浅析大麦性状多样性

本研究利用SSR分子标记技术分析不同来源的大麦亲本遗传多样性，比较背景差异，同时鉴定其农艺性状，以期为大麦育种提供参考。

材料与方法

材料试验材料为甘肃农业大学甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室／甘肃省干旱生境作物学重点实验室麦类种质创新课题组提供的44个大麦亲本材料（名称详见表2），种植于甘肃省武威黄羊镇育种试验站。农艺性状鉴定在成熟期对试验材料的株高、穗长、芒长等农艺性状进行抽样调查，取平均值。SSR分析总基因组DNA提取采用CTAB法，参考Andrew［11］、Frederick等［12］，略有改动。本实验选用的32个标记（表1）源自Korff等［13］，所有引物均由北京赛百盛生物工程有限公司合成。PCR反应参照Korff等［13］，并稍加改动。PCR反应体系（10μL）为：1．5μL10×Buffer（含20mmol•L－1Tris－HCl（pH8．4），200mmol•L－1KCl，100mmol•L－1（NH4）2SO4，15mmol•L－1MgCl2）、0．2μLTaq酶（2．5U•μL－1）、1．0μLdNTPMixture（2．5mmol•L－1each）、4．8μLddH2O、上下游引物各0．5μL、1．5μL模板DNA（60ng•μL－1）。扩增程序为：94℃预变性3min；94℃变性50s，64～55℃（tou－ch－downPCR）退火50s，72℃下延伸50s，10个循环；94℃变性50s，55℃退火50s，72℃下延伸50s，30个循环；72℃延伸10min。扩增产物用8．0％非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，银染显色后置于白炽灯箱上照相、记录。1．4数据库，数据保存到Excel中。按Nei和Li［14］的方法计算品种间相似系数（GS）：GS＝2Nij／（Ni＋Nj）其中Ni为i品种出现的谱带数，Nj为j品种出现的谱带数，Nij为i品种和j品种共有的谱带数。利用GS值按非加权配对法（UPGMA）和SHAN程序聚类分析，并通过Tree－Plot模块生成聚类图［15］，统计分析在NTSYS－pc系统中进行。

结果与分析

参试材料的农艺性状从表2可知，44份亲本材料中，株高最高的是苏盐3号，最矮的是E14，可以将其用作株高QTL定位的亲本，同时E14可以考虑作为抗倒亲本材料。阿恩特13的穗长最长，但是穗粒数最多的是SCARLETT，说明阿恩特13的小穗着生稀疏，SCARLETT的穗型较理想。44份材料中E14、JO4970、Z193V020W、21399－2316、MER－LT、Z202V078W、Z200V001W、苏盐0014、E122V021W、E211V035W、Z122V029W等11份材料存在不同程度的倒伏现象，在用作组合亲本时需慎重考虑。晚熟材料有6份，分别为Z216V023W、MERLT、Z145V066W、E13、阿恩特13、恩斯293。2．2SSR标记的多态性SSR分析结果表明，在32个SSR位点上，23个具有多态性，达到71．9％。共检测到127个等位变异，每个标记能检测到1～6个，平均可检测到3．9个等位变异。HVM54标记的多态性位点多达6个，HVLTPPB标记检测到的多态性位点数是4个，S53707只检测到1个多态性位点。MGB325、Bmac32和HVTUB等9个标记未发现多态性位点。说明这些标记可以用于本研究的44份亲本材料的遗传多样性分析，比较其遗传背景间的差异。2．3大麦亲本间的遗传相似系数（GS）根据SSR标记数据计算品种间的SSR遗传相似系数（GS），其变异范围为0．457～0．984，平均值为0．720。其中，E－15与Z1B3V002W间的遗传GS最低，为0．457，而E211V035W与Z145V030W间的遗传相似系数最高，为0．984。表明这44份大麦亲本材料中具有较丰富的遗传多样性，有利于大麦育种。2．4大麦品种间的遗传关系按UPGMA法进行聚类分析（图1）表明，利用SSR标记能将44份大麦亲本相互区分。在GS值0．610水平上聚为2个大类，其中E－15和Z216V005W两亲本与其他品种间遗传差异较大，单独聚为一类，而E14等42个品种则聚为另一类。在第二个大类中又可分为两个亚类，其中第一亚类包括E－17等27个大麦亲本，第二亚类包括Z216V023W等15个大麦亲本。以上结果表明，SSR标记不仅能有效地进行品种鉴定，而且还能较好地揭示品种间的亲缘关系。

讨论有关大麦SSR分子标记的研究已经有一些报道。杨振华等［16］利用SSR标记对10个甘啤系列啤酒大麦品种（系）和25个国外引进品种的遗传背景进行了遗传多样性分析，结果表明，大多数甘啤系列品种（系）分在同一类中，其遗传距离较近，遗传基础较狭窄；国外引进品种的分布范围相对较宽，其遗传基础较广泛。本研究对44份大麦亲本进行了SSR标记研究，并鉴定其农艺性状，结果表明，品种间遗传相似系数（GS）变幅为0．457～0．984，平均值为0．720。这44份材料部分是由国外引进，部分是从国内不同地区搜集的，因此多样性水平较高。张赤红和张京［17］利用49对SSR引物对中国240份和国外60份大麦品种资源进行了遗传多样性研究，结果表明，大麦7条染色体中第五和第六条染色体遗传多样性较高，第三、四、七条染色体遗传多样性比较低。本研究选用的SSR标记分布于大麦1H～7H染色体，能够较全面的分析这44分材料的遗传多样性，比较遗传背景的差异，为亲本的组合配置在分子水平上提供依据。张大乐等［18］利用SSR标记技术分析了我国啤酒大麦品种的遗传多样性，发现啤酒大麦品种遗传变异较小，遗传基础比较狭窄。朱彩梅等［19］应用SSR标记分析了中国糯大麦种质的遗传多样性，表明中国糯大麦具有丰富的遗传多样性。

综合来看，我国啤酒大麦材料的遗传多样性水平较低，遗传基础过于狭窄，需要多引进国外材料，同时加大野生资源的利用，丰富我国啤酒大麦遗传基础，推动该作物的育种工作。Z145V030W与E211V035W聚为一类，遗传相似系数最高为0．984，从农艺性状上看株高、穗长、芒长等差异较不明显，而第二节间长度存在差异Z145V030W为5．27cm，E211V035为10．08cm，由此可以看出表型性状和聚类分析结果较一致，由于品种差异，第二间长度存在差异属正常。E－15与Z1B3V002W在44个大麦亲本中的遗传相似系数最低为0．457，它们之间除株高差异不明显外其余农艺性状都有不同程度的差异，这也与聚类分析结果较一致。本研究结果可为培育新品种和品种鉴定，以及评价亲本材料的遗传多样性提供一定参考，同时结合大麦农艺性状为杂交育种工作者提供遗传差异较大、亲缘关系较远的优质亲本材料。

作者：王鹏喜、赖勇、孟亚雄、李葆春、马小乐、王化俊单位：甘肃省作物遗传改良与种质创新重点实验室、甘肃省干旱生境作物学重点实验室