江苏近三十年育成粳稻品种遗传多样性及真实性鉴定标记研究
作者单位：扬州大学
学位级别：硕士
导师姓名：左示敏;杨华
授予年度：2024年
主 题：江苏粳稻 SSR标记 SNP标记 遗传多样性 生态类型 育种机构 真实性鉴定
摘 要：江苏是水稻种植大省,水稻播种面积超226万公顷,其中常规粳稻面积约占85%。粳稻对光温气候条件的生态适应性更强使得粳稻品种间的遗传差异总体弱于籼稻品种。另外,由于市场竞争激烈及品种审定渠道拓宽,导致各种“短平快育种盛行,进一步加剧了我省粳稻品种间的同质化问题。狭窄的遗传基础,不仅影响重大品种育种效率,而且容易因大面积推广遗传单一品种而增加生产上病虫害的爆发风险。因此,及时了解江苏粳稻推广品种间的遗传多样性具有十分重要的意义,不仅有利于品种推广布局,而且有助于发掘遗传距离较远的优良育种材料选育遗传多样性丰富的新品种。另外,相对狭窄遗传基础也导致国家标准《水稻真实性SSR鉴定标准(GB/T39917-2021)》中推荐的48个SSR标记(以下简称国标48个标记),在江苏粳稻品种真实性上可能存在鉴别力不足的问题,有必要在此基础上,适当增加标记以提高鉴定效率。本研究首先通过包括国标48个标记在内的79个SSR标记分析了江苏近30年审定品种间的遗传多样性,在此基础上比较分析了适用于江苏水稻品种高效鉴定的SSR标记,并构建了相应品种的DNA指纹数据库。主要研究结果如下: 1.利用79个SSR标记分析了230个粳稻品种间的遗传多样性。发现各标记在供试品种群体中平均检测出8个等位基因(变幅为3～19个),多态性信息含量(PIC)值平均为0.45(变幅在0.009～0.813之间)。供试的粳稻品种间遗传相似系数均值为0.605(变幅为0.330-0.971),显示江苏粳稻品种间的亲缘关系总体较近。利用标记基因型数据将供试粳稻品种分为10个类群,其中第10类群中的品种数占比80.9%,且绝大多数均是最近5年育成的,说明江苏当前推广的粳稻品种间遗传多样性较低。中熟中粳品种间的遗传多样性总体要高于迟熟中粳、早熟晚粳和中熟晚粳这三种生态型,中熟晚粳品种与其它三种生态型品种间的遗传相似性最低。品种间遗传相似性随着时间推进呈现明显递增趋势,近五年育成的多数品种间的遗传相似性显著高于之前育成品种,且与10年前品种在遗传组成上已发生明显变化。就不同育种单位而言,嘉兴市农业科学研究院(所)、太湖地区农业科学研究所、连云港市农业科学院、江苏徐淮地区淮阴农科院及江苏省农业科学院宿迁研究所育成的品种之间以及与其他9个主要单位育成的品种之间存在较大的遗传差异。 2.比较国标48个标记和本实验室开发的31个标记在江苏水稻品种间的多态性情况。发现48个标记在粳稻品种中的平均PIC值为0.39(变幅在0.009～0.813之间),显著低于31个SSR标记的平均PIC值0.545(变幅在0.051～0.807之间),两者在籼稻品种中的PIC值无显著差异。在各标记扩增的等位基因数上,48个标记在粳稻品种中的平均值为6.9(变幅在3～14个之间),显著低于31个标记的平均值8.7(变幅在3～119个之间),两者在籼稻品种的扩增等位基因数上无显著差异。综合考虑各标记在染色体上的分布密度、标记PIC值及扩增等位基因数,从31个标记中选出28个与国标48个标记组成的76个SSR标记,其对江苏粳稻品种的鉴别力明显好于单独使用国标中的48个标记。建立了江苏水稻品种在76个标记位点上的DNA指纹数据库,将为江苏水稻种子市场监管和新品种实验过程中及时打击各种侵权套牌行为提供重要数据和方法支撑。 3.利用行业标准《水稻品种真实性鉴定SNP标记法》中的96个KASP标记,对上述230个粳稻进行标记分型,累计获得162个品种在96个位点上相对完整的基因型分型数据。发现96个标记在供试品种中检测到的等位基因数在1～3个之间,PIC值变幅在0.00～0.37之间,PIC值大于0.5的高度多态性标记有0个,0.25～0.5之间的中度多态性标记占比47%,小于0.25的低度多态性标记占比53%,24个标记在供试群体中的多态性几乎为零。发现14组品种间在96个KASP标记位点上存在1～4个差异位点,但其在国标48个SSR标记上,有12组品种间存在4个以上差异位点,表明目前发布的基于96个KASP标记的品种真实性检测标准对江苏粳稻品种的鉴别力远不及国标48个SSR标记。 本实验构建了两种不同分子标记的江苏水稻品种DNA指纹,并对两种标记在江苏粳稻中的鉴别力做出比较,对江苏近十年审定粳稻品种间的遗传多样性进行了分析,筛选出28个高多态性SSR标记作为国标推荐水稻真实性鉴定标记的补充标记,提高了江苏水稻品种真实性鉴定的效率。
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