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河北省区域试验大豆品系指纹图谱构建遗传相似性分析及纯度鉴定

更新时间:2009-03-28

大豆是我国重要的粮食和油料作物,也是植物蛋白质的主要来源。随着生活水平的提高和外贸事业的发展,人们对大豆的产量和品质要求越来越高。目前我国的大豆来源主要依赖于国外,进口大豆数量居高不下。为扭转这一局面,我们应加快大豆新品种的研究与推广。育种是实现大豆高产、优质、高效的重要途径之一,鉴定大豆新品种实现大豆高产、优质、高效,为国家大豆新品种审定推广提供依据。

充分了解试验大豆品系的遗传多样性和品系纯度,对于新品种审定、保护及种质材料评价等具有重要意义。传统的形态学标记对大豆品种的鉴定,不能对其基因DNA遗传进行深入研究。SSR标记因标记数量丰富、操作简便、结果重复性好,被广泛应用于作物品种的鉴别研究。张博等[1]利用18个SSR引物对来自6个省(市)的10个育成大豆品种进行遗传分析,根据遗传距离将10个亲本聚为两类,平均遗传距离为0.835。秦君等[2]利用60个SSR标记对黑龙江省140份代表性大豆种质进行遗传多样性分析,在遗传距离为0.24时,将参试品种分为两大类群。朴向民等[3]利用9对多样性较高的SSR引物对来自中国吉林省(36份)和韩国(10份)的野生大豆材料进行遗传多样性分析,在遗传相似系数为0.68的水平上,将76份材料分为两大类群。关荣霞等[4]利用SSR标记对4个品种材料进行纯度检测验证,发现品661纯度最高,达到了99.0%。关荣霞等[5]利用30对SSR引物对2005~2009年参加国家区域试验的1 068份大豆品种进行位点纯合度检测发现,位点纯合度低的品种,在区域试验中产量也较低。杨凯敏等[6]利用59个SSR标记对90份大豆种质资源进行遗传多样性分析,在遗传距离0.805处将90份材料分为了三大类群。徐海风等[7]利用6对SSR引物对26份菜用大豆构建了指纹图谱,26份菜用大豆品种(系)间遗传相似系数的变异范围为0.61~0.88。何琳等[8]利用5对引物SSR标记对94份北方春大豆国家区试品种构建了指纹图谱,纯度分布范围为53.85%~100.0%,平均纯度为99.02%,平均遗传相似系数为0.278 3。贾艳晓[9]利用30对SSR引物和10对AFLP引物构建了41个河北省大豆推广品种的DNA指纹图谱。

前人研究中,关于河北省区域试验大豆品系指纹图谱构建、遗传相似性分析及纯度鉴定的报道较少。为有效指导河北省大豆新品种的选育和推广,以参加2016年河北省区域试验的21份大豆品系为试材,利用SSR分子标记技术鉴定参试大豆品系的纯度、构建指纹图谱,为品种纯度、真伪鉴定和新品种保护提供理论依据,从而维护育种者的品种权和消费者的利益;分析参试大豆品系间遗传相似性,明确大豆品种间亲缘关系的远近,为亲本选配、后代选择及杂种优势水平的预测提供指导[10]

11月中旬柑橘产量与降水量呈显著正相关,柑橘进入果实成熟采摘期,降水有利果实增重,干旱会使果实内的水分向叶片输出,单果重下降。但是,成熟期适度的干旱有利于提高果实品质和采收贮藏[12]。

1 材料与方法

1.1 试验材料

试验材料为参加2016年河北省大豆区域试验的21个品系(表1)。每份材料均取30粒种子,在营养钵中用蛭石发芽,待真叶展开后,从20个单株上各摘取1片真叶,放入2 mL离心管中,液氮保存,备用。

[10]张 博,邱丽娟,常汝镇.大豆育成品种的遗传多样性及核心种质研究进展[J].作物杂志,2003,(3):46-49.

 

表1 2016年河北省大豆区域试验的21个品系Table 1 21 soybean lines in the regional test of Hebei Province in 2016

  

编号编号1 2 3 4 5 6 7品系名称石641邯11-114 HN0811沧豆13冀1503邯13-99沧豆11 8 9 1 0 11 12 13 14品系名称邯12-298冀1514农大鉴1501冀1507邯12-383沧豆0734石76368编号15 16 17 18 19 20 21品系名称HN0906石豆14冀1504石豆15邯11-222石153冀13BB9

1.2 试验方法

1.2.1 SSR引物筛选 参照全基因组测序开发的SSR标记(https://www.soybase.org/)。从20条染色体随机选取62对SSR引物对21份大豆品系进行PCR扩增,从中筛选出PCR产物条带清晰的引物对21份大豆品系进行指纹图谱构建和纯度检测。

1.2.2 DNA的提取及SSR扩增 采用CTAB法[11]提取基因组DNA,利用NanoDrop 2000超微量分光光度仪测定其浓度,采用琼脂糖凝胶电泳检测模板DNA质量。将DNA样品稀释到30 ng/μL,4℃冰箱保存,备用。

利用德国BIOMETRO PCR仪进行PCR反应。PCR反应程序为:95℃预变性5 min,95℃变性30 s,55℃退火30s,72℃延伸30s;重复步骤2~4,共36个循环;72℃延伸10 min,4℃保存。PCR扩增产物在6%聚丙烯酰胺凝胶上用1/3×TBE缓冲液进行电泳分离,银染,氢氧化钠和甲醛显色。拍照并记载位点。

1.2.3 统计分析 根据PCR扩增产物的结果,视每对SSR引物为1个位点,每条多态性带为1个等位基因;在相同迁移率位置上,有带记为“1”,无带记为“0”,缺失记为“9”;按Nei等[12]方法计算遗传相似系数(GS)和遗传距离(GD):

 

式中,Mxy为品系x和品系y在所有检测位点上共有片段的数目(个),Mx为品系x在所有检测位点上的总片段数(个),My为品系y在所有检测位点上的总片段数(个)。

根据遗传相似性系数,利用SAHN程序[13]和非加权类平均法(UPGMA)[14]对遗传相似性进行聚类,并绘制树状图。根据Smith等[15]方法,计算每对SSR引物的多态性信息含量指数(PIC):

 

式中, ∫i表示第i位点的等位基因频率。

参照中华人民共和国农业行业标准《大豆品系纯度鉴定技术规程》(NY/T 1788—2099),如果SSR位点出现单一条带,说明品系纯合;如果出现2个或多个条带的位点,则认为该品系在该位点杂合。根据公式计算品系纯度(P):

[4]关荣霞,刘 燕,刘章雄,常汝镇,邱丽娟.利用SSR方法鉴定大豆品种纯度[J].分子植物育种,2003,1(3):357-360.

 

选取62对SSR引物对21份大豆品系进行PCR扩增,筛选出具有多态性丰富、条带清晰的引物19对,共扩增片段大小为300~1 000 bp的DNA条带93条,每对引物扩增的条带数为3~8条,平均5.50条,其中,多态性DNA条带73条,多态性比率为78.50%。SSR引物的PIC值变幅为0.44~0.88,其中Satt255的PIC值最高、Satt174的PIC值最低,平均值为0.67。

2 结果与分析

2.1 SSR标记多态性及指纹图谱构建

式中,P为品系纯度(%),S1为检测SSR位点数(个),S2为杂合位点数(个)。

通过统计分析,选取条带清晰且PIC值高的3对SSR引物对21个大豆品系的DNA指纹图谱进行构建。这3对引物共扩增出21条DNA条带,其中16条为多态性条带,平均PIC值为0.78(表2)。进一步将3对引物对21个品系指纹图谱加以数字化,形成矩阵(表3)。分别单独利用SSR引物Satt216、Satt175和Satt125,根据带型组合,可以将21个品系分成9、9和6种类型。利用引物组合Satt216与Satt175可以将21个品系中的15个品系精确区分,利用Satt216与Satt125可以将21个品系中的13个品系精确区分,利用引物组合Satt125与Satt175可以将21个品系中的12个品系精确区分,联合应用这3对引物可以将21个品系中的每一个品系精确区分。

Xie等[17]利用67对SSR引物对158份中国夏季大豆进行遗传多样性分析,中国夏季大豆品种的遗传相似性系数分布范围为0.41~0.91,平均0.74;黄淮海地区夏季大豆品种的遗传相似性系数分布范围为0.39~0.89,平均0.71;南方地区夏季大豆品种的遗传相似性系数分布范围为0.19~0.88,平均0.69。贾晓艳等[18]利用30对SSR引物对41个大豆品种进行扩增后检测出135个等位变异,SSR的遗传多样性指数变化范围为0.09~0.78,平均0.64。10对AFLP引物扩增出93个多态性标记,品种间的遗传相似系数分布范围为0.59~0.99,平均值0.72,遗传相似系数较高。徐海风等[19]利用45对引物对大豆品种的遗传相似性进行分析,43份大豆品种的遗传相似系数分布范围为0.56~0.96。杨加银等[20]利用46对SSR引物对3个淮豆系列品种及8份骨干亲本品种,采用非加权平均法聚类分析,遗传相似系数为0.58~0.96。本研究结果显示,参加2016年河北省区域试验的21个大豆品系遗传相似系数均比较大,与上述研究结果比较相似。因此,了解参试大豆品种的遗传背景可减少亲本选配的盲目性,为利用种质资源进行育种工作提供参考依据。

 

表2 SSR分析结果Table 2 Results of SSR analysis

  

引物名称Satt216 Satt175 Satt125总带数(条)多态性带数(条)7 8 6 7 5 4多态性比率(%)100 63 67多态性信息含量指数0.78 0.80 0.77

2.2 遗传相似性分析

利用SNTSYS-pc 2.1软件[16]对21个大豆品系19对SSR引物检测到的93个位点进行聚类分析,建立聚类树状图(图1)。品系间遗传相似系数变幅为0~8.20,平均值为0.63,遗传相似系数的变异范围为0.61~0.82。以遗传相似系数0.64为阈值可以将21份品系分为3个群,其中,第一类群仅包含石641,第二类群包含邯11-114、石豆14和冀1504等16个品系,第三类群包含沧豆13、沧豆11和沧豆0734等4个品系。由此可见,21个大豆品系间的遗传变异较小,遗传相似性高。

2.3 种子纯度检测

利用筛选的2对SSR引物(Satt216、Satt114)对21个大豆品系的420粒种子(每品系均20粒)进行纯度检测,结果(表4)显示,纯度100%的品种有11个,分别是石641、冀1503、邯13-99、沧豆11、冀1514、农大鉴1501、石76368、HN0906、邯11-222、石153和冀13BB9;纯度97%的品种仅1个,是沧豆13;纯度95%的品种有5个,分别是邯11-114、冀1504、冀1507、沧豆0734和邯12-383;纯度90%的品种有3个,分别是HN0811、邯12-298和石豆14;纯度低于90%的品种仅1个,是石豆15,其纯度为85%。21个大豆品系种子纯度的分布范围为85%~100%,平均纯度97%。

 

表3 利用3个标记对21个大豆品系构建的DNA指纹图谱Table 3 DNA fingerprints of 21 soybean lines with 3 SSR markers

  

品系石641邯11-114 HN0811沧豆13冀1503邯13-99沧豆11邯12-298冀1514农大鉴1501冀1507邯12-383沧豆0734石76368 HN0906石豆14冀1504石豆15邯11-222石153冀13BB9 Satt216 0001000 0000010 0000001 1001010 1000000 0100000 0100000 0000010 0010000 0000010 0010000 1000000 0000100 0000011 0010000 0000010 0000100 0001000 0000010 0000001 0000100 Satt175 00001000 00001000 00000001 00001000 00001010 01000000 00000010 01000000 00010000 00010000 10000000 00000100 00001000 00100000 00100000 00001000 00100000 00100000 00100000 00010000 00010000 Satt125 000001 000100 010000 000100 010000 000001 010000 010000 000001 000100 100000 000010 100000 000001 000001 000001 000100 000001 001000 000001 000000引物检测组合方式Satt216+Satt175 Satt216+Satt125 Satt216+Satt175/Satt125 Satt216+Satt125 Satt216+Satt125 Satt216+Satt175/Satt125 Satt216+Satt175/Satt125 Satt216+Satt175/Satt125 Satt216+Satt175 Satt216+Satt175/Satt125 Satt216+Satt175 Satt216+Satt125 Satt216+Satt175/Satt125 Satt216+Satt125 Satt216+Satt175 Satt216+Satt125 Satt216+Satt175/Satt125 Satt216+Satt175 Satt216+Satt125 Satt216+Satt175/Satt125 Satt216+Satt175/Satt125

  

图1 21个大豆品系的SSR标记遗传聚类图Fig.1 Dendrogram of 21 soybean lines based on SSR genetic distance

3 结论与讨论

本研究结果显示,品种指纹图谱的构建可以为品种鉴别提供理论依据。根据各品种指纹的不同进行聚类分析,可以了解品种间的亲缘关系和遗传距离,为培育新品种提供参考。利用多态性丰富、条带清晰的3对SSR引物(Satt216、Satt175和Satt125)构建的指纹图谱即可将21个大豆品系完全区分;通过对参加2016年河北省区域试验的21份品系进行遗传相似性分析发现,品系间遗传相似系数变幅为0~8.20,平均0.63,遗传相似系数的变异范围为0.61~0.82。以遗传相似系数0.64为阈值可以将21份品系分为3个群,其中,第一类群与其他2种类群中品种的遗传相似性系数均为0,其他2个类群品种的遗传相似系数范围为0.61~0.82。遗传相似度较高,说明品种间遗传变异较小。这可能与不同育种单位组配杂交组合时选用的亲本材料遗传背景比较相近相关,在一定程度上导致大豆遗传基础比较狭窄。

 

表4 21个大豆品系种子纯度检测结果Table 4 Purity of 21 soybean lines

  

品系石641邯11-114 HN0811沧豆13冀1503邯13-99沧豆11纯度(%)100 95 90 97 100 100 100品系邯12-298冀1514农大鉴1501冀1507邯12-383沧豆0734石76368纯度(%)90 100 100 95 95 95 100品系HN0906石豆14冀1504石豆15邯11-222石153冀13BB9纯度(%)100 90 95 85 100 100 100

将本研究所得的数据输入到SPSS17.0软件中进行处理和统计,计数单位用%来表示,组间比较则采取X2检验,结果以P<0.05认为具有统计学意义。

本文从功能关系和参考系转换两个角度,通过讨论对同一模型的几种不同的维度的思考,从而分析安培力与洛伦兹力的关系,先从数量上进行推导,说明两种力之间存在的某种联系,进而通过分析受力对象等因素,从而得到安培力与洛伦兹力不完全等效的结论。

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可桃花一开,啥活儿都来了。父亲忙着在生产队犁田打坝,母亲不但要操心着菜园子点豆种瓜,还要忙着侍候一窝刚下的仔猪。只有我和小姐姐最高兴,因为猪草好打了,田间地头的鹅儿长、细米蒿、野萝卜缨子和黄花苗赛着劲儿地长,我们再不用背着背笼爬几条沟千辛万苦地去捡干枯的葛藤叶子。

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本研究中,利用SSR分子标记技术对2016年河北省区域试验的21个大豆品系进行种子纯度鉴定,结果显示,品种纯度分布范围为85%~100%,平均纯度97%,其中,纯度高于90%的品种有20个。有1个品种纯度低于90%,这可能是因为大田异花授粉出现杂株,或是因为育种世代等原因,导致某些SSR等位变异;也可能是微卫星在复制过程中出现变异[21],致使纯度鉴定仅在分子水平上难以判断。由于标记密度的影响,在形态学上鉴定出的杂株不一定在分子水平上能鉴定出是杂株,而在形态学上的正常株却有可能在分子水平上被鉴定成杂株[22]。因此,对于参试的大豆品系应该从形态学和分子水平两方面相结合来鉴定,以确保参试材料纯度的准确性。

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取适量混合均匀的不同粒径麸皮和全麦粉,参考Wang的方法[11],使用激光粒度粒径分析仪测定粒径分布,D10、D50、D90分别表示小于或等于此粒径值的体积占测量样品全部体积的10%、50%、90%。

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邓力群1986年7月来井冈山视察的时候,专门为井冈山写了一句话:“上井冈山伟大!下井冈山也伟大!”这“两个伟大”的赞誉,人们对“上井冈山伟大”了解许多,认为上井冈山,是从城市武装暴动的方向转变到农村割据发展的方向,并且建立了农村革命根据地,开辟了中国特色革命道路。但对“下井冈山也伟大”,人们可能了解不多,怎样看待“下井冈山也伟大”?

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电气线路不应穿越或敷设在燃烧性能为B1或B2级的保温材料中;确需穿越或敷设时,应采取穿金属管并在金属管周围采用不燃隔热材料进行防火隔离等防火保护措施。设置开关、插座等电器配件的部位周围应采取不燃隔热材料进行防火隔离等防火保护措施。

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目前,新疆油田公司开展了数字化预案管理系统的研发工作,相信随着数字化预案管理系统的建成应用,必定会为新疆油田公司的应急救援工作带来高效的响应基础,在今后的应急救援工作中,其应用价值将得以体现,同时也将推动本行业向更高级的方向发展。

(5)提高标准的先进性和适用性。在加强引进、消化、吸收以及创新研究国外先进航空用金属材料标准的基础上,结合我国生产实际情况,科学合理地确定标准的技术指标要求,稳步实现航空用金属材料的通用化和系列化,加快金属材料和标准的更新速度。强化航空用金属材料技术标准的关键推动作用,大力推广先进的、科学合理的、符合实际的质量管理经验,从而使得航空用金属材料设计、研究、制造生产和实际应用水平显著提高。

 
徐冬雪,史晓蕾,闫龙,刘兵强,邸锐,陈强,张孟臣,刘志芳,杨春燕
《河北农业科学》 2018年第01期
《河北农业科学》2018年第01期文献

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