基于SSR标记的中国西瓜地方品种资源遗传多样性分析

赵胜杰+周灵焱+尚建立+高磊+路绪强+何楠+刘文革

摘要：利用16对多态性SSR引物分析了52份中国西瓜地方品种的遗传多样性。共扩增出42种基因型，基因型数2～5种不等，平均2.63个，平均多态性信息量（PIC）为0.31，变化范围为0.16～0.47。52个品种遗传相似系数为0.288～1.000，平均0.652，在相似系数0.69处，供试品种可分为6大群。品种的聚群与地理来源和地理环境关系不大。

关键词：西瓜；地方品种；SSR；遗传多样性

中图分类号： S651.03 文献标志码： A

文章编号：1002-1302（2016）09-0061-03

地方品种是指未经现代育种技术改良修饰，仅在长期栽培过程中由自然和人工选择形成的农家品种。中国西瓜地方品种在20世纪50、60年代被广泛种植，通常表现田间生长旺盛，稍难坐瓜，果型大，成熟晚，皮厚，种子大，含糖量低，可溶性固形物含量仅6%～9%，品质较差。但地方品种对属地自然条件、栽培传统具有高度适应性，拥有丰富的遗传变异，也具有一些有益于品种改良的优良性状，如特殊的抗性、生态适应性、优良品质性状等，是现代生物学和育种研究的重要基因资源，也是西瓜品种选育的基本材料，生产上应用的许多优良西瓜品种都是从本地种质材料中选育出来的。有关我国西瓜地方品种的研究较少，主要集中在田间农艺性状和生物学特性考察方面。尚建立等以我国西瓜、甜瓜种质资源中期库内1 200份西瓜种质为材料（包含了我国绝大部分地方西瓜资源），通过2～3年的数据对果实重量、果肉颜色、中心糖、种子千粒质量等12项主要植物学性状进行了遗传多样性和相关性分析[1]。朱金英等对山东德州西瓜地方品种喇嘛、三白果实可溶性糖、维生素C、可滴定酸的积累规律进行了研究[2]，陶士会等则对这2个品种苗期耐低温特性进行了研究，发现三白、喇嘛SOD、POD、CAT和APX酶活性始终高于对照品种京欣1号，表明三白、喇嘛西瓜品种幼苗在低温胁迫下具有更强的细胞膜保护能力[3]。本研究拟利用核心SSR标记对我国部分西瓜地方品种资源进行遗传多样性和亲缘关系分析，以期为我国地方西瓜资源的科学评价和高效利用奠定基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料均来自国家西瓜甜瓜种质资源中期库，共计52份（表1）。

1.2 方法

1.2.1 DNA提取 每份材料取20粒种子， 破壳催芽后置于装有细沙的培养盒中，在25 ℃人工发芽箱中培养10 d，CTAB法提取新鲜嫩叶的基因组DNA。

1.2.2 SSR引物筛选 以23对西瓜核心SSR引物和7对核心扩展引物，以及笔者所在课题组开发的2对EST-SSR作为候选引物，由上海博彩生物科技有限公司合成。

1.2.3 PCR扩增及电泳 扩增反应体系的总体积为10 μL，含有1 μL 10×PCR buffer、0.8 μL 2.5 mmol/L dNTP、0.1 μL 的Taq DNA 聚合酶（5 U/μL）、10 μmol/L的正反引物各0.5 μL 和20 ng模板DNA。扩增反应程序为：94 ℃预变性4 min；94 ℃变性20 s，55 ℃复性20 s，72 ℃延伸90 s，35个循环；72 ℃延伸5 min。扩增产物经6%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳，银染染色，拍照并记录结果。

1.2.4 数据统计与分析 统计分子量在100～320 bp的条带，相同迁移位置有带记为1，无带记为0。多态性信息量（polymorphism information content）PIC值的计算公式：PIC=1-∑fi2，其中fi为i位点的基因频率。先根据扩增结果计算引物的等位位点数及频率，然后利用软件计算PIC值。采用NTSYS-pc V 2.10软件进行聚类分析SimQual程序求Jaccard 相似系数，SHAN程序中的UPGMA（未加权平均法）进行聚类分析，并通过Treeplot模块生成聚类图。

2 结果与分析

2.1 SSR标记多态性分析

从参试的32对候选引物中选择稳定性强、具多态性的16对引物用于品种DNA指纹分析（表2）。

16对多态性引物共扩增出42种基因型，基因型数2～5种不等，平均2.63个，平均多态性信息量（PIC）为0.31，变化范围为0.16～0.47。以引物 BVWS00433 最高，引物BVWS02433最低（表3）。

2.2 聚类分析结果

根据16对引物扩增数据，采用UPGMA法进行聚类分析，建立树状聚类图（图1）。

供试品种间遗传相似系数为0.288～1.000，平均0.652，阿拉克孜外（6）和小籽葫芦（7）相似系数最小，黑皮（27）和温岭西瓜（41）、 梨皮（13）和钢皮（16）、阜阳1号（26）和偃师一号（43）、鸡爪灰（39）和冻瓜（42）无法区分。在相似系数0.69 处，供试材料可分为6大群，皮牙孜奎克（1）、塔车红（38）、小钢皮（28）、卡拉夏伯克（46）为第1群；大红籽（4）、阿克塔吾孜（19）为第2群；吐白皮西瓜（2）、小红籽（20）、吐黑皮（37）、吐花皮西瓜（3）、卡拉塔吾孜（22）、宿县小籽（32）、早密矮（36）、恰儿塔吾孜（8）、鸡爪瓜（31）、沂南蜜（30）为第3群；阿克柯孜外（5）、花皮瓜（44）、阿拉克孜外（6）、奎克塔吾孜（21）为第4群；小籽葫芦（7）为第5群；兰州花皮（9）、马泗河（23）、胎里红（29）、小青皮（45）、陕西红籽（10）、黑皮（27）、温岭西瓜（41）、梨皮（13）、钢皮（16）、桃尖（17）、鸡头黑西瓜（35）、阜阳1号（26）、偃师一号（43）、马椤（40）、鸡爪灰（39）、冻瓜（42）、小麻籽（47）、喇嘛瓜（11）、平湖马铃（49）、宁县西瓜（15）、尉氏西瓜（33）、黑油皮（12）、黑皮西瓜（25）、青抱筋（34）、阜阳3号（18）、核桃纹（24）、透心红（14）、顶心红（51）、广州花皮（50）、金瓜（48）、黑崩筋（52）为第6群（图1）。

3 讨论

本研究利用16对多态性SSR引物分析了52份中国地方西瓜品种资源，数据分析结果表明供试品种间相似系数为0.288～1.000，平均0.652，多态性高于选育品种和骨干亲本材料[4-6]。现代品种选育研究由于单一多次重复使用少数几个骨干亲本材料，造成品种间同质化严重，同时由于过度追求产量和品质，忽视了抗性、适应性选择，很多抗逆性优良基因逐步丢失，给农业生产埋下了巨大风险。西瓜地方品种在我国20世纪50、60年代被广泛种植，长期的自然和人工选择造就其独特的环境适应性，很多材料具有特殊的抗性和生态适应性，品种间遗传多样性丰富，是扩大我国西瓜品种遗传来源、有益于品种抗性和适应性改良的重要基因资源，今后应加强对地方品种资源的收集和系统研究，使其更好地服务于现代育种工作。

从聚类分析结果可以看出，来源地相同的品种遗传相似性不一定高，如同样来源于南疆的阿拉克孜外和小籽葫芦相似系数最小，既遗传差异最大。来源于新疆的品种分别被聚类到了6个群中，显示了新疆西瓜资源具有较高的多样性。河南、山东、浙江、辽宁、陕西、甘肃、广东的品种都聚到了第6群，安徽6个品种有4个聚到第6群。单从聚类结果来看，品种的聚群与地理来源和地理环境并未呈现较大的相关性。

参考文献：

[1]尚建立，王吉明，郭琳琳，等. 西瓜种质资源主要植物学性状的遗传多样性及相关性分析[J]. 植物遗传资源学报，2012，13（1）：11-15，21.

[2]朱金英，贺洪军，王 磊，等. 德州西瓜地方品种“喇嘛”和“三白”主要营养物质积累规律的研究[J]. 上海蔬菜，2011（2）：70-72.

[3]陶士会，徐光东，张春沂，等. 德州西瓜地方品种三白和喇嘛幼苗耐低温能力研究[J]. 上海蔬菜，2012（2）：79-81.

[4]段会军，马峙英，张彩英，等. 西瓜品种间亲缘关系的AFLP分析[J]. 河北农业大学学报，2007，30（1）：27-30.

[5]李朋飞，霍秀爱，程永强，等. 基于SRAP的西瓜种质资源遗传多样性评价[J]. 中国农业科技导报，2013，15（2）：89-96.

[6]张爱萍，王晓武，张岳莉，等. 西瓜种质资源遗传多样性的SRAP分析[J]. 中国农学通报，2008，24（4）：115-120.

[7]苏卫国，郭 军，郑佳秋，等. 西瓜与水生蔬菜水旱轮作模式栽培技术要点[J]. 江苏农业科学，2014，42（6）：205-206.