5个常规香稻品种的指纹图谱及遗传相似性分析

刘之熙，朱克永，赵 杨，陈彦成

（湖南省水稻研究所，湖南 长沙 410125）

5个常规香稻品种的指纹图谱及遗传相似性分析

刘之熙，朱克永，赵 杨，陈彦成

（湖南省水稻研究所，湖南 长沙 410125）

利用48对SSR标记对来源于同一优质香型材料80-66的5个常规香稻品种进行了指纹分析及品种相似性和特异性分析，发现玉针香与玉柱香的遗传差异最小，农香18与玉针香、玉柱香的遗传差异次之，创香5号与玉针香、玉柱香、农香18的遗传差异第三，而板仓香糯为糯稻品种，与其它品种的遗传差异均较大。结果表明：将数字身份证、指纹图谱和坐标图形式的数字指纹三者结合，作为品种的指纹信息，可以更全面的反映该品种的特异性。

常规香稻品种；SSR标记；指纹图谱；品种相似性；品种特异性

水稻(Oryza sativa L)是世界上重要的粮食作物之一，全世界大约有1/3的人以水稻为主食。随着水稻产量的提高及人们生活水平、生活质量的提升，人们在吃饱的同时又提出了新的要求，更加注重稻米的食味品质。自汉代以来，“江永香米”就是湖南永州地方的一张名片，香米不但清香可口，而且有很高的营养价值。近年来，湖南省高档优质香稻的研究开发成效显著， 随处可闻“湘米飘香”，一批新育成并通过审定的双季、一季晩籼优质香稻品种，诸如玉针香 、玉柱香、农香18、创香5号和板仓香糯等，由于加工品质及外观品质较好，具有浓郁的茉莉花香味，且食口性好，受到越来越多的消费者欢迎，需求量也逐渐增加。近年来，鉴定和搜集发掘香稻种质资源，将常规手段和分子生物学方法相结合进行香稻育种研究已成为育种家们的研究热点。而利用DNA分子标记，是鉴定和发掘优异种质资源最为有效和快捷的方法。SSR (Simple Sequence Repeats)标记由于具有数量丰富、多态性高、实验操作简单、结果稳定可靠、引物序列易交流等优点，在遗传连锁图谱的构建[1-2]、种质鉴定和遗传多样性的研究[3-4]、基因的定位与分离[5-6]、品种纯度鉴定[7-9]等方面得到了日益广泛的应用。利用SSR标记构建水稻品种的DNA指纹图谱，具有高度的个体特异性和遗传稳定性，有助于对不同品种进行科学评价、合理利用，同时对优异品种或材料实施知识产权保护也具有十分重大的意义。

研究利用简单的DNA提取方法，优化的PCR体系与程序，以及一套筛选的SSR标记构建了5个湖南省已经通过审定的常规香稻品种的DNA指纹图谱，并将其转化为数字指纹进行品种相似性和特异性分析，以期为常规香稻品种在分子水平上进行实时高效鉴定提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 水稻材料

选用来源于同一优质香型材料80-66的5个常规香稻品种——玉针香、玉柱香、农香18、创香5号和板仓香糯为材料，均由湖南省水稻研究所培育而成，通过湖南省品种审定委员会审定，正在生产上大面积推广应用。

1.2 SSR检测

选取48对SSR核心引物，每条染色体上4对，均匀分布于染色体的长、短臂或同一染色体臂的非紧密连锁区。按推荐类型可分为首选核心引物(Ⅰ型)24个，分别是RM 297，RM 212，RM 208，RM 110，RM 232，RM 7，RM 273，RM 317，RM 274，RM 267，RM 253，RM 30，RM 336，RM 214，RM 310，RM 264，RM 219，RM 278，RM 304，RM330A，RM 224，RM 286，RM 17和RM l9；候补核心引物(Ⅱ型)24个，分别是RM 1195，RM 1，RM 71，RM 341，RM 85，RM 251，RM 5414，RM 307，RM480，RM 164，RM 190，RM 3，RM 18，RM 248，RM 337，RM 72，RM 201，OSR 28，RM 311，RM 216，RM 21，RM 202，RM 247和RM 309。

采用简单的DNA提取方法，优化的PCR体系与程序，4%的琼脂糖凝胶电泳进行分析[10]。利用24对首选核心引物对所有水稻品种进行指纹分析。对24对首选核心引物位点处指纹表现一致的水稻品种进一步增加24对候补核心引物进行分析。

1.3 指纹图谱构建

根据 48 对核心引物在5个常规香稻品种中的扩增结果，以扩增的带型数记录品种标识，其中1表示扩增的带型数为1，2表示带型数为2，3表示带型数为3，构建各品种的分子身份证(由48 位数字组成)。以各品种在每对引物位点处扩增的图谱作为该品种的指纹图谱，并排定每对引物扩增产物的分子量梯度，以48对引物位点为横坐标，扩增产物的分子量梯度为纵坐标，将指纹图谱转化为坐标图形式的数字指纹。

1.4 数据分析

以品种相似率(Similarity rate SR)描述2个品种间的遗传相似程度，该参数表示2个品种在48 对SSR引物位点处扩增带型差异的程度。计算公式为 ：

SR（%）=LT-LD/LT×100

式中，LT为2个品种扩增的位点总数，LD为2个品种扩增带型表现差异的位点数。

2 结果与分析

2.1 5个常规香稻品种的分子身份证及指纹图谱

利用48对水稻核心引物完成了5个常规香稻品种的DNA 指纹图谱，得到的分子身份证及指纹图谱数据见表1和图1。

表1 5个常规香稻品种的分子身份证

2.2 5个常规香稻品种的数字指纹

将5个常规香稻品种的DNA指纹图谱转化为数字指纹发现，玉针香在染色体2上的RM208，染色体9上的RM278与其他品种有明显变异；玉柱香在染色体2上的RM208，染色体3上的RM232、RM7，染色体4上的RM5414，染色体6上的RM253、RM3，染色体10上的RM216等7个位点处与其他品种有明显变异；农香18在染色体6上的RM3，染色体8上的RM264，染色体9上的RM201、OSR28，染色体10上的RM330A，染色体11上的RM21等6个位点处与其它品种有明显变异；创香5号在染色体3上的RM85、RM251，染色体4上的RM307，染色体5上的RM274，染色体7上的RM336、RM214，染色体8上的RM310，染色体9上的RM278等8个位点处与其它品种有明显变异；板仓香糯在染色体2上的RM110、RM341、染色体3上的RM232、RM7、RM251，染色体4上的RM273、RM317，染色体6上的RM253，染色体7上的RM336、RM18、RM248，染色体8上的RM310、RM264，染色体9上的RM219，染色体10上的RM304，染色体12上的RM17、RM19等17个位点处与其他品种有明显变异（图2）。

2.3 5个常规香稻品种的遗传相似性分析

对5个常规香稻品种在48对SSR引物位点处进行两两比对，发现品种间相似率变幅为41.7%～85.4%，其中玉针香与玉柱香的品种相似率最大，为85.4%；农香18与玉针香、玉柱香的品种相似率次之，分别为77.1%、75.0%；创香5号与玉针香、玉柱香、农香18的品种相似率再次之，分别为64.6%、58.3%、64.6%；板仓香糯与玉针香、玉柱香在5个品种间的品种相似率最小，均为41.7%（表2）。

图1 5个常规香稻品种的指纹图谱

图2 5个常规香稻品种的数字指纹

上述结果表明，玉针香与玉柱香的遗传差异最小，农香18与玉针香、玉柱香的遗传差异次之，创香5号与玉针香、玉柱香、农香18的遗传差异第三，而板仓香糯与玉针香、玉柱香的遗传差异最大。将每个品种的系谱与其指纹图谱及品种间相似率联合分析，发现系谱上越接近的品种，其品种间的相似率越大，遗传差异越小。如玉针香与玉柱香，因具有相同的亲本湘晚籼10号，两者的遗传差异最小；而板仓香糯为糯稻品种，因而与其他品种的遗传差异均较大。

表2 5个常规香稻品种间的品种相似率

3 小结与讨论

品种间形态差异和特征特性的不同，本质上是由基因的差异所致。SSR标记由于具有操作简便快捷、多态性高和稳定性好等特点，能够准确揭示不同品种间同一位点的多态性，已被广泛应用于遗传图谱构建、比较基因组研究、遗传多样性分析、系统学研究以及品种纯度与真实性的鉴定中。研究选用的48对SSR标记，对5个来源于同一优质香型材料80-66的常规香稻品种进行品种相似性和特异性分析，结果能很好地反映不同品种间的亲缘关系，说明选用的48对核心标记具较好的区分能力，利用这48对标记构建指纹图谱也是科学、可靠的。

以坐标图形式表示的数字指纹，因其既能清晰地反映各品种在每对标记位点处扩增的条带数目，也能清晰地反映各品种在每对标记位点处扩增的条带位置，因而比品种的数字身份证包含的信息更加丰富，比品种的指纹图谱显示的信息更加直观。在对两个或多个品种进行比对时，坐标图形式的数字指纹的优势更加突出。因此，在构建品种的指纹图谱时，将数字身份证、指纹图谱和坐标图形式的数字指纹三者有机结合，作为品种的指纹信息，可以更全面的反映该品种的特异性。

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（责任编辑：贺 艺）

Construction of DNA Fingerprints and Analysis of Genetic Similarity for 5 Inbrid Aromatic rice Varieties

LIU Zhi-xi，ZHU Ke-yong，ZHAO Yang，CHEN Yan-cheng
（Hunan Rice Research Institute, Changsha 410125, PRC）

Five aromatic rice varieties derived from the same high-quality flavor material 80-66, and registered in Hunan Province, China were assayed with a set of 48 microsatelite markers. The result from varietal similarity and distinctness analysis showed that genetic difference between Yuzhenxiang and Yuzhuxiang was the smallest, genetic differences between Nongxiang 18 and Yuzhenxiang, Yuzhuxiang were the second, and genetic differences between Chuangxiang 5 and Yuzhenxiang, Yuzhuxiang, nongxiang 18 were larger, in turn. Because of being a fragrant glutinous rice variety, Bancangxiangnuo got the largest genetic differences to the others. The combination of molecular identification, fingerprint map and coordinate map can be used as varietal fingerprint information, which can reflect varietal similarity and distinctness perfectly.

inbrid aromatic rice variety; microsatelite marker; fingerprint map; varietal similarity; varietal distinctness

Q341

：A

：1006-060X（2017）02-0006-04

10.16498/j.cnki.hnnykx.2017.002.002

2016-11-25

湖南省农业科学院科技创新项目(2014YB07)

刘之熙（1981-），女，山西长治市人，助理研究员，主要从事水稻、玉米分子育种和种子质量检测技术研究。