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: 73–79 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2024.01.010

所属专题： 杂粮作物

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

利用EST-SSR标记分析绿豆农家种及育成品种的遗传多样性

王月影1,2(), 范保杰1, 曹志敏1, 王彦1, 苏秋竹1, 张志肖1, 王珅1, 时会影1, 沈颖超1, 程须珍3, 刘长友1(), 田静1()   

  1. 1河北省农林科学院粮油作物研究所/河北省作物遗传育种实验室，050031，河北石家庄
    2中国农业科学院中国水稻研究所/水稻生物学国家重点实验室，310006，浙江杭州
    3中国农业科学院作物科学研究所，100081，北京
  • 收稿日期:2022-09-29 修回日期:2023-11-24 出版日期:2024-02-15 发布日期:2024-02-20
  • 通讯作者: 田静, 主要从事食用豆遗传育种研究，E-mail：nkytianjing@163.com; 刘长友，主要从事食用豆种质资源及遗传育种，E-mail：35931915@qq.com
  • 作者简介:王月影，研究方向为食用豆种质资源遗传多样性和水稻资源研究，E-mail：wyywangyueying@163.com
  • 基金资助:
    国家重点研发计划(2019YFD1000700);国家重点研发计划(2019YFD1000702);国家现代农业产业技术体系(CARS-08-G03);河北省青年拔尖人才(2018);河北省重点研发计划(19226353D);河北省现代农业产业技术体系(HBCT2018070203);河北省农林科学院创新工程项目(2022KJCXZX-LYS-17)

Genetic Diversity Analysis of Landraces and Improved Varieties of Mung Bean by EST-SSR Markers

Wang Yueying1,2(), Fan Baojie1, Cao Zhimin1, Wang Yan1, Su Qiuzhu1, Zhang Zhixiao1, Wang Shen1, Shi Huiying1, Shen Yingchao1, Cheng Xuzhen3, Liu Changyou1(), Tian Jing1()   

  1. 1Institute of Food and Oil Crops, Hebei Academy of Agricultural and Forestry Sciences / Hebei Laboratory of Crop Genetic Breeding, Shijiazhuang 050031, Hebei, China
    2China National Rice Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences / State Key Laboratory of Rice Biology, Hangzhou 310006
    3Zhejiang, China
    3Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
  • Received:2022-09-29 Revised:2023-11-24 Online:2024-02-15 Published:2024-02-20
  • Contact: Liu Changyou,Tian Jing

RichHTML

14

PDF (PC)

141

摘要：

利用覆盖绿豆11条染色体的16个EST-SSR标记，对来自我国15个不同省市的156份绿豆农家种和53份育成品种进行遗传多样性分析。结果表明，16个标记总共检测出57个等位变异位点，平均等位变异数3.56，有效等位变异数（Ne）1.89，Shannon信息指数（PIC）0.70。与育成品种相比，绿豆农家种的观测等位变异数、Ne、期望杂合度和PIC较高，表明农家种的遗传多样性高于育成品种。Structure分析可以将所有材料分为3个组群，组群内资源有按地理来源聚集的趋势，3个组群内种质间的平均遗传距离相差不大。利用UPGMA法进行聚类分析，可将所有参试绿豆材料分为A、B、C三大类群，类群A集中了大部分育成品种，类群B和C则以农家种为主。12个不同地理来源资源群体的遗传一致度介于0.4706~0.9627。

关键词: 绿豆, EST-SSR标记, 种质资源, 遗传多样性

Abstract:

We used 16 EST-SSR markers covering 11 chromosomes of mung bean genome to analyze the genetic diversity of 156 mung bean landraces and 53 improved mung bean varieties from 15 different provinces in China. The results showed that 16 EST-SSR markers detected a total of 57 alleles, with an average of 3.56 alleles per marker, and the average effective alleles number (Ne) was 1.89, the Shannon?s information index (PIC) was 0.70. Compared with the improved mung bean varieties, the observed allele number, Ne, the expected heterozygosity and PIC of the landraces were higher, indicating that the genetic diversity of landraces was higher than that of the improved mung bean varieties. The Structure analysis divided all resources into three distinct groups. The resources in the group tend to gather according to geographical origin, and the average genetic distance between germplasms in the three groups had little difference. Using UPGMA method for cluster analysis, all the mung bean resources could be divided into group A, B and C. Group A concentrated most improved mung bean varieties, while group B and C were mainly landraces. The genetic consistency of 12 populations from different geographical sources ranged from 0.4706 to 0.9627.

Key words: Mung bean, EST-SSR marker, Germplasm resources, Genetic diversity

表1

用于绿豆资源遗传多样性分析的16个多态性EST-SSR标记

标记名称
Marker name		 染色体
Chromosome		 引物序列
Primer sequence (5'-3')		 来源基因注释
Gene annotation		 退火温度
Tm (℃)
SYD338 Chr 8 CCTTCACACCCTTTTCTGATTC 转录体X1 55
GGGTTTCCTTCTTGGTCTCC 锌指蛋白JAGGED（LOC106770716） 55
SYD358 Chr 5 GTGATGGTGCTGCTTTTCAA 蛋白Dr1同源物（LOC106756201） 55
ATGCGTGGGGAGAAGTAAGA 55
SYD422 Chr 3 TCAGGTTTTGCAACTGGGTA 未注释（LOC106759383） 55
TTCCTCAGCAAACGATGTTG 55
SYD526 Chr 9 TGGGGACAGTCTTAAACCACA squamosa启动子结合样蛋白8（LOC106773739） 55
GCCCTAATTTGGAGAGCTTG 55
SYD747 Chr 3 GCAGGCAATACGAGGAGTTC 未注释（LOC106776533） 55
AGGGTCGGTCCATCAACATA 55
SYD753 Chr 4 ATTCAAGCCAGAGAAGGCAA GATA锌指结构域蛋白14（LOC106754216） 55
GGTGGGAGGGTATTGGCTAT 55
SYD965 Chr 6 AACTGCTGTGGTAGATGGGG 转录共抑制因子SEUSS（LOC106764757） 55
GGCAGCAGTAAAAATGGAGC 55
SYD1051 Chr 2 CTCTGCTAGTTCCACACCCC 稻草人样蛋白4（LOC106779206） 55
CTGTGTAGCGTTGGGAAGGT 55
SYD1159 Chr 5 ATGTTTGAGGCATTTCCCTG 介导RNA聚合酶II转录亚基15a（LOC106760781） 55
ATCAGGCAACAACAACCACA 55
SYD1175 Chr 4 CCCCAGAATCAAGAAATCCA 托品酮还原酶同源物At5g06060（LOC106757582） 55
GCTCTCGTTACTGGAGGCAC 55
SYD1265 Chr 2 AGCGGGAAGGAAGATGAGAT SCY1样蛋白2（LOC106756108） 55
GGCACAGCTCCCTCTAATTG 55
SYD1276 Chr 1 ATTGAAGTGCCCTTGTTTGC α-1,4葡聚糖磷酸化酶L同工酶，叶绿体/淀粉样（LOC106770459） 55
GAACATTCAACCAGCCCAAT 55
SYD1283 Chr 11 ATGATGGCCTTGTTCTCCTG 未表征的膜蛋白At4g09580（LOC106776315） 55
TCCAATCTTCGTTTCTTGCC 55
SYD1717 Chr 6 GGAGACCTGGATTAGCGTGA 3-酮酰基辅酶a合成酶（LOC106765300） 55
CCACATTCACATTCCGATGA 55
SYD1722 Chr 10 GACGAAGGACAATGAATGAT 未注释（LOC106753957） 55
GAAAGAAGCCTGCTATGAAA 55
SYD1909 Chr 7 CACAGTGTGCCCTAACCAGA 天冬氨酸―tRNA连接酶，叶绿体/线粒体（LOC106766801） 55
TGAAGCCCCCACAGTATGTT 55

图1

标记SYD1159的部分电泳分析结果 M：DNA分子量标准。

表2

209份绿豆种质资源的遗传多样性

EST-SSR
标记
EST-SSR
marker		 观测等位变异数
The number of observed alleles		 有效等位变异数
Ne		 Nei?s位点多样性
Nei?s allele diversity		 Shannon?s信息指数
PIC
农家种
Landrace		 育成品种
Cultivar		 整体
All		 农家种
Landrace		 育成品种
Cultivar		 整体
All		 农家种
Landrace		 育成品种
Cultivar		 整体
All		 农家种
Landrace		 育成品种
Cultivar		 整体
All
SYD338 9 5 9 5.04 4.24 4.99 0.80 0.76 0.80 1.79 1.50 1.77
SYD358 5 4 6 2.54 1.49 2.24 0.61 0.33 0.55 1.12 0.66 1.04
SYD422 3 3 3 1.90 1.31 1.77 0.47 0.24 0.44 0.71 0.45 0.68
SYD526 2 2 2 1.01 1.34 1.09 0.01 0.26 0.08 0.04 0.42 0.18
SYD747 3 3 3 1.69 1.72 1.70 0.41 0.42 0.41 0.66 0.72 0.68
SYD753 3 3 3 1.22 1.81 1.37 0.18 0.45 0.27 0.36 0.70 0.48
SYD965 3 2 3 1.54 1.30 1.47 0.35 0.23 0.32 0.56 0.39 0.52
SYD1051 4 3 4 1.79 1.89 1.82 0.44 0.47 0.45 0.79 0.78 0.80
SYD1159 3 2 3 1.79 1.77 1.79 0.44 0.44 0.44 0.69 0.63 0.68
SYD1175 3 3 3 1.91 2.98 2.29 0.48 0.66 0.56 0.83 1.10 0.95
SYD1265 3 2 3 1.76 1.32 1.65 0.43 0.24 0.39 0.65 0.41 0.61
SYD1276 2 3 3 1.01 1.36 1.09 0.01 0.27 0.09 0.04 0.49 0.20
SYD1283 3 2 3 1.83 1.42 1.74 0.45 0.30 0.43 0.69 0.47 0.65
SYD1717 3 3 3 2.10 1.66 2.11 0.52 0.40 0.53 0.81 0.65 0.80
SYD1722 3 2 3 2.03 1.34 1.86 0.51 0.26 0.46 0.80 0.42 0.74
SYD1909 3 3 3 1.11 1.61 1.23 0.10 0.38 0.19 0.24 0.62 0.38
合计Total 55 45 57
平均值Mean 3.44 2.81 3.56 1.89 1.79 1.89 0.39 0.38 0.38 0.67 0.65 0.70
标准差Standard deviation 1.63 0.83 1.67 0.94 0.77 0.90 0.21 0.16 0.16 0.42 0.29 0.37

图2

Structure分析推断出的3个组群聚类图

表3

Structure 分析推断出的3个组群的种质构成

Structure组群
Structure population		 组群内遗传距离
Average distance within population		 资源份数
Number of accessions		 比例
Percentage (%)		 资源来源（份数）
Origin of accession (number of accessions)
组群1 Pop1 0.2848 74 35.41
农家种Landrace
 68
 91.89
 北京（7）；重庆（8）；河北（18）；河南（14）；湖南（5）；山东（6）；山西（7）；陕西（3）
育成品种Cultivar 6 8.11 山西（3）；陕西（1）；吉林（1）；河北（1）
组群2 Pop2 0.3454 60 28.71
农家种Landrace
 40
 66.67
 安徽（14）；重庆（1）；河北（1）；湖北（8）；黑龙江（6）；山东（6）；山西（1）；陕西（3）
育成品种Cultivar 20 33.33 AVRDC（9）；北京（4）；广西（1）；河北（1）
组群3 Pop3 0.1680 75 35.88
农家种Landrace

 48

 64.00

 安徽（2）；北京（5）；湖北（7）；河南（1）；湖南（1）；辽宁（7）；黑龙江（7）；山东（7）；山西（7）；陕西（3）
育成品种Cultivar

 27

 36.00

 安徽（2）；北京（2）；河北（9）；河南（3）；吉林（4）；江苏（1）；辽宁（1）；黑龙江（1）；山东（4）；山西（1）

图3

209份绿豆资源材料UPGMA聚类分析 HB：河北；BJ：北京；JL：吉林；SX：山西；SD：山东；LN：辽宁；GX：广西；AH：安徽；HN：河南；hn：湖南；sx：陕西；JS：江苏；CQ：重庆；hb：湖北；QQHE：齐齐哈尔；C：育成品种：L：农家种。

表4

12个群体的遗传一致度（上三角）和遗传距离（下三角）

群体
Population		 黑龙江
Heilongjiang		 辽宁
Liaoning		 北京
Beijing		 河北
Hebei		 河南
Henan		 山东
Shandong		 山西
Shanxi		 陕西
Shaanxi		 安徽
Anhui		 湖北
Hubei		 重庆
Chongqing		 海南
Hainan
黑龙江Heilongjiang 0.9563 0.9309 0.9031 0.8609 0.9627 0.7984 0.5861 0.8418 0.8836 0.8143 0.8095
辽宁Liaoning 0.0447 0.8629 0.8783 0.8139 0.9144 0.7647 0.6080 0.7667 0.8500 0.8577 0.8790
北京Beijing 0.0716 0.1474 0.9568 0.8409 0.9335 0.8903 0.6559 0.9385 0.7857 0.6726 0.7169
河北Hebei 0.1019 0.1297 0.0441 0.8385 0.9287 0.8651 0.6936 0.9413 0.7694 0.6745 0.7145
河南Henan 0.1498 0.2059 0.1733 0.1761 0.8336 0.8619 0.7475 0.7768 0.7217 0.6547 0.6198
山东Shandong 0.0380 0.0895 0.0688 0.0739 0.1819 0.8487 0.6106 0.8819 0.8847 0.7804 0.8075
山西Shanxi 0.2251 0.2683 0.1161 0.1449 0.1486 0.1641 0.8415 0.8272 0.6479 0.5927 0.6346
陕西Shaanxi 0.4987 0.4494 0.4217 0.3440 0.2671 0.4647 0.1670 0.6692 0.4706 0.5387 0.5073
安徽Anhui 0.1722 0.2657 0.0634 0.0605 0.2526 0.1256 0.1897 0.4016 0.6895 0.5704 0.6762
湖北Hubei 0.1238 0.1625 0.2412 0.2621 0.3261 0.1226 0.4341 0.7538 0.3718 0.8999 0.7670
重庆Chongqing 0.2054 0.1535 0.3966 0.3938 0.4235 0.2479 0.5231 0.6186 0.5615 0.1054 0.7846
海南Hainan 0.2113 0.1290 0.3328 0.3362 0.4784 0.2139 0.4548 0.6787 0.3912 0.2652 0.2425
[1] Chen H L, Qiao L, Wang L X, et al. Assessment of genetic diversity and population structure of mung bean (Vigna radiata) germplasm using EST-based and genomic SSR markers. Gene, 2015, 566(2):175-183.
doi: 10.1016/j.gene.2015.04.043 pmid: 25895480
[2] Chen H L, Wang L X, Wang S H, et al. Transcriptome sequencing of mung bean (Vigna radiate L.) genes and the identification of EST-SSR markers. PLoS ONE, 2015, 10(4):e0120273.
doi: 10.1371/journal.pone.0120273
[3] Kim S K, Nair R M, Lee J, et al. Genomic resources in mungbean for future breeding programs. Frontiers in Plant Science, 2015, 6:626.
doi: 10.3389/fpls.2015.00626 pmid: 26322067
[4] 程须珍. 绿豆种质资源挖掘与新品种创制应用研究取得重要进展. 植物遗传资源学报, 2015, 16(4):674.
[5] 刘慧. 我国绿豆生产现状和发展前景. 农业生产展望, 2012, 8(6):36-39.
[6] 刘浩, 周闲容, 于晓娜, 等. 作物种质资源品质性状鉴定评价现状与展望. 植物遗传资源学报, 2014, 15(1):215-221.
[7] 任红晓, 姜翠棉, 高运青, 等. 中国传统名优绿豆种质资源表型性状形态多样性. 作物杂志, 2017(1):44-47.
[8] 张盼盼, 张洪鹏, 张敬禹, 等. 绿豆种质资源农艺性状的因子分析及综合评价. 中国农学通报, 2017, 33(6):34-41.
doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb16040131
[9] 乔玲, 陈红霖, 王丽侠, 等. 国外绿豆种质资源农艺性状的遗传多样性分析. 植物遗传资源学报, 2015, 16(5):986-993.
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.2015.05.009
[10] 朱慧珺. 山西省绿豆种质资源表型性状遗传多样性分析. 晋中:山西农业大学, 2015.
[11] 张毅华, 张耀文, 张泽燕. 绿豆种质资源表型性状多样性分析. 农学学报, 2013, 3(1):15-19.
[12] 王建波. ISSR分子标记及其在植物遗传学研究中的应用. 遗传, 2002, 24(5):613-616.
[13] Chen H L, Liu L P, Wang L X, et al. Development of SSR markers and assessment of genetic diversity of adzuki bean in the Chinese germplasm collection. Molecular Breeding, 2017, 37(5):66.
doi: 10.1007/s11032-017-0662-4
[14] Sangiri C, Kaga A, Tomooka N, et al. Genetic diversity of the mungbean (Vigna radiata, Leguminosae) genepool on the basis of microsatellite analysis. Australian Journal of Botany, 2008, 55 (8):837-847.
doi: 10.1071/BT07105
[15] Wang L X, Elbaidouri M, Abernathy B, et al. Distribution and analysis of SSR in mung bean (Vigna radiata L.) genome based on an SSR-enriched library. Molecular Breeding, 2015, 35(1):25.
doi: 10.1007/s11032-015-0259-8
[16] 刘岩, 程须珍, 王丽侠, 等. 基于SSR标记的中国绿豆种质资源遗传多样性研究. 中国农业科学, 2013, 46(20):4197-4209.
doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2013.20.003
[17] 赵雪英, 王宏民, 李赫, 张耀文. 绿豆种质资源的ISSR遗传多样性分析. 植物遗传资源学报, 2015, 16(6):1277-1282.
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.2015.06.020
[18] 王丽侠, 程须珍, 王素华, 等. 小豆SSR引物在绿豆基因组中的通用性分析. 作物学报, 2009, 35(5):816-820.
[19] 任红晓, 程须珍, 徐东旭, 等. 应用SSR标记分析中国北方名优绿豆的遗传多样性. 植物遗传资源学报, 2015, 16(2):395-399.
doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.2015.02.028
[20] 杨新泉, 刘鹏, 韩宗福, 等. 普通小麦Genomic-SSR和EST-SSR分子标记遗传差异及其与系谱遗传距离的比较研究. 遗传学报, 2005, 32(4):406-416.
[21] Porebski S, Bailey L G, Baum B R. Modification of a CTAB DNA extraction protocol for plants containing high polysaccharide and polyphenol components. Plant Molecular Biology Reporter, 1997, 15(1):8-15.
doi: 10.1007/BF02772108
[22] Liu C Y, Fan B J, Cao Z M, et al. A deep sequencing analysis of transcriptomes and the development of EST-SSR markers in mungbean (Vigna radiata). Journal of Genetics, 2016, 95(3):527.
pmid: 27659323
[23] Evanno G S, Regnaut S J, Goudet J. Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: A simulation study. Molecular Ecology, 2005, 14(8):2611-2620.
doi: 10.1111/j.1365-294X.2005.02553.x pmid: 15969739
[24] 姜伟, 何觉民, 陆建农, 等. 中国主要棉花栽培群体的遗传多样性分析. 农业生物技术学报, 2008, 16(1):127-133.
[25] 宫慧慧, 谢华, 马荣才, 等. 利用SSR分析小豆种质遗传多样性. 农业生物技术学报, 2008, 16(5):872-880.
[26] 王丽侠, 程须珍, 王素华, 等. 应用SSR标记对小豆种质资源的遗传多样性分析. 作物学报, 2009, 35(10):1858-1865.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2009.01858
[27] 徐宁, 程须珍, 王丽侠, 等. 用于中国小豆种质资源遗传多样性分析SSR分子标记筛选及应用. 作物学报, 2009, 35(2):219-227.
doi: 10.3724/SP.J.1006.2009.00219
[28] Cho Y G, Ishii T, Temnykh S, et al. Diversity of microsatellites derived from genomic libraries and GenBank sequences in rice (Oryza sativa L.). Theoretical and Applied Genetics, 2000, 100 (5):713-722.
doi: 10.1007/s001220051343
[1] 刘丹, 王嘉宇, 冯章丽, 冯博, 陈温福. 辽宁省粳稻品种的遗传多样性与群体结构分析[J]. 作物杂志, 2024, (1): 40–47
[2] 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
[3] 曲志华, 张丽丽, 胡杨, 乔海明, 李峰, 白苇. 国外引进亚麻种质资源的农艺性状评价[J]. 作物杂志, 2023, (6): 47–53
[4] 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
[5] 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
[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] 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
[9] 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
[10] 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
[11] 曹志敏, 范保杰, 刘长友, 张志肖, 曹玉梅, 王彦, 苏秋竹, 王珅, 刘建军, 田静. 60Co辐射对绿豆主要农艺性状影响及特异突变体创制[J]. 作物杂志, 2023, (2): 30–35
[12] 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
[13] 黄贵斌, 关耀兵, 牛永岐, 周丽蕾, 赵永峰. 103份鹰嘴豆种质资源12个主要农艺性状综合鉴定评价[J]. 作物杂志, 2023, (1): 6–13
[14] 侯雪, 陈雨洁, 李春苗, 方淑梅, 梁喜龙, 郑殿峰. 调环酸钙对盐碱胁迫下绿豆苗期生长的调控作用[J]. 作物杂志, 2022, (6): 174–180
[15] 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
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
No Suggested Reading articles found!