拓寬品種遺傳背景的基礎(chǔ)。

遺傳多樣性分析可以區(qū)分不同品種之間的遺傳差異，是作物育種與遺傳改良的前提。表型性狀（形態(tài)標記）是遺傳（基因）和環(huán)境綜合作用的結(jié)果，通過表型性狀檢測遺傳多樣性是最直接且最簡易的方法。段紹光等［9］研究表明，表型性狀的聚類分析可以大致分辨并揭示不同馬鈴薯材料的生理狀態(tài)差異，可進一步區(qū)分生態(tài)型和遺傳差異明顯的親本及其后代。農(nóng)藝性狀的觀測與分類是早期馬鈴薯種質(zhì)資源研究的重要手段，中國的《馬鈴薯DUS測試指南》主要側(cè)重于形態(tài)性狀的測定。但是，馬鈴薯作為同源四倍體，基因組高度雜合，其四體遺傳方式增加了性狀分離的復(fù)雜程度，因此馬鈴薯表型聚類分析只能相對程度反映不同種質(zhì)資源間的形態(tài)差異，而不能完全反映馬鈴薯種質(zhì)資源間的遺傳差異。

SSR（Simple sequence repeat，SSR）標記也稱微衛(wèi)星序列標記，以其數(shù)量豐富、共顯性遺傳、多態(tài)性豐富等優(yōu)點現(xiàn)已被廣泛應(yīng)用于馬鈴薯的品種鑒定、遺傳關(guān)系分類、核心種質(zhì)資源搜集評價等領(lǐng)域［10-11］。如段紹光等［9］采用36個SSR標記對從世界各地收集的559份馬鈴薯材料進行遺傳多樣性分析，共檢測出134個多態(tài)性位點，說明品種間有豐富的遺傳多樣性。吳立萍等［12］從50對SSR引物篩選出14對條帶清晰、多態(tài)性好的引物，對54份俄羅斯馬鈴薯品種進行PCR擴增，多態(tài)性條帶占總擴增條帶的92.7%，并通過聚類分析從分子水平上展示了各品種間的親緣關(guān)系。Duan等［13］利用20個SSR標記對217個馬鈴薯品種進行了遺傳多樣性分析，表明這些品種的遺傳背景狹窄。Karaagac等［14］利用6個SSR標記區(qū)分了54個馬鈴薯無性系品種。溫賀等［15］通過篩選出的10對SSR引物，對6個馬鈴薯品種進行了遺傳多樣性分析，建立了SSR指紋圖，為新品種選育提供依據(jù)。Marie-José等［16］利用SSR標記對84份加拿大馬鈴薯材料進行了遺傳多樣性分析。Bali等［17］利用23個SSR標記對264個俄羅斯及其他材料進行分析，獲得了142個多態(tài)性位點，發(fā)現(xiàn)這些材料存在顯著的遺傳多樣性。因此SSR標記可為馬鈴薯種質(zhì)資源的鑒定與遺傳多樣性的分析提供分子生物學(xué)依據(jù)。

本研究對國內(nèi)外引進和育成的176份馬鈴薯種質(zhì)資源材料，利用表型性狀和SSR分子標記進行遺傳多樣性分析，以期揭示176份馬鈴薯種質(zhì)資源的遺傳背景差異，旨在為馬鈴薯種質(zhì)創(chuàng)新和新品種選育提供材料基礎(chǔ)和理論依據(jù)。

1" 材料與方法

1.1" 試驗材料

供試馬鈴薯材料211份，為西北農(nóng)林科技大學(xué)收集保存的國內(nèi)外馬鈴薯種質(zhì)資源和育成品種（系），選取其中24個表型性狀較全的176份材料用于遺傳多樣性分析（表1），其中‘C15’～‘C133’‘D15’～‘D211’‘XP1-1’‘XP1-2’‘XP1-4’‘XP3-1’為國際馬鈴薯中心引進種質(zhì)資源，其余為國內(nèi)外育成品種（系），‘EB003’‘EB063’‘EB118’和‘EB067’‘HD-24527’～‘HD-24574’為二倍體遺傳材料。供試材料于西北農(nóng)林科技大學(xué)榆林馬鈴薯試驗示范站種植，海拔1 050 m，多年平均降水量371 mm，年平均溫度8.6" ℃，平均全年日照時數(shù)2 900 h，土壤類型為砂壤土，有機質(zhì)含量4.31""" g/kg。采用隨機區(qū)組試驗設(shè)計，設(shè)置2個重復(fù)，每個小區(qū)單壟單行，種植16株，株距為0.25 m，壟間距為0.9 m，2021-2022年，每年5月播種，10月收獲，田間管理與當(dāng)?shù)毓芾泶胧┫嘁恢隆?/p>

1.2" 性狀調(diào)查

選取具有代表性且便于直觀統(tǒng)計的農(nóng)藝性狀24個，包括塊莖性狀（薯皮顏色、薯皮類型、薯形、芽眼深淺、肉色、芽眼數(shù)量和芽眼顏色），植株性狀（株形、植株繁茂性和開花繁茂性），葉片性狀（葉色、葉緣、葉表面光澤度、葉片茸毛多少、頂小葉寬度、頂小葉形狀），花冠性狀（花冠形狀、花冠顏色、重瓣花、柱頭形狀、柱頭顏色、柱頭長短、花藥形狀、花藥顏色）。參考《馬鈴薯DUS測試指南》進行分級（表2）。

1.3" 馬鈴薯基因組DNA的提取與擴增

采集馬鈴薯塊莖芽，利用改良CTAB法提取基因組DNA。將DNA樣本稀釋至50 ng/μL，于-20 ℃保存。PCR擴增體系為10 μL，包括模板DNA 1 μL、上下游引物各0.5 μL、2×Taq" Master Mix 5 μL、ddH2O 3 μL。擴增程序為94 ℃ 預(yù)變性2 min，94 ℃變性30 s，SSR特定退火溫度（53～64 ℃）30 s，72 ℃延伸60 s，30個循環(huán)，" 72 ℃終延伸7 min。用8%非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳檢測擴增產(chǎn)物，硝酸銀染色觀察結(jié)果。

1.4" SSR引物來源

本試驗利用來自于公開發(fā)表文獻中的20對引物，從中篩選出16對譜帶清晰、多態(tài)性較高的引物［13］。引物由北京擎科生物科技有限公司合成（表3）。

1.5" 數(shù)據(jù)處理和分析

采用SPSS 26.0軟件統(tǒng)計表型性狀數(shù)據(jù)的平均值、方差和極差，利用Microsoft Excel 2016計算變異系數(shù)（CV）和Simpson指數(shù)（D）。采用0和1賦值法記錄SSR擴增譜帶位置，在相同遷移位置上有擴增條帶的記為1，無帶記為0，構(gòu)建0、1二元數(shù)據(jù)矩陣。

基于R語言decostand函數(shù)、vegdist函數(shù)進行數(shù)據(jù)標準化并計算出歐氏距離矩陣，利用hclust函數(shù)UPGMA法進行聚類分析并繪制聚類圖。基于R語言dist函數(shù)計算出供試材料的遺傳距離矩陣，利用ape包對品種進行遺傳多樣性分析，構(gòu)建臨接系統(tǒng)進化樹（Neighbor-joining Tree，NJ）并繪制聚類圖。根據(jù)SSR分子標記數(shù)據(jù)，利用遺傳多樣性分析軟件Popgene 32計算Nei’s遺傳多樣性指數(shù)（He）和Shannon’s多樣性指數(shù)（I）。基于歐式距離矩陣和遺傳距離矩陣，利用Origin 2023軟件繪制PCA圖。

變異系數(shù)（CV）公式：CV=標準偏差SD平均值Mean×100%

Simpson指數(shù)（D）公式：D=1-∑f2i，式中fi為某個性狀第i個級別的材料數(shù)占總材料數(shù)的百分比；

Shannon’s多樣性指數(shù)（I）公式：I=" -∑pilnpi，其中，i為某一性狀的分級，pi為該性狀第i級內(nèi)材料份數(shù)占總份數(shù)的百分比。

2" 結(jié)果與分析

2.1" 表型性狀的遺傳多樣性分析

對176份馬鈴薯品種（系）24個表型性狀進行描述性統(tǒng)計（表4），各性狀存在不同程度的變異，變異系數(shù)范圍為10.20%～72.75%，平均為35.50%，其中花冠顏色的變異系數(shù)最大，柱頭長短的變異系數(shù)最小。研究表明，變異系數(shù)≥10.00%則表示樣本間的差異較大［18］。本研究中176份馬鈴薯種質(zhì)資源表型性狀的變異系數(shù)均≥10.00%，說明這些種質(zhì)資源有著較大的變異范圍，表型性狀間差異大，種質(zhì)資源類型豐富，有利于開展馬鈴薯特異種質(zhì)資源的比較、篩選和利用。采用Simpson指數(shù)（D）對24個表型性狀進行多樣性分析，范圍為0.18～0.77，平均值為0.50，其中肉色多樣性指數(shù)最高，芽眼顏色和柱頭長短多樣性指數(shù)最低，遺傳多樣性指數(shù)≥0.50的指標依次為薯皮類型、薯形、肉色、芽眼數(shù)量、株形、植株繁茂性、葉色、葉緣形狀、葉片茸毛多少、頂小葉寬度、頂小葉形狀、開花繁茂性、花冠形狀、花冠顏色、柱頭形狀、柱頭顏色，說明這些材料的表型性狀較為多樣。綜合各性狀的變異系數(shù)、極差和多樣性指數(shù)，呈現(xiàn)明顯的遺傳差異，表現(xiàn)出豐富的遺傳多" 樣性。

由UPGMA聚類結(jié)果可知（圖1），所有品種（系）可被分為7組，大部分品種（系）聚集在A組和C組。A組包括以‘中薯26號’為代表的62個品種（系），占比35.23%，主要表現(xiàn)為葉色為綠色，葉表面光澤度為中等，花冠為紫色星形；B組包括以‘X6’和‘HD-24532’為代表的18個品種（系），占比10.23%，主要表現(xiàn)為芽眼為無色，花藥顏色為黃色，花冠為紫色星形，薯皮顏色為紅色；C組包括以‘C100’‘華薯6號’及‘隴薯20號’為代表的76個品種（系），占比為43.18%，主要表現(xiàn)為頂小葉寬度為中等，重瓣花為無，花冠為白色星形，薯皮顏色為黃色；D組有7個品種（系），占比為3.98%，主要表現(xiàn)為株型為直立，植株繁茂性為中，柱頭顏色為綠色；E組有6個品種（系），占比為3.41%，主要表現(xiàn)為葉色為淺綠，肉色為淺黃，柱頭顏色為淺綠；F組有5個品種（系），占比2.84%，主要表現(xiàn)為植株繁茂性為強，花冠為白色近五邊形，薯皮顏色為紫色；G組有2個品種（系）為‘C20’和‘XP3-1’，占比為1.14%，主要表現(xiàn)為葉色為淺綠，株型為開展，肉色為白色。對表型性狀聚類組群進行主成分分析（圖2），PC1和PC2分別占總遺傳變異的47.9%和15.6%。根據(jù)7個聚類組群的分布情況將坐標圖劃分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四個區(qū)域，從整體上來看，各組群分布相對集中，A組分布在Ⅱ、Ⅳ區(qū)，但主要集中在Ⅳ區(qū)，B組主要分布在Ⅱ區(qū)，C組分布在Ⅰ、Ⅲ區(qū)，但主要集中在Ⅲ區(qū)，D組主要分布在Ⅰ區(qū)，E組、F組、G組均分布在Ⅰ區(qū)，各組群坐標分布結(jié)果與聚類分組結(jié)果基本一致。表型性狀聚類表明，從同一地區(qū)引進的馬鈴薯種質(zhì)或同一單位選育的馬鈴薯品種，如‘華薯2號’與‘華薯13號’‘北方013’與‘北方005’‘隴薯20號’與‘隴薯11號’‘XP1-4’與‘XP1-1’，兩兩材料的性狀非常相似，表明同一育種單位利用的種質(zhì)資源間遺傳背景狹窄。表型性狀聚類分析可以揭示不同馬鈴薯材料間的形態(tài)差異，對品種（系）分類有一定的參考價值，在實際育種中，可根據(jù)育種目標進行針對性選擇和改良。

2.2" SSR分子標記的遺傳多樣性分析

篩選出的16對引物均勻分布于馬鈴薯9條染色體上，利用16對引物對176份材料進行擴增，共擴增出96個等位位點，其中91個等位位點為多態(tài)性位點，多態(tài)性比率為94.8%。16對引物擴增出的等位位點在4～10個之間，多態(tài)性位點在4～9個之間，平均每對引物擴增出6個等位位點，5.7個多態(tài)性位點。擴增產(chǎn)物片段大小介于80～380 bp，Nei’s遺傳多樣性指數(shù)（He）的變化范圍為0.332 1～0.499 4，平均值0.457 8；Shannon’s多樣性指數(shù)（I）的變化范圍為0.514 3～" 0.692 6，平均值為0.649 4（表3），Shannon’s多樣性指數(shù)（I）大于平均數(shù)的約占60%，表明本研究所用引物能較高質(zhì)量地反映176份馬鈴薯種質(zhì)資源的基因型水平多樣性。

基于16對SSR引物對176份馬鈴薯種質(zhì)資源進行聚類分析。圖3所示，供試材料可被分為8類。類群Ⅰ包括42個品種（系），占比23.86%，以‘D211’‘D189’‘C86’等從國際馬鈴薯中心（CIP）引進的品種（系）為主，‘HD-24574’‘HD-24570’和‘EB063’等二倍體材料也包括在內(nèi)；類群Ⅱ有37個品種（系），占比21.02%，主要來自于北方一作區(qū)，代表品種有‘東農(nóng)322’‘北薯2號’；類群Ⅲ有51個品種（系），是一個大的混合類群，占比28.98%，代表品種為華薯和隴薯系列；類群Ⅳ有18個品種（系），是一個小的混合類群，占比10.23%，從奧地利、國際馬鈴薯中心部分引進的品種（系）也包括在內(nèi)；類群Ⅴ只有1個品種，占比0.57%，為‘Spunta’；類群Ⅵ有6個品種（系），占比3.41%；類群Ⅶ有11個品種（系），占比6.25%；類群Ⅷ有10個品種（系），占比" 5.68%，代表品種為中薯系列。SSR標記聚類類群的主成分分析顯示，PC1和PC2分別占總遺傳變異的29.4%和6.0%，雖然存在少數(shù)的離散品種，但整體上各組群分布相對集中（圖4），Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ在各個區(qū)域均有分布，但Ⅰ、Ⅱ主要集中在S1區(qū)，Ⅲ主要集中在S3區(qū)；Ⅳ分布在S2、S4區(qū)；Ⅴ分布在S4區(qū)；Ⅵ分布在S2區(qū)；Ⅶ分布在S1、S2區(qū)；Ⅷ分布在S2、S4區(qū)。各類群坐標分布結(jié)果與聚類結(jié)果基本一致，二者分析結(jié)果可相互佐證。

3" 討" 論

3.1" 馬鈴薯種質(zhì)資源的遺傳多樣性

表型性狀水平上的多樣性是最易被觀察到的，特別是種質(zhì)資源數(shù)量眾多時，初步的表型性狀觀察就顯得十分重要。馬鈴薯地上部植株性狀和地下部塊莖性狀是十分重要的表型性狀指標，如株形、莖色、薯形、肉色和薯皮顏色等性狀是進行馬鈴薯分類和品種鑒定的重要指標，也可作為遺傳多樣性研究的指標［19］。分析作物表型多樣性對于種質(zhì)資源的鑒定、開發(fā)和利用具有重要意義［20］。選用Simpson遺傳多樣性指數(shù)、極差、平均值、變異系數(shù)對馬鈴薯材料表型性狀進行分析，結(jié)果表明供試材料薯皮類型、薯形、肉色等表型性狀多樣性豐富。在176份馬鈴薯材料的表型性狀數(shù)據(jù)評價中，花冠顏色變異系數(shù)最高，遺傳變異豐富；從Simpson指數(shù)分析，肉色遺傳多樣性最為豐富，說明176份馬鈴薯材料在花冠顏色和肉色上表型多樣性豐富，對后續(xù)馬鈴薯育種親本的選配和新品種的選育、種質(zhì)資源的開發(fā)與利用提供參考。在一般情況下表皮光滑、薯形圓形或橢圓形、中等大小、整齊均一，肉色金黃的商品薯比較受歡迎［21］。因此，在馬鈴薯育種過程中可以重點改良這些表型性狀，從而獲得具有優(yōu)異性狀的新品種。值得注意的是，本研究中‘中薯27號’和‘Spunta’均具有以上優(yōu)良的表型性狀，可作為潛在的核心親本材料進行利用。此外，芽眼數(shù)量是決定馬鈴薯油炸薯片品質(zhì)和雪花全粉品質(zhì)的指標之一［22］，因此芽眼數(shù)量少、薯形圓形材料可作為選育薯片加工品種的潛在核心親本。

馬鈴薯高產(chǎn)或優(yōu)良品種往往具有莖綠色、葉片深綠、芽眼淺、黃皮、黃肉、茸毛少、葉緣波狀、花冠白色、表皮光滑、橢圓形等特征［23］。表型性狀聚類結(jié)果表明，所有馬鈴薯材料可分為7個類群，其中類群A中的材料絕大多數(shù)葉色為綠色，葉表面光澤度為中等，花冠為紫色星形；類群C中的大部分材料頂小葉寬度為中等，重瓣花為無，花冠為白色星形，薯皮顏色為黃色，說明不同類群間遺傳背景存在差異，全部材料遺傳多樣性豐富，育種者可以嘗試選擇不同類群的種質(zhì)材料作為親本，以拓寬馬鈴薯品種遺傳多樣性。由于親本親緣關(guān)系接近或一致，來自同一育種單位的馬鈴薯品種通常被聚在一起，如‘閩薯4號’與‘閩薯6號’‘甘農(nóng)薯7號’與‘甘農(nóng)薯13號’‘天薯13號’與‘天薯16號’。從系譜親緣關(guān)系來說，‘隴薯13號’和‘隴薯14號’，‘中薯22號’‘中薯26號’‘中薯27號’應(yīng)當(dāng)被聚為一類。但表型性狀分析將‘隴薯13號’和‘中薯26號’聚在類群A中，‘隴薯14號’‘中薯22號’和‘中薯27號’則被聚在類群C中，說明表型性狀聚類分析區(qū)分馬鈴薯遺傳背景存在一定誤差。此外，在表型性狀統(tǒng)計過程中，易受到客觀因素的干擾，如天氣變化以及主觀因素導(dǎo)致的系統(tǒng)誤差。對部分表型性狀相似的材料也會被聚為一類，如‘同薯17號’與‘克新25號’‘麗薯6號’與‘隴薯11號’‘D96’與‘北薯2號’。通過變異系數(shù)分析、主成分分析和聚類分析，表型性狀所得出的研究結(jié)果能幫助育種家篩選出所需的種質(zhì)資源。因此，形態(tài)指標在區(qū)分品種時有一定的局限性，故表型分析可作為分子標記育種的參考，但不能作為標準。

本研究所用的16對引物均分布于馬鈴薯基因組的9條染色體上［13］，能準確地反映馬鈴薯染色體的遺傳信息，可作為有效分子標記對馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性進行系統(tǒng)分析。綜合Nei’s遺傳多樣性指數(shù)（He）和Shannon’s多樣性指數(shù)（I）及擴增條帶的清晰度，得出引物S25、S151、S174和S189可高效區(qū)分不同馬鈴薯種質(zhì)資源之間的遺傳背景差異，其中，引物S189可區(qū)分55份供試馬鈴薯種質(zhì)資源；引物S151可區(qū)分23份材料；引物S25可區(qū)分21份材料；引物S174可區(qū)分8份材料。段艷鳳［24］利用30個SSR標記對189份供試材料進行擴增，共擴增出173個等位位點，多態(tài)性比率達98.84%，其中引物S174和S189的PIC值高于平均值，表明這兩對引物可有效區(qū)分不同馬鈴薯材料之間的遺傳背景差異；崔闊澍等［25］用34對引物對F1代分離群體210個單株無性系及其雙親的DNA進行擴增，得到235個清晰的SSR位點，其中S151、S189、S174引物多態(tài)性位點比率達100%；王丹［26］從108對SSR引物中選出4對多態(tài)性豐富、條帶清晰穩(wěn)定的適宜引物用于雜種優(yōu)良單株的真實性鑒定，其中包括引物S25；宋潔等［27］用14對SSR引物對67份馬鈴薯材料進行擴增，其中S174引物PIC值大于0.90，說明S174具有高度多態(tài)性。以上研究表明這4對引物可有效區(qū)分具有不同遺傳背景的馬鈴薯材料，在今后借助分子育種手段以區(qū)分馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性的過程中可優(yōu)先選擇使用，為馬鈴薯種質(zhì)資源的創(chuàng)新與改良提供參考價值。此外，從同一地區(qū)引進的馬鈴薯材料遺傳背景差異較小，如來自國際馬鈴薯中心（CIP）的品種多數(shù)分布在類群Ⅰ中，北方系列全部分布于類群Ⅱ中，說明它們之間的親緣關(guān)系較近。SSR標記可以有效區(qū)分不同地區(qū)的品種，并將同一地區(qū)的品種多數(shù)歸為一類，說明近年來各地區(qū)育種單位在選育品種過程中對表現(xiàn)優(yōu)良親本利用頻率較高，致使后代親緣關(guān)系相近，遺傳多樣性不夠豐富。通過SSR標記聚類結(jié)果可知，來自不同地區(qū)或單位的馬鈴薯材料，在聚類圖中也可能被聚為一類，如來自甘肅省農(nóng)業(yè)科學(xué)院的隴薯系列和來自華中農(nóng)業(yè)大學(xué)的華薯系列多數(shù)分布在類群Ⅲ中。類群Ⅰ中的材料與來自國際馬鈴薯中心的材料親緣關(guān)系較近，可能在育種過程中引入了國際馬鈴薯中心的種質(zhì)材料。在本研究中，臨接系統(tǒng)進化樹能夠直觀地體現(xiàn)出馬鈴薯種質(zhì)資源間親緣關(guān)系的"" 遠近。

3.2" 馬鈴薯材料的遺傳多樣性綜合評價

本研究中SSR標記比表型性狀的遺傳多樣性更豐富，其原因之一可能是表型性狀在育種過程中受到強烈的人工選擇，而SSR標記無法通過肉眼觀察，在育種過程中受到人工選擇的影響較小。本研究中，部分種質(zhì)材料的表型性狀聚類分析和SSR聚類分析也存在一致性。如‘隴薯11號’‘隴薯12號’‘隴薯14號’‘隴薯20號’和‘隴薯22號’通過表型性狀聚類與SSR聚類分析分別被聚在類群C和類群Ⅲ中。但表型性狀聚類分析通常將不同來源的種質(zhì)材料混雜在一起。劉福翠等［28］研究認為，馬鈴薯是無性繁殖的作物，其性狀，如植株性狀和塊莖性狀容易被外界環(huán)境所影響而發(fā)生變化，體現(xiàn)出基因型的變異和表現(xiàn)型的變化，從而表現(xiàn)出表型性狀標記與SSR分子標記的差異性。段紹光等［9］研究表明，表型性狀聚類分析不能從本質(zhì)上反映馬鈴薯的遺傳差異，只能反映出不同材料之間表型性狀的差異。Sosinski等［29］研究表明，因為環(huán)境因素的影響，利用塊莖類型、葉型、花色和芽的外觀等表型性狀特征來進行品種鑒定會受到限制。由于SSR標記具有高度的多態(tài)性、使用簡單、共顯性等優(yōu)點，因而可以有效地分析馬鈴薯品種之間的遺傳距離［30-31］。Mcgregor等［32］研究表明，用形態(tài)性狀來鑒定馬鈴薯品種并不總是可靠的，SSR標記鑒定品種的方法足夠簡單，非常可靠，能更加準確地分析馬鈴薯遺傳多樣性。因此在評價馬鈴薯遺傳多樣性時應(yīng)當(dāng)以SSR分子標記為主，表型性狀分析為輔，二者結(jié)合用于評價馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性。

4" 結(jié)" 論

本研究采用西北農(nóng)林科技大學(xué)收集保存的國內(nèi)外馬鈴薯種質(zhì)資源和育成品種（系）為供試材料，利用24個表型性狀和16對SSR引物從兩方面進行遺傳多樣性分析。結(jié)合本試驗結(jié)果與前人研究，進一步確定引物S25、S151、S174和S189可高效區(qū)分不同馬鈴薯種質(zhì)資源，在今后借助分子育種手段以區(qū)分馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性的過程中可優(yōu)先選擇使用。本研究為馬鈴薯品種鑒定、評價、親本選配及種質(zhì)創(chuàng)新提供了理論依據(jù)。馬鈴薯品種的表型性狀與SSR標記聚類結(jié)果在類群劃分上具有一定的一致性，表明表型性狀的差異在一定程度上能真實反映基因水平的差異，但表型性狀不能從本質(zhì)上反映馬鈴薯的遺傳差異，因此在評價馬鈴薯遺傳多樣性時應(yīng)當(dāng)以SSR分子標記為主，表型性狀分析為輔，二者結(jié)合用于評價馬鈴薯種質(zhì)資源遺傳多樣性。

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Genetic Diversity Analysis of Potato Germplasm Resources Based on Phenotypic Traits and SSR Markers

ZHANG Xiaoyu1，WANG Shipeng1，CAO Kunshan1，LI Xujing1，YE han1，LI" Xiaoyu1，WANG Kui2， FANG Yuchuan2 and" LIU Bailin1

（1.College of Agronomy，Northwest Aamp;F University，Yangling" Shaanxi" 712100，China;

2.Yulin Academy of Agricultural Sciences，Yulin" Shaanxi" 719053，China）

Abstract" Potato is the fourth-most largest food crop，and the genetic diversity of potato germplasm resources is the foundation for innovation in potato germplasm.To determine the genetic diversity of 176 genotypes（accessions and varieties） of potato germplasm，genetic diversity analysis was conducted using 24 phenotypic traits and 16 pairs of SSR markers.The coefficients of variation for the phenotypic variation of 24 traits in the 176 genotypes ranged from 10.20% to 72.75%，with an average of"" 35.50%.The diversity indices ranged from 0.18 to 0.77，with an average of 0.50.Using unweighted pair group method analysis（UPGMA） based on the 24 phenotypic traits，176 accessions and varieties were classified into seven groups，with the majority of the genotypes clustering in Groups A and C.A total of 91 polymorphic loci were amplified by the 16 pairs of SSR primers in the 176 genotypes，with a polymorphism rate of 94.8%.Both the phenotypic and SSR clustering results indicated that the potato genotypes collected from the same region were more closely related genetically than collections from different regions.Primer pairs S25，S151，S174 and S189 are effective in distinguishing most of the accessions and varieties，suggesting that these SSR primers can also be used preferentially when characterizing the genetic diversity of other germplasm resources.Even though phenotypic traits can reflect genetic differences to a certain degree，genetic diversity analysis of potato germplasm should use DNA markers in addition to phenotypic characterization.The genetic diversity and the relationship"" among the 176 cultivars determined by this study can be highly valuble for the anagement，enhancement and breeding of potato germplasm.

Key words" Potato; Phenotypic traits; SSR marker; Genetic diversity

Received ""2023-02-13""" Returned" 2023-05-06

Foundation item" Key Ramp;D Program of Shaanxi Province in China（No.2018ZDCXL-NY-03-03，"" No.2022NY-174）; Research Project of Science and Technology for Yulin City in China（No.CXY-2022-168）; Research Project of Science and Technology Innovation and" Transformation for Northwest Aamp;F University Experimental Station （No.TGZX2021-12）.

First author" ZHANG Xiaoyu，female，master student.Research area：potato breeding and genetics." E-mail：15502452002@163.com

Corresponding"" author" LIU Bailin，male，associate professor.Research area：potato breeding and genetics.E-mail：liubl@nwafu.edu.cn

FANG Yuchuan，male，senior agronomist.Research area：production technologies of" potato." E-mail：nksfyc@163.com

（責(zé)任編輯：成" 敏" Responsible editor：CHENG Min）