检索
E-mail
RSS
高级检索 图表检索

当期目录 我要投稿 过刊浏览
高级检索 图表检索

作物杂志,2024, 第1期: 40–47 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.01.006

所属专题： 水稻专题

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

辽宁省粳稻品种的遗传多样性与群体结构分析

刘丹1(), 王嘉宇2(), 冯章丽1, 冯博3, 陈温福2   

  1. 1遵义师范学院生物与农业科技学院，563006，贵州遵义
    2沈阳农业大学水稻研究所/农业农村部东北水稻生物学与遗传育种重点实验室，110866，辽宁沈阳
    3遵义师范学院资源与环境学院，563006，贵州遵义
  • 收稿日期:2022-08-15 修回日期:2023-01-12 出版日期:2024-02-15 发布日期:2024-02-20
  • 通讯作者: 王嘉宇, 研究方向为水稻种质创新与分子育种，E-mail：wangjiayu@syau.edu.cn
  • 作者简介:刘丹，研究方向为水稻种质资源评价与利用，E-mail：danlius@163.com
  • 基金资助:
    遵义师范学院“2021年学术新苗培养及创新探索项目”培育项目(遵师XM[2021]1号-8);遵义师范学院博士基金(遵师BS[2019]45号);赤水河流域动物资源保护与应用研究特色重点实验室2021年度开放课题(黔教合KY字[2013]111-09号);贵州省高等学校黔北现代山地高效农业科技成果转移转化服务乡村振兴示范基地(黔教技[2022]067号)

Analysis on Genetic Diversity and Population Structure for Japonica Rice Varieties in Liaoning Province

Liu Dan1(), Wang Jiayu2(), Feng Zhangli1, Feng Bo3, Chen Wenfu2   

  1. 1College of Biology and Agriculture of Zunyi Normal University, Zunyi 563006, Guizhou, China
    2Rice Research Institute of Shenyang Agricultural University / Key Laboratory of Northeast Rice Biology and Genetic Breeding, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Shenyang 110866, Liaoning, China
    3College of Resources and Environment of Zunyi Normal University, Zunyi 563006, Guizhou, China
  • Received:2022-08-15 Revised:2023-01-12 Online:2024-02-15 Published:2024-02-20
  • Contact: Wang Jiayu

RichHTML

4

PDF (PC)

127

摘要：

为阐明辽宁省育成粳稻的亲缘关系，以辽宁省9个育种单位育成的58个粳稻品种为材料，利用54对SSR分子标记对其进行遗传多样性和群体结构分析。结果表明，54对SSR引物中共有48对引物存在多态性，多态性引物占比88.89%。48对多态性引物共检测到150个等位基因，每个位点检测等位基因（Na）变异范围为2~6，平均为3.13；基因多样性指数（H）变异范围为0.03~0.78，平均为0.33；多态性信息含量（PIC）变异范围为0.03~0.74，平均为0.29。通过对不同育种单位育成品种对比分析发现，辽宁省盐碱地利用研究所育成品种的遗传多样性水平较高，平均PIC为0.30，平均H为0.34，而铁岭市农业科学院育成品种的多样性水平较低，平均PIC为0.11，平均H为0.14。NJ聚类分析表明，58个品种可以划分成3个类群，其中丹东农业科学院育成的丹粳系列与铁岭市农业科学院育成的铁粳系列分别位于类群Ⅰ和Ⅲ。基于模型的群体遗传结构分析表明，58个粳稻可以分为2个类群，其中32个材料属于类群A，26个材料属于类群B。

关键词: 辽宁省, 粳稻, SSR, 遗传多样性, 群体结构

Abstract:

To clarify the genetic relationship of japonica rice in Liaoning province, genetic diversity and population structure of 58 japonica rice varieties from nine breeding units in Liaoning province were analyzed using 54 pairs of SSR molecular markers. The results showed that among the 54 SSR primers, a total of 48 primers were polymorphic, accounting for 88.89%. A total of 150 alleles were detected by 48 polymorphic primers, and the alleles (Na) per locus ranged from 2 to 6 with the mean value of 3.13. The gene diversity indices (H) varied from 0.03 to 0.78 with an average of 0.33. The polymorphism information content (PIC) was changed from 0.03 to 0.74 with the average of 0.29. Comparative analysis of varieties bred by different breeding units, the genetic diversity of rice varieties from Liaoning Institute of Saline-Alkali Land Utilization was highest, the average PIC and the H were 0.30 and 0.34, respectively, while the Tieling Academy of Agricultural Sciences was lowest, the average PIC and the average H were 0.11 and 0.14, respectively. NJ cluster showed that 58 varieties could be divided into three groups, the “Dangeng” rice bred by Dandong Academy of Agricultural Sciences and “Tiegeng” rice bred by Tieling Academy of Agricultural Sciences were grouped Ⅰ and Ⅲ, respectively. The genetic structure analysis was performed based on model, 58 rice varieties could be divided into two groups, 32 of which belonged to group A and 26 belonged to group B.

Key words: Liaoning province, Japonica rice, SSR, Genetic diversity, Population structure

表1

试验材料及来源

编号
Number		 材料名称
Material name		 来源
Origin		 城市
City		 编号
Number		 材料名称
Material name		 来源
Origin		 城市
City
1 辽农9911 辽宁省农业科学院耕作栽培研究所 沈阳 30 辽星10 辽宁省水稻研究所 沈阳
2 辽农979 辽宁省农业科学院耕作栽培研究所 沈阳 31 辽201 辽宁省水稻研究所 沈阳
3 辽农968 辽宁省农业科学院耕作栽培研究所 沈阳 32 沈稻47 沈阳农业大学 沈阳
4 辽盐2 辽宁省盐碱地利用研究所 盘锦 33 沈稻18 沈阳农业大学 沈阳
5 辽盐241 辽宁省盐碱地利用研究所 盘锦 34 沈稻9 沈阳农业大学 沈阳
6 辽盐283 辽宁省盐碱地利用研究所 盘锦 35 沈稻3 沈阳农业大学 沈阳
7 辽盐16 辽宁省盐碱地利用研究所 盘锦 36 沈稻6 沈阳农业大学 沈阳
8 盐粳34 辽宁省盐碱地利用研究所 盘锦 37 沈稻7 沈阳农业大学 沈阳
9 盐粳68 辽宁省盐碱地利用研究所 盘锦 38 沈农6014 沈阳农业大学 沈阳
10 盐粳48 辽宁省盐碱地利用研究所 盘锦 39 沈农159 沈阳农业大学 沈阳
11 盐粳456 辽宁省盐碱地利用研究所 盘锦 40 沈农9903 沈阳农业大学 沈阳
12 盐丰47 辽宁省盐碱地利用研究所 盘锦 41 沈农9816 沈阳农业大学 沈阳
13 盐188 辽宁省盐碱地利用研究所 盘锦 42 沈农606 沈阳农业大学 沈阳
14 雨田7号 盘锦北方农业技术开发有限公司 盘锦 43 沈农016 沈阳农业大学 沈阳
15 辽粳28 辽宁省水稻研究所 沈阳 44 千重浪2 沈阳农业大学 沈阳
16 辽粳5 辽宁省水稻研究所 沈阳 45 千重浪1 沈阳农业大学 沈阳
17 辽粳294 辽宁省水稻研究所 沈阳 46 沈农129 沈阳农业大学 沈阳
18 辽粳534 辽宁省水稻研究所 沈阳 47 沈农265 沈阳农业大学 沈阳
19 辽粳101 辽宁省水稻研究所 沈阳 48 沈农9741 沈阳农业大学 沈阳
20 辽粳454 辽宁省水稻研究所 沈阳 49 营8433 大石桥市农业技术推广中心 营口
21 辽粳326 辽宁省水稻研究所 沈阳 50 铁粳4 铁岭市农业科学院 铁岭
22 辽粳371 辽宁省水稻研究所 沈阳 51 铁粳7 铁岭市农业科学院 铁岭
23 辽粳9 辽宁省水稻研究所 沈阳 52 铁粳9 铁岭市农业科学院 铁岭
24 辽粳287 辽宁省水稻研究所 沈阳 53 丹粳10 丹东农业科学院 丹东
25 辽星1 辽宁省水稻研究所 沈阳 54 丹粳11 丹东农业科学院 丹东
26 辽星5 辽宁省水稻研究所 沈阳 55 丹粳1 丹东农业科学院 丹东
27 辽星12 辽宁省水稻研究所 沈阳 56 丹粳3 丹东农业科学院 丹东
28 辽星13 辽宁省水稻研究所 沈阳 57 丹粳9 丹东农业科学院 丹东
29 辽星20 辽宁省水稻研究所 沈阳 58 港源8 东港市示范繁殖农场 丹东

表2

辽宁部分粳稻品种SSR多态性标记遗传多样性分析

位点Locus Maf Na H PIC 位点Locus Maf Na H PIC
RM495 0.97 2.00 0.07 0.06 RM455 0.97 2.00 0.07 0.06
RM1 0.75 3.00 0.39 0.33 RM408 0.98 2.00 0.03 0.03
RM283 0.52 3.00 0.54 0.44 RM152 0.93 3.00 0.13 0.13
RM259 0.86 3.00 0.25 0.23 RM25 0.90 3.00 0.19 0.18
RM312 0.93 2.00 0.13 0.12 RM44 0.40 5.00 0.67 0.61
RM5 0.40 4.00 0.69 0.62 RM223 0.69 4.00 0.49 0.46
RM246 0.47 5.00 0.67 0.62 RM284 0.91 3.00 0.16 0.15
RM237 0.95 2.00 0.10 0.09 RM447 0.53 3.00 0.51 0.40
RM154 0.59 2.00 0.49 0.37 RM316 0.98 2.00 0.03 0.03
RM327 0.57 4.00 0.58 0.52 PSM338 0.41 3.00 0.63 0.55
RM452 0.97 2.00 0.07 0.06 RM215 0.41 4.00 0.70 0.65
PSM122 0.68 3.00 0.44 0.36 PSM406 0.60 6.00 0.57 0.52
RM208 0.48 3.00 0.61 0.53 RM271 0.86 3.00 0.24 0.23
OSR13 0.97 3.00 0.07 0.07 RM171 0.88 3.00 0.22 0.20
RM338 0.91 3.00 0.16 0.15 RM484 0.69 3.00 0.47 0.42
PSM132 0.56 6.00 0.63 0.59 RM20B 0.52 3.00 0.52 0.40
RM55 0.98 2.00 0.03 0.03 RM536 0.43 4.00 0.62 0.55
RM514 0.79 2.00 0.33 0.27 RM287 0.93 3.00 0.13 0.13
PSM326 0.80 3.00 0.32 0.28 RM21 0.26 6.00 0.78 0.74
RM413 0.95 2.00 0.10 0.09 RM19 0.97 2.00 0.07 0.06
RM161 0.71 3.00 0.43 0.36 RM247 0.74 6.00 0.43 0.41
RM334 0.95 2.00 0.10 0.09 RM277 0.90 2.00 0.19 0.17
RM510 0.95 2.00 0.10 0.09 平均值Mean 0.76 3.13 0.33 0.29
RM454 0.83 2.00 0.29 0.24 最大值Max. 0.98 6.00 0.78 0.74
RM162 0.91 4.00 0.16 0.16 最小值Min. 0.26 2.00 0.03 0.03
RM11 0.95 3.00 0.10 0.10

表3

不同育种单位粳稻遗传多样性分析

育种单位Breeding unit 品种数量Number of varieties Maf Na H PIC
丹东农业科学院DAAS 5 0.79abcAB 1.83bBC 0.28abA 0.23abAB
辽宁省水稻研究所LRRI 17 0.77bcB 2.44aA 0.30abA 0.26aAB
辽宁省盐碱地利用研究所LISLU 10 0.74cB 2.29aAB 0.34aA 0.30aA
辽宁省农业科学院耕作栽培研究所TCRILAAS 3 0.83abAB 1.50bcCD 0.21bcAB 0.17bcBC
沈阳农业大学SAU 17 0.82abAB 2.21aAB 0.25abAB 0.22abAB
铁岭市农业科学院TAAS 3 0.90aA 1.31cD 0.14cB 0.11cC
总体水平Total level 55 0.76 3.10 0.32 0.29

图1

辽宁粳稻品种NJ聚类

图2

育种单位的NJ聚类

图3

对数似然函数值lnP(D)和ΔK值随亚群数K的变化曲线

图4

参试58份品种的群体结构分析 红色条框和绿色条框分别代表类群A和类群B。（1）~（9）分别代表辽宁省农业科学院耕作栽培研究所、辽宁省盐碱地利用研究所、盘锦北方农业技术开发有限公司、辽宁省水稻研究所、沈阳农业大学、大石桥市农业技术推广中心、铁岭市农业科学院、丹东农业科学院、东港市示范繁殖农场9个育种单位。

图5

部分水稻品种系谱

[1] 国家水稻数据中心, 中国水稻品种及其系谱数据库. [2022-08- 10].http://www.ricedata.cn/variety/.
[2] Liu D, Wang J Y, Wang X X, et al. Genetic diversity and elite gene introgression reveal the japonica rice breeding in northern China. Journal of Integrative Agriculture, 2015, 14(5):811-822.
doi: 10.1016/S2095-3119(14)60898-4
[3] 李红宇, 侯昱铭, 陈英华, 等. 用SSR标记评估东北三省水稻推广品种的遗传多样性. 中国水稻科学, 2009, 23(4):383-390.
doi: 10.3969/j.issn.1001-7216.2009.04.08
[4] 张科, 魏海锋, 卓大龙, 等. 黑龙江省近年审定水稻品种基于SSR标记的遗传多样性分析. 植物遗传资源学报, 2016, 17(3):447-454.
[5] 张佳琦, 郭宗珊, 刘长华, 等. 黑龙江省水稻品种的遗传多样性. 中国农学通报, 2022, 38(17):1-9.
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2021-1183
[6] 孙健, 王敬国, 刘化龙, 等. 黑龙江省主栽水稻品种的遗传多样性分析. 作物杂志, 2011(1):63-66.
[7] 张希瑞, 高文硕, 王敬国, 等. 吉林省水稻品种的遗传多样性及株型演化分析. 江苏农业学报, 2019, 35(3):497-505.
[8] Liu K, Muse S V. PowerMarker: an integrated analysis environment for genetic marker analysis. Bioinformatics, 2005, 21(9):2128- 2129.
doi: 10.1093/bioinformatics/bti282 pmid: 15705655
[9] Tamura K, Dudley J, Nei M, et al. MEGA4: molecular evolutionary genetics analysis (MEGA) software version 4.0. Molecular Biology and Evolution, 2007, 24:1596-1599.
doi: 10.1093/molbev/msm092 pmid: 17488738
[10] Evanno G, Regnaut S, Goudet J. Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: a simulation study. Molecular Ecology, 2005, 14:2611-2620.
doi: 10.1111/j.1365-294X.2005.02553.x pmid: 15969739
[11] 张立娜, 曹桂兰, 韩龙植. 利用SSR标记揭示中国粳稻地方品种遗传多样性. 中国农业科学, 2012, 45(3):405-413.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2012.03.001
[12] Salem K F M, Sallam A. Analysis of population structure and genetic diversity of Egyptian and exotic rice (Oryza sativa L.) genotypes. Comptes Rendus Biologies, 2016, 339(1):1-9.
doi: 10.1016/j.crvi.2015.11.003
[13] Li W, Bian C M, Wei Y M, et al. Evaluation of genetic diversity of Sichuan common wheat landraces in China by SSR Markers. Journal of Integrative Agriculture, 2013, 12(9):1501-1511.
doi: 10.1016/S2095-3119(13)60418-9
[14] Li L J, Yang K C, Pan G T, et al. Genetic diversity of maize populations developed by two kinds of recurrent selection methods investigated with SSR Markers. Agricultural Sciences in China, 2008, 7(9):1037-1045.
doi: 10.1016/S1671-2927(08)60144-3
[15] 李修平, 刘琪, 邵红, 等. 寒地水稻种质资源遗传多样性分析. 分子植物育种, 2021, 19(16):5528-5534.
[16] 王敬国. 东北亚地区粳稻遗传多样性及主要株型性状与SSR标记的关联分析. 哈尔滨:东北林业大学, 2014.
[17] 邵国军, 李玉福, 邱福林. 辽宁省水稻育种研究与进展. 辽宁农业科学, 1995(6):28-32.
[18] 刘丹, 王嘉宇, 刘进, 等. 黑龙江省部分育成粳稻资源的遗传多样性分析. 植物遗传资源学报, 2019, 20(1):60-68.
[19] 程芳艳, 李春光, 刘永巍, 等. 寒地部分粳稻的遗传多样性及遗传结构分析. 沈阳农业大学学报, 2014, 45(6):649-654.
[1] 孙远涛, 龙文靖, 李元, 刘天朋, 赵甘霖, 丁国祥, 倪先林. 45份糯高粱种质资源主要农艺性状和SSR标记的遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2024, (1): 57–64
[2] 王月影, 范保杰, 曹志敏, 王彦, 苏秋竹, 张志肖, 王珅, 时会影, 沈颖超, 程须珍, 刘长友, 田静. 利用EST-SSR标记分析绿豆农家种及育成品种的遗传多样性[J]. 作物杂志, 2024, (1): 73–79
[3] 赵锋, 包奇军, 潘永东, 柳小宁, 张华瑜, 牛小霞. 70份大麦种质资源遗传多样性评价[J]. 作物杂志, 2023, (6): 54–61
[4] 杨恩泽, 王树彦, 刘瑞香, 石丰源, 张锦豪, 李佳娜, 李志伟, 郭占斌. 基于SRAP的藜麦种质资源遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2023, (6): 79–85
[5] 刘秋员, 李猛, 高阳光, 史孟豫, 卫云飞, 季新, 厉励, 刘亚丽, 王付娟. 减氮并调整氮肥运筹模式对常规粳稻产量及稻米品质的影响[J]. 作物杂志, 2023, (5): 131–137
[6] 张尚沛, 杨军学, 罗世武, 王勇, 张晓娟, 程炳文. 糜子育成品种（系）农艺性状遗传变异与丰产性分析[J]. 作物杂志, 2023, (5): 37–42
[7] 郜战宁, 杨永乾, 王树杰, 冯辉, 薛正刚. 143份大麦种质资源的综合评价[J]. 作物杂志, 2023, (5): 59–65
[8] 翟晶, 杨胜明, 王玉珍, 施林林. 多年定位有机肥施用对早熟晚粳软米淀粉理化特性的影响[J]. 作物杂志, 2023, (5): 91–97
[9] 陈志凯, 侯万伟. 豌豆种质资源农艺性状评价及优异资源筛选[J]. 作物杂志, 2023, (4): 38–43
[10] 李青风, 高杰, 彭秋. 贵州省籽粒苋资源农艺性状和品质性状的遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2023, (4): 60–64
[11] 李宏生, 李绍祥, 杨忠慧, 杨家李, 刘琨, 熊世安, 李富乾, 郭辉, 杨木军. 温光敏两系杂交小麦杂交种纯度的表型和标记检测比较[J]. 作物杂志, 2023, (4): 71–76
[12] 陈翠萍, 闫殿海, 张书苗, 左皓南, 高森, 刘洋. 藜麦SSR指纹图谱构建及遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2023, (3): 35–42
[13] 宋芸, 张鑫瑞, 贺嘉欣, 李政, 孙哲, 李澳旋, 乔永刚. 基于叶绿体SSR分子标记的苦参种质资源遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2023, (1): 30–37
[14] 郭欢乐, 汤彬, 李涵, 曹钟洋, 曾强, 刘良武, 陈志辉. 湖南省玉米地方品种表型性状综合评价及类群划分[J]. 作物杂志, 2022, (6): 33–41
[15] 赵小琴, 贾瑞玲, 刘军秀, 刘彦明, 文殷花, 师丽丽, 张娟宁, 马宁. 120份谷子种质资源的农艺性状表现和遗传多样性分析[J]. 作物杂志, 2022, (6): 61–69
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!