中 国 农 业 科 学 我 国 棉 花 抗 枯 萎 病 品 种 的 遗 传 多 样 性 分 析 徐 秋 华 张 献 龙 聂 以 春 冯 纯 大 华 中 农 业 大 学 作 物 遗 传 改 良 国 家 重 点 实 验 室 武 汉 摘 要 利 用 标 记 从 分 子 水 平 上 对 在 生 产 上 有 较 大 影 响 的 个 抗 枯 萎 病 陆 地 棉 品 种 进 行 了 遗 传 多 样 性 分 析 个 陆 地 棉 品 种 在 个 具 多 态 性 的 随 机 引 物 上 扩 增 得 到 个 多 态 性 位 点 应 用 2 数 据 分 析 软 件 非 加 权 组 平 均 法 聚 类 个 品 种 之 间 的 平 均 成 对. 相 似 系 数 为 有 的 品 种 对 在 遗 传 上 相 似 性 较 大 相 似 系 数 大 于 品 种 对 相 似 系 数 在 平 均 值 附 近 区 间 上 所 占 的 比 例 最 大 为 遗 传 差 异 较 大 相 似 系 数 小 于 的 品 种 所 占 的 比 例 仅 为 总 体 来 说 我 国 抗 枯 萎 病 棉 花 品 种 之 间 的 相 似 性 较 高 我 国 陆 地 棉 品 种 资 源 整 体 上 遗 传 多 样 性 水 平 低 下 以 及 我 国 抗 枯 萎 病 品 种 资 源 狭 窄 的 遗 传 基 础 是 导 致 陆 地 棉 品 种 遗 传 多 样 性 较 贫 乏 的 重 要 因 素 从 亚 洲 棉! 海 岛 棉 和 其 它 棉 属 种 内 引 进 抗 病 基 因 成 为 棉 花 抗 枯 萎 病 育 种 取 得 突 破 性 进 展 的 关 键 研 究 同 时 以 相 似 系 数 矩 阵 为 基 础 构 建 了 个 抗 枯 萎 病 陆 地 棉 品 种 的 树 状 聚 类 图 关 键 词 陆 地 棉 遗 传 多 样 性 抗 枯 萎 病 分 析 ƒ ± 2 2 2 ƒ 2 (Νατιοναλ Κεψ Λαβορατορψ οφ Χροπ Γενετιχ Ι μπροϖε μεντ, Ηυαζηονγ Αγριχυλτυραλ Υνιϖερσιτψ, Ωυηαν 430070) ƒ 2 Γ. Ηιρσυ μτυ μ Φυσαριυμ ƒ 2. 2 Φυσαριυμ 2 Φυσαριυμ Φυσαριυμ Φυσαριυμ 2 2 2 Γ. ηιρσυτυ μ Γ. Ηιρσυ μτυ μ Φυσαριυμ 棉 花 枯 萎 病 最 早 由 于 年 在 美 国 亚 拉 巴 马 州 发 现 随 着 从 美 国 引 进 陆 地 棉 种 子 枯 萎 收 稿 日 期 2 2 基 金 项 目 国 家 自 然 科 学 基 金 和 国 家 转 基 因 植 物 研 究 与 产 业 化 开 发 专 项 2 22 作 者 简 介 徐 秋 华 2 女 浙 江 天 台 人 现 工 作 单 位 为 福 建 省 福 清 市 环 保 局 张 献 龙 为 联 系 作 者 2 ƒ 2 2
期 徐 秋 华 等 我 国 棉 花 抗 枯 萎 病 品 种 的 遗 传 多 样 性 分 析 病 也 传 入 我 国 在 我 国 各 主 要 棉 区 均 有 发 生 枯 萎 病 的 侵 染 导 致 棉 花 纤 维 品 质 变 差 直 接 威 胁 到 丰 产 性 世 纪 年 代 的 历 史 经 验 表 明 种 植 抗 病 品 种 是 防 治 棉 花 枯 萎 病 最 为 有 效! 经 济! 简 便 的 途 径 年 代 我 国 开 展 了 大 量 的 抗 枯! 黄 萎 育 种 研 究 工 作 目 前 我 国 棉 花 抗 病 性 育 种 已 步 入 世 界 先 进 行 列 抗 病 品 种 的 推 广 已 有 效 地 抑 制 了 枯 萎 病 的 发 生 我 国 因 每 年 种 植 抗 病 品 种 可 挽 回 皮 棉 损 失 以 上 价 值 亿 元 人 民 币 尽 管 冯 纯 大 等 对 我 国 个 陆 地 棉 抗 枯 萎 病 品 种 系 进 行 了 系 谱 分 析 但 没 有 从 分 子 水 平 上 阐 明 我 国 抗 枯 萎 病 陆 地 棉 品 种 的 遗 传 差 异 本 研 究 在 水 平 上 分 析 我 国 棉 花 抗 病 品 种 资 源 对 于 指 导 育 种 中 正 确 选 择 枯 萎 病 抗 源 提 高 育 种 效 率 以 及 合 理 布 局 抗 病 品 种 延 长 品 种 寿 命 都 有 重 要 的 意 义 1 材 料 与 方 法 1 1 材 料 材 料 为 我 国 不 同 棉 区 在 不 同 时 期 选 育 的 个 抗 枯 萎 病 陆 地 棉 品 种 材 料 名 称 和 系 谱 来 源 见 表 表 1 51 个 抗 枯 萎 病 品 种 名 称 和 代 号 Φυσαριυμ 代 号 品 种 名 系 谱 冀 棉 陕 棉 中 长 ψ 陕 系 选 ψ 冀 棉 冀 2 冀 2 2 2 冀 棉 冀 2 冀 2 2 2 冀 棉 冀 2 冀 2 2 2 冀 棉 冀 棉 晋 2 2 ƒ 2 2 ƒ 冀 棉 冀 无 冀 合 ƒ ƒ 冀 棉 冀 棉 海 陆 野 海 陆 野 ƒ ƒ 冀 棉 锦 上 海 无 毒 ψ ψ 系 选 ψ ψ 中 棉 所 乌 干 达 冀 棉 ψ 2 ψ 2 中 棉 所 中 棉 所 2 辽 2 中 棉 所 中 中 中 中 棉 所 中 中 中 棉 所 中 中 中 棉 所 陕 中 ƒ 中 辽 ƒ 中 棉 所 斯 字 棉 中 中 棉 所 中 中 中 棉 所 陕 中 冀 棉 中 棉 所 安 通 中 2 中 抗 中 中 多 毛 早 中 徐 州 依 陕 棉 晋 棉 邯 郸 中 晋 棉 岱 运 城 2 晋 棉 黑 山 2 兰 布 莱 特 陕 2 晋 棉 辽 棉 系 选 晋 棉 辽 棉 冀 晋 棉 晋 棉 系 选 晋 棉 2 石 2 豫 棉 河 南 陕 河 南 2 2 豫 棉 冀 棉 湘 无 冀 豫 棉 中 豫 棉 豫 中 抗 非 洲 大 铃 豫 棉 中 抗 中 棉 所 中 棉 所 豫 棉 商 丘 2 冀 2 豫 棉 中 棉 所 系 鲁 棉 鲁 冀 爱 字 棉 鲁 抗
中 国 农 业 科 学 卷 续 表 代 号 品 种 名 系 谱 鲁 棉 中 无 鲁 无 鲁 棉 鲁 棉 鄂 棉 鄂 荆 湘 棉 鄂 抗 鄂 荆 苏 鄂 抗 中 鄂 光 鄂 荆 鄂 抗 光 叶 岱 字 棉 荆 ƒ 中 ƒ 鄂 抗 鄂 荆 湘 棉 辽 棉 辽 短 斯 字 棉 关 农 斯 字 棉 辽 阳 辽 棉 辽 棉 司 ψ 中 ψ 辽 棉 辽 2 新 陆 珂 克 佩 岱 海 岛 棉 2 2 2 辽 棉 辽 泗 棉 盐 抗 2 泗 阳 2 陕 棉 中 2 辽 棉 2 陕 棉 陕 棉 2 2 陕 棉 陕 棉 射 洪 徐 州 2 2 2 2 绵 无 绵 无 冀 棉 冀 合 鲁 早 荆 安 低 ƒ 洞 庭 ψ ƒ 冀 合 ƒ ψ ƒ 中 棉 所 乌 干 达 冀 棉 引 物 购 自 公 司 用 从 个 随 机 引 物 中 筛 选 获 得 的 带 型 清 晰 且 重 复 性 强 的 个 多 态 性 引 物! 酶 购 自 上 海 公 司 1 2 方 法 1 2 1 棉 花 总 的 提 取 根 据 等 提 取 的 方 法 并 作 了 一 些 修 改 田 间 摘 取 棵 左 右 棉 花 植 株 的 嫩 叶 叶 龄 小 于 周 混 合 贮 藏 在 ε 低 温 冰 箱 内 植 物 材 料 用 液 氮 充 分 研 磨 至 细 粉 状 装 入 离 心 管 中 加 入 Λ Β 2 巯 基 乙 醇 和 裂 解 缓 冲 液 ε 1 2 2 2 并 迅 速 搅 拌 均 匀 于 ε 水 浴 间 隔 左 右 摇 动 一 次 取 出 后 加 入 等 体 积 的 氯 仿 Β 异 戊 醇 Β 混 匀 后 离 心 上 清 液 重 复 用 氯 仿 异 戊 醇 Β 纯 化 然 后 取 上 清 液 并 加 入 倍 体 积 冰 冷 异 丙 醇 轻 轻 地 摇 动 至 絮 状 沉 淀 出 来 ε 冰 箱 内 放 置 以 上 然 后 钩 出 至 干 净 的 离 心 管 用 酒 精 换 洗 次 倒 去 乙 醇 风 干 加 适 当 体 积 的 2 和 溶 解 在 溶 解 后 的 溶 液 中 按 照 Λ Λ 比 例 加 入 ε 水 浴 加 等 体 积 氯 仿 异 戊 醇 纯 化 次 取 上 清 加 体 积 的 和 倍 体 积 的 冰 冷 无 水 乙 醇 沉 淀 倒 掉 乙 醇 风 干 并 加 溶 解 取 少 量 溶 液 用 琼 脂 糖 凝 胶 电 泳 检 测 最 后 用 紫 外 分 光 光 度 计 测 浓 度 并 将 其 稀 释 到 Λ 作 分 析 用 1 2 2 分 析 Λ 的 反 应 体 系 为 反 应 缓 冲 液 Λ 2 Λ 随 机 引 物 单 位 酶 和 模 板 不 足 部 分 由 补 充 并 上 覆 Λ 左 右 石 蜡 油 以 防 扩 增 过 程 中 的 高 温 损 失 在 上 进 行 扩 增 扩 增 程 序 为 首 先 ε 变 性 ε 复 性 ε 延 伸 个 循 环 然 后 ε 变 性 ε 复 性 ε 延 伸 共 进 行 个 循 环 最 后 ε 延 伸 整 个 过 程 约 需 扩 增 产 物 在 含 Λ 溴 化 乙 锭 的 琼 脂 糖 凝 胶 上 电 泳 检 测 在 缓 冲 液 中 稳 压 紫 外 透 射 仪 上 观 察 并 照 相 记 录 1 2 3 谱 带 记 录 及 数 据 分 析 稳 定 易 于 辨 认 的 多 态 性 出 现 时 记 为 / 0 空 缺 时 记 录 为 / 0 采 用 2. 相 似 系 数 使 用 2 数 据 分 析 软 件 非 加 权 组 平 均 法 聚 类
期 徐 秋 华 等 我 国 棉 花 抗 枯 萎 病 品 种 的 遗 传 多 样 性 分 析 2 结 果 与 分 析 2 1 相 似 性 分 析 个 抗 枯 萎 病 陆 地 棉 品 种 在 个 多 态 性 引 物 上 扩 增 得 到 个 多 态 性 位 点 计 算 品 种 两 两 间 的 相 似 系 数 相 似 系 数 矩 阵 由 于 过 大 未 列 出 个 抗 病 品 种 之 间 的 平 均 成 对 相 似 系 数 为 将 品 种 间 的 成 对 相 似 系 数 分 布 进 行 分 析 表 品 种 对 的 相 似 系 数 很 大 大 于 有 的 品 种 对 的 相 似 系 数 分 布 在 数 值 较 大 的 区 间 内 也 即 有 的 品 种 对 在 遗 传 上 相 似 性 较 大 在 平 均 值 附 近 区 间 上 所 占 的 比 例 最 大 为 在 相 似 系 数 较 小 的 区 间 之 内 则 占 小 于 的 仅 占 也 就 是 说 遗 传 差 异 较 大 相 似 系 数 小 于 的 品 种 对 所 占 的 比 例 仅 为 总 体 来 说 我 国 抗 枯 萎 病 棉 花 品 种 之 间 的 相 似 性 程 度 较 高 表 2 我 国 抗 枯 萎 病 陆 地 棉 品 种 的 成 对 相 似 系 数 的 分 布 相 似 系 数 区 间 ƒ 2 Φυσαριυμ 百 分 比 例 累 积 百 分 率 2 2 聚 类 分 析 树 状 聚 类 图 见 下 图 可 将 个 品 种 划 分 成 大 类 类 包 含 有 个 品 种 类 包 括 有 个 品 种 即 中 棉 所! 豫 棉! 豫 棉! 豫 棉! 鲁 棉! 豫 棉 其 中 的 豫 棉! 豫 棉 和 豫 棉 有 乌 干 达 棉 血 缘 渗 入 类 有 个 品 种 中 棉 所 和 豫 棉 二 者 都 是 低 酚 棉 类 又 可 分 为 个 亚 类 亚 类 个 品 种 亚 类 有 个 品 种 即 辽 棉 亚 类 有 个 品 种 冀 棉! 辽 棉 和 鄂 抗 均 有 岱 字 血 缘 亚 类 有 个 品 种 即 中 棉 所 亚 类 有 个 品 种 晋 棉! 晋 棉! 辽 棉! 晋 棉! 鲁 棉 和 晋 棉 其 中 晋 棉! 辽 棉! 晋 棉 和 晋 棉 的 早 熟 性 较 突 出 亚 群 进 一 步 分 为 个 亚 亚 类 亚 亚 类 有 个 品 种 冀 棉! 冀 棉! 冀 棉! 陕 棉! 中 棉 所! 中 棉 所! 泗 棉! 绵 无! 冀 棉! 陕 棉! 冀 棉! 辽 棉! 中 棉 所! 陕 其 中 泗 棉! 陕 棉! 陕 棉 有 2 抗 源 品 种 的 血 缘 除 了 辽 棉! 中 棉 所 之 外 其 余 品 种 的 抗 病 亲 本 均 有 岱 字 的 血 缘 亚 亚 类 有 个 品 种 冀 棉! 中! 中 棉 所! 中! 冀 合 它 们 共 同 的 抗 源 亲 本 为 中 棉 所 亚 亚 类 有 个 品 种 中 棉 所! 中 棉 所! 晋 棉! 豫 棉! 鄂 抗 亚 亚 类 有 个 品 种 晋 棉! 鲁 棉! 鄂 抗! 鄂 棉! 鄂 抗 它 们 的 抗 源 亲 本 均 为 2 亚 亚 类 有 个 品 种 冀 棉 和 晋 棉 ƒ 亚 亚 类 有 个 品 种 即 中 棉 所 3 讨 论 标 记 分 析 表 明 我 国 大 多 数 陆 地 棉 抗 枯 萎 病 品 种 间 的 遗 传 差 异 较 小 我 国 陆 地 棉 品 种 资 源 的 遗 传 多 样 性 总 体 水 平 低 下 狭 窄 的 枯 萎 病 抗 性 来 源 使 得 抗 病 品 种 间 遗 传 差 异 更 加 贫 乏 在 对 我 国 陆 地 棉 抗 枯 萎 病 品 种 进 行 系 谱 分 析 时 发 现 2! 2! 中 棉 所! 陕 棉! 陕 棉 和 乌 干 达 棉 是 棉 花 抗 枯 萎 病 育 种 中 重 要 的 抗 源 亲 本 其 中 中 棉 所 是 陕 棉 的 抗 病 亲 本 2 和 2 是 陕 棉 的 抗 病 亲 本 中 棉 所 和 2 两 大 抗 源 品 种 均 是 由 岱 字 通 过 系 统 法 选 育 而 来 两 者 的 遗 传 背 景 极 其 相 近 所 以 岱 字! 2 和 乌 干 达 棉 是 我 国 棉 花 抗 枯 萎 病 育 种 的 基 础 亲 本 绝 大 多 数 抗 枯 萎 病 品 种 的 抗 源 亲 本 为 岱 字 冯 纯 大 等 对 个 陆 地 棉 抗 枯 萎 病 品 种 系 进 行 系 谱 分 析 统 计 认 为 来 自 岱 字 的 抗 病 品 种 系 占 其 中 2 及 其 衍 生 品 种 占 总 数 的 2 是 德 字 棉 在 重 病 棉 田 中 选 出 的 我 国 第 一 个 自 育 抗 棉 花 枯 萎 病 抗 源 品 种 以 2 为 种 质 育 成 的 品 种 占 有 乌 干 达 棉 血 缘 的 抗 病 品 种 仅 占
中 国 农 业 科 学 卷 图 51 个 抗 枯 萎 病 品 种 的 树 状 聚 类 图 ƒ Φυσαριυμ 陆 地 棉 品 种 资 源 中 缺 乏 异 种 抗 性 基 因 的 渗 透 从 亚 洲 棉! 海 岛 棉 和 其 它 棉 属 种 内 引 进 抗 病 基 因 成 为 棉 花 抗 病 育 种 取 得 突 破 性 进 展 的 关 键 我 国 陆 地 棉 抗 枯 萎 病 品 种 中 有 亚 洲 棉 血 缘 的 占 但 亚 洲 棉 种 质 的 利 用 率 不 高 渗 入 这 些 抗 病 品 种 的 亚 洲 棉 仅 涉 及 到 个 亚 洲 棉 品 种 安 徽 阜 阳 紫 色 大 花 及! 辽 的 亲 本 亚 洲 棉 具 有 较 强 的 抗 枯 萎 病 性 和 较 强 的 感 黄 萎 病 性 而 海 岛 棉 的 抗 黄 萎 病 性 最 强 棉 花 生 物 技 术 的 迅 速 发 展 使 得 棉 花 远 缘 杂 交 育 种 技 术 逐 渐 趋 于 完 善 和 成 熟 陆 地 棉 品 种 以 外 的 抗 病 种 质 资 源 的 利 用 更 加 成 为 可 能 黄 骏 麒 等 将 抗 黄 萎 病 的 海 岛 棉 导 入 陆 地 棉 抗 枯 萎 病 品 系 育 成 了 高 抗 枯 萎 病! 耐 黄 萎 病! 丰 产! 优 质 的 棉 花 新 品 系 山 东 农 业 大 学 于 元 杰 等 利 用 花 粉 管 通 道 技 术 以 鲁 棉 号 为 受 体 导 入 供 体 罗 布 麻 从 其 变 异 后 代 中 选 育 到 抗 枯 萎 病! 高 产 种 质 和 加 强 新 种 质 创 造 研 究 的 力 度 和 强 度 对 未 来 抗 病 育 种 尤 为 重 要 ± 黄 骏 麒 主 编 中 国 棉 作 学 北 京 中 国 农 业 出 版 社 Φυσαριυμ ςερτιχιλλιυμ 马 存 等 我 国 棉 花 抗 枯! 黄 萎 病 育 种 进 展 中 国 农 业 科 学 ƒ Φυσαριυμ 冯 纯 大 等 我 国 抗 枯 萎 病 棉 花 品 种 系 的 系 谱 分 析 棉 花 学 报 (Γοσσψπι2 υμ ƒ Γοσσψπιι 2 项 显 林 中 国 棉 属 种 质 资 源 的 收 集! 研 究 与 利 用 国 际 棉 花 学 术 讨 论 会 文 集 北 京 中 国 农 业 科 技 出 版 社 Γοσσψπιυ μ ηιρσυτυμ 沈 端 庄 等 陆 地 棉 族 系 引 种 研 究 初 报 作 物 品 种 资 源 (Γ. ηιρσυτυ μ ) 2 于 元 杰 等 异 科 外 源 导 入 陆 地 棉 引 起 性 状 变 异 初 报 山 东 农 业 大 学 学 报