草原学

苜蓿DUS测试标准品种SSR分子标记指纹图谱的构建

闵学阳，刘文献，张正社，等

摘要：目的：植物特异性、一致性和稳定性（distinctness，uniformity and stability，DUS）测试是植物新品种保护、授权以及品种真实性判断的重要技术基础，但由于其周期长、易受环境影响以及稳定性差等因素，阻碍了新品种授权的效率。本文利用自主开发的SSR分子标记分析了33个苜蓿DUS测试标准品种的遗传多样性，并进行了 DNA指纹图谱构建，以探索用于苜蓿品种快速鉴定和知识产权保护的分子技术手段。方法：利用表型差异较大的苜蓿品种对SSR引物进行筛选，最终筛选出主带明显、多态性丰富和稳定性好的10对SSR核心引物，并对33个苜蓿标准品种进行PCR扩增。按照扩增条带的分子量从大到小编号读取，相同迁移位置有带的记为1，无带的记的为0，建立“0，1”矩阵。根据“0，1”矩阵统计SSR标记扩增产物的总条带数（total bands，TB）、多态性条带数（polymorphic bands，PB）、多态性条带比率（percentage of polymorphic bands，PPB）、预计杂合度（expected heterozygosity，He）和多态信息量（polymorphic information content，PIC）。利用10对SSR核心引物对33个苜蓿DUS测试标准品种进行指纹图谱构建和遗传多样性分析，并为每份标准品种建立唯一标识的指纹代码。结果：利用筛选出的 10对SSR核心引物对33个苜蓿标准品种进行遗传多样性分析发现：（1）每对引物多态性条带数量（PB）从1（MtTFSSR-20和 MTRmiR078）到 9（MtTFSSR-10）不等，平均值为 4.2；10对 SSR引物的多态性比率（PPB）从25%（Mt-TFSSR-20）到90%（MtTFSSR-10）不等，平均值为 56.7%；多态信息含量（PIC）范围为 0.56（MTRmiR078）到 0.87（MtTFSSR-19，Ms50），平均值为 0.75；每个标记预计杂合度（He）为 0.64（MTRmiR078）到0.88（MtTFSSR-19，Ms50），表明本研究中的33个苜蓿标准品种具有丰富的遗传多样性。其中，MtTFSSR-10、MtTFSSR-19和Ms-50引物在苜蓿品种遗传多样性分析及品种鉴定中具有较大的潜力。（2）不同引物鉴别苜蓿品种的能力不同，其范围在1～7个品种之间。利用不同引物组合可以大大提高对不同品种的鉴别能力。例如，MtTFSSR-10和 MtTFSSR-19可以分别鉴定7个和3个品种，当以上两对引物分别与引物MtTFSSR-19和MtTFSSR-41组合后，鉴别品种的数量可增加至16个和12个。采用以上10对SSR引物对33个品种进行分析，14个品种具有特征谱带，仅用1个特征引物即可将该品种与其他品种区分开，因此在对品种鉴定时可优先采用相应特征引物进行快速鉴定。（3）将10对SSR引物的扩增结果组合在一起，可得到由“0”和“1”组成的数字图谱。构建的 33条图谱形成了能够唯一标识单个品种的特异图谱，可作为不同品种的分子身份号码。（4）根据 10对核心引物在 33个苜蓿标准品种的扩增结果，对不同引物间的相关性进行分析。其中，MTRmiR079与 MtTFSSR-20之间相关性最强，相关系数达到0.94；而Ms-50与MtTFSSR-20之间相关性最小，为-0.09，其扩增的带型差异最大。根据引物间扩增结果的相关性高低，可进一步辅助筛选用于苜蓿品种鉴定的优化引物组合。同时，利用 10对引物在不同品种中扩增产物所对应的分子量大小对每个品种的 DNA指纹图谱进行作图，从而可以更直观的比较不同品种间的差异。结论：本研究利用 10对筛选的SSR核心引物构建了 33个苜蓿 DUS测试标准品种的DNA指纹图谱，可在分子水平辅助鉴别不同苜蓿品种，解析苜蓿品种的遗传多样性。通过分析不同引物间扩增结果的相关性，以及引物的特征谱带，可进一步辅助筛选用于苜蓿品种鉴定的引物组合和对特定品种的鉴定。根据扩增产物分子量的大小对每个品种的 DNA指纹图谱进行作图，可直观的对不同品种间的差异进行比较，有助于苜蓿品种的快速和准确鉴定。

来源出版物：草业学报， 2017， 26(11)： 47-56

入选年份：2017

土壤水分和施氮水平对紫花苜蓿苗期生长的互作效应分析

王茜，纪树仁，沈益新

摘要：目的：土壤水分和施氮水平是影响作物生长和产量的重要因素。虽然在干旱半干旱地区有关水分和施氮对紫花苜蓿生长及产量影响的研究已有很多报道，但土壤水分和氮素对其生长的互作效应尚不明确。近年来，我国南方农区种植紫花苜蓿逐年增多，为明确长江中下游农区土壤水分与施肥对紫花苜蓿生长的相互影响，本研究通过半控制盆栽试验测定分析了不同土壤水分条件下施肥对紫花苜蓿的生长效应。方法：试验采用两因素随机区组设计，设置W1、W2和W33个土壤水分水平（分别为田间最大持水量的50%、70%和90%），N0、N1、N2和N34个施氮水平（分别追肥纯氮0、90、180和270 kg/hm2）。采用称重法控制土壤水分。测定的生长性状包括：株高，一次分枝数，叶面积，地上部干重；光合生理参数包括：叶片净光合速率（Pn）、蒸腾速率（Tr）等；并同时测定叶片N含量。以叶片净光合速率与氮含量的比值计算光合氮素利用率（PNUE），即：PNUE＝Pn/N；以叶片净光合速率和蒸腾速率的比值计算水分利用率（WUE），即WUE＝Pn/Tr。结果：试验结果显示，施氮量一定时，适当提高土壤水分含量可以促进紫花苜蓿苗期地上部生长；但是，在不同土壤水分水平下，地上部生长对施氮量的响应有显著差异。在W1水平下，N1的各生长指标高于其他施氮水平。在W2水平下，N1的各生长指标达到所有施氮水平的最大值。而在W3水平下，N2的各生长指标达到所有施氮水平的最大值。以不同土壤水分水平下地上部干重（y）和施氮量（x）建立3次回归模型y＝ax3+bx2+cx+d模拟各土壤水分水平下获得最高地上部干重所需的施氮量发现，施氮效应随土壤含水量提高而提高；地上部干重最大值对应的施氮量随土壤含水率提高逐渐增大。表明，随着土壤水分含量提高，氮肥效应增大，适宜的施氮量也可提高。水分利用率的结果显示，少量施氮可促进 WUE的提高；施氮水平一定时，W2水平的WUE高于W1、W3水平。表明田间最大持水量70%左右是紫花苜蓿最适宜生长的土壤含水量，在土壤水分水平偏高或偏低时，适量施氮可以提高 WUE。在施氮水平一定时，W3水平的PNUE均显著高于W1水平。说明适当提高土壤水分含量可以促进氮素的高效利用。多元线性回归分析结果表明，土壤水分和施氮水平对地上部干重、WUE和PNUE呈正向互作效应，但决定紫花苜蓿地上部干重、WUE和PNUE的主要因子为土壤水分水平。结论：在土壤含水量和施氮量2个因素中，决定紫花苜蓿地上部干物质积累的主要因子为土壤含水量。同时，土壤水分和施氮水平对紫花苜蓿生长及地上部干物质积累有显著的互作效应。紫花苜蓿的施氮效应和氮素利用效率因土壤含水量升高而显著增大；适宜施氮量也因土壤含水量升高而增大。适宜紫花苜蓿生长的土壤含水量为田间最大持水量的70%左右，在土壤含水量较高的长江中下游农区，适当追施氮肥有利于紫花苜蓿高产。

来源出版物：草业学报， 2017， 26(12)： 48-55

入选年份：2017