李玉閣，蘇亞中，張大樂，李鎖平

(河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南開封 475004)

中國節(jié)節(jié)麥基于ISSR標(biāo)記的遺傳多樣性分析

李玉閣，蘇亞中，張大樂，李鎖平

(河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河南開封 475004)

為揭示中國節(jié)節(jié)麥的遺傳多樣性并發(fā)掘可能具有獨(dú)特變異的節(jié)節(jié)麥種質(zhì)資源，采用ISSR標(biāo)記對75份中國節(jié)節(jié)麥的遺傳多樣性進(jìn)行分析。結(jié)果表明，篩選出的9條ISSR引物共檢測得到155個(gè)位點(diǎn)，多態(tài)性位點(diǎn)(138個(gè))百分率為89.31%。Nei’s多樣性指數(shù)(He)、Shannon’s信息指數(shù)(I)、基因分化系數(shù)(Gst)和基因流(Nm)分別為0.273 4、0.415 2、0.138 5和3.11，表明中國節(jié)節(jié)麥有較高的遺傳多樣性，群體間有中等程度的遺傳分化。基于簡單相似系數(shù)的UPGMA聚類分析表明，除5份河南和陜西節(jié)節(jié)麥聚類形成獨(dú)立的分支Group 2 (T078、T102和SC1) 和Group 3(SX38和T006)外，絕大多數(shù)節(jié)節(jié)麥均聚類形成較大的分支Group 1，且在Group 1中，除4份節(jié)節(jié)麥(T002、T023、XJ6和XJ49)外，絕大多數(shù)節(jié)節(jié)麥均依據(jù)地理分布分別形成了黃河流域節(jié)節(jié)麥亞組和新疆節(jié)節(jié)麥亞組，在遺傳距離約0.77處，又可依次分為河南、陜西和新疆節(jié)節(jié)麥小分支。二維主成分分析、群體的遺傳一致度和分子變異分析也表明了類似的結(jié)果，同屬于黃河流域節(jié)節(jié)麥亞組的河南、陜西節(jié)節(jié)麥遺傳一致度(S=0.971 8)較高，群體內(nèi)個(gè)體差異是中國節(jié)節(jié)麥變異的主要原因，但兩大亞組和三居群的遺傳差異分別占總變異的18.57%和10.38%?？梢?，不同節(jié)節(jié)麥的地理分布和生境差異，是導(dǎo)致中國節(jié)節(jié)麥居群遺傳分化的主要原因，而聚類分析中單獨(dú)形成獨(dú)立分支Group 2和Group 3的5份黃河流域節(jié)節(jié)麥，可能是具有獨(dú)特遺傳變異的種質(zhì)資源。

中國節(jié)節(jié)麥；ISSR；聚類分析；二維主成分分析；分子變異分析

自然遺傳變異是植物遺傳改良重要的基因資源。節(jié)節(jié)麥(Aegilopstauschii,DD，2n=14)作為普通小麥(TiriticumaestivumL.,AABBDD，2n=42)D基因組的祖先供體種，不僅具有比普通小麥D基因組更豐富的遺傳變異，而且其寶貴基因資源易于通過傳統(tǒng)雜交導(dǎo)入普通小麥，因此，節(jié)節(jié)麥被看作是小麥族中可應(yīng)用于小麥遺傳改良最重要的遺傳資源[1-5]。Mizuno等[6]和Sohail等[7]對世界不同地理分布的節(jié)節(jié)麥種群遺傳結(jié)構(gòu)的分析表明，少數(shù)隸屬于L2譜系2-3亞系的節(jié)節(jié)麥，至少是L2譜系的節(jié)節(jié)麥，主要參與了普通小麥D基因組的起源，而具有更廣泛遺傳變異、隸屬于L1譜系的節(jié)節(jié)麥，沒有參與普通小麥的起源，是小麥遺傳改良重要而豐富的遺傳資源。分布于我國新疆西部的伊犁河谷和黃河流域的節(jié)節(jié)麥，隸屬于L1譜系的節(jié)節(jié)麥，不僅沒有參與普通小麥的起源，且部分來源于河南、陜西的黃河流域節(jié)節(jié)麥，還具有其他譜系節(jié)節(jié)麥所缺乏的獨(dú)特遺傳變異[6]。因此，系統(tǒng)采集中國節(jié)節(jié)麥，對其進(jìn)行廣泛的遺傳多樣性分析，并從中篩選具有獨(dú)特遺傳變異的種質(zhì)資源，無論對節(jié)節(jié)麥的遺傳多樣性保護(hù)，還是對小麥的遺傳改良來講均具有重要的意義。

2006-2008年本課題組對分布于我國河南、陜西、新疆的節(jié)節(jié)麥野生種質(zhì)資源進(jìn)行了系統(tǒng)調(diào)查和采集，并相繼對中國黃河流域[8]和新疆伊犁地區(qū)[9]節(jié)節(jié)麥的SSR遺傳多樣性、HMW-GS組成[10-11]、穗發(fā)芽[12]和抗旱特性[13]進(jìn)行了大規(guī)模的初步調(diào)查和比較分析。為進(jìn)一步揭示中國節(jié)節(jié)麥的遺傳多樣性和居群間的遺傳差異，并從中篩選出具有獨(dú)特變異的寶貴種質(zhì)資源，本研究在黃河流域和新疆節(jié)節(jié)麥SSR遺傳多樣性分析的基礎(chǔ)上，選取有代表性的75份節(jié)節(jié)麥，采用能很好揭示物種內(nèi)遺傳多樣性、且有效性已在伊朗節(jié)節(jié)麥遺傳多樣性分析中得以驗(yàn)證的ISSR分子標(biāo)記[11-17]，進(jìn)行遺傳多樣性分析。

1 材料與方法

1.1 供試材料

75份代表性中國節(jié)節(jié)麥(Aegilopstauchii)種質(zhì)資源(表1)，由河南大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院植物種質(zhì)資源與遺傳實(shí)驗(yàn)室收集并保存。

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 基因組DNA的提取

隨機(jī)選取20粒左右的節(jié)節(jié)麥種子，在溫室中培養(yǎng)5～7 d至黃化苗，采用CTAB法從嫩葉中提取基因組DNA。

1.2.2 ISSR引物的選擇、合成與篩選

首先，選擇Baranduzi等[14]、杜金昆等[16]和馬艷明等[17]研究中得到的擴(kuò)增效果良好的18條ISSR引物，交由上海生物工程科技有限公司合成。然后，根據(jù)遺傳多樣性的SSR分析結(jié)果[8-9]，選取遺傳差異相對較大的部分節(jié)節(jié)麥為材料，對18條ISSR引物作進(jìn)一步篩選，將擴(kuò)增多態(tài)性好、重復(fù)性強(qiáng)的引物作為本研究用于遺傳多樣性分析的引物。

1.2.3 PCR擴(kuò)增及結(jié)果檢測

PCR擴(kuò)增采用15 μL的反應(yīng)體系，包括約50 ng的基因組DNA、100 μmol·L-1的dNTPs、0.5 U的TaqDNA聚合酶(TaKaRa)和0.5 μmol·L-1的ISSR引物。PCR循環(huán)程序：94 ℃預(yù)變性4 min；94 ℃變性30 s，50～60 ℃(根據(jù)引物的Tm值調(diào)節(jié)退火溫度，一般為Tm+2 ℃)退火45 s，72 ℃延伸60 s，32個(gè)循環(huán)；72 ℃延伸15 min。PCR擴(kuò)增產(chǎn)物采用非變性聚丙烯酰胺凝膠電泳和銀染法分別進(jìn)行分離和鑒定，具體方法參照蘇亞蕊等[7]。

1.2.4 ISSR分析結(jié)果的統(tǒng)計(jì)與分析

每條ISSR引物至少PCR擴(kuò)增兩次，只有那些能穩(wěn)定重復(fù)的清晰條帶才作為可能的多態(tài)性條帶進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。在每個(gè)凝膠上，根據(jù)對應(yīng)的ISSR擴(kuò)增條帶的有無記錄條帶，有擴(kuò)增條帶的記為1，沒有擴(kuò)增條帶的記為0，將擴(kuò)增結(jié)果轉(zhuǎn)換成二元矩陣。采用NTsys2.1軟件，基于簡單匹配系數(shù)(simple matching coefficient，SM)，對75份中國節(jié)節(jié)麥進(jìn)行UPGMA(un-weighted pair group method analysis)聚類分析和二維主坐標(biāo)分析(principal coordinates analysis，PCoA)。應(yīng)用POPGENE.32軟件計(jì)算河南、陜西和新疆節(jié)節(jié)麥居群的觀測等位基因數(shù)(observed number of alleles，Na)、有效等位基因數(shù)(effective number of alleles，Ne)、Nei’s基因多樣性指數(shù)(Nei’s gene diversity,He)、Shannon’s信息指數(shù)(Shannon’s information index,I)、多態(tài)位點(diǎn)百分率(percentage of polymorphic loci，PPB)、不同居群間的總基因多樣性(total gene diversity，Ht)、群體內(nèi)的基因多樣性(gene diversity within population，Hs)、群體間的基因多樣性(gene diversity among populations，Dst)、遺傳分化系數(shù)(genetic differentiation coefficient，Gst)、基因流(gene flow，Nm)、Nei’s遺傳距離(genetic distance，D)和遺傳一致度(genetic identity，S)，并依據(jù)遺傳距離進(jìn)行群體聚類和分組。應(yīng)用DCFA軟件對數(shù)據(jù)進(jìn)行轉(zhuǎn)化，然后用AMOVA 1.55軟件進(jìn)一步對中國節(jié)節(jié)麥進(jìn)行分子變異分析。

表1 75份代表性中國節(jié)節(jié)麥材料的編號及來源Table 1 Name and origin of the 75 Chinese Aegilops tauchii accessions

2 結(jié)果與分析

2.1 ISSR-PCR擴(kuò)增結(jié)果

利用篩選出的9條ISSR引物，從75份中國節(jié)節(jié)麥中共檢測得到155條清晰、可重復(fù)、片段大小在120～2 000 bp的PCR條帶，每條引物可擴(kuò)增得到條帶12～24條，多態(tài)性條帶在9～21條，多態(tài)性位點(diǎn)百分率為89.31%(表2)。從引物UBC859的擴(kuò)增結(jié)果(圖1)可以初步看出，新疆伊犁地區(qū)節(jié)節(jié)麥有較高的遺傳相似性，而來自河南、陜西的黃河流域節(jié)節(jié)麥，有較為廣泛的遺傳變異。

表2 篩選出的9條ISSR引物及其擴(kuò)增結(jié)果Table 2 Nine selected primers and their amplified resluts

HN、SX和XJ分別代表河南、陜西和新疆的節(jié)節(jié)麥材料;M代表X174-HaeⅢ digest DNA marker。 下同。

HN，SX and XJ represent the materials from Henan，Shaanxi and Xinjiang provinces,respectively; M represents the X174-HaeⅢ digest DNA marker.The same below.

圖1 引物UBC859的PCR擴(kuò)增結(jié)果

Fig.1 Profiles of PCR products amplified with the primer UBC859

2.2 75份中國節(jié)節(jié)麥ISSR遺傳多樣性的UPGMA聚類分析和二維主成分分析

為進(jìn)一步揭示75份中國節(jié)節(jié)麥的親緣關(guān)系，基于簡單相似系數(shù)，利用NTsys2.1對ISSR遺傳多樣性結(jié)果進(jìn)行聚類分析和二維主成分分析。從聚類結(jié)果(圖2)可以看出，在相似系數(shù)約0.67處，除3份來自河南(T078、T102和T006)和2份來自陜西(SC1和SX38)的節(jié)節(jié)麥分別形成相對獨(dú)立的分支Group 2和Group 3外，其他70份中國節(jié)節(jié)麥形成較大的分支Group 1。而且，除T002、T023、XJ6和XJ49(虛線框表示)這4份材料外，在相似系數(shù)約0.71處，Group 1中來自新疆伊犁地區(qū)的節(jié)節(jié)麥(Sub 1)和來自河南、陜西的黃河流域節(jié)節(jié)麥(Sub 2)又形成了2個(gè)不同的亞組。而在相似系數(shù)約0.77處，分布在黃河流域節(jié)節(jié)麥亞組Sub 2的節(jié)節(jié)麥，又能明確地分為河南、陜西和新疆節(jié)節(jié)麥小分支。對遺傳距離與系統(tǒng)進(jìn)化樹之間的相關(guān)性分析表明，二者存在極顯著的相關(guān)性(r=0.812 6，P<0.01)。對75份節(jié)節(jié)麥的二維主成分分析表明(圖3)，主要代表新疆和黃河流域節(jié)節(jié)麥地理差異的第1、2主坐標(biāo)的方差貢獻(xiàn)率分別為51.41%和6.24%?？梢姡垲惙治雠c主成分分析結(jié)果基本一致，均表明地理隔離是造成黃河流域節(jié)節(jié)麥和新疆伊犁地區(qū)節(jié)節(jié)麥遺傳差異的主要原因。而且，從75份節(jié)節(jié)麥的分布可以直觀看出，新疆節(jié)節(jié)麥的遺傳相似度較高，而來自河南、陜西的黃河流域節(jié)節(jié)麥遺傳多樣性相對豐富，尤其是形成獨(dú)立分支Group 2和Group 3的5份節(jié)節(jié)麥，可能是具有獨(dú)特遺傳變異的節(jié)節(jié)麥種質(zhì)資源。

圖2 75份中國節(jié)節(jié)麥ISSR遺傳多樣性分析的系統(tǒng)聚類圖

圖3 75份中國節(jié)節(jié)麥的二維主坐標(biāo)分析

2.3 中國節(jié)節(jié)麥居群的遺傳多樣性和遺傳分化程度分析

為進(jìn)一步揭示中國節(jié)節(jié)麥群體及不同居群間的遺傳多樣性水平和遺傳分化程度，采用POPGENE.32軟件對河南、陜西和新疆節(jié)節(jié)麥居群的群體基因遺傳多樣性(表3)、群體基因的遺傳分化程度(表4)、三居群間的遺傳一致度和遺傳距離(表5)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算和比較分析，并依據(jù)遺傳距離對不同居群進(jìn)行聚類分析(圖4)。結(jié)果表明，陜西節(jié)節(jié)麥的群體遺傳多樣性水平(He=0.242 0，I=0.366 0)略高于新疆(He=0.239 9，I=0.360 3)和河南(He=0.228 1，I=0.354 7)。新疆節(jié)節(jié)麥的多態(tài)性位點(diǎn)比率最低，僅為71.04%。中國節(jié)節(jié)麥群體的總基因多樣性為0.274 7，不同群體間發(fā)生一定的遺傳分化(Gst=13.85%)，并存在中等程度的基因交流(Nm=3.11)?；谶z傳距離對不同居群節(jié)節(jié)麥的UPGMA聚類結(jié)果也表明，中國節(jié)節(jié)麥可分為黃淮流域節(jié)節(jié)麥和新疆伊犁地區(qū)節(jié)節(jié)麥兩大居群，而河南節(jié)節(jié)麥和陜西節(jié)節(jié)麥有較高的遺傳一致度(S=0.971 8)，遺傳距離較近(D=0.039 7)。采用AMOVA 1.55軟件對黃河流域節(jié)節(jié)麥和新疆伊犁地區(qū)節(jié)節(jié)麥(Groups)及河南、陜西和新疆節(jié)節(jié)麥(populations)的分子變異分析(表6)也進(jìn)一步表明了類似的情況，黃河流域與新疆伊犁地區(qū)節(jié)節(jié)麥的遺傳變異占總變異的18.57%，而河南、陜西、新疆節(jié)節(jié)麥的遺傳變異占總變異的10.38%。群體間存在較明顯的遺傳分化。

表3 不同居群的中國節(jié)節(jié)麥的遺傳多樣性分析Table 3 Genetic diversity of three populations of Chinese Aegilops tauchii accessions

表4 中國節(jié)節(jié)麥群體基因遺傳多樣性的Nei’s分析Table 4 Nei’s analysis of gene diversity of Chinese Aegilops tauchii accessions

表5 三個(gè)中國節(jié)節(jié)麥居群的遺傳一致性和遺傳距離分析Table 5 Genetic distance and similarity among three populations of Chinese Aegilops tauchii accessions

圖4 河南、陜西和新疆節(jié)節(jié)麥居群的UPGMA遺傳距離聚類圖

3 討 論

具有廣泛的地理分布和自然變異的節(jié)節(jié)麥(Aegilopstauschii)，是小麥族野生物種中最重要也最易于用于小麥遺傳改良的寶貴種質(zhì)資源[3-4]。而在我國黃淮麥區(qū)有良好適應(yīng)性的黃河流域節(jié)節(jié)麥，不僅沒有參與普通小麥的起源，隸屬于存在更廣泛遺傳變異的L1居群，且部分來源于河南、陜西的黃河流域節(jié)節(jié)麥，還具有其他節(jié)節(jié)麥所缺乏的獨(dú)特遺傳變異[6-7]。因此，系統(tǒng)采集并開展中國節(jié)節(jié)麥的遺傳多樣性分析，從中篩選具有獨(dú)特遺傳變異的種質(zhì)資源，無論對節(jié)節(jié)麥的物種多樣性保護(hù)，節(jié)節(jié)麥的起源和傳播研究，還是對中國節(jié)節(jié)麥在小麥遺傳改良中的有效利用，均具有重要的理論價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義。

表6 中國節(jié)節(jié)麥群體的分子變異分析Table 6 Analysis of molecular variation of Chinese Aegilops tauchii accessions

目前對節(jié)節(jié)麥的遺傳多樣性分析雖已有不少報(bào)道[7-8,18-22]，但對中國節(jié)節(jié)麥遺傳多樣性和群體間分化程度的比較分析卻并不多[20]。本課題組基于中國節(jié)節(jié)麥對小麥遺傳改良中的重要性，對其進(jìn)行了系統(tǒng)的采集和大規(guī)模的遺傳多樣性分析和相關(guān)優(yōu)良性狀的初步鑒定和分析[8-13]，本研究主要在已開展的黃河流域[8]和新疆伊犁地區(qū)節(jié)節(jié)麥[9]SSR遺傳多樣性分析的基礎(chǔ)上，從中篩選出75份有代表性的中國節(jié)節(jié)麥，進(jìn)一步開展遺傳多樣性的ISSR分析，并期望通過群體間的遺傳分化程度比較和聚類分析，從中篩選出可能具有獨(dú)特遺傳變異的種質(zhì)資源。研究結(jié)果與SSR[8-9,20]的分析基本一致，黃河流域節(jié)節(jié)麥和新疆伊犁節(jié)節(jié)麥有較顯著的遺傳差異。除個(gè)別例外節(jié)節(jié)麥外，絕大多數(shù)中國節(jié)節(jié)麥，可依據(jù)其地理分布進(jìn)行分組，其中，存在地理隔離的新疆伊犁地區(qū)節(jié)節(jié)麥和黃河流域節(jié)節(jié)麥的差異較大，河南和陜西節(jié)節(jié)麥的遺傳一致度較高，不同群體間存在較為明顯的遺傳分化(PHist=0.289，Gst=0.138 5)。按照Buso等[23]的分類，屬于中等程度的遺傳分化。而三群體間的基因流為3.11>1，表明三群體間的遺傳分化可能與遺傳漂變無關(guān)。根據(jù)NTsys、POPGENE和AMOVA分析結(jié)果均可以看出，不同節(jié)節(jié)麥的地理分布和生境差異，可能是造成中國不同居群節(jié)節(jié)麥差異的主要原因。

此外，與Mizuno等[6]和Sohail等[7]對世界不同地理分布的節(jié)節(jié)麥的種群遺傳結(jié)構(gòu)分析類似，本研究也表明，在黃淮麥區(qū)有良好適應(yīng)的黃河流域節(jié)節(jié)麥，部分具有獨(dú)特的遺傳變異。在分析的75份中國節(jié)節(jié)麥，盡管絕大多數(shù)在遺傳距離約0.71處均聚類形成一個(gè)較大的分支Group 1，但有5份來源于河南(T078、T102和T006)和陜西(SC1和SX38)的節(jié)節(jié)麥，卻在聚類分析和二維主成分分析中形成了兩個(gè)明顯獨(dú)立的分支Group 2和Group 3。實(shí)驗(yàn)室前期對黃河流域[11]和新疆伊犁地區(qū)[9]節(jié)節(jié)麥HMW-GS的組分分析也表明，盡管新疆伊犁地區(qū)節(jié)節(jié)麥的HMW-GS組成比較一致(均為2+10亞基組合類型)，黃河流域節(jié)節(jié)麥也以5t+10.5t亞基組合為主要的組合類型(分布頻率高達(dá)96%)，但I(xiàn)SSR分析中位于Group 3的節(jié)節(jié)麥T006，其HMW-GS組卻為分布頻率較低的6.2t+10.4t組合類型。李玉閣[24]對部分中國節(jié)節(jié)麥LMW-GS和α-、γ-醇溶蛋白的基因克隆和分子特征分析也表明，T006和SC1的LMW-GS基因與對品質(zhì)可能有較大貢獻(xiàn)的D3-2和D3-4單倍型有較高的同源性，其α-、γ-醇溶蛋白基因的分子特征上存在獨(dú)特的遺傳變異。其α-醇溶蛋白基因部分與A、B基因組來源的α-醇溶蛋白基因有更高的同源性，不含或含有較少的、可誘發(fā)人類最常見的一種慢性遺傳性疾病-乳糜瀉(celiac diesease，CD)的免疫優(yōu)勢多肽，其絕大部分γ-醇溶蛋白也與B基因組來源的、存在于強(qiáng)筋優(yōu)質(zhì)小麥的基因有更高的同源性，在N-末端重復(fù)區(qū)含有一個(gè)額外的半胱氨酸殘基。因此，綜合以上分析結(jié)果，本研究推測這5份節(jié)節(jié)麥，至少是實(shí)驗(yàn)已開展分析的T006和SC1，可能是節(jié)節(jié)麥遺傳多樣性保護(hù)和小麥遺傳改良可利用的獨(dú)特種質(zhì)資源。對其LMW-GS和α-、γ-醇溶蛋白的基因獨(dú)特分子特征及其在小麥品質(zhì)改良和CD預(yù)防中的應(yīng)用價(jià)值的進(jìn)一步深入分析和鑒定，目前正在的試驗(yàn)中。

有關(guān)中國黃河流域節(jié)節(jié)麥和新疆節(jié)節(jié)麥的傳播關(guān)系，目前尚存在一定爭議。有研究[8,19-20,25-26]認(rèn)為黃河流域節(jié)節(jié)麥可能是作為普通小麥的伴生種，從伊朗經(jīng)絲綢之路傳入我國的，而新疆伊犁地區(qū)節(jié)節(jié)麥?zhǔn)侵袞|節(jié)節(jié)麥野生居群在東部的延續(xù)，二者不存在直接的傳播關(guān)系。也有研究[27]認(rèn)為，中國節(jié)節(jié)麥至少起源于兩個(gè)不同的居群，新疆節(jié)節(jié)麥可能起源于黃河流域節(jié)節(jié)麥，但也不排除黃河流域節(jié)節(jié)麥?zhǔn)菑男陆畟鞑ザ鴣淼目赡?。而本研究中對中國?jié)節(jié)麥的ISSR遺傳多樣性的聚類分析也發(fā)現(xiàn)，在系統(tǒng)進(jìn)化樹中有兩份河南節(jié)節(jié)麥(T002和T023)聚類在了新疆亞組，而兩份新疆節(jié)節(jié)麥(XJ6和XJ49)卻聚類在了黃河流域節(jié)節(jié)麥亞組，與陜西節(jié)節(jié)麥有更高的同源性?？梢?，對代表性中國節(jié)節(jié)麥、以及在聚類分析中處于特殊地位的節(jié)節(jié)麥與國外節(jié)節(jié)麥，采用更多的分子標(biāo)記類型、進(jìn)行更廣泛的遺傳多樣性分析，也有望為揭示黃河流域節(jié)節(jié)麥和新疆節(jié)節(jié)麥的傳播關(guān)系研究，提供更多的證據(jù)和參考。

[1]DVORAK J,LUO M C,YANG Z L,etal.The structure of theAegilopstauschiigenepool and the evolution of hexaploid wheat [J].TheoreticalandAppliedGenetics,1998,97(4):657.

[2]REIF J C,ZHANG P,DREISIGACKER S,etal.Wheat genetic diversity trends during domestication and breeding [J].TheoreticalandAppliedGenetics,2005,110(5):859.

[3]NAGHAVI M R,MARDI M.Characterization of genetic variation among accessions ofAegilopstauschii[C].Proceedings Asia Pacific Conference on Plant Tissue and Agribiotechnology,2010,18(1):93-96.

[4]SOHAIL Q,INOUE T,TANAKA H,etal.Applicability ofAegilopstauschiidrought tolerance traits to breeding of hexaploid wheat [J].BreedingScience,2011,61(4):347.

[5]SINGH S,CHAHAL G S,SINGH P K,etal.Discovery of desirable genes in the germplasm pool ofAegilopstauschiiCoss.[J].IndianJournalofGeneticsandPlantBreeding,2012,72(3):271.

[6]MIZUNO N,YAMASAKI M,MATSUOKA Y,etal.Population structure of wild wheat D-genome progenitorAegilopstauschiiCoss.: implications for intraspecific lineage diversification and evolution of common wheat [J].MolecularEcology,2010,19(5):999.

[7]SOHAIL Q,SHEHZAD T,KILIAN A,etal.Development of diversity array technology (DArT) markers for assessment of population structure and diversity inAegilopstauschii[J].BreedingScience,2012,62(1):38.

[8] 蘇亞蕊,張大樂,徐守明,等.粗山羊草居群間遺傳分化及多樣性的SSR分析[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2010,30(4):969.

SU Y R,ZHANG D L,XU S M,etal.Genetic diversity and differentiation in differentAegilopstauschiipopulations revealed by SSR [J].ActaEcologicaSinica,2010,30(4):969.

[9] 賀松濤.新疆節(jié)節(jié)麥遺傳多樣性分析及耐鹽材料的篩選[D].開封：河南大學(xué),2010:29.

HE S T.Analysis of genetic diversity forAegilopstauschiiin Xinjiang and identifition for salt-tolerance [D].Kaifeng: Henan University,2010:29.

[10] 蘇亞蕊,張大樂,張 明,等.黃河中游粗山羊草三種y-型高分子量谷蛋白亞基的鑒定、克隆及系統(tǒng)進(jìn)化分析[J].作物學(xué)報(bào),2009,35(7):1244.

SU Y R,ZHANG D L,ZHANG M,etal.Characterization,molecular cloning and phylogenetic analysis of three y-type high molecular weight glutenin subunit genes fromAegilopstauschiiof the Middle Reaches of Yellow River [J].ActaAgonomicaSinica,2009,35(7):1244.

[11] 張 明,蘇亞蕊,張大樂,等.黃河中游地區(qū)粗山羊草高分子量谷蛋白亞基組成分析[J].華北農(nóng)學(xué)報(bào),2008,23(3):28.

ZHANG M,SU Y R,ZHANG D L,etal.The analyse of allelic composition of the HMW glutenin subunits inAegilopstauschiiin Middle Reaches of the Yellow River [J].ActaAgriculturaeBoreali-Sinica,2008,23(3):28.

[12] 蘇亞蕊,劉新浩,張大樂,等.黃河中游地區(qū)節(jié)節(jié)麥抗穗發(fā)芽的鑒定與分析[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào),2011,12(6):1004.

SU Y R,LIU X H,ZHANG D L,etal.Screening and analysis of pre-harvest sprouting resistant germplasm fromAegilopstauschiis in the Middle Reaches of the Yellow River [J].JournalofPlantGeneticResources,2011,12(6):1004.

[13] 方 圓.節(jié)節(jié)麥抗旱性種質(zhì)資源篩選及其轉(zhuǎn)錄組分析[D].開封: 河南大學(xué),2014:61.

FANG Y.The drought resistant germplasm screening and transcriptome analysis ofAegilopstauschii[D].Kaifeng: Henan University,2014:61.

[14]BARANDUZI J A,SOFALIAN O,ZAKARIA A R,etal.Assessment of genetic diversity inAegilopsspecies in North-West of Iran using ISSR marker [J].YüzüncüYlUniversityJournalofAgriculturalSciences,2013,2:66.

[15]DASHCHI S,MANDOULAKANI B A,DARVISHZADE R,etal.Molecular similarity relationships among Iranian bread wheat cultivars and breeding lines using ISSR markers [J].NotulaeBotanicaeHortiAgrobotaniciCluj-Napoca,2012,40(2):254.

[16] 杜金昆,姚穎垠,倪中福,等.普通小麥、斯卑爾脫小麥、密穗小麥和輪回選擇后代材料ISSR分子標(biāo)記遺傳差異研究[J].遺傳學(xué)報(bào),2002,29(5):445.

DU J K,YAO Y Y,NI Z F,etal.Genetic diversity revealed by ISSR molecular marker in common wheat spelt,compactum and progeny of recurrent selection [J].ActaGeneticaSinica,2002,29(5):445.

[17] 馬艷明,李斯深,范玉頂,等.黃淮麥區(qū)小麥品種的ISSR位點(diǎn)遺傳多樣性分析[J].植物遺傳資源學(xué)報(bào),2006,7(1):13.

MA Y M,LI S S,FAN Y D,etal.Genetic diversity of ISSR loci for wheat cultivars of Huang-Huai winter wheat region [J].JournalofPlantGeneticResources,2006,7(1):13.

[18]JAASKA V.Aspartate aminotransferase and alcohol dehydrogenase isoenzymes: Intraspecific differentiation inAegilopstauschiiand the origin of the D genome polyploids in the wheat group [J].PlantSystematicsandEvolution,1981,137(4):259.

[19]PESTSOVA E,GANAL M W,RODER M S.Isolation and mapping of microsatellite markers specific for the D genome of bread wheat [J].Genome,2000,43(4):689.

[20]WEI H T,LI J,PENG Z S,etal.Relationships ofAegilopstauschiirevealed by DNA fingerprints: The evidence for agriculture exchange between China and the West [J].ProgressinNaturalScience,2008,18:1525.

[21] 王亞娟,王長有,劉新倫,等.基于SSR標(biāo)記的粗山羊草遺傳多樣性分析 [J].農(nóng)業(yè)生物技術(shù)學(xué)報(bào),2010,18(3):493.

WANG Y J,WANG C Y,LIU X L,etal.Genetic diversity ofAegliopstauschiibased on SSR marker [J].JournalofAgriculturalBiotechnology,2010,18(3):493.

[22] 蘭秀錦,魏育明,王志容,等.中國節(jié)節(jié)麥與中東節(jié)節(jié)麥的醇溶蛋白遺傳多樣性比較研究 [J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1999,17(4):245.

LAN X J,WEI Y M,WANG Z R,etal.Gliadin comparison betweenAegilopstauschiiCosson from China and Middle-East [J].JournalofSichuanAgriculturalUniversity,1999,17(4):245.

[23]BISO G S C,RANGEL P H,FERREIRA M E.Analysis of genetic variability in South American wild rice populations (Oryzaglumaepatula) with isozymes and RAPD markers [J].MolecularEcology,2002,7(1):107．

[24] 李玉閣.普通小麥和中國節(jié)節(jié)麥LMW-GS和α-,γ-醇溶蛋白基因的克隆與序列分析[D].開封：河南大學(xué),2014:135.

LI Y G.Molecular cloning and sequence analysis of LMW-GS,α-,γ-gliadin genes from common wheat andAegilopstauschiinative to China [D].Kaifeng:Henan University,2014:135.

[25] 陳文杰,劉登才.基于高分子谷蛋白基因的中國節(jié)節(jié)麥系統(tǒng)關(guān)系[EB/OL].北京：中國科技論文在線,(2012-12-19)[2016-04-01].http:// www.paper.edu.cn /releasepaper /content/201212-489.

CHEN W J,LIU D C.Phylogenetic relationship among ChineseAegilopstauschiiaccessions based on high-molecular-weight glutenin genes [EB/OL].Beijing：Sciencepaper online,(2012-12-19)[2016-04-01].http:// www.paper.edu.cn / releasepaper /content/201212-489.

[26] 顏 濟(jì),楊俊良,崔乃然,等.新疆伊犁地區(qū)的節(jié)節(jié)麥 (AegilopstauschiiCosson)[J].作物學(xué)報(bào),1984,10(1):1.

YAN J,YANG J L,CUI N R,etal.AegilopstauschiiCosson in Yili,Xinjiang [J].ActaAgronomicaSinica,1984,10(1):1.

[27] 王 慶,黃 林,袁中偉,等.中國新疆與黃河流域節(jié)節(jié)麥的傳播關(guān)系[J].四川農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2010,28(4):407.

WANG Q,HUANG L,YUAN Z W,etal.Transimission relationship betweenAegilopstauchiiCossons in Xinjiang and Yellow River basin in China [J].JournalofSichuanAgriculturalUniversity,2010,28(4):407.

Genetic Diversity ofAegilopstauchiiAccessions Native to China Revealed by ISSR Markers

LI Yuge,SU Yazhong,ZHANG Dale,LI Suoping

(College of Life Science,Henan University,Kaifeng,Henan 475004,China)

In order to reveal the genetic diversity ofAegilopstauchiiaccessions native to China extensively and screen some beneficial wild resources with individual genetic variation,ISSR markers were used to assess the genetic diversity of 75 ChineseAegilopstauchiiaccessions. Nine ISSR primers produced 138 (89.31%) polymorphic bands out of 155 bands in total. Genetic parameters including average number of effective alleles (Ne=1.471 5),Nei’s gene diversity (He=0.273 4),Shannon’s information index (I=0.415 2),and gene differentiation coefficient (Gst=0.138 5) revealed a high level of genetic diversity and middle level of gene flow maintained in ChineseAelilopstauchiipopulations.A dendrogram constructed on the basis of cluster analysis of similarity simple coefficient clustered all the samples in three main groups 1,2 and 3. Although most of accessions except for T002,T023,XJ6 and XJ49 were placed into group 1 with two subgroups (sub 1 and sub 2),regarding to their different locations (Yellow River basin and Yili River Valley in Xinjiang). There were still five accessions from Henan and Shaanxi provinces clustered in group 2 (T078,T102 and SC1),and group 3 (SX38 and T006). The further two-dimensional principal coordinates analysis (PCoA),the analysis on the genetic distance and similarity among Henan,Shaanxi and Xinjiang populations and the analysis of molecular variance (AMOVA) also confirmed the results that the genetic similarity of Henan and Shaanxi was highest among the three populations. 18.57% of the variance was due to the differences between Yellow River basin and Yili Valley,and 10.38% of the variance was due to differences among populations of Henan,Shaanxi and Xinjiang and the remaining 71.05% was due to differences within populations. Thus,it was suggested that the high genetic diversity of ChineseAegilopstauchiiwas attributable to geographic isolation,and the five accessions constituted two independent groups 2 and 3 maybe the beneficial wild resources with individual genetic variations.

Aegilopstauchiiof China; ISSR; Phylogenic analysis; PCoA; AMOVA

時(shí)間：2017-01-03

2016-06-06

2016-12-15

國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目(31271713)；河南省高等學(xué)校重點(diǎn)科研項(xiàng)目(15A180011)

E-mail：lygzixiu@henu.edu.cn

李鎖平(E-mail：lisuoping@henu.edu.cn)

S512.9；S330

A

1009-1041(2017)01-0030-10

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1359.S.20170103.1625.010.html