棉花耐盐相关种质资源遗传多样性分析

生物多样性 2010, 18 (2): 142–149 Biodiversity Science http: //080ecaecd4d8d15abe234e7d

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收稿日期: 2009-11-02; 接受日期: 2010-01-25

基金项目: “十一五”国家科技支撑计划(2006BAD13B04-1)

* 通讯作者 Author for correspondence. E-mail: yew158@080ecaecd4d8d15abe234e7d 棉花耐盐相关种质资源遗传多样性分析

张丽娜 叶武威* 王俊娟 樊保香 王德龙

(中国农业科学院棉花研究所, 农业部棉花遗传改良重点实验室, 河南安阳 455000)

摘要: 为了解我国棉花耐盐相关种质资源的遗传变异, 利用88对SSR 引物对23份棉花耐盐材料和24份盐敏感材料

进行遗传多样性分析。88个SSR 位点在47份材料中共检测出338个等位基因变异, 平均每个位点有3.841个; 其中耐

盐材料中检测出333个, 盐敏感材料中检测出312个。耐盐材料的位点多态信息含量(PIC )、每个位点的有效等位基

因数(Ne )、基因型多样性(H ′)分别为0.613、2.929和1.083, 盐敏感材料的PIC 、Ne 、H ′分别为0.605、2.883和1.071。耐盐材料和盐敏感材料的Jaccard 相似性系数分别在0.530–0.979和0.525–0.878之间, 遗传相似性系数总体平均值接

近, 但耐盐材料的变化幅度更大。用类平均法(UPGMA)聚类将47份材料分成3个类群。总体而言, 大多数材料之间

的遗传相似性系数较高, 表明我国陆地棉耐盐相关种质资源遗传基础狭窄。本结果为棉花耐盐育种中亲本的选配

和优势组合的预测以及耐盐资源的合理利用等提供了基础资料。

关键词: 陆地棉, 耐盐性, SSR, 遗传相似性, 耐盐育种

Genetic diversity analysis of salinity related germplasm in cotton

Lina Zhang, Wuwei Ye*, Junjuan Wang, Baoxiang Fan, Delong Wang

Cotton Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Key Laboratory of Cotton Genetic Improvement, Ministry of Agriculture, Anyang, Henan 455000

Abstract: In order to study the genetic variation of salinity related cotton germplasm, 47 upland cotton ac-

cessions including 23 salinity tolerant materials and 24 salinity sensitive materials were explored using 88 simple sequence repeat (SSR) markers. We detected a total of 338 alleles at 88 SSR loci with an average of

3.841 alleles per locus, 333 of these alleles were detected in salinity tolerant germplasm and 312 alleles in sa-

linity sensitive germplasm. Mean polymorphism information content (PIC ), the average effective numbers of alleles (Ne ) and the average genotype diversity index (H ′) were 0.613, 2.929 and 1.083 in salinity tolerant germplasm, and 0.605, 2.883 and 1.071 in salinity sensitive germplasm, respectively. The similarity coeffi-

cients were similar between salinity tolerant germplasm and salinity sensitive germplasm. They varied from 0.530 to 0.979 in salinity tolerant germplasm, with a wider range than in salinity tolerant germplasm (from 0.525 to 0.878). The varieties were clustered into one major group and two small groups. The high genetic similarity coefficients we observed in Chinese salinity tolerant germplasm indicated narrow pedigrees within the group. Our results are useful for assessing cotton pedigrees, improving cotton hybrids, and ultimately al-

lowing for the improved utilization of salinity tolerant germplasm.

Key words: upland cotton, salinity tolerance, SSR, genetic similarity, breeding for salinity tolerance

土壤盐渍化是危害我国乃至世界农业发展的

一个重要因素(Zhu, 2001; Munns & Tester, 2008)。据

联合国教科文组织(UNESCO)和粮农组织(FAO)的

不完全统计, 全世界各种盐渍土面积约10亿公顷,

广泛分布于100多个国家和地区。我国盐碱地面积

近1亿公顷(李向前等, 2009), 而且盐渍化和次生盐渍化不断加重, 严重影响了作物的产量和品质, 中国每年因盐渍化造成棉花损失高达600–700万担皮棉。另外, 盐渍化常与荒漠化过程相伴生, 甚至相互促进和转化(牛东玲和王启基, 2002)。盐渍化造成

第2期张丽娜等: 棉花耐盐相关种质资源遗传多样性分析 143

的土壤荒漠化仅次于沙漠化和水土流失(风蚀和水蚀), 成为荒漠化的第三大成因和表现形式①。因此合理开发利用盐碱地已成为迫在眉睫的研究任务。

棉花是我国重要的经济作物, 在国民经济中占有举足轻重的地位。但是随着我国人口不断增加, 耕地面积逐年减少, 粮棉争地矛盾日益突出, 棉花的生产受到严重影响。而面积广大的盐碱地蕴藏着巨大的潜力, 培育棉花耐盐品种, 将棉花种植引向盐碱荒地, 既是保证棉花生产的有效途径, 同时又可以有力推动我国农业的可持续发展。但由于棉花的耐盐性十分复杂, 耐盐机理尚不是很清楚, 这给棉花耐盐育种带来很大困难(蒋玉蓉等, 2006), 目前尚缺乏可以在盐碱地大面积推广应用的耐盐品种。因此筛选耐盐材料并对耐盐种质资源进行遗传多样性评价对棉花耐盐基因的发掘、耐盐品种选育等具有重要意义。

SSR(又称微卫星)标记由于具有操作简单、DNA用量少、多态性高、呈共显性遗传等优点而成为研究种质资源遗传多样性、基因组作图的常用标记(郝晨阳等, 2005; Guo et al., 2007)。国内外已有大量学者用SSR标记对棉花种质资源遗传多样性进行了检测和分析(Liu et al., 2000; 温小杰等, 2005; Chen & Du, 2006; Liu et al., 2006), 但这些研究多是针对陆地棉基础种质、各地栽培品种、抗虫棉、抗枯黄萎病品种。本研究利用SSR标记对我国耐盐相关种质进行遗传多样性分析, 为棉花耐盐育种中亲本选配和优势组合提供理论依据。

1材料与方法

1.1材料

在中国农业科学院棉花研究所种质鉴定实验室已鉴定的8,100余份棉花种质资源中选取47份陆地棉, 包括各地主栽品种和自主选育材料。其中5份来自河南, 6份来自山东, 6份来自新疆, 10份来自河北, 20份自主选育材料, 来源广泛, 具有代表性。供试材料及来源见表1。

SSR引物序列主要来自棉花专业网站Cotton DB (080ecaecd4d8d15abe234e7d/)和Cotton Marker Da-tabase (080ecaecd4d8d15abe234e7d/), 由上海Invitr- ogen公司合成。

①聂新辉 (2007) 棉花抗旱耐盐生理指标的鉴定及抗旱耐盐相关cDNA片段的分离. 新疆农业大学, 乌鲁木齐.1.2方法

1.2.1棉花耐盐性鉴定

采用国家行业标准–0.4%盐量胁迫法(叶武威和刘金定, 1998)对47份材料进行耐盐性鉴定, 实验地点设在河南安阳中国农业科学院棉花研究所耐盐鉴定池。将供试材料随机排列种植于盐池内, 设3次重复, 对照为耐盐材料中07。根据相对耐盐成活苗率(salinity-resistance index, SRI)将棉花的耐盐性分为4级(叶武威, 2007)。

成活苗率(%)= (成活苗数/每行总苗数) × 100%

相对成活苗率(SRI, …… 此处隐藏：19103字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……