棉花耐盐相关种质资源遗传多样性分析

生物多样性 2010, 18 (2): 142–149 Biopersity Science http: //080ecaecd4d8d15abe234e7d

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收稿日期: 2009-11-02; 接受日期: 2010-01-25

基金项目: “十一五”国家科技支撑计划(2006BAD13B04-1)

* 通讯作者 Author for correspondence. E-mail: yew158@080ecaecd4d8d15abe234e7d 棉花耐盐相关种质资源遗传多样性分析

张丽娜 叶武威* 王俊娟 樊保香 王德龙

(中国农业科学院棉花研究所, 农业部棉花遗传改良重点实验室, 河南安阳 455000)

摘要: 为了解我国棉花耐盐相关种质资源的遗传变异, 利用88对SSR 引物对23份棉花耐盐材料和24份盐敏感材料

进行遗传多样性分析。88个SSR 位点在47份材料中共检测出338个等位基因变异, 平均每个位点有3.841个; 其中耐

盐材料中检测出333个, 盐敏感材料中检测出312个。耐盐材料的位点多态信息含量(PIC )、每个位点的有效等位基

因数(Ne )、基因型多样性(H ′)分别为0.613、2.929和1.083, 盐敏感材料的PIC 、Ne 、H ′分别为0.605、2.883和1.071。耐盐材料和盐敏感材料的Jaccard 相似性系数分别在0.530–0.979和0.525–0.878之间, 遗传相似性系数总体平均值接

近, 但耐盐材料的变化幅度更大。用类平均法(UPGMA)聚类将47份材料分成3个类群。总体而言, 大多数材料之间

的遗传相似性系数较高, 表明我国陆地棉耐盐相关种质资源遗传基础狭窄。本结果为棉花耐盐育种中亲本的选配

和优势组合的预测以及耐盐资源的合理利用等提供了基础资料。

关键词: 陆地棉, 耐盐性, SSR, 遗传相似性, 耐盐育种

Genetic persity analysis of salinity related germplasm in cotton

Lina Zhang, Wuwei Ye*, Junjuan Wang, Baoxiang Fan, Delong Wang

Cotton Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Cotton Genetic Improvement, Ministry of Agriculture, Anyang, Henan 455000

Abstract: In order to study the genetic variation of salinity related cotton germplasm, 47 upland cotton ac-

cessions including 23 salinity tolerant materials and 24 salinity sensitive materials were explored using 88 simple sequence repeat (SSR) markers. We detected a total of 338 alleles at 88 SSR loci with an average of

3.841 alleles per locus, 333 of these alleles were detected in salinity tolerant germplasm and 312 alleles in sa-

linity sensitive germplasm. Mean polymorphism information content (PIC ), the average effective numbers of alleles (Ne ) and the average genotype persity index (H ′) were 0.613, 2.929 and 1.083 in salinity tolerant germplasm, and 0.605, 2.883 and 1.071 in salinity sensitive germplasm, respectively. The similarity coeffi-

cients were similar between salinity tolerant germplasm and salinity sensitive germplasm. They varied from 0.530 to 0.979 in salinity tolerant germplasm, with a wider range than in salinity tolerant germplasm (from 0.525 to 0.878). The varieties were clustered into one major group and two small groups. The high genetic similarity coefficients we observed in Chinese salinity tolerant germplasm indicated narrow pedigrees within the group. Our results are useful for assessing cotton pedigrees, improving cotton hybrids, and ultimately al-

lowing for the improved utilization of salinity tolerant germplasm.

Key words: upland cotton, salinity tolerance, SSR, genetic similarity, breeding for salinity tolerance

土壤盐渍化是危害我国乃至世界农业发展的

一个重要因素(Zhu, 2001; Munns & Tester, 2008)。据

联合国教科文组织(UNESCO)和粮农组织(FAO)的

不完全统计, 全世界各种盐渍土面积约10亿公顷,

广泛分布于100多个国家和地区。我国盐碱地面积

近1亿公顷(李向前等, 2009), 而且盐渍化和次生盐渍化不断加重, 严重影响了作物的产量和品质, 中国每年因盐渍化造成棉花损失高达600–700万担皮棉。另外, 盐渍化常与荒漠化过程相伴生, 甚至相互促进和转化(牛东玲和王启基, 2002)。盐渍化造成

第2期张丽娜等: 棉花耐盐相关种质资源遗传多样性分析 143

的土壤荒漠化仅次于沙漠化和水土流失(风蚀和水蚀), 成为荒漠化的第三大成因和表现形式①。因此合理开发利用盐碱地已成为迫在眉睫的研究任务。

棉花是我国重要的经济作物, 在国民经济中占有举足轻重的地位。但是随着我国人口不断增加, 耕地面积逐年减少, 粮棉争地矛盾日益突出, 棉花的生产受到严重影响。而面积广大的盐碱地蕴藏着巨大的潜力, 培育棉花耐盐品种, 将棉花种植引向盐碱荒地, 既是保证棉花生产的有效途径, 同时又可以有力推动我国农业的可持续发展。但由于棉花的耐盐性十分复杂, 耐盐机理尚不是很清楚, 这给棉花耐盐育种带来很大困难(蒋玉蓉等, 2006), 目前尚缺乏可以在盐碱地大面积推广应用的耐盐品种。因此筛选耐盐材料并对耐盐种质资源进行遗传多样性评价对棉花耐盐基因的发掘、耐盐品种选育等具有重要意义。

SSR(又称微卫星)标记由于具有操作简单、DNA用量少、多态性高、呈共显性遗传等优点而成为研究种质资源遗传多样性、基因组作图的常用标记(郝晨阳等, 2005; Guo et al., 2007)。国内外已有大量学者用SSR标记对棉花种质资源遗传多样性进行了检测和分析(Liu et al., 2000; 温小杰等, 2005; Chen & Du, 2006; Liu et al., 2006), 但这些研究多是针对陆地棉基础种质、各地栽培品种、抗虫棉、抗枯黄萎病品种。本研究利用SSR标记对我国耐盐相关种质进行遗传多样性分析, 为棉花耐盐育种中亲本选配和优势组合提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料

在中国农业科学院棉花研究所种质鉴定实验室已鉴定的8,100余份棉花种质资源中选取47份陆地棉, 包括各地主栽品种和自主选育材料。其中5份来自河南, 6份来自山东, 6份来自新疆, 10份来自河北, 20份自主选育材料, 来源广泛, 具有代表性。供试材料及来源见表1。

SSR引物序列主要来自棉花专业网站Cotton DB (080ecaecd4d8d15abe234e7d/)和Cotton Marker Da-tabase (080ecaecd4d8d15abe234e7d/), 由上海Invitr- ogen公司合成。

①聂新辉 (2007) 棉花抗旱耐盐生理指标的鉴定及抗旱耐盐相关cDNA片段的分离. 新疆农业大学, 乌鲁木齐.1.2方法

1.2.1棉花耐盐性鉴定

采用国家行业标准–0.4%盐量胁迫法(叶武威和刘金定, 1998)对47份材料进行耐盐性鉴定, 实验地点设在河南安阳中国农业科学院棉花研究所耐盐鉴定池。将供试材料随机排列种植于盐池内, 设3次重复, 对照为耐盐材料中07。根据相对耐盐成活苗率(salinity-resistance index, SRI)将棉花的耐盐性分为4级(叶武威, 2007)。

成活苗率(%)= (成活苗数/每行总苗数) × 100%

相对成活苗率(SRI, %) = (各材料成活苗率×0.5/对照材料成活苗率) × 100%

耐盐分级标准为: (1)高抗, 相对成活苗率≥90.00%; (2)抗, 相对成活苗率75.00–89.99%; (3)耐, 相对成活苗率50.00–74.99%; (4)不耐, 相对成活苗率0.00–49.99%。

1.2.2基因组DNA提取和检测

采用CTAB法(Paterson et al., 1993; 宋国立等, 1998)分别提取各个供试材料的基因组DNA, 用BECKMAN DU800紫外分光光度计检测DNA纯度与浓度, 然后将样本DNA浓度稀释到30 ng/μL。1.2.3PCR扩增和产物检测

PCR反应体系为10 μL, 10×buffer(含15 mM的Mg2+)1 μL, 10 mM的dNTP 0.2 μL, 2.5 U/μL 的Taq 酶0.2 μL, 30 ng/μL的模板DNA 1 μL, 前后引物(5 μM)各0.5 μL, 然后加双蒸水补齐10 μL。PCR反应在东胜龙EDC-810基因扩增仪(东胜创新生物科技公司生产)上进行。SSR-PCR反应程序: 95℃预变性2 min; 然后94℃变性40 s, 55℃退火40 s, 72℃延伸45 s, 30次循环; 最后72℃延伸5 min, 4℃保存。

扩增产物用8%的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳银染检测(潘兆娥等, 2008), 观察统计带型并照相。

1.3数据处理

观察PCR扩增产物凝胶电泳结果, 统计清晰稳定且易于辨认的条带。在同一等位基因位点上有带记为1, 无带记为0, 并记录每条带的分子量大小范围。计算原理与方法参照Botstein等(1980)和董玉琛等(2003)的相关文献, 计算公式如下:

(1)Simpson多样性指数, 也称位点多态信息含量(PIC), PIC = 1–∑P i2。

(2)Shannon-Weaver多样性指数, 也称基因型多样性(H′), H′= –∑P i ln P i。

144 生物多样性 Biopersity Science第18卷表1 47份供试材料的名称、来源及耐盐性鉴定结果

Table 1 Names, sources and salinity tolerance of 47 cotton materials

编号No. 名称

Name

产地或来源

Source or Origin

相对耐盐成活苗率

Salinity-resistance index (%)

耐盐级别

Level of salinity-tolerance

中棉所 CCRI 抗 Salt-resistance

2 CT115 中棉所 CCRI 76.15 抗 Salt-resistance

3 CT06 中棉所 CCRI 75.00 抗 Salt-resistance

4 CT0

5 中棉所 CCRI 75.80 抗 Salt-resistance

5 中07 Zhong07 中棉所 CCRI 58.37 耐 Salt-tolerance

6 中9806 Zhong9806 中棉所 CCRI 51.43 耐 Salt-tolerance

7 中9835 Zhong9835 中棉所 CCRI 54.94 耐 Salt-tolerance

8 CT02 中棉所 CCRI 65.47 耐 Salt-tolerance

9 CT

186 中棉所 CCRI 65.64 耐 Salt-tolerance 10 CT

5-10 中棉所 CCRI 61.86 耐 Salt-tolerance 11 CT

637 中棉所 CCRI 57.88 耐 Salt-tolerance

12 CT1-1 中棉所 CCRI 61.00 耐 Salt-tolerance

13 CT03 中棉所 CCRI 53.91 耐 Salt-tolerance

14 CT04 中棉所 CCRI 58.33 耐 Salt-tolerance

15 CT

924 中棉所 CCRI 55.41 耐 Salt-tolerance

16 CT01 中棉所 CCRI 54.21 耐 Salt-tolerance

17 中选41 Zhongxuan41 中棉所 CCRI 53.52 耐 Salt-tolerance

18 邯109 Han109 河北 Hebei 66.38 耐 Salt-tolerance

19 中植棉8号 Zhongzhimian8 河北 Hebei 67.50 耐 Salt-tolerance

20 豫2067 Yu2067 河南 Hebei 64.60 耐 Salt-tolerance

21 新陆早12号 Xinluzao12 新疆 Xinjiang 52.56 耐 Salt-tolerance

22 新陆早36号 Xinluzao36 新疆 Xinjiang 51.16 耐 Salt-tolerance

23 新陆早19 Xinluzao19 新疆 Xinjiang 55.09 耐 Salt-tolerance

24 抗黄萎164 Kanghuangwei164 中棉所 CCRI 33.92 不耐 Salt-sensitive

25 中S9612 ZhongS9612 中棉所 CCRI 41.60 不耐 Salt-sensitive

26 Cap500 中棉所 CCRI 34.15 不耐 Salt-sensitive

27 邯177 Han177 河北 Hebei 29.73 不耐 Salt-sensitive

28 丰抗棉1号 Fengkangmian1 河北 Hebei 45.30 不耐 Salt-sensitive

29 邯棉103 Hanmian103 河北 Hebei 37.22 不耐 Salt-sensitive

30 快丰868 Kuaifeng868 河北 Hebei 40.62 不耐 Salt-sensitive

31 冀丰106 Jifeng106 河北 Hebei 41.91 不耐 Salt-sensitive

32 邯5158 Han5158 河北 Hebei 36.57 不耐 Salt-sensitive

33 国欣棉11号 Guoxinmian11 河北 Hebei 45.00 不耐 Salt-sensitive

34 GK50 河北 Hebei 38.69 不耐 Salt-sensitive

35 新研96-48 Xinyan96-48 河南 Henan 34.91 不耐 Salt-sensitive

36 中棉所45 CCRI45 河南 Henan 49.13 不耐 Salt-sensitive

37 中棉所49 CCRI49 河南 Henan 48.89 不耐 Salt-sensitive

38 银山6号 Yinshan6 河南 Henan 45.00 不耐 Salt-sensitive

39 鑫秋1号Xinqiu1 山东 Shandong 40.32 不耐 Salt-sensitive

40 银瑞361 Yinrui361 山东 Shandong 36.03 不耐 Salt-sensitive

41 鲁棉研27 SCRC27 山东 Shandong 45.00 不耐 Salt-sensitive

42 鲁棉研21 SCRC21 山东 Shandong 40.62 不耐 Salt-sensitive

43 鲁棉研17 SCRC17 山东 Shandong 38.89 不耐 Salt-sensitive

44 鲁棉研16 SCRC16 山东 Shandong 46.12 不耐 Salt-sensitive

45 新疆-2 Xinjiang-2 新疆 Xinjiang 22.07 不耐 Salt-sensitive

46 新陆中26号 Xinluzhong26 新疆 Xinjiang 43.78 不耐 Salt-sensitive

47 新陆早33号 Xinluzao33 新疆 Xinjiang 46.00 不耐 Salt-sensitive

第2期张丽娜等: 棉花耐盐相关种质资源遗传多样性分析 145

(3)每个位点的有效等位基因数(effective num-ber of alleles, Ne), Ne = 1/∑P i2。

其中P i为第i个等位基因变异出现的频率。

利用软件NTSYS-pc2.2计算各材料间Jaccard遗传相似性系数, 并用类平均法(UPGMA)对所有材料进行聚类。

2结果

2.1 耐盐性鉴定

47份棉花种质资源的耐盐性鉴定结果表明(表1), 各个材料的耐盐性相对成活苗率(SRI)处于22.07–77.35%之间。从表1中可以看出, 23份耐盐材料(包括耐和抗)中有17份都是我们实验室自主选育的材料, 占耐盐种质的73.91%。抗盐材料只有4份, 即CT114、CT115、CT06和CT05, 占耐盐种质的17.39%。总体来看, 各地棉花主栽品种耐盐性普遍较弱, 这可能是因为当前育种中普遍追求高产优质, 尚未考虑抗盐性, 使一些抗盐优异基因在经过多年筛选后丢失掉。

2.2 SSR多态性引物筛选

首先选用4个典型材料(耐盐材料中07和中9835, 盐敏感材料新研96-48和中S9612)筛选多态性引物。从均匀分布在棉花基因组中的约5,000对SSR引物中初步筛选出246对多态性引物, 作为对47个材料进行扩增的首选引物。然后又新增2个材料(耐盐材料中9806和盐敏感材料鲁棉研16)对初步筛选出的246对SSR引物进行复筛, 从中选择88对带型清晰且稳定、易于统计的引物对47个材料进行扩增。这些引物分布于棉花26条染色体中的24条上, 引物详细信息见表2, 引物定位信息参阅棉花专业网Cotton DB (http: //www. cottondb. org/)和Cotton Marker Database (http: //080ecaecd4d8d15abe234e7d/)。2.3 SSR多态性位点

88对引物在47份材料中共检测出338个等位基因变异, 平均每个SSR位点有3.841个, 变化范围为2–10; 其中多态性等位基因数为282个, 占83.43%。检测的有效等位基因数(Ne)变化范围为1.229– 7.275, 平均为2.919; 位点多态信息含量(PIC)变化范围为0.187–0.863, 平均为0.611, PIC值在0.8以上的多态性SSR位点有7个; 基因型多样性(H′)变化范围为0.334–2.083, 平均为1.083(表2)。可见, 47份种质资源具有丰富的SSR多态性。从表2中还可以看出多态性SSR位点的等位基因变异主要发生在第23、21、11和9号染色体上, 包含的标记数分别为8、7、7和5个。

在23份耐盐材料中88对引物均具有多态性, 共检测出333个等位基因变异, 其中多态性等位基因数为262, 多态率为78.68%; 在24份盐敏感材料中有83对引物具有多态性, 共检测出312个等位基因变异, 其中多态性等位基因数为261, 多态率为83.65%。耐盐种质资源和盐敏感种质资源的PIC、Ne、H′等指标见表3。从表3中可以看出在等位基因变异数、PIC、Ne、H′等方面, 耐盐材料的变化幅度更大, 平均值也更大些, 说明本研究中选择的耐盐种质比盐敏感种质的遗传多样性丰富。

2.4基于SSR标记的遗传多样性

2.4.1遗传相似性

利用软件NTSYS-pc2.2计算出各材料间的Jaccard遗传相似性系数在0.520–0.979之间, 平均值为0.675, 分布在0.6–0.8区间的占85.11%。其中中选41和新疆-2之间的相似性系数最小, 为0.520, 表明这两个材料之间的亲缘关系较远, 基因组差异较大。CT02与CT03之间的相似性系数最大, 为0.979, 其次是豫2067和中9806, 相似性系数为0.975, 说明它们之间的亲缘关系较近。

23份耐盐材料的相似性系数在0.530–0.979之间, 平均为0.676; 24份盐敏感材料的相似性系数在0.525–0.878之间, 平均为0.683。虽然总体平均值接近, 但耐盐材料的变化幅度更大。将两者的遗传相似性系数分布频率进行统计(图1), 发现耐盐和盐敏感材料之间的遗传相似系数大都分布在0.6–0.8之间, 该区域所占比例分别为86.56%和81.16%。两类种质中均没有相似性系数小于0.5的材料, 可见本研究所选择的大部分材料之间的遗传相似性较高, 说明我国陆地棉耐盐相关种质资源遗传基础狭窄,遗传多样性低。

2.4.2聚类分析

基于Jaccard相似性系数的UPGMA聚类分析(图2)表明, 在阈值为0.62时, 47份材料可划分为3个类群。其中第I类群只有1个自育材料中9835, 第II 类群只有1个新疆棉区品种新陆早36号, 表明这两个材料和其他材料的亲缘关系均较远。其余45份材料都归为第III类群, 包括自主选育材料、河南、河北、山东和新疆棉区的一些品种, 来源广泛。第III

146 生 物 多 样 性 Biopersity Science 第18卷

表2 88对SSR 引物在47份材料中的多态性信息

Table 2 Polymorphic information of 88 SSR loci on 47 materials

引物 Primer 定位染色体 Chromosome PIC Ne H'

引物 Primer 定位染色体

Chromosome

PIC Ne

H'

Y12 24 0.626 2.672 1.030 Y172 – 0.653 2.885 1.107 Y272 13, 18 0.602 2.510 1.021 Y175 – 0.639 2.768 1.059 Y16 15 0.610 2.561 1.018 Y177 – 0.607 2.548 1.014 Y02 7, 13, 16 0.752 4.025 1.470 Y190 – 0.634 2.731 1.052 Y22

11, 21, 25

0.775

4.438

1.553

Y198

–

0.759

4.156

1.459

Y273 9, 23 0.667 3.007 1.206 Y201 – 0.682 3.149 1.351 Y23 9, 23 0.548 2.210 0.862 Y202 23 0.561 2.277 0.922 Y24

9, 23

0.591

2.443

0.964

Y203

11, 21

0.538

2.164

1.206

Y274 7, 16 0.593 2.458 1.025 Y207 – 0.597 2.479 0.976 Y03 17 0.676 3.084 1.252 Y208 – 0.229 1.297 0.390 Y275 6, 25 0.550 2.224 0.869 Y212 – 0.655 2.897 1.173 Y32 16 0.573 2.345 0.926 Y216 6, 25 0.753 4.042 1.412

Y40 4 0.254 1.340 0.421 Y277 – 0.700 3.335 1.283 Y48 9, 23 0.837 6.127 1.878 Y278 7 0.613 2.587 1.016 Y50 11, 18, 21 0.863 7.275 2.083 Y219 7 0.604 2.524 1.058 Y276

5, 10, 19

0.579

2.377

0.939

Y220

–

0.630

2.706

1.046

Y267 20 0.494 1.978 0.688 Y271 24 0.510 2.043 0.745 Y04 21 0.665 2.983 1.205 Y227 12, 26 0.577 2.366 0.933 Y268 6 0.557 2.257 0.912 Y10 21 0.563 2.290 0.904 Y66 20 0.489 1.958 0.682 Y231 3, 17 0.750 4.006 1.475 Y72

15

0.650

2.853

1.192

Y08

10, 11, 21

0.530

2.126

0.810

Y75 – 0.623 2.652 1.035 Y09 23 0.623 2.656 1.034 Y93 14 0.582 2.394 0.969 Y234 11

0.748 3.974 1.466

Y105 – 0.821 5.599 1.838 Y235 10, 20 0.598 2.489 0.980 Y269 – 0.781 4.573 1.568 Y236 11, 22 0.771 4.364 1.528 Y270 – 0.627 2.684 1.043 Y237 21 0.695 3.280 1.239 Y107 11 0.808 5.200 1.677 Y01 3 0.697 3.300 1.340 Y109 9 0.615 2.600 1.020 Y239 18 0.768 4.305 1.571 Y115 – 0.810 5.275 1.719 Y240 1 0.293 1.415 0.469 Y116 – 0.462 1.858 0.654 Y241 5 0.706 3.407 1.295 Y07 – 0.187 1.229 0.334 Y242 4, 22 0.441 1.790 0.633

Y119 – 0.681 3.135 1.289 Y245 22 0.663 2.967 1.202 Y120 – 0.633 2.723 1.050 Y246 23 0.620 2.629 1.027 Y128 – 0.620 2.629 1.027 Y247 23 0.622 2.645 1.029 Y137 – 0.591 2.443 0.964 Y248 – 0.249 1.331 0.415 Y05 – 0.507 2.029 0.744 Y250 – 0.604 2.525 1.063 Y142 – 0.813 5.350 1.774 Y251 25 0.557 2.257 0.911 Y152 – 0.779 4.515 1.562 Y255 – 0.307 1.444 0.486 Y159 – 0.823 5.653 1.786 Y258 10 0.665 2.984 1.206 Y160 – 0.573 2.345 0.966 Y260 – 0.666 2.993 1.097 Y163 – 0.663 2.971 1.191 Y261 – 0.612 2.579 1.014 Y167 – 0.621 2.638 0.715 Y265 – 0.564 2.291 0.901 Y168 – 0.500 2.000 0.693 Y266 – 0.565 2.297 0.904 Y170 – 0.419 1.721 0.610 Mean 0.611 2.919 1.083

Y171 –

0.485 1.941 0.678

PIC: 位点多态信息含量; H ′: 基因型多样性; Ne: 有效等位基因数。

PIC , Polymorphism information content; H ′, Genotype persity; Ne , Effective number of alleles.

第2期张丽娜等: 棉花耐盐相关种质资源遗传多样性分析 147 表3耐盐材料和盐敏感材料的遗传多样性比较(括号内为变化范围)

Table 3Genetic persity of salinity tolerance and sensitive materials (ranging scale in the following brackets)

份数No. of materials

等位变异数

Allele number

位点多态信息含量

PIC

有效等位基因数

Ne

基因型多样性

H′

耐盐材料

Salinity tolerant materials

23 3.784 (2–10) 0.613 (0.159–0.862) 2.929 (1.189–7.267) 1.083 (0.295–2.103)

盐敏感材料

Salinity sensitive materials

24 3.759 (2–8) 0.605 (0.198–0.860) 2.883 (1.246–7.143) 1.071 (0.349–2.025) PIC , Polymorphism information content; H′, Genotype persity; Ne, Effective number of alleles.

遗传相似性系数Genetic similarity coefficient

图1耐盐和盐敏感材料的遗传相似性系数频率分布图Fig. 1 Distribution of genetic similarity coefficient of salinity tolerant and sensitive materials

类群又可分为两个亚类: III-1亚类包含39份材料, III-2亚类包含6个材料, 即1个河北品种邯177、2个新疆棉区品种新陆早33号和新疆-2以及3个自育材料。

从聚类图中可以看出: (1)很多不同来源、不同棉区的种质聚在一起, 聚类结果并不能完全体现材料的地域来源。说明我国各棉区之间种质流动性较大, 各地种质资源相互融合, 打破了地域界限。(2)一些耐盐性相同的材料分布较集中, 如在阈值为0.74时, III-1亚类中的耐盐材料中9806、豫2067、中07、CT114、CT1-1聚为一类, 盐敏感材料银山6号、邯棉103、邯5158、鲁棉研27、中棉所45、冀丰106、银瑞361、国欣棉11号聚为一类; III-2亚类中的6个材料除CT06是耐盐材料外, 其余5个均为盐敏感材料。(3)自育材料整体分散于各个类群, 类群内局部分布集中, 如III-1亚类中的CT186、CT637、CT924较早的聚为一类; CT02、CT03、抗黄萎164、CT05、CT04、CT5-10在阈值为0.72时聚为一类。这是因为我们自主选育的材料, 多是经多年系统选育和盐池混合筛选选育而成, 虽来源较广泛, 但也不排除个别材料具有相同亲本的可能。

3讨论

本研究利用SSR标记、遗传相似性系数和聚类分析, 从分子水平上对我国陆地棉中的耐盐相关种质进行遗传差异分析, 结果表明多数材料的遗传相似性较高, 说明我国陆地棉耐盐种质遗传基础狭窄, 这与前人陆地棉遗传基础狭窄的的研究结果是一致的(Iqbal et al., 1997; 别墅等, 2001; 徐秋华等, 2002; 刘文欣等, 2003; Chen & Du, 2006)。究其原因, 主要是因为我国种植的大多数棉花品种是通过从美国引进的斯字棉、德字棉、岱字棉等少数基础种质, 经系统选育或杂交育种培育而成, 加之各植棉区之间引种频繁, 因此各品种在遗传背景上有很大相似性。棉花耐盐种质资源遗传背景狭窄将会严重制约棉花耐盐品种的选育, 因此我们应加强种质的收集和创新工作。陆地棉以外的其他栽培种、棉属的许多野生种以及陆地棉的远缘野生种系等材料具有丰富的遗传多样性和突出的抗逆性, 可能含有许多耐盐基因(梁理民等, 2003; 庞朝友等, 2006)。因此合理利用这部分资源, 可以拓宽我国棉花耐盐种质的遗传基础。在棉花耐盐育种中应尽量选择遗传相似性系数较小, 耐盐性差异大的材料配置杂交组合。从聚类树状图上看, 分布在不同类群的材料差异相对较大, 相互杂交更容易发挥超亲优势。

武耀廷等(2001)的研究表明, 分子标记确定的遗传关系基本上与品种系谱的种质系统一致。本研究筛选的88个SSR标记分布在棉花26条染色体中的24条上, 基因组覆盖率达92.31%。对47份材料的扩增结果表明, 多态性条带达83.43%, 而且扩增结果

148

生 物 多 样 性 Biopersity Science 第18卷

图2 基于遗传相似性系数构建的47份棉花材料的聚类图

Fig. 2 A dendrogram of 47 cotton materials based on genetic similarity coefficient

重复性较好。因此, SSR 分子标记是研究遗传变异的一种有效手段。

从等位基因变异数、PIC 、Ne 、H ′等参数看, 耐盐种质的遗传多样性高于盐敏感种质, 这可能是因为所选耐盐材料多为自主选育, 亲本来源较广泛。一些耐盐性相同的材料在类群内分布较为集中, 这表明所用标记可以反映部分材料的耐盐特征和遗传关系, 但二者还不完全一致, 可能是因为这些标记和耐盐基因关系不大。这也说明基因从表达到表现性状是一个复杂的调控过程。 参考文献

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(责任编委: 孙传清责任编辑: 周玉荣)

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