宋遠(yuǎn)方，夏騰飛，徐金青，王寒冬，沈裕虎，3，王 蕾，3

(1.中國(guó)科學(xué)院 高原生物適應(yīng)與進(jìn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西北高原生物研究所，西寧 810001；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100039；3.青海省作物育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810001)

334份青藏高原野生大麥群體結(jié)構(gòu)及連鎖不平衡水平分析

宋遠(yuǎn)方1,2，夏騰飛1,2，徐金青1,2，王寒冬1，沈?；?，3，王 蕾1，3

(1.中國(guó)科學(xué)院 高原生物適應(yīng)與進(jìn)化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西北高原生物研究所，西寧 810001；2.中國(guó)科學(xué)院大學(xué)，北京 100039；3.青海省作物育種重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，西寧 810001)

利用1 389個(gè)DArT標(biāo)記對(duì)334份青藏高原西藏野生大麥材料進(jìn)行遺傳多樣性、群體結(jié)構(gòu)和連鎖不平衡水平分析。結(jié)果顯示，參試群體DArT標(biāo)記的多態(tài)性信息含量(PIC)值為0.005 6～0.500 0，平均值為0.248 9。運(yùn)用貝葉斯、主坐標(biāo)分析2種方法對(duì)野生大麥的群體結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究。結(jié)果顯示參試材料存在明顯的群體分層，各個(gè)亞群中的個(gè)體不同來源、不同棱形、不同皮裸性混雜分布。以標(biāo)記位點(diǎn)間的相關(guān)系數(shù)平方(r2)作為衡量連鎖不平衡(LD)水平的參數(shù)，在整體上，LD水平隨著遺傳距離的增加遞減，各個(gè)染色體內(nèi)也有相同的趨勢(shì)，不同染色體的LD水平不同。以r2=0.2為閾值統(tǒng)計(jì)，大于0.2的位點(diǎn)組合中，P<0.001的位點(diǎn)組合比例為3.31%，r2的平均值為0.454；群體的LD衰減距離為0.3 cM，衰減較快。青藏高原地區(qū)野生大麥群體結(jié)構(gòu)和連鎖不平衡水平的研究為雜交育種和關(guān)聯(lián)圖譜的構(gòu)建奠定了良好的基礎(chǔ)。

大麥；DArT標(biāo)記；群體結(jié)構(gòu)；連鎖不平衡

大麥栽培歷史悠久，是世界上第四大糧食作物[1]。大麥?zhǔn)寝r(nóng)藝學(xué)上重要的大基因組作物，具有大量的品種，在世界范圍內(nèi)廣泛分布[2]。中國(guó)大麥遺傳資源豐富，但其遺傳多樣性在地區(qū)間有很大的差異[3]。野生二棱皮大麥(Hordeumspontaneum)是現(xiàn)在栽培大麥的祖先，在新石器時(shí)期就被馴化作為一種糧食作物[4]。青藏高原及其邊緣地區(qū)被認(rèn)為是栽培大麥的馴化中心之一[5]，該地區(qū)有豐富的野生大麥資源分布。該地區(qū)野生大麥無分布群落，主要與農(nóng)作物混生，不同變種呈現(xiàn)重疊分布，穗和籽粒的深色型比例大，尤以黑殼類型豐富而廣布[6]。分類上，主要為野生二棱大麥(Hordeumspontaneum)、野生六棱大麥(Hordeumagtiocrithon)2個(gè)亞種，分別有12個(gè)和36個(gè)變種，其中野生二棱退化型和裸粒型是世界罕見的珍貴遺傳資源[6]，是青藏高原地區(qū)青稞育種研究中可利用的重要種質(zhì)資源。

近年來，國(guó)內(nèi)外研究者對(duì)1 a生野生大麥開展了農(nóng)藝性狀與品質(zhì)性狀分析[7-8]、遺傳多態(tài)性分析[9-12]和多種非生物脅迫抗性如干旱[13]、酸鋁[14]和鹽害[15]等性狀的鑒定和優(yōu)異種質(zhì)的發(fā)掘，這些研究表明青藏高原野生大麥具有豐富的遺傳多樣性和遺傳變異。Dai等[5]研究表明，近東地區(qū)的野生大麥遺傳多樣性高于青藏高原野生大麥，參試野生大麥材料分為4個(gè)亞群，青藏高原野生大麥和近東地區(qū)野生大麥分在不同的亞群。Wu等[16]對(duì)188份青藏高原野生大麥的群體結(jié)構(gòu)和LD水平研究發(fā)現(xiàn)參試野生大麥群體分為8個(gè)亞群。但是Wang等[12]對(duì)90份野生大麥(青藏高原野生大麥45份，中東地區(qū)野生大麥45份)的遺傳多樣性研究表明，青藏高原地區(qū)野生大麥的遺傳多樣性高于中東地區(qū)野生大麥，聚類分析結(jié)果表明青藏高原野生大麥和中東地區(qū)野生大麥分在兩個(gè)亞群中。Khodayari等[17]利用22個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記對(duì)來自于伊朗的94份野生大麥進(jìn)行遺傳多樣性研究，結(jié)果表明野生大麥具有較高的遺傳多態(tài)性。Zhang等[18]利用49對(duì)SSR引物對(duì)240份國(guó)內(nèi)和60份國(guó)外大麥材料的遺傳多樣性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)國(guó)內(nèi)外材料遺傳基礎(chǔ)組成差異較大。Ivandic等[19]利用33 個(gè)SSR標(biāo)記對(duì)以色列、土耳其和伊朗的39 份野生大麥基因型的遺傳多樣性研究表明，大多數(shù)材料能按國(guó)家歸類。Cai等[20]研究表明西藏野生大麥遺傳多樣性豐富，基因組LD水平栽培大麥高于野生大麥。Russell等[21]研究表明“新月沃地”地區(qū)的野生大麥與地方品種大麥相比具有較高的遺傳多樣性，大麥地方品種與野生大麥相比具有較高的LD水平。

種質(zhì)資源是育種的物質(zhì)基礎(chǔ)，對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確分析和評(píng)價(jià)是合理利用資源的前提[22]，充分了解自己所擁有的育種材料的遺傳變異程度是十分必要。本研究利用1 389個(gè)DArT標(biāo)記對(duì)334份青藏高原野生大麥的遺傳多樣性、群體結(jié)構(gòu)及連鎖不平衡水平進(jìn)行系統(tǒng)研究分析，旨在拓寬親本資源，為野生大麥在育種中的利用提供理論指導(dǎo)。

1 材料與方法

1.1 材 料

參試材料為334份野生大麥材料，分別來自西藏、青海、四川3省區(qū)，包括野生二棱皮大麥95份，野生二棱裸大麥59份，野生六棱皮大麥125份，野生六棱裸大麥55份(圖1)。所有參試材料由國(guó)家作物種質(zhì)庫(kù)青海復(fù)份庫(kù)提供。

圖1 334份參試材料地理分布Fig.1 Geographical distribution of 334 accessions

1.2 試驗(yàn)方法

1.2.1 DNA提取 每個(gè)大麥材料取5粒種子種于培養(yǎng)皿中，2周后取新鮮葉片采用改進(jìn)的CTAB法(Stewart Jr&Via,1993)進(jìn)行基因組DNA的提取。

1.2.2 DArT標(biāo)記基因組掃描 基因組DNA質(zhì)量濃度調(diào)至約100 mg/L，每個(gè)材料取20 μL送交澳大利亞Diversity Arrays Technology Pty Ltd.公司進(jìn)行全基因組DArT標(biāo)記掃描(http://www.triticarte.com.au)。芯片型號(hào)為Barley PstI(BstNI)(1.7)。通過3次獨(dú)立試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證其基因分型質(zhì)量。

1.3 數(shù)據(jù)分析

每個(gè)DArT標(biāo)記的多態(tài)性信息含量(Polymorphism information content,PIC)按照下列公式計(jì)算：PIC=1-∑(pi)2。式中，pi為i個(gè)等位基因在群體中出現(xiàn)的頻率[23]，該參數(shù)使用POWERMARKER 3.25軟件進(jìn)行計(jì)算[24]。

群體結(jié)構(gòu)的分析采用2種方法。首先，利用Pritchard等[25]提出的貝葉斯模型的方法，使用STRUCTURE 2.2軟件進(jìn)行群體結(jié)構(gòu)的劃分。具體過程為，設(shè)定群體數(shù)(K)為1～16,并假定位點(diǎn)都是獨(dú)立的。將MCMC(Markov Chain Monte Carlo)的不作數(shù)迭代(Length of burn-in period)設(shè)為100 000次，再將不作數(shù)迭代后的MCMC設(shè)為1 000 000次。每個(gè)K值進(jìn)行10次運(yùn)算，進(jìn)行3次重復(fù)運(yùn)算。每次運(yùn)算軟件產(chǎn)生1個(gè)Q矩陣，得到相應(yīng)材料的Q值(第i材料其基因組變異源于第K群體的概率)。利用CLUMM軟件[26]將10次運(yùn)算的Q矩陣結(jié)果進(jìn)行整合。其次，利用NTSYS 2.1軟件進(jìn)行主坐標(biāo)分析。運(yùn)算中用基于Nei氏距離的遺傳相似性矩陣。

群體連鎖不平衡(LD)水平的分析，以標(biāo)記位點(diǎn)間的相關(guān)系數(shù)平方(r2)，作為衡量連鎖不平衡的參數(shù)[27]。用2種形象化的方式來表示：LD衰減圖和LD矩陣。LD衰減圖是以連鎖不平衡參數(shù)r2和標(biāo)記位點(diǎn)間的遺傳距離作散點(diǎn)圖，表示一個(gè)區(qū)域內(nèi)的LD分布情況；LD矩陣是某基因組內(nèi)或染色體上多態(tài)性位點(diǎn)間的LD線性排列。以r2= 0.2作為閾值檢測(cè)LD衰減。LD的計(jì)算在TASSEL軟件中實(shí)現(xiàn)。

2 結(jié)果與分析

2.1 參試野生大麥的遺傳多樣性分析

通過3次獨(dú)立重復(fù)控制DArT標(biāo)記基因分型的質(zhì)量，結(jié)果顯示重復(fù)性為95.8%～100%，其中重復(fù)率在99%以上的標(biāo)記占80%，說明基因分型結(jié)果重現(xiàn)性良好。 用2 304個(gè)DArT標(biāo)記進(jìn)行參試材料的全基因組掃描，最終有1 389個(gè)標(biāo)記在參試群體中表現(xiàn)出多態(tài)性，其中有染色體位置信息的標(biāo)記共698個(gè)，覆蓋基因組長(zhǎng)度為1 136.060 0 cM(表1)。

DArT標(biāo)記為顯性標(biāo)記，所以其PIC值為0～0.5。參試野生大麥群體中，所用DArT標(biāo)記的PIC值變異為0.005 6～0.500 0，平均值為0.248 9。不同染色體DArT標(biāo)記PIC平均值變化較大，其中6H染色體PIC平均值最高，為0.291 2；4H染色體PIC平均值最低，為0.186 2(表1)。

2.2 參試野生大麥群體結(jié)構(gòu)分析

運(yùn)用貝葉斯模型和主坐標(biāo)分析方法，對(duì)334份青藏高原野生大麥材料進(jìn)行群體結(jié)構(gòu)估測(cè)。貝葉斯方法結(jié)果顯示，每次重復(fù)的LnP(D)值呈持續(xù)增大且無明顯的拐點(diǎn)出現(xiàn)，無法直接確定合理的K值(圖2-a)。對(duì)Q矩陣進(jìn)行重復(fù)性檢測(cè)，K=2或K=5時(shí)各重復(fù)間相關(guān)系數(shù)r>0.99(P<0.01)，因此，可以初步確定K的合理取值應(yīng)該是2或者5；ΔK的計(jì)算結(jié)果表明，K=2或者K=5時(shí)，ΔK達(dá)到峰值(圖2-b)。K=2時(shí)，如果將參試野生大麥材料分為2個(gè)亞群(WPOP1、WPOP2)，有243份材料的Q值≥0.8，占參試材料的72.75%，2個(gè)亞群中不同地理來源、不同棱型和不同皮裸性的材料混雜分布(表2)。當(dāng)K=5時(shí)，情況亦然。

表1 全基因組和不同染色體上DArT標(biāo)記分布及其PIC值Table 1 Distribution of DArTs on genome and different chromosomes and the mean of PIC

用1 251個(gè)多態(tài)性標(biāo)記進(jìn)行基于Nei氏距離的主坐標(biāo)分析(去掉缺失大于10%的標(biāo)記)，結(jié)果表明前3個(gè)主成分可累計(jì)解釋31.71%的分子變異(分別為12.08%、11.81%、7.82%)。利用每個(gè)材料在3個(gè)主坐標(biāo)中對(duì)應(yīng)的特征向量做三維散點(diǎn)圖(圖3)，直觀反映出群體材料間的聚類關(guān)系。將在貝葉斯方法中Q值<0.8的材料記為Admixed個(gè)體，圖3-a和圖3-b中的顏色標(biāo)定同貝葉斯方法中不同亞群中Q值≥0.8的材料顏色一致。結(jié)果顯示，主坐標(biāo)分析與貝葉斯方法結(jié)果基本一致，不同棱型、不同皮裸性和不同地理來源的野生大麥混雜分布(圖3-c)，這同青藏高原野生大麥混居的地理分布特征一致。

2.3 參試野生大麥基因組連鎖不平衡分析

用554個(gè)已知染色體位置信息的多態(tài)性DArT標(biāo)記進(jìn)行參試材料群體基因組連鎖不平衡分析(去除缺失大于20%和MAF小于5%的標(biāo)記)。以標(biāo)記位點(diǎn)間的相關(guān)系數(shù)平方(r2)作為衡量連鎖不平衡性的參數(shù)。結(jié)果顯示，參試材料群體基因組內(nèi)存在一定程度的連鎖不平衡性，統(tǒng)計(jì)概率(P<0.001)支持的LD成對(duì)位點(diǎn)占所有位點(diǎn)組合的比例為8.100%，其r2平均值為0.082，整體LD水平較低。由于4H染色體上可用的DArT標(biāo)記僅有37個(gè)且分布不均勻，在下面不作分析。不同染色體上得到統(tǒng)計(jì)概率支持的(P<0.001)的成對(duì)位點(diǎn)數(shù)比例不同，其中2H上得到統(tǒng)計(jì)概率支持的成對(duì)位點(diǎn)數(shù)比例最大為13.690%，5H最小，為6.290%。5H成對(duì)位點(diǎn)的r2平均值最大(0.215)，1H成對(duì)位點(diǎn)的r2平均值最小(0.093)。 一般情況下，以r2=0.2閾值，認(rèn)為r2高于該閾值時(shí)，連鎖不平衡是由遺傳連鎖造成的[26]。以r2=0.2為閾值，整體上r2≥0.2的LD成對(duì)位點(diǎn)數(shù)占得到統(tǒng)計(jì)概率支持成對(duì)位點(diǎn)數(shù)的3.310%，r2平均值為0.454。不同染色體r2≥0.2的LD成對(duì)位點(diǎn)數(shù)比例和其r2平均值也不盡相同，5H上r2≥0.2的LD成對(duì)位點(diǎn)數(shù)的比例最高為18.520%，其r2平均值也最大(0.805),1H上r2≥0.2的LD成對(duì)位點(diǎn)數(shù)的比例最低為5.240%，但是r2平均值最小的染色體是2H。同一染色體內(nèi)的r2≥0.2的LD成對(duì)位點(diǎn)數(shù)(9.640%)和r2平均值(0.552)均大于不同染色體間的數(shù)值，說明參試材料群體基因組內(nèi)處于LD的成對(duì)位點(diǎn)主要來自于染色體內(nèi)部而非不同染色體間。從整體上看，參試群體基因組LD隨著標(biāo)記間遺傳距離的增大而減弱。如果將整個(gè)基因組或不同染色體劃分為5個(gè)區(qū)段，可以發(fā)現(xiàn)，隨著遺傳距離增大，LD成對(duì)位點(diǎn)的r2平均值急劇減小，且這種變化主要集中在3 cM位置附近。從不同染色體來看，遺傳距離≤3 cM時(shí)，5H上的LD成對(duì)位點(diǎn)r2平均值最大，1H上的LD成對(duì)位點(diǎn)r2平均值最小(圖4-a)。

a.LnP(D) 值重復(fù)性檢測(cè)The repeatability test of LnP(D)；b.ΔK值的變化The variance of ΔK；c,d.K=2或K=5時(shí)參試材料群體結(jié)構(gòu)The population structure of accessions whenK=2 orK=5

圖2 參試材料群體結(jié)構(gòu)估測(cè)
Fig.2 The estimate of population structure for accessions

表2 各個(gè)亞群中參試野生大麥材料的分布情況Table 2 Distribution of different wild type barley in subpopulations

圖3 參試野生大麥材料基于Nei氏距離的主坐標(biāo)分析Fig.3 Principal coordinate analysis of wild barley accessions based on a Nei’s distance matrix

LD衰減所延伸的距離決定著關(guān)聯(lián)分析所需使用的標(biāo)記多寡及關(guān)聯(lián)分析的精度。對(duì)DArT成對(duì)位點(diǎn)r2值對(duì)遺傳距離(cM)進(jìn)行回歸分析發(fā)現(xiàn)(圖4-b)，參試野生大麥群體DArT成對(duì)位點(diǎn)r2值隨著遺傳距離衰減迅速衰減且遵循方程：y=aln(x)+b。當(dāng)r2=0.2時(shí)，整個(gè)基因組LD衰減距離僅為0.3 cM。不同染色體LD衰減水平差異很大，7H上LD衰減距離僅為0.035 cM，而5H LD衰減距離最大達(dá)到5.8 cM，說明每條染色體承受不同的選擇壓(表3)。

3 討 論

3.1 參試野生大麥遺傳多樣性分析

Dai等[5]利用DArT標(biāo)記的研究結(jié)果表明，近東地區(qū)野生大麥的遺傳多樣性(PIC=0.379)要高于青藏高原野生大麥(PIC=0.353)，也高于本研究參試野生大麥的遺傳多樣性水平(PIC=0.248 9)。其原因可能是近東地區(qū)的野生大麥群體分布遠(yuǎn)離大麥等作物種植區(qū)，其多樣性能得以較為完整保留。而青藏高原地區(qū)的野生大麥?zhǔn)且砸安菪问皆谔镩g地頭與栽培大麥等作物共生，且不同棱型、不同皮裸性的野生大麥交錯(cuò)分布，野生大麥與栽培大麥或不同類型群體間存在基因滲透，造成野生大麥多樣性降低。同時(shí)，青藏高原環(huán)境嚴(yán)酷，對(duì)野生大麥群體適應(yīng)性可能會(huì)產(chǎn)生某種定向自然選擇過程，從而降低青藏高原野生大麥的遺傳多樣性。盡管如此，研究結(jié)果表明，青藏高原野生大麥的遺傳多樣性(PIC=0.248 9)依然高于農(nóng)家品種(PIC=0.212 5)和育成品種(PIC=0.245 8)[28-29]，表明馴化家養(yǎng)過程中，為了適應(yīng)復(fù)雜的地理環(huán)境和人類需求，野生大麥經(jīng)歷了嚴(yán)苛的自然選擇和人工選擇，基因組內(nèi)有若干基因位點(diǎn)因其等位基因丟失而導(dǎo)致該位點(diǎn)多樣性喪失，導(dǎo)致遺傳多樣性降低。

圖4 參試野生大麥群體基因組及不同染色體的LD衰減Fig.4 LD decay as calculated across genome and different chromosomes of wild barley accessions

項(xiàng)目Item基因組Genome染色體內(nèi)Intra-chr染色體間Inter-chr1H2H3H4H5H6H7HP<0.001標(biāo)記對(duì)比例/%Percentageofpairsinsig.P<0.0018.10010.6407.63012.72013.69013.4508.3306.2907.7508.990P<0.001標(biāo)記對(duì)r2平均值A(chǔ)verager2ofpairsinsig.0.0820.1210.0720.0930.1060.1200.2230.2150.1200.123r2>0.2標(biāo)記對(duì)比例/%PercentageofpairsinLDr2>0.23.3109.6401.6805.2408.14010.59028.00018.52012.2209.110r2>0.2標(biāo)記對(duì)r2平均值A(chǔ)verager2ofpairsinLD0.4540.5520.3080.4790.4620.4560.6610.8050.4630.636LD衰減距離LDextentdistance0.300--0.5100.3700.140-5.8000.0410.035

3.2 參試野生大麥群體結(jié)構(gòu)分析

用貝葉斯和主坐標(biāo)分析2種方法對(duì)334份青藏高原野生大麥進(jìn)行群體結(jié)構(gòu)估測(cè)，結(jié)果表明，參試青藏高原野生大麥內(nèi)存在一定的群體結(jié)構(gòu)。貝葉斯方法分析的結(jié)果顯示，參試群體可劃分為2個(gè)或5個(gè)亞群，當(dāng)Q值>0.8時(shí)(Q值<0.8的材料記為Admixed個(gè)體)，主坐標(biāo)分析結(jié)果同貝葉斯方法分析結(jié)果基本一致。從參試材料在各個(gè)亞群的分布來看，不同棱型、不同皮裸性和不同地理來源的材料混雜分布，且admixed個(gè)體數(shù)較多，各個(gè)亞群間沒有明顯的界限。推測(cè)其原因，一是這種群體結(jié)構(gòu)樣式同青藏高原野生大麥地理分布特征相符合。除了野生二棱皮大麥外，青藏高原還分布有大量的野生二棱裸大麥、野生六棱皮大麥和野生六棱裸大麥，這些野生大麥同栽培六棱裸大麥一起混雜分布于田間地頭，沒有地理隔離和生殖隔離條件下，各類型材料間很可能存在基因滲透現(xiàn)象；另一方面，可能是由于不同棱型、皮裸性或者地理來源的材料起源較為單一，起源地狹窄導(dǎo)致了參試群體結(jié)構(gòu)樣式。與本研究不同的是，邱龍[30]利用DArT標(biāo)記采用STRUCTURE軟件和聚類分析方法分析188份青藏高原1 a生野生大麥資源的群體結(jié)構(gòu)，結(jié)果表明供試野生大麥基于棱型等可劃分為8個(gè)亞群，其中2個(gè)亞群主要為野生六棱大麥，其他6個(gè)亞群多為野生二棱大麥。這可能是由于2個(gè)研究所用的材料類型和數(shù)目以及標(biāo)記數(shù)目不盡相同造成的，還需要進(jìn)一步的研究確認(rèn)。

3.3 參試野生大麥群體連鎖不平衡分析

對(duì)于野生大麥群體基因組LD水平的研究較少。邱龍[30]的研究發(fā)現(xiàn)青藏高原野生大麥群體LD衰減延伸距離為20 cM(r2=0.1)。這與Stracke等[31]和Kraakman等[32]的研究結(jié)果基本一致。同時(shí)，邱龍[30]的研究結(jié)果表明，青藏高原1 a生野生大麥的第2、6和7號(hào)染色體的LD衰減較快，其衰減的距離分別12.5、10和15 cM。與此不同的是，Morrell等[33]研究25份野生大麥群體的LD水平，Caldwell等[34]研究4個(gè)候選基因區(qū)段在3個(gè)不同大麥群體(野生大麥、農(nóng)家品種、育成品種)中的LD水平。結(jié)果表明育成品種基因組LD衰減距離為212 kb，而野生大麥和農(nóng)家品種這2個(gè)比較原始的群體中LD衰減明顯要快于育成品種。Wang等[28]利用DArT標(biāo)記研究發(fā)現(xiàn)，青藏高原大麥農(nóng)家品種群體基因組LD衰減距離可達(dá)5.58 cM，育成品種群體基因組衰減距離為200.33 cM[29 ]。本項(xiàng)研究的結(jié)果同Morrell等[33]和Caldwell等[34]的一致，參試青藏高原野生大麥群體基因組LD衰減較快，其衰減距離為0.30 cM。6H和7H染色體LD衰減最快，5H衰減最慢。野生大麥作為原始群體，不同于農(nóng)家品種和育成品種，由于未受到嚴(yán)苛的人工選擇，發(fā)生在其基因組內(nèi)的選擇和重組事件較少，保留了較高的多樣性水平，同時(shí)其基因組LD衰減距離較快。5H的LD衰減距離顯著大于其他染色體(表3)，說明該條染色體上承受了較大的選擇壓，作為野生群體，這種選擇壓主要來自于群體適應(yīng)于不同環(huán)境所產(chǎn)生的自然選擇，推測(cè)在該條染色體上可能存在同環(huán)境適應(yīng)性相關(guān)的基因。

利用DArT標(biāo)記對(duì)334個(gè)青藏高原野生大麥群體進(jìn)行群體結(jié)構(gòu)和基因組LD水平估測(cè)，發(fā)現(xiàn)青藏高原野生大麥具有較高的遺傳多樣性水平，其群體結(jié)構(gòu)同其混居的地理分布特征相適應(yīng)，基因組LD衰減較快。野生大麥盡管具有碎穗、穗粒數(shù)少、千粒質(zhì)量低等不利農(nóng)藝性狀，但抗逆、耐瘠，同時(shí)蛋白質(zhì)含量等品質(zhì)性狀優(yōu)良，在大麥育種中有著巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值。作為中國(guó)所獨(dú)有的珍貴自然資源，對(duì)青藏高原野生大麥群體結(jié)構(gòu)和基因組LD水平進(jìn)行估測(cè)，有助于后續(xù)開展基于自然群體的關(guān)聯(lián)作圖和基因發(fā)掘工作，有利于拓寬目前大麥育種的遺傳基礎(chǔ)。

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(責(zé)任編輯：成 敏 Responsible editor:CHENG Min)

Population Structure and Linkage Disequilibrium in 334 Wild Barley from the Qinghai-Tibetan Plateau

SONG Yuanfang1,2,XIA Tengfei1,2,XU Jinqing1,2,WANG Handong1,SHEN Yuhu1,3and WANG Lei1,3

(1.Key Laboratory of Adaptation and Evolution of Plateau Biota,Northwest Plateau Institute of Biology,Chinese Academy of Sciences,Xining 810001,China; 2.University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100039,China；3.Key Laboratory of Crop Molecular Breeding of Qinghai Province,Xining 810001,China)

The genetic diversity,population structure,and extent of linkage disequilibrium (LD) were investigated at a genome-wide level in 334 wild barley (HordeumvulgareL.ssp.vulgare) from the Qinghai-Tibetan Plateau using 1 389 polymorphic diversity array technol-ogy (DArT) markers.The mean polymorphism information content (PIC) of the DArT markers ranged between 0.005 6 and 0.500 0 with an average of 0.248 9.Bayesian supported that all wild barley accessions from this region are divided into two distinct subpopulations; the individuals of each subpopulation are mixed distribution with different form and different skin naked.The LD values,expressed asr2,statistical threshold forr2=0.2,there are 3.31% of marker pairs (P<0.001) whenr2> 0.2,the average ofr2were 0.454; the LD levels in different chromosomes which of the same accessions are also different.The LD values declined with increasing genetic distance,and the same tendency occurred on each chromosome.The attenuation distance of the population is 0.3 cM,decaying rapidly.Our results discerned relevant patterns of genetic diversity,population structure,and LD among members of a Qinghai-Tibet Plateau wild barley accessions have important implications for further practical breeding and studies on association mapping.

Barley; DArT markers; Population structure; Linkage disequilibrium

SONG Yuanfang,male,master student.Research area:crop genetics and breeding.E-mail：songyuanfang20@163.com

WANG Lei,female,Ph.D,assistant researcher.Research area:crop genetics and breeding.E-mail：wanglei@nwipb.cas.cn

日期：2016-12-29

網(wǎng)絡(luò)出版地址：http://www.cnki.net/kcms/detail/61.1220.S.20161229.1005.014.html

2016-01-14

2016-03-10

青海省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目( 2013-Z-724)；2013年度中國(guó)科學(xué)院“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃“聯(lián)合學(xué)者”項(xiàng)目； 青海省應(yīng)用基礎(chǔ)研究計(jì)劃項(xiàng)目(2015-ZJ-702)；2015年度中國(guó)科學(xué)院“西部之光”人才培養(yǎng)計(jì)劃“西部博士”項(xiàng)目；青海省自然科學(xué)基金(2015-ZJ-915)。

宋遠(yuǎn)方，男，碩士研究生，從事作物遺傳育種方面的研究。E-mail：songyuanfang20@163.com

王 蕾，女，博士，助理研究員，從事作物遺傳育種方面的研究。E-mail：wanglei@nwipb.cas.cn

Q347

A

1004-1389(2017)02-0201-09

Received 2016-01-14 Returned 2016-03-10

Foundation item The Applied Basic Research Project in Qinghai Province (No.2013-Z-724);the West Light Foundation of Chinese Academy of Sciences in 2013; the Applied Basic Research Project in Qinghai Province(No.2015-ZJ-702);the West Light Foundation of Chinese Academy of Sciences in 2015;Natural Science Foundation of Qinghai Province(No.2015-ZJ-915).