贵州地方糯稻品种的SSR遗传多样性分析

宋泽，何学佳，杨翠，张建冲，余显权，周丽洁

（贵州大学农学院，贵阳 550025）

随着生活水平的提高，人们对稻米品质的需求也更加多样化，糯稻因支链淀粉含量较高（95%～100%）而成为副食加工的重要原材料［1］。贵州作为全国糯稻种质资源最丰富的省份之一，全省范围内均有糯稻栽培，特别是黔东南自治州的“糯禾”，因其独特的口感和较强的抗性深受当地少数民族的喜爱［2-5］。近年来，随着杂交水稻的大面积推广，贵州糯稻种植面积不断缩小，大量地方糯稻资源被淘汰［6］。目前对贵州地方糯稻资源的研究主要集中于农艺性状、抗病性及稻米品质等方面，而利用分子标记系统研究贵州地方糯稻品种的遗传多样性鲜有报道，贵州地方糯稻遗传多样性和品种间的亲缘关系尚不清楚。

SSR标记因其稳定、多态性好、成本低等优点，已广泛应用于水稻种质资源的遗传多样性和亲缘关系研究［7］。李修平等［8］通过50对SSR引物对192份寒地水稻种质资源进行遗传多样性分析，结果表明供试材料遗传多样性不够丰富。吴锦泉等［9］采用60对SSR分子标记，分析了江苏省256份水稻品系遗传多样性，发现所有水稻品系间亲缘关系较近，遗传多样性程度低。刘丹等［10］对黑龙江省的104份粳稻资源进行SSR分析，明确了各育成品种的亲缘关系。Verma等［11］利用65对SSR标记分析印度114份水稻种质资源的遗传多样性、相关性，发现供试材料具有丰富的遗传变异。

本研究通过利用56对SSR引物对来自贵州多个地区的173份地方糯稻品种资源进行遗传多样性分析，旨在明确贵州地方糯稻品种资源间的亲缘关系，为有效利用贵州地方糯稻种质资源和挖掘优异基因提供理论依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

本研究以173份贵州省内不同地区的糯稻种质资源为供试材料，由贵州省农作物品种资源研究所提供。供试材料的名称及来源见表1。

表1 173份供试材料及来源Table 1 173 tested materials and sources

续表1

1.2 DNA提取、PCR扩增和电泳

将173份供试材料室内发芽，至3叶期取鲜嫩叶片，利用CTAB（十六烷基三甲基溴化铵）法提取供试材料基因组DNA。利用均匀分布在水稻12条染色体上的56对SSR引物进行分子标记检测。SSR引物由上海Invitrogen公司合成。PCR扩增采用10μL体系：模板DNA（30～50 ng／μL）2μL，10×PCR Buffer（含Mg2+）1.2μL，dNTP 0.2μL，5 U／μL Taq酶0.1μL，正、反向引物各1μL，ddH2O 4.5 μL。PCR反应程序：94℃预变性3 min，94℃变性30 s，58℃退火30 s，72℃延伸30 s，35个循环，最后72℃延伸10 min，4℃保存。反应产物经10%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳检测。

1.3 数据统计与分析

根据电泳结果，统计SSR电泳的多态性条带，在相同迁移位置上有条带记为“1”，无条带的记为“0”，缺失记为“9”，利用Excel统计整理数据。用Popgene 32进行统计分析，得到等位基因数（Na）、有效等位基因数（Ne）、Shannon信息指数（I）和Nei′s基因多样性指数（H）。

多态性信息指数PICi＝1-

式中：pij为i标记第j个等位基因的频率。

利用NTSYS-pc（Version 2.10 e）中similarity的qualitative data程序计算出种质间的Nei′s遗传相似系数进行UPGMA聚类分析。

2 结果与分析

2.1 SSR多态性和遗传多样性分析

由表2可以看出，56对SSR引物中，所有的引物在供试材料中都表现出多态性，共检测出191个等位基因，每对SSR引物检测出2～7个等位基因，平均为3.41个，94.6%的引物检测出3个及以上等位基因，其中引物RM214的等位基因数最多，为7个，而引物RM113、RM212、RM132等位基因仅为2个。有效等位基因数变化范围为1.03～3.00，平均为1.56个，有效等位基因占45.68%。Nei′s基因多样性指数变化范围为0.03～0.67，平均为0.30。Shannon信息指数变化范围为0.10～1.32，平均为0.57。56个SSR位点的多态信息含量（PIC）变化范围为0.03～0.66，平均为0.30，其中有10个高度多态位点（PIC≥0.50），即RM165、RM322、RM218、RM241、RM31、RM141、RM214、RM444、RM286和RM511；中度多态位点（0.25≤PIC＜0.50）和低度多态位点（PIC＜0.25）分别是18和28个。以上结果表明，173份贵州地方糯稻品种资源的遗传多样性水平较低，遗传基础不够丰富。

表2 56对SSR引物在173份供试材料中的遗传多样性信息Table 2 Genetic diversity information of the 56 pairs of SSR primers in 173 test materials

2.2 SSR标记遗传相似性分析

根据56对SSR引物在173份供试材料所获得的191个等位基因，按Nei的方法利用NTSYS-pc（Version 2.10 e）计算供试品种间的遗传相似系数，以0.02为组距进行次数分布分析，获得遗传相似系数的次数分布图（图1）。供试品种的遗传相似系数变化范围在0.52～1.00，平均为0.76。供试品种的遗传相似系数次数呈单峰分布，遗传相似系数在0.70～0.90之间的占比87.80%；0.70以下和0.90以上的分别占总数的11.10%和1.10%。由此说明，供试贵州地方糯稻品种遗传相似性较高，遗传差异较大的品种数量相对较少。

图1 贵州地方糯稻品种遗传相似系数的次数分布图Fig.1 Frequency distribution of genetic similarity coefficient of local glutinous rice varieties in Guizhou

2.3 贵州地方糯稻品种聚类分析

根据173份地方糯稻品种间的遗传相似系数，使用UPGMA法进行聚类分析。在遗传相似系数为0.65处可将173个糯稻品种划分为籼糯和粳糯两个类群，第Ⅰ类群包含167个地方粳糯品种，占材料总数96.50%；第Ⅱ类群仅包含6个籼糯品种，占总材料数的3.50%，分别是紫云柚糯（130）、三都野猪糯（143）、瓮安杨成糯（145）、麻壳糯（147）、六枝老来红（163）、贵阳顺海大麻谷（167），表明贵州地方糯稻品种多为粳糯材料。在遗传相似系数为0.67处，第Ⅰ类群又可分为2个亚群，分别包含159和8个糯稻品种。第Ⅰ、第Ⅱ类群及亚类群都有来自不同地区的糯稻材料，表明亲缘关系远近与地理位置不相关。

3 讨论

前人对糯稻资源遗传多样性已有较多的研究。杨慧等［13］对云南63个糯稻品种进行遗传多样性分析，表明平均Nei′s基因多样性指数为0.72，得出云南糯稻总体遗传多样性水平较高。姚国新等［14］对50份湖北地方糯稻资源进行遗传多样性分析，发现湖北地方糯稻遗传资源丰富，平均多样性指数和多态信息含量分别为0.71和0.69。Wang等［15］利用36对SSR标记对黔东南禾类资源及临近省份地方糯稻品种进行遗传多样性、遗传分化和亲缘关系检测，发现供试材料平均等位变异数高达24.61，PIC值为0.75，遗传多样性高。马琳等［16］利用21对SSR引物对74份贵州“禾”水稻品种进行遗传多样性研究，发现贵州地方稻种资源整体水平上“禾”品种的遗传相似性较高，遗传背景相对单一。

本研究利用水稻12条染色体的56对SSR引物对来自贵州省不同地区的173份糯稻品种进行遗传相似性和遗传多样性研究，显示贵州地方糯稻品种遗传多样性较低，可能与所选用的SSR分子标记及长期以来地区间品种交流较频繁有关，如农户换种现象普遍所引起的“同种异名”与“异种同名”所导致。

聚类分析结果表明，大多数品种亲缘关系较近，不同类群均有来源于不同地区的糯稻材料，表明供试材料间亲缘关系与地理位置没有相关性。这与李金梅［17］对云南不同来源地的地方稻种进行分析得出地理来源与聚类结果密切相关的结论有所不同。张晓丽等［18］对东南亚及中国部分地方的316个稻种材料分析结果与李金梅的结论相同，认为亲缘关系与地理来源具有相关性。而陈越等［19］对来自云南不同地区的908份水稻种质材料遗传多样性分析认为，聚类结果与地理来源没有相关性，不同来源的种质材料交叉分布于4个类群中。雷启义等［20］通过分析黔东南香禾糯农家品种的遗传多样性，也得出遗传距离与地理来源不完全对应，两者间没有相关性的结论。导致不同研究结论差异的原因可能与材料来源不同有关。供试材料中粳糯占绝大多数，这与贵州特殊的地理生态环境和少数民族喜食糯性食物习惯有关，粳糯也是生产上应用的主要传统水稻品种类型之一［21］。

贵州独特的生态条件造就了丰富的糯稻资源。自20世纪80年代以来杂交水稻的大力推广和当地糯稻品种抗病性差、易倒伏和产量低等原因导致大量糯稻品种被淘汰，部分优良的变异类型在选择过程中丢失［22，23］，使贵州糯稻资源遗传多样性逐渐降低，面临因亲缘关系相近而易遭受病虫害威胁的危险。因此，育种工作者应挖掘优异基因，收集、保存具有丰富遗传基础的种质资源，同时引进国内外优异的稻种资源，拓宽贵州糯稻资源的遗传基础。

4 结论

本研究利用水稻12条染色体的56对SSR引物对来自贵州省内不同地区的173份地方糯稻品种进行遗传相似性和多样性分析，结果表明贵州糯稻品种多为粳糯，遗传多样性较低，不同地区地方糯稻资源遗传背景相似程度较高。