SRAP对东北区骨干甜菜单胚品系的遗传多样性分析

李博，王茂芊，2，3，王华忠，2，3

（1.黑龙江省普通高等学校甜菜遗传育种重点实验室/黑龙江大学农作物研究院，哈尔滨150080；2.中国农业科学院甜菜研究所，哈尔滨150080；3.中国农业科学院北方糖料作物资源与利用重点开放实验室，哈尔滨150080）

SRAP对东北区骨干甜菜单胚品系的遗传多样性分析

李博1，王茂芊1，2，3，王华忠1，2，3

（1.黑龙江省普通高等学校甜菜遗传育种重点实验室/黑龙江大学农作物研究院，哈尔滨150080；2.中国农业科学院甜菜研究所，哈尔滨150080；3.中国农业科学院北方糖料作物资源与利用重点开放实验室，哈尔滨150080）

为了探明东北区甜菜单胚不育系的遗传基础和类群划分，使用SRAP分子标记技术对48份东北区甜菜单胚品系骨干材料的遗传多样性进行分析。筛选出21对多态性较高的引物组合对供试材料进行PCR扩增，共扩增出366条带，其中196条是多态性带，平均多态性条带比率是53.6%。平均遗传距离是0.3945，平均遗传相似系数是0.6740。利用MEGA3.1软件，在遗传距离0.20处，供试材料被分为5个类群。结果表明，东北区48份甜菜单胚品系骨干材料的遗传多样性较为丰富，利用各类不育系做亲本，将可获得杂交优势好的杂交组合。

甜菜；SRAP分子标记；单胚品系；遗传多样性

甜菜是我国主要糖料作物之一。甜菜种植历史悠久，大约在1500年前从阿拉伯国家传入中国。甜菜在我国的主产区在北纬40°以北，包括东北、华北、西北三个产区，其中东北种植最多，约占全国甜菜总面积的65%。伴随着甜菜的生产和制糖业的发展，对甜菜品种的要求也越来越高，育种家们都在为如何培育高产、高糖、抗病的新品种而奋斗。已有研究表明，分子标记技术可以准确地辨别、鉴定植物品种以及确定品种间的遗传关系[1-3]，SRAP分子标记具有简便、准确、成本低、多态性高以及重复性好等优点[4]，已广泛应用于植物种质资源鉴定以及亲缘关系分析的研究中[5-6]。因此，采用SRAP标记技术对东北区单胚品系骨干材料的亲缘关系和遗传多样性进行分析，可为甜菜育种、推广和利用提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 材料

供试材料共48份（见表1），均为单胚二倍体品系。由黑龙江大学农作物研究院多倍体课题组提供。

表1 48份材料产质量调查结果

1.2方法

1.2.1 DNA的提取与检测取供试材料的单株嫩叶2片，经冷冻真空抽干机处理，磨粉后，采用CTAB法提取DNA，样品稀释到10 ng/μL，置-20℃冰箱中保存。DNA浓度采用0.8%琼脂糖凝胶电泳检测。

1.2.2 SRAP引物的筛选用4个DNA样品对60对SRAP引物组合（见表2）进行筛选，从中选出扩增条带数多且较为清晰的21对引物组合用于后续PCR扩增。

1.2.3 PCR扩增及产物的检测SRAP扩增程序见（表3）。SRAP-PCR体系为20μL。扩增产物置于4℃冰箱中保存，利用8%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，通过银染法显影，最后拍照存档。

1.2.4 遗传多样性分析电泳图谱同一位置上有清晰条带的记为“1”，无条带记为“0”，得到“0”和“1”组成的原始矩阵。根据Nei和Li等的方法，遗传相似系数GS=2X12/（X1+X2），遗传距离GD=-ln GS。X1和X2分别是成对比较的2个品种的扩增带数，X12是共有带数。通过Mega3.1软件分析，使用非加权类平均法构建聚类图。重复运算1000次后得到自展（Boot-strap），用百分数值表示。使用软件中的Compute over-allmean计算组内品种间平均遗传距离。

表2 SRAP引物序列与名称

表3 SRAP扩增程序

表4 供试材料平均根产量比较

表5 SRAP引物组合、扩增带数及多态性

2 结果与分析

2.1 生物学和经济性状调查

在甜菜生长期和收获期，分别对各个品系的植株性状，根体形状及根产量，含糖率进行调查和测定，发现叶片形态，根形存在一定差异，甜菜单胚品系基本上属于中产低糖类型（见表1）。其中品系兰89、兰90为对照，平均根产量最低。品系兰85、兰86平均根产量最高，比对照高出77.6%；品系兰23、兰24平均根产量为31723.5 kg/hm2，高出对照31.8%（见表4）。

2.2 SRAP标记的多态性分析

利用筛选出的21对引物组合对48份甜菜材料进行PCR扩增，一共产生了366条扩增带，每对引物组合产生15～22条条带，平均为17.4条。其中196条扩增带呈现多态性，每对引物组合产生7～12条，平均产生9.3条，每对引物组合的多态性比率是43.8%～64.7%，平均是53.6%（见表5）。结果表明，筛选出的21对引物在48份供试材料上都产生了特异性条带，说明材料间遗传差异明显，多态性丰富。

2.3 遗传距离与遗传相似性分析

通过Mega3.1软件中的Compute over-allmean计算组内品种间平均遗传距离，48份供试材料的平均遗传距离是0.3945，平均遗传相似系数是0.6740。其中材料1和2的遗传距离最小是0.1875，而遗传相似系数最大是0.8290，表明二者遗传基础较近。12和45遗传距离最大0.6000，而遗传相似系数最小0.5488，说明二者遗传基础较远。

2.4 聚类分析

根据UPGMA方法进行聚类分析，在遗传距离0.20处，可把供试材料分成5大类群（从上至下的顺序）（图1）。第一类群包括了23个材料，分成3个亚类：第Ⅰ亚类有10个材料，第Ⅱ亚类有8个材料，第Ⅲ亚类有5个材料。其中叶形为柳叶形，根形为楔形的材料有13个，占59.1%。第二类群包括4个材料，叶形均为舌形，根形均为纺锤形。第三类群包括4个材料，叶形都为犁铧形，根形都为楔形。第四类群包括6个材料，叶形均为舌形，根形均为圆锥形。第五类群包括11个材料，其中叶形为舌形，根形为纺锤形的材料有10个，占90.9%。材料中有些亲缘关系较近的材料，却没有划分为一类，可能是由于试验误差或标记覆盖不够完全所致。

图1 48份材料遗传多样性聚类图

3 讨论

SRAP是一种新型的分子标记法。在中国，SRAP分子标记已成功应用于马铃薯[7]、西瓜[8]、棉花[9]等植物。近年来，中国利用分子标记方法研究甜菜的报道已有很多，但其中很少是使用SRAP分子标记进行研究的。王华忠等[10]利用SSR与SRAP分子标记相结合的方法分析了49个不同类型的甜菜材料的遗传多样性。王茂芊等[11]利用SRAP分子标记分析了西北地区甜菜品系的遗传基础。理论上，杂交亲本应从亲缘关系较远的材料中选择，从而获得优异的创新品种。因此本试验分析东北区单胚品系骨干材料的亲缘关系和遗传多样性，可为东北区甜菜配制杂交组合提供理论指导，避免配制杂交组合的盲目性。聚类图可将亲缘关系较近的材料划分为一类，说明了SRAP标记方法对于甜菜的类群划分有较好的效果，但试验中仍有个别特殊情况发生，如材料11与材料39亲缘关系较近，却没有划分为一类，可能是由于试验误差或标记覆盖不够完全所致。

4 结论

生物学和经济性状调查结果显示，供试甜菜单胚品系的叶片形态，根形都存在一定差异，均属于中产低糖型，其中对照品系兰89、兰90平均根产量最低，其他参试材料均高于对照。SRAP标记的多态性分析结果表明，21对引物组合共产生了366条扩增带，其中196条呈现多态性，平均多态性比率是53.6%。平均遗传距离是0.3945，平均遗传相似系数是0.6740。通过UPGMA方法进行聚类分析，在遗传距离0.20处，可把供试材料分为5大类群。试验结果表明，48份东北区甜菜单胚品系骨干材料遗传多样性较丰富，利用各类不育系做亲本，将可获得杂交优势好的杂交组合。

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[11]王茂芊，张立明，王维成，王华忠.西北地区甜菜品系遗传多样性的SRAP分析[J].中国农学通报，2011，27（22）：156-161.

Genetic Diversity Analysis of Sugarbeet M onogerm Genotypes in the Northeast Region by SRAPM olecule M arker

LIBo1，WANGMao-qian1，2，3，WANG Hua-zhong1，2，3
（1.The Key Laboratory of SugarbeetGenetic Breeding/Institute for Crop Research，Heilongjiang University，Harbin 150080,China；2. Sugarbeet Research Institute of Chinese Academy of Agricultural Sciences，Harbin 150080，China；3.The Key Laboratory of North Sugar Crop Resource and Utilization，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Harbin 150080,China）

SRAPmolecule marker was used to test the genetic diversity of 48 monogerm genotypes of sugarbeet in order to research the genetic basis and divide class group ofmonogerm sterile lines in the northeast of China. 21 of 60 pairs primer were obtained on basis of availability.A total 366 unambiguous bands were obtained，196 of total were polymorphic.The average ratio of polymorphic bands was 53.6%，Compute over-allmean showed that genetic distance was 0.3945，genetic similarity coefficient among varieties was 0.6740.The materials were divided into five cluster groups based on cluster analysis by MEGA3.1.The genotypes of 48 materials showed high level of genetic diversity，with the sterile lines as parents，and good hybrid combinations could be obtained.

sugarbeet；SRAPmoleculemarker；monogerm lines；genetic diversity

S566.303

A

1007-2624（2012）02-0011-04

2012-01-09

国家现代农业产业技术体系建设项目-国家甜菜产业技术体系建设项目：东北区甜菜育种岗位专家CARS-210104（2011-2015）。

李博（1985-），女，黑龙江省北安市人，黑龙江大学农作物研究院在读硕士。

王华忠（1957-），男，研究员，主要从事甜菜育种研究。Email：wwhhzz0451@sohu.com