基于叶绿体DNA分析的辽宁省梨属种质遗传多样性研究文档格式.docx

1、常耀军1，曹玉芬1,*，张金梅2，田路明1，董星光1，张 莹1，齐 丹1，郑迎春1 （1中国农业科学院果树研究所，农业部园艺作物种质资源利用重点实验室，辽宁兴城 125100；2中国农业科学院作物科学研究所，国家作物种质库，北京 100081） 摘 要：从32对叶绿体DNA通用引物中筛选出8对引物用于评价辽宁省梨属种质的遗传多样性，其中4对引物所扩增的叶绿体DNA片段存在突变位点。合并后的叶绿体基因片段（3 688 bp）含有单一突变位点9个、简约信息性位点3个以及插入/缺失（INDEL）2个。在37个样品中，trnL-F-487区域、F-413区域、rbcL区域和S-psbC区域的单倍型分别

2、为2个、4个、2个和3个，合并之后的叶绿体基因片段的单倍型为4个。非编码区F-413多态性最高，具有最高的单倍型数、最高的单倍型（基因）多样性、最高的核苷酸多样性、最高的单倍型多样性方差和最高的单倍型多样性标准差。辽宁省37份梨种质的单倍型（基因）多样性（Hd）、核苷酸多样性（Pi）分别为0.577、0.00055。Tajimas D检验中除了L区域的D值在 0.05水平上显著外，其余区域的D值未达显著水平，表明自然选择对L区域的突变位点产生了作用。秋子梨和白梨种质共有单倍型HAP_1、HAP_2和HAP_3，显示出一定的亲缘关系；西洋梨则单独共享HAP_5。运用中介邻接网络（Median-J

3、oining network，MJ）算法绘制的中介网络图显示HAP_1与HAP_2、HAP_3的亲缘关系较远，而HAP_5则与上述3个单倍型的亲缘关系较远。 关键词：梨；叶绿体DNA；单倍型；遗传多样性 中图分类号：S 661.2 文献标志码：A 文章编号：0513-353X（2014）07-1307-10 Studies on Genetic Diversity of Pear Germplasm Resources in Liaoning Province of China Based on Chloroplast DNA Analysis CHANG Yao-jun1，CAO Yu-fe

4、n1,*，ZHANG Jin-mei2，TIAN Lu-ming1，DONG Xing-guang1，ZHANG Ying1，QI Dan1，and ZHENG Ying-chun1 （1Research Institute of Pomology，Chinese Academy of Agricultural SciencesKey Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Horticultural Crops；Germplasm Resources UtilizationXingchengLiaoning 125100，China2

5、National GenBankInstitute of Crop ScienceBeijing 100081，）Abstract：Eight chloroplast DNA（cpDNA）primers were selected from 32 universal primer pairs to assess the genetic diversity of 37 pear accessions in Liaoning Province. Among these primer amplification 1308 园 艺 学 报 41卷 products，four cpDNA fragmen

6、ts possessed variation sites. Nine singleton variable sites，three parsimony informative sites and two INDELS were obtained from the combined cpDNA fragments（3 688 bp）. Two F-487 haplotypes，four F-413 haplotypes，two L haplotypes and three C haplotypes were identified among the 37 pear accessions，resp

7、ectively，and four haplotypes were identified based on the combined fragments. Non-coding region F-413 exhibited highest polymorphism with the most number of haplotypes，the most abundant haplotype（gene）diversity and nucleotide diversity，the most variant of haplotype diversity and the highest standard

8、 deviation of haplotype diversity. Values of haplotype（gene）diversity（d）and nucleotide diversity（i）of 37 pear accessions in Liaoning Province are 0.577 and 0.00055，respectively. Tajimas test showed all Tajimas D values are not statistical significant except for the L fragment in 0.05，indicating that

9、 natural selection has an effect on mutations of this fragment. Both P. ussuriensis and P. bretschneideri accessions contained haplotypes HAP_1，HAP_2 and HAP_3，showing a close relationship between them；While HAP_5 is shared by P. communis accessions independently. The network constructed with Median

10、-Joining network calculation exhibited that HAP_1 has a far relationship with HAP_2 and HAP_3，whereas HAP_5 has a far relationship with those three haplotypes mentioned above. Key words：Pyruschloroplast DNA；haplotype；genetic diversity 前人对于梨种质资源遗传多样性的研究主要基于不同的DNA分子标记，如RAPD（Teng et al.，2001，2002）、AFLP

11、（Bao et al.，2008）、RFLP（Iketani et al.，1998）和SSR（Yamamoto et al.，2001，2002a，2002b；Bao et al.，2007；Yao et al.，2010）。近20年来，DNA序列分析在植物系统发育进化研究中得到了很好的应用，但在种质资源遗传多样性研究中的应用较少。叶绿体DNA（cpDNA）在大多数被子植物中属母系遗传，且没有或很少经历重组，其中的非编码区具有丰富的变异，如核苷酸替换、插入/缺失、易位和倒位（Petit et al.，1993），是进行低分类阶元系统发育研究、杂种亲本鉴定和遗传多样性研究的理想片段（Katay

12、ama & Ogihara，1996；Eiadthong et al.，1999；Kimura et al.，2003）。目前国内外学者已将cpDNA非编码区用于梨属植物遗传多样性、系统发育及品种鉴定研究中，基于cpDNA的系统发育树和网状图（network）可以推断出物种起源和进化历史（Kimura et al.，2003；胡春云 等，2011）。日本学者最早利用cpDNA对梨属植物进行遗传多样性研究和种质资源评价（Kimura et al.，2003；Katayama et al.，2007），发现梨属植物cpDNA非常保守，只有accD-psaI和rps16-Q区属于cpDNA的高变区（

13、Katayama et al.，2012）。胡春云等（2011）对梨属19个种的叶绿体非编码区F和I进行序列分析，并通过构建NeighborNet系统发育网络揭示了梨属系统发育关系。Liu等（2012）在研究浙江省豆梨的遗传多样性和种群结构时，在77个个体中确定了10个I和2个F的单倍型。Wuyun等（2013）通过cpDNA多变区的单倍型分析发现总体上野生秋子梨遗传多样性比较低，但其中吉林野生秋子梨的遗传多样性比较高。辽宁省地处渤海湾，为白梨（P. bretschneideri Rehd.）和秋子梨（P. ussuriensis Maxim.）的主要产区之一。境内有千山、努鲁尔虎山、大老图山等，分别属于长白山余脉和燕山余脉，境内分布有多个梨属植物种，原产辽宁的白梨和秋子梨品种数量较为丰富。然而，迄今为止还缺少对辽宁省原产梨种质遗传多样性的评估。本研究中采用4个cpDNA片段对37个原产辽宁的白梨和秋子梨品种的遗传多样性进行研究，探讨它们之间的亲缘关系。7期 常耀军等：基于叶绿体DNA分析的辽宁省梨属种质遗传多样性研究 1309 1 材料与方法 1.1 试材及取样 37个辽宁省原产的白梨和秋子梨种质来自辽宁兴城中国农业科学院果树研究所“国家果树种质