王晨晨，王玉泉,2，張?；荩访髂?，張 然，張金龍,2，胡喜貴,2

(1.河南科技學院生命科技學院，河南 新鄉(xiāng) 453003；2.河南科技學院小麥中心，河南 新鄉(xiāng) 453003；3. 河南科技學院新科學院，河南 新鄉(xiāng) 453003)

骨干親本(Founder parents或Foundation genotypes)是指直接用來培育大面積推廣品種的種質(zhì)類型，或由其衍生出許多具有廣泛應用價值的親本育種材料[1]。在中國小麥育種過程中，已形成了螞蚱麥、燕大1817、江東門、成都光頭、蚰子麥、碧螞4號、北京8號、西農(nóng)6028、五一麥、南大2419、歐柔、阿夫、阿勃、早洋麥、洛夫林10號、墨巴66、繁6、矮孟牛、小偃6號、魯麥13等20多個小麥骨干親本，其中一些骨干親本是當時大面積推廣的優(yōu)良品種[1-2]。同時，利用骨干親本也培育出了大量新品種，如南大2419和歐柔2個親本衍生品種均多達110個，矮孟牛衍生品種90個。實踐證明，骨干親本在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中發(fā)揮了巨大作用，提高了小麥育種工作效率。

簡單重復序列(SSR)分子標記具有共顯性、多態(tài)性高、穩(wěn)定性好、操作簡便等優(yōu)點，已被廣泛應用于小麥品種、骨干親本及其衍生品種(系)間遺傳差異研究中[3-8]。王珊珊等[5]和李瓊等[6]分別利用SSR標記分析骨干親本矮孟牛和小偃6號衍生品種(系)的遺傳多樣性，認為聚類結(jié)果能夠較好反映品種(系)間的親緣關系；袁園園等[7]發(fā)現(xiàn)了骨干親本碧螞4號的33個特異基因組位點，并明確了其在衍生后代品種(系)中的傳遞特點和遺傳貢獻率；劉新倫等[8]在小麥骨干親本阿夫及衍生品種(系)中鑒定出7個在衍生后代遺傳率較高的染色體位點。

矮抗58是河南科技學院通過聚合雜交選育出的矮稈高產(chǎn)多抗廣適小麥新品種，累計種植超過2 000萬hm2，2013年獲得國家科技進步一等獎。迄今已用矮抗58作為親本培育出70多個新品種，如百農(nóng)4199、洛麥34、開麥22等。本研究通過對矮抗58及衍生品種的SSR標記進行分析，以期了解矮抗58衍生品種間的遺傳多樣性，為骨干親本矮抗58的進一步深入研究及合理利用提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

47份品種(矮抗58及其衍生品種)由河南科技學院小麥中心提供，詳見表1。

表1 供試矮抗58及衍生品種Tlabe 1 Aikang 58 and its derivatives tested

1.2 試驗方法

1.2.1DNA提取

按照Yan等[9]的2×CTAB方法，從47份品種的幼嫩葉片中提取基因組DNA，并經(jīng)Nano Drop 2000檢測其濃度和純度。

1.2.2SSR分析

參照Li等[10]的分析方法，選用覆蓋小麥21對染色體的300對SSR引物(上海生工生物工程技術服務有限公司合成)對矮抗58、百農(nóng)4199、周麥27、鄭麥113進行初篩，篩選出穩(wěn)定、清晰特異帶的84對SSR引物進行矮抗58及衍生品種的遺傳多樣性分析。

PCR反應總體積為20 μL，由50～100 ng基因組DNA、10 μL 2×TaqMaster Mix(CWBIO，北京)，1 mol·L-1SSR引物組成。PCR反應程序為：95 ℃預變性5 min；94 ℃變性45 s，55～60 ℃(視不同引物而定)退火45 s，72 ℃延伸1 min；共35個循環(huán)，72 ℃再延伸10 min，4 ℃繼續(xù)保存。PCR產(chǎn)物經(jīng)8%變性聚丙烯酰胺凝膠電泳1.5 h后，硝酸銀染色。膠片晾干后，觀察電泳結(jié)果，統(tǒng)計條帶數(shù)并照相保存。

1.2.3數(shù)據(jù)處理

按照各SSR擴增電泳圖，分別讀取數(shù)據(jù)，相同遷移率處有帶為1，無帶為0，模糊不清楚為999，并轉(zhuǎn)換成分析軟件所需格式。利用Powermarker 3.25[11]軟件分析多態(tài)性信息含量(PIC)；同時，根據(jù)郝晨陽等[12]的方法，計算平均等位變異豐度(Average genetic richness)和平均遺傳多樣性指數(shù)(Genetic diversity indexes)。

利用NTSYS-pc 2.11[13]軟件按非加權(quán)平均法(UPGMA)計算品種間Nei-Li遺傳相似系數(shù)，并繪制聚類圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 矮抗58及衍生品種的SSR引物多態(tài)性

從300對引物中篩選出多態(tài)性、穩(wěn)定性均較好的84對引物用于本試驗。利用這些引物對47份品種進行擴增分析，共檢測到319個多態(tài)性等位變異，每對引物檢測到2～16個位點，平均為3.80個(表2)。42對SSR引物檢測到位點數(shù)高于平均值，占全部引物的50.0%；其中引物yzu 674257檢測到的等位位點數(shù)最多，為16個；其次引物yzu 300784檢測到9個等位變異；多數(shù)引物檢測到4～6個，如yzu 418027、yzu 603254(圖1)。SSR引物多態(tài)性信息含量(PIC)變化幅度為0.200(yzu 321431)～0.966(yzu 674257)，平均為0.559。44對引物的PIC值高于平均值，占全部引物的52.4%。

表2 84對SSR引物及所在染色體位置、等位變異數(shù)和PIC值Table 2 Chromosome locations, allelic variation and PIC value of 84 pairs of SSR primers

進一步研究47份品種ABD基金組和7個部分同源群的SSR位點平均等位變異豐富度和遺傳多樣性指數(shù)，結(jié)果表明，在A、B和D 3個基因組中各檢測28個位點，平均等位變異豐富度分別為3.39、4.54和3.46(B>D>A)；平均遺傳多樣性指數(shù)分別為0.543、0.627和0.508(B>A>D)(圖2 a)。在7個部分同源群的SSR平均等位變異豐富度順序為：第7群(4.50)>第3群(4.25)>第6群(4.00)>第4群(3.75)>第5群(3.67)>第1群(3.42)>第2群(3.00)；平均遺傳多樣性指數(shù)順序為：第7群(0.590)>第5群(0.584)>第2群(0.576)>第1群(0.570)>第3群(0.553)>第4群(0.531)>第6群(0.511)(圖2 b)。

圖2 矮抗58及衍生品種A、B、D基因組(a)和7個部分同源群(b)的平均等位變異豐富度和遺傳多樣性指數(shù)的比較Fig.2 The A, B and D genomes of Aikang 58 and its derivatives and comparison of mean allelic variation richness and genetic diversity index in 7 partial homologous groups

2.2 矮抗58及衍生品種間的遺傳相似性

根據(jù)SSR擴增結(jié)果分析遺傳相似性系數(shù)(Gs)，47份品種間的Gs變幅為0.544～0.922，其中，豐德存1號與豐德存麥12號間的Gs值最高(0.992)；洛麥34與渦麥11號間的Gs值最低(0.544)。矮抗58及衍生品種間Gs平均值為0.734，共有30個品種Gs高于供試材料的平均值，占參試品種的63.83%(見表3)。結(jié)果表明，矮抗58及其衍生品種間的遺傳差異較小，親緣關系較近。

2.3 矮抗58及衍生品種的聚類分析

依據(jù)47份品種的遺傳相似系數(shù)，用UPGMA聚類分析，構(gòu)建遺傳聚類圖(圖3)。結(jié)果表明，在遺傳相似系數(shù)0.740處，將47份材料分為六類。其中第三類、第六類均僅有1個材料，分別是國紅三號和渦麥11號；第二類、第四類均含有2個材料，分別是遷麥088、新麥32和囤麥128、中育1211；第五類含有3個材料(洛麥34、洛麥29、洛麥28)；而第一類包括其余38份材料，遺傳相似系數(shù)0.760處又可進一步分為4個亞組。

泳道M為DNA標記；泳道1～47為品種編號(材料名稱見表1)圖1 yzu 418027(A)和yzu 603254(B)對矮抗58及衍生品種的擴增結(jié)果Fig.1 Amplification results of yzu418027 and yzu603254 against Aikang 58 and its derivatives

3 結(jié)論與討論

長期育種實踐說明，骨干親本的發(fā)掘、創(chuàng)造和評價利用是實現(xiàn)育種工作突破的關鍵[1]。目前，對不同時期小麥育種中發(fā)揮重要作用的骨干親本如碧螞4號、阿夫、歐柔、南大2419、矮孟牛、小偃6號、繁6、周8425 B等及其衍生品種(系)進行了研究，在一定程度上促進了對我國育種骨干親本衍生規(guī)律的了解[5-8, 14-17]。矮抗58(系譜為周麥11//溫麥6號/鄭州8960)是河南科技學院小麥中心2005年育成的高產(chǎn)多抗小麥品種，是黃淮南部麥區(qū)種植面積最大的小麥品種。據(jù)統(tǒng)計利用矮抗58作為親本，現(xiàn)已培育出70多個新品種，成為我國小麥新一代骨干親本之一，所以研究矮抗58及其衍生品種的遺傳多樣性對于深入解析骨干親本具有重要作用。

劉新倫等[8]利用29對SSR引物分析小麥骨干親本阿夫(1956年國外引進)及衍生品種(系)共200份材料的遺傳多樣性，其材料間Gs在0.416 2～0.944 2之間，平均為0.661 9；李瓊等[6]利用22對SSR引物分析了小偃6號(1981年育成)及其衍生品種(系)共54份材料的遺傳多樣性，其Gs在0.549～0.962之間，平均0.747。本研究分析了47份品種(矮抗58及其衍生品種)共檢測出319個等位變異，平均每個SSR引物等位變異數(shù)為3.80個，PIC變化幅度為0.200～0.966，平均為0.559。這些品種Gs為0.544～0.922，平均為0.734，明顯高于骨干親本阿夫及衍生品種(系)，略低于小偃6號(1981年育成)及其衍生品種，本研究再次說明了優(yōu)異骨干親本在小麥育種中反復利用，將會降低后代品種間的遺傳多樣性，致使品種間遺傳基礎越來越狹窄[8]。同時，在矮抗58及衍生品種的A、B、D基因組遺傳多樣性分析中，發(fā)現(xiàn)SSR位點平均等位變異豐度分別為B(4.54)>D(3.46)>A(3.39)，平均遺傳多樣性指數(shù)分別為B(0.627)>A(0.543)>D(0.508)，其平均等位變異豐度與You等[18]B(7.92)>D(7.62)>A(6.88)和Plaschke等[19]B(6.87)>D(6.00)>A(5.50)的結(jié)果一致，但與郭小麗等[20]B(6.949)>A(6.606)>D(6.000)和劉新倫等[8]B(7.727)>A(7.143)>D(7.000)的結(jié)果不一致，這些研究結(jié)果均表明，小麥B基因組SSR多態(tài)性高于A、D基因組。在7個部分同源群中，第7群SSR位點平均等位變異豐富度及遺傳多樣性指數(shù)均表現(xiàn)最高，與郝晨陽等[12]研究我國育成小麥品種的遺傳多樣演變結(jié)果一致，但與劉新倫等[8]研究親本阿夫及衍生品種(系)的結(jié)果不同，原因可能與試驗材料及引物選擇有關。

注：1～47為品種編號。圖3 矮抗58及衍生品種的SSR標記聚類分析圖Fig.3 Cluster analysis map of SSR markers of Aikang 58 and its derivatives

本研究選用覆蓋小麥21對染色體的84對SSR的聚類分析，38份(80.9%)品種被聚在Ⅰ類。如來源于周麥16參與的后代的滑玉麥1號、金地828、囤麥127、周麥27號、豐德存麥12號、新科麥168、科林麥969聚在Ⅰ類中，但洛麥34卻被聚在Ⅴ類中；但來源相同系譜的洛麥29和洛麥26被分別聚在Ⅴ和Ⅰ-4類。分析矮抗58與46份衍生品種的遺傳相似系數(shù)，發(fā)現(xiàn)29份品種均與中育1211呈現(xiàn)最低遺傳相似系數(shù)；具有矮抗58親本1/2血緣的豐德存1號與豐德存麥12的遺傳相似系數(shù)最高；同樣，具有矮抗58親本1/2血緣的相同系譜開麥22與洛麥31、濮麥6311與濮麥053的遺傳相似系數(shù)卻相對較低。說明其聚類結(jié)果與系譜會存在一定的不相符，進一步證實了在同一系譜中通過人工選擇可以培育出遺傳差異較大的優(yōu)良品種[6,8]。