分子遗传距离与杂种优势相关性研究

白凤虎 谢晓美 李德芳

【摘要】 研究了一组红麻亲本的F1杂种优势与亲本RAPD遗传距离的关系,表明两者没有显著的相关关系。

【关键词】 红麻 杂种优势 RAPD 遗传距离

杂种优势的利用为农业生产带来了巨大的经济效益,而杂种优势利用的关键是筛选出强优势组合,如果找到一种简便有效的预测杂种优势的方法,必将引发杂种优势利用的一场革命。

关于杂种优势的遗传机理,国内外学者提出了多种假说,至今仍然未得出较为一致的观点。但其中多数学者一致认为,遗传差异是产生杂种优势的基础,据此理论人们提出很多杂种优势的预测方法,如数量性状遗传差异法,生化标记遗传差异法,分子标记遗传差异法。本文利用一组红麻自交系的双列杂交数据(以纤维产量的相关数据为主)对亲本RAPD分子标记遗传差异与杂种优势的关系进行了探索。

1.材料与方法

1.1杂种优势分析

利用文献[1]中的8亲本的Griffining双列杂交试验设计Ⅱ的相关试验数据,数据分析通过Excel和SAS完成。8个自交系分别是P1—P8∶P1(YA1 Fn1)、P2(L1)、P3(991)、P4(992)、P5(SHA369)、P6(917)、P7(浙萧麻1号)、P8(7804)。

1.2 分子标记遗传差异分析

1.2.1 DNA提取

培养P1—P8的种子,待下胚轴长至4—5cm时,切取下胚轴,液氮研磨,采用改良的CTAB法[2]提取红麻总DNA,用紫外分光光度计检测DNA的质量和浓度,并稀释到30 ng/μl作为PCR扩增的模板。

1.2.2 RAPD扩增

本实验的25μl反应体系中含:模板40ng、Mg2+2.0mmol/L、Taq酶1U、dNTPs 0.2mmol/L、引物0.6μmol/L;反应程序为:94℃预热4min,94℃变性45sec,37℃退火45sec,72℃延伸90sec,41个循环,最后72℃延伸10min,完成后4℃保存。

1.2.3 数据统计分析

统计各个引物的扩增主带,将每个清晰可辨的DNA电泳带作为一个位点,当某个扩增物(带)在一个样品中出现,赋值为“1”,未出现视为“0”,从而把图形资料转换成数据资料。

根据Nei—Li相似系数法计算品种i和j之间的相似系数Sij,得到材料两两间的遗传相似系数

Sij=2Nij/(Ni+Nj),其中Ni表示品种中的条带数目;Nj表示品种中的条带数目;Nij表示品种共有的条带数目。遗传距离(GD) =1—GS,利用GD值按不加权对群算术平均法(UPGMA)进行聚类分析。

2.结果与分析

相关分析表明,RAPD分子标记遗传距离与多性状综合群体优势指数、纤维产量群体优势(相关概念参见文献[1])、纤维产量中亲优势、纤维产量的相关系数分别为0.2036、0.1673、0.1402、0.1688,都没有达到显著水平,这说明这种随机的分子标记不能用于预测杂种优势。

3.讨论

关于分子遗传距离与杂种优势关系有两种观点,有些研究表明[3、4],分子遗传距离与杂种优势存在相关关系,认为可以作为选择亲本的一项参考指标;而有些研究[5、6]结果则相反。

本研究也表明分子遗传距离与杂种优势没有显著的相关关系,这一方面是因为我们选择的是随机的RAPD标记,并不是与相关性状紧密连锁的QTL,另一方面可能是我们所研究的这8个亲本遗传差异不够大,遗传距离不够远(最大遗传距离0.2842),还属于同一个杂种优势群,以至于分子遗传距离与杂种优势的相关性不能显现。

我们认为在分子遗传距离与杂种优势的关系方面,可以做的工作有两个,一是利用分子遗传距离划分杂种优势群,作为选择杂交亲本的一种参考指标;二是建立相关性状的全覆盖的QTL分子标记,用于杂交亲本的辅助选择。

【参考文献】

[1]白凤虎.红麻杂种优势、配合力分析及雄性不育基因的RAPD标记. [硕士学位论文].北京:中国农业科学院,2007.

[2]谢晓美.红麻种质资源亲缘关系的细胞学与ISSR分子标记研究. [硕士学位论文].北京:中国农业科学院,2007.

[3]孙伟振,崔心刚.糯玉米自交系配合力分析及RAPD技术预测杂种优势[J].北京农学院学报,2001,16(3):1—12.

[4]彭泽斌,刘新芝.玉米F1产量、杂种优势及双亲特殊配合力与RAPD遗传距离关系的研究[A].王连铮,戴景瑞.全国作物育种学术讨论会论文集[C].北京:中国农业科技出版社,1998,221—226.

[5]刘宏伟,刘秉华,张改生等. RAPD分子标记与小麦杂种优势相关性研究[J].麦类作物学报,2005,25(6):1—5.

[6]胡胜武等.恢复系和保持系RAPD分子标记与甘蓝型油菜杂种优势关系的研究[J].西北农林科技大学学报,2003,31(6):66—70.

白凤虎 (1975.2—),男,汉族,河北衡水人,助理农艺师,现就任于饶阳县农牧局,研究方向作物遗传育种。

谢晓美 (1980.9—),女,汉族,河北河间人,助教,现就任于保定职业技术学院,研究方向作物遗传育种。

李德芳 (1962.12—)男,汉族,湖南涟源人,研究员,中国农业科学院麻类研究所,现就任于中国农科院麻类研究所,研究方向作物遗传育种理论与方法。