水稻优异资源分子身份证的建立

辜大川等

摘要：研究稻种资源遗传多样性，发掘与利用优异种质资源是水稻品种改良及种质创新的基础。利用中国农业部水稻品种鉴定ＤＮＡ指纹方法中推荐的２４对ＳＳＲ引物，对２７个优异水稻种质资源材料进行遗传多样性分析，计算遗传相似系数并进行聚类分析，分类结果与品种亲缘关系基本一致。在此基础上，通过构建各种质资源材料的指纹图谱，建立相应的分子身份证并探索新的建立方法，以方便区分各个种质资源。

关键词：水稻；分子标记；遗传多样性；种质资源；分子身份证

中图分类号：Ｓ５１１；Ｑ７８９ 文献标识码：Ａ 文章编号：0439－８114（２０12）24－5579-05

水稻（ＯｒｙｚａｓａｔｉｖａＬ．）是重要的粮食作物，不同的地理、生态、人文环境形成了丰富多样的种质资源。优良种质资源长期保存的费用昂贵，收集新资源、鉴定和淘汰重复的资源是种质资源研究的经常性任务。随着分子生物学的发展，分子标记技术已广泛应用于水稻种质资源研究。研究以２７个优异水稻种质资源（包括１５个优质种质资源和１２个光温敏核不育种质资源）为材料，进行ＳＳＲ分析、多样性评价和聚类分析，以期为这些稻种资源的遗传改良和杂交配组提供参考；同时制定各稻种资源的分子身份证，为品种的保护提供依据；进而探索新的分子身份证数据记录方法的可行性，拟在不影响结果准确性的前提下，减少工作量，简化步骤，为稻种资源鉴定提供技术支持。

１ 材料与方法

１．１ 试验材料

选取１５个水稻优质种质资源和１２个水稻光温敏核不育种质资源作为供试材料（表１）。

１．２ 试验方法

１．２．１ ＳＳＲ引物选择 采用中华人民共和国农业行业标准《水稻品种鉴定ＤＮＡ指纹方法》（ＮＹ／Ｔ１４３３－２００７）［１］中所推荐使用的２４对核心引物。

１．２．２ 水稻基因组ＤＮＡ的提取 参照Ｍｕｒｒａｙ等［２］的ＣＴＡＢ法对水稻基因组ＤＮＡ进行提取并适当修改。

１．２．３ ＰＣＲ反应及产物分离 ＰＣＲ反应及产物分离参照中华人民共和国农业行业标准ＮＹ／Ｔ１４３３－２００７［１］。

２ 结果与分析

２．１ ＳＳＲ标记的多态性

２４对ＳＳＲ引物在２７个资源中共扩增出了１０４个等位变异片段，平均每对引物扩增的条带数为４．３条，图１是引物RM274扩增的结果，24对引物扩增的遗传多样性信息如表２所示。由表2可知，引物扩增的条带数从２条至７条不等，其中ＳＳＲ引物ＲＭ２１９与ＲＭ２５８扩增的条带数均为７，为所有引物中最多。从各引物扩增的条带数量分布上来看，扩增条带数为２条和７条的引物数量均为２对，各占８．３％，扩增条带数为６条的引物数量为３对，占１２．５％，此外，分别有４对引物扩增的条带数为３和５条，各占１６．７％，而扩增条带数量为４条的引物有９对，数量最多，占３７．５％，即等位基因位点为３～５个的引物占全部引物的７０．８％。２４对ＳＳＲ引物在２７个资源中的平均Ｎｅｉ基因多样性指数为０．５３３，不同引物的Ｎｅｉ基因多样性指数变化范围为０．０７１～０．８２０。由于Ｎｅｉ基因多样性指数是等位基因数和频率的函数［４］，因此具有较高基因多样性指数的ＳＳＲ标记（如ＲＭ２５８）具有较高的检测效率。

２４对ＳＳＲ引物在１５个优质水稻资源中共扩增出８５条条带，引物扩增的条带数从２条至６条不等，平均每对ＳＳＲ引物扩增的条带数为３．５条；不同引物的Ｎｅｉ基因多样性指数变化范围为０．１２４～０．７３８，平均Ｎｅｉ基因多样性指数为０．４８２。而在光温敏核不育资源中共扩增出７６条条带，每对引物的扩增条带数同样从２条至６条不等，平均每对ＳＳＲ引物扩增条带数为３．２条；不同引物的Ｎｅｉ基因多样性指数变化范围为０～０．７７８，平均Ｎｅｉ基因多样性指数为０．４９７，略高于优质资源。

２．２ 水稻资源间的遗传相似性分析

根据ＳＳＲ分子标记数据得到的在优质资源和光温敏核不育资源总共２７个资源中的遗传相似系数变化范围为０．５４８１～０．９３２７，平均遗传相似系数为０．７５３６，其中资源１８９２Ｓ和Ｃ８１５Ｓ的遗传相似系数最大，为０．９３２７，表明两者的亲缘关系在所用试验种质资源中较近；资源０４－６５７与０４－６５８的遗传相似系数最小，为０．５４８１，表明两者的亲缘关系在所用试验种质资源中较远。忽略优质资源和光温敏核不育资源各自自身的聚类，两个资源群体间的遗传相似系数为０．５８６５～０．８８４６，其中遗传相似系数为０．８８４６的两个资源分别是Ｂａｓｍａｔｉｓｕｐｅｒｆｉｎｅ与２３０１Ｓ，而遗传相似系数为０．５８６５的两个资源分别是０４－６５８和１１０３Ｓ。

将优质资源的ＳＳＲ分子标记数据单独统计，进行遗传相似系数的计算，其变化范围为０．４４７１～０．８７０６，平均遗传相似系数为０．７０４３。优质资源霸王占与９５９８的遗传相似系数最大（０．８７０６），而优质资源０４－６５７与０４－６５８的遗传相似系数最小（０．４４７１），该结果与２７个资源总体聚类结果吻合。

将光温敏核不育资源的ＳＳＲ分子标记数据单独统计，进行遗传相似系数的计算，其变化范围为０．４４７４～０．９０７９，平均遗传相似系数为０．６５７３。不育资源１８９２Ｓ和Ｃ８１５Ｓ的遗传相似系数最大（０．９０７９），该结果符合２７个资源总体聚类结果，而不育资源１１０３Ｓ与ＨＮ５Ｓ－１２的遗传相似系数最小（０．４４７４）。

２．３ 水稻资源间的聚类分析

图２、图3、图4分别为优质资源、光温敏核不育资源以及优质和光温敏核不育资源总体的ＵＰＧＭＡ聚类分析结果。从图２可以看出，在遗传相似系数０．５８处，可以将优质资源分为两类，Ⅱ类只包含一个泰国资源０４－６５８，剩下的其他１４个资源为Ⅰ类，表明泰国资源０４－６５８与其他优质资源的亲缘关系较远。在Ⅰ类中，在遗传相似系数接近０．７２处，又可分为５类，鉴真２号、Ｂａｓｍａｔｉ、晚籼９８分别单独为一类，泰国资源０４－６５７与Ｂａｓｍａｔｉｓｕｐｅｒｆｉｎｅ聚为一类，以鄂中５号、银占等为代表的湖北资源聚为一类，以西山占、霸王占等为代表的广西资源聚为一类，分类大致接近于同一地理资源来源聚为一类。分析不育资源聚类分析图（图３），在遗传相似系数０．６１处，可将这些不育资源分为三类，Ⅰ类中的资源有１８９２Ｓ、Ｃ８１５Ｓ、Ｙ５８Ｓ、15S、培矮６４Ｓ、ＨＮ５Ｓ－１２和ＨＮ５Ｓ－１１，这7个资源中的前3个均与培矮６４Ｓ有亲缘关系；Ⅱ类资源有２３０１Ｓ、广占６３Ｓ、Ｍ６３０３Ｓ和ＨＤ９８０２Ｓ，其中的Ｍ６３０３Ｓ与广占６３Ｓ存在系谱上的亲缘关系；Ⅲ类材料仅有１１０３Ｓ。分析优质资源和不育资源的聚类分析图（图４），在遗传相似系数０．７０处可将２７个资源分为四类，Ⅱ类包含珠海占与１１０３Ｓ，Ⅲ类为晚籼９８，Ⅳ类包含０４－６５８与ＨＤ９８０２Ｓ，其他２２个资源组成Ⅰ类。