中國大豆育成品種(1923-2005)基于系譜和SSR標(biāo)記的遺傳基礎(chǔ)研究.pdf

1、作物種質(zhì)資源具有廣泛的遺傳變異，是選育突破性新品種的物質(zhì)基礎(chǔ)，育成品種是經(jīng)多年育種與生產(chǎn)實(shí)踐證明最為重要的種質(zhì)資源。我國1923-2005年共育成了1300個(gè)大豆育成品種，研究這些育成品種的遺傳基礎(chǔ)及其近年來的演變趨勢，對(duì)指導(dǎo)中國大豆品種改良具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。
　　 系譜分析能較好地闡明作物育成品種的整體遺傳基礎(chǔ)，并且具有經(jīng)濟(jì)、簡便等優(yōu)點(diǎn)；我國近百年大豆育種實(shí)踐資料蘊(yùn)涵豐富的系譜、親本選配等信息，是研究我國大豆育成品種整體遺傳

2、基礎(chǔ)的理想材料。本研究利用中國大豆育種系譜資料分析中國大豆育成品種的整體遺傳基礎(chǔ)，對(duì)10個(gè)主要家族的育成品種，利用均勻分布于大豆20個(gè)連鎖群的161對(duì)簡單重復(fù)序列(SSR)標(biāo)記引物進(jìn)行SSR分子標(biāo)記研究，綜合親本系數(shù)(CP)分析育成品種間的遺傳相似性和親緣關(guān)系，揭示其遺傳基礎(chǔ)，以期為我國大豆育種親本選配，擴(kuò)大親本來源以至拓寬我國大豆育成品種遺傳基礎(chǔ)提供參考。主要結(jié)果如下：
　　 1.我國1923～2005年所育成1300個(gè)大豆品

3、種中，北方一熟春豆生態(tài)區(qū)（Ⅰ區(qū)）、黃淮海二熟春夏豆生態(tài)區(qū)（Ⅱ區(qū)）、長江中下游二熟春夏豆生態(tài)區(qū)（Ⅲ區(qū)）、中南多熟春夏秋豆生態(tài)區(qū)（Ⅳ區(qū)）、西南高原二熟春夏豆生態(tài)區(qū)（V區(qū)）和華南熱帶多熟四季大豆生態(tài)區(qū)（Ⅵ區(qū)）分別有682、395、64、120、16和23個(gè)，其中1019、202、70和9個(gè)分別由雜交、系統(tǒng)選擇、誘變和轉(zhuǎn)DNA育種方法育成。1300個(gè)品種的細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)基因庫分別追溯到670和344個(gè)祖先親本，一些重要祖先親本育成了早期骨干品種

4、（如滿倉金、紫花四號(hào)、徐豆1號(hào)、齊黃1號(hào)和南農(nóng)493-1等），這些品種又育成新的品種，經(jīng)過多輪育種過程形成復(fù)雜的祖先親本家族，一些重要祖先親本在Ⅰ區(qū)已經(jīng)歷5-8輪的育種過程，Ⅱ區(qū)也經(jīng)歷了5-7輪的育種過程，Ⅲ、Ⅳ、V、Ⅵ區(qū)經(jīng)歷了3-5輪的育種過程。
　　 我國大豆雜交育成品種共使用1391個(gè)直接親本，絕大多數(shù)為育成品種和育種品系，少量為地方品種與外國品種.生產(chǎn)上常采用性狀優(yōu)良適合當(dāng)?shù)貤l件的育成品種作為供體親本以加速育種進(jìn)程，如：

5、合豐25、吉林20、徐豆1號(hào)、齊黃1號(hào)、矮腳早、南農(nóng)493-1和十勝長葉等作為直接或間接親本多次使用，形成一些重要親本。我國大豆雜交育種的組配方式的演變發(fā)展趨向于以育成品種(C)和育種品系(s)相互組合(C×C、S×s、C×s、s×C)的四種組配為主.全國71.78％的雜交育成品種是以這四種組配方式育成，近十年這四種組配方式更高，為83.50％。
　　 2.670個(gè)祖先親本源自我國六個(gè)生態(tài)區(qū)及國外，其中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ生態(tài)區(qū)和國外的祖

6、先親本提供了主要核質(zhì)遺傳貢獻(xiàn)，各生態(tài)區(qū)間的種質(zhì)交流較少，以本生態(tài)區(qū)的祖先親本的遺傳基礎(chǔ)為主，其它生態(tài)區(qū)的祖先親本遺傳貢獻(xiàn)較少。大部分祖先親本只衍生1-2個(gè)育成品種，少數(shù)重要祖先親本，如：Ⅰ區(qū)的金元(A146)、四粒黃(A210)和白眉(A019),Ⅱ區(qū)的濱海大白花(A034)、山東張壽地方品種(A295)、滑縣大綠豆(A122)、銅山天鵝蛋(A231)、即墨油豆(A133),Ⅲ區(qū)的奉賢穗稻黃(A084)、51-83(A002)、上海六月

7、白(A201)等祖先親本經(jīng)多輪育種過程衍生出大量品種，形成了龐大祖先親本家族。
　　 綜合衍生品種數(shù)、細(xì)胞核、質(zhì)遺傳貢獻(xiàn)值和衍生品種輪數(shù)四項(xiàng)指標(biāo)，從670個(gè)祖先親本中篩選出113個(gè)對(duì)中國大豆育成品種核心祖先親本，其中34、28、10、14、4、3和20個(gè)分別來自Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、V、Ⅵ生態(tài)區(qū)和國外，為1300個(gè)品種提供了33.87(40.00)％、15.33(18.77)％、5.17(7.85)％、2.54(2.92)％、0.44

8、(0.69)％、0.16(0.23)％和13.34(4.38)％的核（質(zhì)）遺傳貢獻(xiàn)。和1923-1995年651個(gè)育成品種的75個(gè)核心祖先親本相比，盡管占祖先親本總數(shù)的比例下降了4.68％，但核、質(zhì)遺傳貢獻(xiàn)值和衍生品種累計(jì)百分?jǐn)?shù)反而增加了1.91％、2.35％和4.43％.入選的113個(gè)祖先親本基本上包括原來75個(gè)核心祖先親本。這次入選的113個(gè)核心祖先親本地理來源更廣、更新，是我國大豆育成品種的核心遺傳基礎(chǔ).這些核心祖先親本對(duì)大豆核心

9、種質(zhì)收集、利用以及親本選配具有重要參考意義.
　　 3.各生態(tài)區(qū)育成品種的平均每個(gè)育成品種使用祖先親本數(shù)在逐漸增加，其中Ⅰ、Ⅱ區(qū)尤其明顯，六生態(tài)區(qū)1996-2005年育成品種的平均每個(gè)育成品種使用祖先親本數(shù)較1986-1995年的增加近一倍，近期育成品種比早期育成品種的遺傳基礎(chǔ)較為寬廣，這與大量育成品種（品系）作為雜交育種親本有關(guān)。經(jīng)過10年的育種進(jìn)程我國大豆育成品種祖先親本擴(kuò)大近一倍，其中細(xì)胞核祖先親本由348個(gè)增至670個(gè)，

10、細(xì)胞質(zhì)祖先親本由214個(gè)增至344個(gè)，祖先親本地理來源更廣泛.
　　 各生態(tài)區(qū)育成品種的本生態(tài)區(qū)種質(zhì)的核（質(zhì)）遺傳貢獻(xiàn)比例減少，國外和異生態(tài)區(qū)種質(zhì)的核質(zhì)遺傳貢獻(xiàn)比例增加，其量Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ和V生態(tài)區(qū)分別下降了15.17(10.32)％、9.44(12.39)％、32.48(25.74)％、15.73(10.86)％和24.17(13.33)％，國外種質(zhì)的核（質(zhì)）遺傳貢獻(xiàn)分別增加了12.07(8.11)％、12.98(8.94)％

11、、15.35(24.00)％、9.83(9.19)％、16.67％。整體上我國大豆育成品種的遺傳基礎(chǔ)有所拓寬。但單個(gè)祖先親本對(duì)我國大豆育成品種的遺傳貢獻(xiàn)不均衡現(xiàn)象有所加劇，遺傳貢獻(xiàn)向一些重要祖先親本集中。如：Ⅰ區(qū)的A146、A210和A019，Ⅱ區(qū)的A034、A231、A133，Ⅱ區(qū)的A084、A002、A201等少數(shù)祖先親本衍生品種數(shù)較1923-1995間增加一倍多，遺傳貢獻(xiàn)值增加一半以上.
　　 4.親本系數(shù)分析表明各家族育

12、成品種中，Ⅱ區(qū)的A295,A122、A231和A133四個(gè)家族系譜復(fù)雜，涉及祖先親本多，遺傳基礎(chǔ)較為寬廣.Ⅲ區(qū)一些家族如A084、A002、A201和矮腳早(A291)由于選擇育種較多，親本系數(shù)平均值較大，遺傳基礎(chǔ)較為狹窄。
　　 5.全國10個(gè)主要祖先親本家族的209個(gè)品種SSR分子標(biāo)記和親本系數(shù)對(duì)比分析研究表明：基于SSR標(biāo)記的遺傳相似性和系譜分析的親本系數(shù)表示的品種間的遺傳關(guān)系有很大不同，兩者M(jìn)antel檢驗(yàn)相關(guān)系數(shù)R平均

13、值為0.14，由于親本系數(shù)是靜態(tài)地假定各個(gè)祖先親本遺傳背景完全不同、雙親遺傳貢獻(xiàn)相同，SSR標(biāo)記是動(dòng)態(tài)地反映品種間DNA水平的遺傳差異，因此在實(shí)際育種實(shí)踐中，親本選配應(yīng)參考以SSR標(biāo)記數(shù)據(jù)的遺傳相似性較為真實(shí)。通過對(duì)37個(gè)雜交組合的SSR標(biāo)記等位變異點(diǎn)的傳遞分析表明：由于育種的人工選擇傾向于母本，母本傳遞給子代的位點(diǎn)數(shù)明顯多于父本，20個(gè)連鎖群中C2、A2、J、F連鎖群傳遞位點(diǎn)數(shù)較多，Ⅰ連鎖群最少；母本重組發(fā)生率明顯高于父本。
　

14、　 6.基于SSR標(biāo)記的遺傳多樣性、互補(bǔ)等位變異和特異等位變異研究表明：各家族育成品種的SSR標(biāo)記的遺傳多樣性、群體遺傳結(jié)構(gòu)、遺傳相似性和特異等位變異研究表明各家族品種間的遺傳基礎(chǔ)與其所在的地理分布有關(guān)。A201和A291家族的品種主要分布于Ⅲ區(qū)的湖南、湖北和四川等地遺傳背景較為一致；A002和A084家族的品種主要分布于江蘇、河南和四川等地其遺傳背景也較為一致；Ⅱ區(qū)的A034和A231家族的品種主要分布于江蘇、河南和四川等地其遺傳背