基于水稻SSR标记的中国野生菰种质资源遗传多样性分析

发布时间：2020-08-15 16:24

【摘要】：菰(Zizania latifolia)隶属禾本科菰属,为水生草本植物。据文献报道,共有菰(Zizania latifolia)、德克萨斯菰(Zizania texana)、水生菰(Zizania aquatica)和沼生菰(Zizania palustris)四种菰属植物。野生菰作为菰属植物中最原始的物种,具有较强的耐深水能力、抗旱能力及抗病能力,包括抗白叶枯病、纹枯病和稻瘟病等,对污染水体具有水质净化和重金属富集的生态修复能力。野生菰作为水稻的近缘属之一,具有较多优良基因,研究价值极高,对水稻的种质改良发挥重要作用,是丰富作物育种基因资源库的理想资源。近年来,有关菰的遗传研究正在逐渐深入,SSR标记具有信息含量丰富、多态性高等优点,是研究遗传多样性的重要分子标记。有研究表明水稻SSR标记可用于野生菰遗传分析,但该标记在全国范围的遗传多样性研究仍处于空白阶段。因此,本文筛选9对水稻SSR引物,对中国25个野生菰居群的381份野生菰材料进行PCR扩增检测,分析其遗传多样性。主要研究结果如下:(1)筛选9对水稻SSR引物,优化SSR-PCR反应体系,对381份野生菰材料进行PCR扩增,用6%聚丙烯酰胺凝胶电泳检测PCR扩增产物,共扩增出119条清晰、稳定的条带,其中,多态性条带有113条,平均每对标记引物扩增11.44个多态位点。9对水稻SSR引物的平均多态位点比率可高达94.77%,有4对水稻SSR引物多态位点比率高达100%。(2)中国25个野生菰居群的多态性位点百分比(PPL)在物种水平上高达94.50%,Nei's基因多样性指数(H)为0.2398,Shannon's多样性信息指数(I)为0.3772,表明中国野生菰具有丰富的遗传多样性;中国野生菰居群间的遗传变异(占总变异50.79%)较居群内的遗传变异(占总变异49.21%)更明显,中国野生菰居群间基因多样性(Ht)为0.2310,居群内基因多样性(Hs)为0.1122,中国野生菰居群间遗传多样性比居群内更丰富;中国野生菰居群间遗传分化系数(Gst)为0.5144,居群间基因流(Nm)为0.4720(Nm1),遗传漂变在野生菰居群的遗传分化中发挥重要作用。(3)中国25个野生菰居群间的遗传相似性系数(Gs)和遗传距离(Gd)分别介于0.7693~0.9725和0.0279~0.2623之间。中国25个野生菰居群的遗传距离和地理距离的相关性检测结果为r=0.8331、p=0.001**,呈极显著相关;在阈值为0.88时,中国25个野生菰居群在遗传结构上可聚类分为5类,聚类结果与地理分布存在亲缘关系,有一定的相关性;在进化关系上,中国25个野生菰居群由共同的祖先分化出2个支系,第1个支系先分化出中南地区的桂林(GL),第2个支系先分化出中南地区的洞庭湖(DTH),推测中南地区的野生菰较原始,中国野生菰由中南地区开始进化分支。
【学位授予单位】：江西财经大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：Q943.2
【图文】：

对比图,退火温度,引物

45.3 ℃、45.8 ℃、46.8 ℃、48.2 ℃、49.9 ℃、51.8 ℃、53.6 ℃、55.0 ℃、56.1 ℃、56.7 ℃和57 ℃。本试验从前期筛选后的26对水稻SSR引物中筛选出19对水稻SSR引物并进行最佳温度的摸索，图2-1为引物RM20118和引物RM22189摸索退火温度试验的胶图，表2-3为19对水稻引物及最佳退火温度。本研究共试验5种10 μL的反应体系（表2-4）和2种反应程序（表2-5）并进行优化，图2-2为体系1和体系5在相同条件下（相同电压试验、相同DNA模板、相同扩增程序）跑出来的条带对比图。经过聚丙烯酰胺胶电泳后条带的比较和优化，最终选用反应体系1和扩增程序1。在体系的摸索、筛选和优化后，确认 PCR 扩增反应体系为 10 μL，内含野生菰的模板 DNA1.0 μL，10 μM 正反向引物各 0.5 μL，10×Taq Buffe（r含 20mM Mg2+）1.0 μL

对比图,体系,引物,退火温度

引物并进行最佳温度的摸索，图2-1为引物RM20118和引物RM22189摸索退火温度试验的胶图，表2-3为19对水稻引物及最佳退火温度。本研究共试验5种10 μL的反应体系（表2-4）和2种反应程序（表2-5）并进行优化，图2-2为体系1和体系5在相同条件下（相同电压试验、相同DNA模板、相同扩增程序）跑出来的条带对比图。经过聚丙烯酰胺胶电泳后条带的比较和优化，最终选用反应体系1和扩增程序1。在体系的摸索、筛选和优化后，确认 PCR 扩增反应体系为 10 μL，内含野生菰的模板 DNA1.0 μL，10 μM 正反向引物各 0.5 μL，10×Taq Buffe（r含 20mM Mg2+）1.0 μL， dNTPs （10 mM）0.75 μL ，Taq Polymerase （2U/μL）0.25μL

扩增图谱,引物,多态,条带

DNA 片段在 100~300bp 之间，扩增结果是多态丰富的（表 2-7），总计扩增出 119 条清晰、稳定的条带，其中，具有多态性的条带有 113 条，占总条带数的 94.96%，平均每对标记引物有 11.44 个多态位点。引物 RM15830、RM6876、RM20118、RM350、RM28090 和 RM6654 的扩增条带数相对较多，其中，引物RM15830 扩增条带数量最多，扩增出 17 条条带，多态率为 94.12 %。而引物RM16797 扩增条带数量最少，虽然只扩增出 4 条条带，但是它的多态率（100 %）却很高。9 对引物的平均多态率可高达 94.77 %，其中，引物 RM16797、RM20118、RM195 和 RM350 的多态率最高，多态率全部达到 100 %，引物 RM28090 相对最低，多态率为 84.62 %。引物 RM6876 和引物 RM6654 的多态率均为 93.33 %。引物 RM28090（多态率为 84.62 %）和引物 RM6654（多态率为 93.33 %）的部分扩增结果见图 2-3 和图 2-4，左边两列为 MarkerⅠ和 MarkerⅡ分子量对照，DNA 片段长度范围在 100~300bp 之间。

【参考文献】