專利名稱：遺傳多樣性的研究方法
技術(shù)領(lǐng)域：
遺傳多樣性的研究方法，屬于遺傳學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
黃淮流域農(nóng)業(yè)歷史悠久，有著類型豐富、數(shù)目眾多的地方品種(即農(nóng)家品種)。 新中國(guó)成立初期品種資源征集的結(jié)果顯示，本區(qū)生產(chǎn)上種植的小麥品種約有4000個(gè)左 右。這些品種絕大部分是普通小麥，也有少量的圓錐小麥、硬粒小麥和密穗小麥。普通 小麥的地方品種多為冬性和半冬性，分布于南部的冬性較弱，分布于北部的冬性較強(qiáng)， 但和北部冬麥區(qū)的地方品種相比則較弱，抗寒性稍差。自北向南紅粒品種比例逐步增 大，在穗型、穗大小以及多花多實(shí)方面類型更加豐富。研究育種對(duì)親緣關(guān)系和遺傳多樣 性的影響，其中心任務(wù)同系統(tǒng)學(xué)一樣，是要將從共同祖先(親本)遺傳下來(lái)的同源性和由 于趨同進(jìn)化(特定育種目標(biāo)下的雜交和人工選擇壓造成的形態(tài)趨同)從不同祖先(親本) 演變而來(lái)的相似性區(qū)分開(kāi)來(lái)。雜交在育種中，兩個(gè)親本應(yīng)有一定的遺傳差異，才能提高 后代遺傳重組的多樣性。育種家們?cè)噲D利用地理差異、生態(tài)差異、親緣系數(shù)等來(lái)度量雙 親的遺傳差異，這些方法無(wú)疑為雜交育種親本選配提供了理論指導(dǎo)，并取得了一定的育 種成效。但這些是建立在模糊意義上的做法，要對(duì)這些品種和資源進(jìn)行綜合分析才能對(duì) 我省小麥品種和過(guò)去和將來(lái)走向以及親本的可利用性進(jìn)行全面的了解。

發(fā)明內(nèi)容
為了探討山東省小麥品種的遺傳多樣性及演變趨勢(shì)，利用系譜親緣系數(shù)法、田 間農(nóng)藝和生理性狀數(shù)據(jù)，對(duì)山東省建國(guó)以來(lái)主要推廣品種及其親本進(jìn)行了分析，
1、親緣系數(shù)法品種間的系譜關(guān)系是在品種遺傳改良過(guò)程中形成的親緣關(guān)系的記錄，對(duì)這些品 種間系譜來(lái)源及親緣程度進(jìn)行分析是研究遺傳多樣性的重要方法。對(duì)品種的一致度評(píng) 價(jià)非常重要，如果某一地區(qū)或某一時(shí)期的品種單一性很高，則表明該地區(qū)推廣品種數(shù)目 少或品種間相似程度高，這就可能使該地區(qū)爆發(fā)大規(guī)模的病蟲(chóng)害的可能性極大地增加。 Cui (2000)對(duì)我國(guó)自1923年到1995年推廣的651個(gè)大豆品種的遺傳基礎(chǔ)，通過(guò)系譜關(guān)系 計(jì)算各品種間的共祖度(coefficient of parentage)，并將其與美國(guó)、加拿大的大豆比較后認(rèn) 為，中國(guó)栽培的大豆其基因88%來(lái)自于中國(guó)起源的祖先，有12%來(lái)自于外源種質(zhì)。而 美國(guó)、加拿大的大豆則有50 90%的基因是來(lái)自于中國(guó)大豆祖先，僅有5 26%的基 因是來(lái)自于其自身的祖先種。Zhou X(2002)對(duì)日本1950至1988年間培育的86個(gè)大豆 品種的共祖度分析后認(rèn)為，日本大豆品種間平均共祖度為0.04，相似程度很低，遺傳基 礎(chǔ)很寬，究其主要原因是不斷從中國(guó)、美國(guó)和加拿大引進(jìn)種質(zhì)的結(jié)果。Martin(1982)和 Sneller(1994)則分別對(duì)加拿大和北美的大豆品種間的共祖度作了分析，結(jié)果表明品種間 遺傳多樣性需要拓寬。Souza E(1989)對(duì)北美燕麥品種的共祖度分析表明，祖先品種對(duì) 育成品種的貢獻(xiàn)率隨著時(shí)間的推移而下降。Cox等(1985)結(jié)合共祖度和形態(tài)學(xué)遺傳標(biāo)記相似指數(shù)對(duì)大豆品種間遺傳關(guān)系研究表明，形態(tài)學(xué)標(biāo)記越多，這兩種方法間的一致度 越高。還有學(xué)者結(jié)合共祖度和分子標(biāo)記對(duì)玉米(Smith 0.S，1990； Smith J.S.C., 1997 ； Bernardo R., 2000 ； Lubberstedt Τ.，2000 ； Casa A.M.，2002)、小麥(Stachel M.，2000 ； BeninP.，2001 ； Soleimani VD.，2002)和甘蔗(LimaM.L.A.，2002)等的遺傳多樣性進(jìn)行 分析發(fā)現(xiàn)，這兩類方法間表現(xiàn)出較高的一致性。VanESbroeCk(1998)用親緣系數(shù)方法對(duì)棉 花品種間的遺傳一致度進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)1970-1995年間美國(guó)育成棉花品種間的一致度由 0.12上升到0.20.而轉(zhuǎn)基因棉花品種間的一致度卻有28%的下降。 蓋鈞鎰(1994)對(duì)大豆的親緣關(guān)系進(jìn)行了研究，認(rèn)為中國(guó)1923 1992年間育成 的564個(gè)大豆品種可追朔到308個(gè)祖先親本，其中230個(gè)為地方品種，39個(gè)為主要來(lái)自 美國(guó)的引進(jìn)品種，其余39個(gè)為遺傳基礎(chǔ)不祥的國(guó)內(nèi)育種品系；近12年育成品種的親本 中16%為地方品種，39%為育成品種，32%為育種品系，13%為國(guó)外引進(jìn)品種，三大主 產(chǎn)區(qū)間育種親本相互引用呈上升趨勢(shì)。王娟玲等(1997)通過(guò)對(duì)30年來(lái)黃淮麥區(qū)推廣種 植的15個(gè)主要小麥品種進(jìn)行了輩序分析，闡述了各輩次的遺傳特征及相互關(guān)聯(lián)，揭示 了輩序質(zhì)變的內(nèi)在因素，探討了小麥品種演變的基本規(guī)律，但沒(méi)有具體指出品種間的親 緣程度。張清海等(2000)考察河南主要推廣小麥品種系譜追溯及其親本組配，結(jié)果表 明，主要推廣品種本身均具有廣泛的基因容量和遺傳背景，如親本選配妥當(dāng)，能在一定 時(shí)期內(nèi)抵抗不同的不良生存環(huán)境且能在較廣的生態(tài)區(qū)域內(nèi)種植，具有較好的適應(yīng)性；但 主導(dǎo)品種仍屬于近親種植，遺傳基礎(chǔ)相當(dāng)狹窄，應(yīng)重視種質(zhì)資源研究和中間材料的選育 工作。王翠玲等(2002)對(duì)河南省大面積推廣的優(yōu)質(zhì)面包小麥品種進(jìn)行系譜追溯和親本組 配分析，結(jié)果表明，主要優(yōu)質(zhì)面包小麥品種本身均具有廣泛的基因容量和遺傳背景，但 現(xiàn)有優(yōu)質(zhì)小麥之間卻親緣關(guān)系相近，指出今后優(yōu)質(zhì)小麥選育應(yīng)重視優(yōu)異種質(zhì)資源的系譜 研究，避免近親組配。陳玉清(2002)通過(guò)系譜距離分析將40個(gè)供試品種聚為6個(gè)類群，其中2個(gè)引進(jìn) 品種單獨(dú)聚類，育自同一祖先種的大多數(shù)品種聚為一類；聚類結(jié)果能很好地反映育種中 資源利用情況及遺傳多樣性程度；用親緣系數(shù)分析的結(jié)果與其隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性DNA標(biāo)記 結(jié)果一致。因此認(rèn)為，當(dāng)有完整系譜信息時(shí)，系譜距離分析是探討遺傳多樣性有效而簡(jiǎn) 便的方法，特別是在對(duì)一個(gè)較大區(qū)域的大量資源進(jìn)行遺傳多樣性研究時(shí)，將更為有效。2、農(nóng)藝性狀法最初用來(lái)進(jìn)行親本間親緣關(guān)系確定和分類的遺傳標(biāo)記主要是形態(tài)標(biāo)記(Goodman MM.，1972)。長(zhǎng)期以來(lái)，育種工作者一直利用小麥品種的形態(tài)性狀進(jìn)行品種的遺傳多 樣性分析(Lee JA，1973)。將農(nóng)藝性狀的遺傳變異作為小麥遺傳多樣性的重要資源。就 小麥而言，利用數(shù)量性狀評(píng)價(jià)品種間的遺傳多樣性有著下突出的優(yōu)勢(shì)(1)育種者自己 擁有的大量資源可供利用(Jain S K，1975) ； (2)小麥有很多便于記載且能穩(wěn)定遺傳的性 狀(Clark J A，1922) ； (3)數(shù)量性狀數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析方法成熟可行；(4)數(shù)量性狀基礎(chǔ)上 的遺傳距離可以預(yù)測(cè)后代性狀表現(xiàn)和雜種優(yōu)勢(shì)。武耀廷(2001)以2年品種表現(xiàn)的性狀 平均數(shù)經(jīng)正態(tài)標(biāo)準(zhǔn)化后，采用歐氏距離計(jì)算了成對(duì)品種的遺傳距離，采用類平均法進(jìn)行 聚類分析，其聚類結(jié)果把供試品種人致分為國(guó)外品種、新疆品種、旱熱類型品種和我國(guó) 的中熱棉品種等幾個(gè)類群。馬富裕(1995)對(duì)新疆48個(gè)春小麥品種選取的10個(gè)農(nóng)藝性 狀，按照離差平方和法進(jìn)行系統(tǒng)聚類分析，將其共分為12類。沈裕琥(2002)調(diào)查了 43個(gè)春小麥品種的19個(gè)數(shù)量性狀，利用主成分分析法計(jì)算品種間的歐氏平方遺傳距離，用 最小方差法做了聚類分析。發(fā)現(xiàn)43個(gè)品種間在數(shù)量性狀水平上的遺傳距離變異范圍很大 (0.926-67.942)，平均遺傳距離為18.000，說(shuō)明供試品種的19個(gè)考察性狀上存在較大的表 型變異。從聚類結(jié)果來(lái)看，地方品種基本上被聚在一起，說(shuō)明地方品種同引進(jìn)品種和育 成品種至少在表型上存在較人差異。從20世—紀(jì)40年代以來(lái)，在數(shù)量水平上甘、青兩 省春小麥地方品種間的遺傳多樣性水平最高(GD = 31.389)，其次是20世紀(jì)50年代引進(jìn) 品種(GD = 26.308)，而育成品種間的遺傳多樣性水平最低，總體上呈下降趨勢(shì)。王述 民(2002)對(duì)224份小豆種質(zhì)資源的形態(tài)多樣性進(jìn)行了研究鑒定，結(jié)果表明，我國(guó)小豆種 質(zhì)資源具有豐富的形態(tài)多樣性，平均多樣性指數(shù)為1.035，高于國(guó)外材料20.1%?；谛?態(tài)性狀，把224份小豆種質(zhì)聚類并劃分為三大類群。Lumpkin T A (1994)和Yee E (1999) 研究認(rèn)為，我國(guó)小豆種質(zhì)資源具有豐富的形態(tài)多樣性和遺傳多樣性。WangSM(2001)研 究認(rèn)為，在相同的生態(tài)環(huán)境下，鑒定小豆不同種質(zhì)的形態(tài)多樣性，將更加能夠較好地揭 示其遺傳本質(zhì)。Vish Vanatha JK(1978)，Sato M.etal (1998), SelvaranaM(2000)等利用 形態(tài)標(biāo)記對(duì)谷子的遺傳多樣性進(jìn)行了鑒定和分析。由于表型性狀易受性狀數(shù)目及環(huán)境、 基因型和環(huán)境互作的影響，要有豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行判斷，因而應(yīng)用價(jià)值有限。3、指紋圖譜法 指紋圖譜(fingerprinting)是能夠鑒別生物個(gè)體之間差異的電泳圖譜。它具有高 度的個(gè)體特異性、環(huán)境穩(wěn)定性及豐富的多態(tài)性，因而被認(rèn)為是品種鑒別的有力工具，近 年來(lái)日益受到重視。作物品種指紋圖譜目前主要有兩種類型一類是較早開(kāi)始研究的蛋 白質(zhì)指紋圖譜，另一類是九十年代之后發(fā)展起來(lái)的DNA指紋圖譜。蛋白質(zhì)指紋圖譜包括 同工酶和種子儲(chǔ)藏蛋白，主要反映不同品種的蛋白質(zhì)編碼基因位點(diǎn)上等位基因的差異。 DNA指紋圖譜直接反映不同品種在DNA水平上的差異，它是在九十年代之后發(fā)展起來(lái) 的，近年來(lái)受到廣泛的重視。
權(quán)利要求
1.對(duì)山東省建國(guó)以來(lái)歷經(jīng)9次品種更換的66個(gè)小麥品種的2145個(gè)組合進(jìn)行親緣系數(shù) 分析，結(jié)果表明67.44%品種組合間存在親緣關(guān)系，所有品種親源系數(shù)(COP)值變異范 圍為0.00-0.8203，平均為0.06249，高于平均值的占21.53% ；隨著時(shí)間的推移，各個(gè)年 代之內(nèi)品種間COP有逐漸增大的趨勢(shì)，到90年代有所降低，然后又再增大，各年代內(nèi)品 種的COP普遍高于年代間品種的COP，早期的品種與以后年代的品種間的COP較小，中 期和近期品種與以后年代的品種間的親緣系數(shù)較大，同一個(gè)年代的品種，對(duì)后代的遺傳 貢獻(xiàn)率，則隨著年代的推移而逐漸減小。
全文摘要
為了探討山東省小麥品種的遺傳多樣性及演變趨勢(shì)，利用系譜親緣系數(shù)法、田間農(nóng)藝和生理性狀數(shù)據(jù)，對(duì)山東省建國(guó)以來(lái)主要推廣品種及其親本進(jìn)行了分析，主要取得以下結(jié)果對(duì)山東省建國(guó)以來(lái)歷經(jīng)9次品種更換的66個(gè)小麥品種的2145個(gè)組合進(jìn)行親緣系數(shù)分析。結(jié)果表明67.44％品種組合間存在親緣關(guān)系，所有品種親源系數(shù)(COP)值變異范圍為0.00-0.8203，平均為0.06249，高于平均值的占21.53％。隨著時(shí)間的推移，各個(gè)年代之內(nèi)品種間COP有逐漸增大的趨勢(shì)，到90年代有所降低，然后又再增大，品種間的遺傳差異日趨狹窄，遺傳多樣性逐漸降低。
文檔編號(hào)C12Q1/68GK102021224SQ20091001888
公開(kāi)日2011年4月20日 申請(qǐng)日期2009年9月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月15日
發(fā)明者王黎明 申請(qǐng)人:王黎明