中国辣椒遗传多样性分析及核心种质构建

【作者】 顾晓振； 张正海； 王海平； 曹亚从； 宋江萍； 张宝玺； 李锡香； 王立浩；

【机构】 中国农业科学院蔬菜花卉研究所；

【摘要】 基于国家蔬菜种质资源中期库中1 904份辣椒资源,利用29个SSR标记进行遗传多样性分析,并采用Mstrat首次构建了中国辣椒资源初级核心种质。遗传多样性分析包括统计29个SSR位点的等位基因数、基因多样性指数、杂合度和多态性信息指数,分析群体遗传结构以及地理分布情况。核心种质的研究包括随机取样法和M策略(等位基因最大化)进行最佳样本量的预测,利用M策略进行核心种质构建以及对核心种质的代表性评价。1 904份辣椒资源的基因多样性(Gene Diversity)指数和多态性信息指数(PIC)变化范围分别为0.016~0.883和0.02~0.87,平均值分别为0.486和0.46。29个SSR标记共扩增出459个等位基因,不同位点等位基因数量差异较大,为4~37个,平均每个位点16个。在扩增出的459个等位基因中,有86个频率大于5%,为高频等位基因,另外81个介于1%~5%之间,为一般频率等位基因;在剩下的292个等位基因中有159个是稀有等位基因,频率介于0.1%~1%,其余133个等位基因是极稀有等位基因,基因频率小于0.1%。群体结构分析、进化树分析以及主成分分析表明中国辣椒资源有两个不同的遗传群体,且存在中间类型材料。分析研究结果表明群体1包含753份材料,主要以长角形辣椒(41%)为主,其地理分布主要集中在南部地区,如湖南(118)、湖北(343)、四川(118)、云南(75)和贵州(87)等:群体2包含274份材料,主要以灯笼椒(49%)为主,主要分布于北方地区,如黑龙江(59)、吉林(37)、辽宁(47)和河北(43)等。分别用M(M method)和R(Random)两种方法,对核心种质最佳样本量进行预测,综合两种抽样方法来看,无论样本量如何变化,M法得分高于R法,且M法出现拐点的样本量较少,说明M法抽取等位基因效率明显高于R法。采用M法分别抽取10、20、40、80和160份材料构成的样本,来计算代表的等位基因数。5个样本量的核心种质分别捕捉到了原材料的28%、40%、50%、57%和69%的等位基因。考虑到核心种质的实用性,对中国辣椒资源中地方特色品种和骨干亲本进行了选取,最终确定344份辣椒资源构成种国辣椒核心种质。该核心种质包括227份亚群1材料,117份亚群2材料;其基因多样性指数和PIC指数分别为0.527和0.5,均高于原材料(0.486和0.46);共捕捉到原材料81%的等位基因,包括所有高频等位基因,80(81)个一般频率等位基因,138(159)个稀有等位基因和68(133)个极稀有等位基因。利用29个SSR标记数据进行进化树分析,结果表明344份核心种质均匀分布于中国辣椒资源中,具有较高的代表性。更多还原