彩色马铃薯新品系细胞学观测及SSR指纹图谱构建

为了明确8个彩色马铃薯新品系(P18、P22、P38、P126、P143、P218、P271和P359)在细胞遗传学和DNA分子水平上的遗传差异,本研究以彩色马铃薯紫彩3号为对照,采用染色体制片法,对各新品系的花粉育性、花粉母细胞PMCMⅠ染色体构型进行分析,并利用SSR标记技术构建了8个新品系的指纹图谱。结果表明,8个彩色马铃薯新品系的花粉育性依次为:55.32%,66.98%,47.32%,80.21%,60.12%,78.33%,49.34%和65.42%,其染色体配对构型依次为2n=4x=48=6.03Ⅰ+8.23Ⅱ+4.89Ⅲ+2.71Ⅳ、2n=4x=48=4.28Ⅰ+9.46Ⅱ+4.20Ⅲ+3.05Ⅳ、2n=4x=48=7.01Ⅰ+7.97Ⅱ+5.16Ⅲ+2.39Ⅳ、2n=4x=48=3.22Ⅰ+1.57Ⅱ+3.29Ⅲ+3.44Ⅳ、2n=4x=48=5.33Ⅰ+8.97Ⅱ+4.95Ⅲ+2.47Ⅳ、2n=4x=48=3.85Ⅰ+10.03Ⅱ+3.75Ⅲ+3.21Ⅳ、2n=4x=48=6.45Ⅰ+8.12Ⅱ+4.90Ⅲ+2.65Ⅳ和2n=4x=48=4.65Ⅰ+9.32Ⅱ+4.25Ⅲ+2.98Ⅳ,表明在细胞学水平上各品系间有一定差异。此外,利用筛选出的5对SSR适宜引物,对各新品系及对照材料的基因组DNA进行扩增,共获得74个SSR多态性标记,其多态性位点占比89.16%,进而以特异性引物STI046建立了8个彩色马铃薯新品系及对照紫彩3号的SSR指纹图,并以平均遗传距离(GD值)0.46为基准,将9个材料分为三类:新品系P22、P126、P143、P218、P271、P359、紫彩3号(ck)为一类,新品系P18和P38各单独为一类。

7个马铃薯新品系的主要农艺性状与营养品质及其细胞学和SSR分析

为了明确从3个马铃薯杂交组合F1代分离群体中选育出的7个马铃薯新品系(NMS-A42、NMS-A187、NMS-A217、NMS-B53、NMS-B107、NMS-B327和NMS-C92)的主要农艺性状、分子和细胞遗传学差异,并为进一步新品种的育成登记与推广提供依据。该试验以5个亲本材料为对照,对7个新品系块茎的单株产量、商品薯率、营养品质、熟性、花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ(PMCMⅠ)染色体配对行为、花粉育性及SSR指纹特征等进行比较分析。结果表明:(1)NMS-A42的干物质和淀粉含量(24.15%和18.72%)显著高于其他6个品系,为全粉加工型新品系;NMS-B107为高花青素含量(319.49mg/kg)新品系;NMS-B327花青素含量(100.22mg/kg)较高,为彩薯新品系;其余4个新品系均为鲜食型。(2)NMS-B327为中早熟型品系,NMS-C92为晚熟型品系,其余5个新品系均为中熟型。(3)各品系平均单株产量和商品薯率变幅分别为1.02~1.84kg和81.10%~94.36%,且品系NMSB327均为最高;可育花粉率变幅为48.82%~87.69%,且以NMS-A42最低,NMS-B107最高。(4)7个新品系的染色体配对构型分别为:6.57Ⅰ+9.66Ⅱ+5.06Ⅲ+1.74Ⅳ、5.38Ⅰ+8.98Ⅱ+4.63Ⅲ+2.69Ⅳ、4.05Ⅰ+15.54Ⅱ+2.12Ⅲ+1.63Ⅳ、4.55Ⅰ+12.12Ⅱ+2.39Ⅲ+3.01Ⅳ、1.93Ⅰ+11.52Ⅱ+2.0Ⅲ+4.26Ⅳ、4.37Ⅰ+9.97Ⅱ+3.19Ⅲ+3.53Ⅳ和6.08Ⅰ+7.6Ⅱ+3.4Ⅲ+4.13Ⅳ。(5)从55对SSR引物中选出条带清晰、多态性丰富、重复性好的3对特异性引物(S25、S118和S153),PCR扩增建立了能清晰识别7个新品系和其亲本材料的SSR指纹图。研究发现,7个马铃薯优良新品系的块茎芽眼浅、薯形美观、结薯集中整齐,其熟性、产量、商品薯率和营养品质等性状表现各有特点,具有较高的应用价值。

5个马铃薯新品系染色体构型及遗传差异的SSR分析

为明确自3个杂交组合F1代分离群体中选育出的5个马铃薯优良新品系NNS-C 2、NNS-A 6、NNS-A 10、NNS-B 2和NNS-A 11的分子细胞遗传学差异,本试验以亲本为对照,采用常规压片法和SSR分子标记技术对5个新品系进行了染色体配对构型和SSR分析。研究表明,5个新品系NNS-C 2、NNS-A 6、NNS-A 10、NNS-B 2和NNS-A 11的染色体配对构型有一定差异,依次分别为1.95Ⅰ+15.46Ⅱ+1.35Ⅲ+2.77Ⅳ、5.66Ⅰ+11.47Ⅱ+3.6Ⅲ+2.15Ⅳ、2.98Ⅰ+13.54Ⅱ+2.2Ⅲ+2.83Ⅳ、8.27Ⅰ+9.26Ⅱ+4.43Ⅲ+1.98Ⅳ和3.47Ⅰ+12.13Ⅱ+3.21Ⅲ+2.66Ⅳ。筛选出SRR适宜引物10对,明确了新品系及其亲本基间在DNA水平上的遗传差异,建立了能识别各材料育成登记的SSR指纹图。

彩色马铃薯新品系细胞遗传学观测及SSR分析

为了明确6个彩色马铃薯新品系NNCS-1、NNCS-5、NNCS-6、NNCS-7、NNCS-33和NNCS-37在细胞遗传学和DNA分子水平上的遗传差异,以马铃薯材料MIN-021为对照,采用染色体制片法和SSR标记技术,对其花粉育性、花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体构型和SSR进行了分析。结果表明,6个彩色马铃薯新品系的花粉育性依次分别为44.00%,66.78%,74.44%,60.70%,78.10%,80.22%,其染色体配对构型依次为8.45Ⅰ+6.09Ⅱ+7.35Ⅲ+1.33Ⅳ、6.91Ⅰ+7.13Ⅱ+5.73Ⅲ+2.41Ⅳ、5.19Ⅰ+9.16Ⅱ+4.51Ⅲ+2.74Ⅳ、6.55Ⅰ+8.35Ⅱ+4.97Ⅲ+2.46Ⅳ、4.02Ⅰ+10.15Ⅱ+3.40Ⅲ+3.37Ⅳ和3.31Ⅰ+10.42Ⅱ+2.99Ⅲ+3.72Ⅳ,表明在细胞学水平上各品系间有一定的差异。利用筛选出的10对SSR适宜引物,对各新品系及对照材料的基因组DNA进行扩增获得SSR多态性位点151个,多态性位点比率占86.78%,各材料间遗传差异较大。用筛选出的特异性引物C42建立了1张能识别出6个彩色马铃薯新品系及对照的SSR指纹图。以平均遗传距离(GD值)0.62为基准,将7个材料分为3类:新品系NNCS-37、NNCS-6、NNCS-7、NNCS-5和对照(MIN-021)为一类;新品系NNCS-33和NNCS-1各单独为一类。

马铃薯新品系HC-R的ISSR指纹图构建

利用筛选的14个ISSR适宜引物对马铃薯新品系HC-R进行PCR扩增,在200~2 000 bp共扩增出80个多态性条带,平均每个引物扩增出5.7个,多态性条带百分率为100%。基于14个ISSR引物扩增结果,构建马铃薯新品系HC-R的DNA指纹图,依次将每个引物筛选到的多态性位点合理数字化,获得14位字符串A4694724319A83,该字符串能够唯一识别马铃薯新品系HC-R,可以形象地称为马铃薯新品系HC-R的分子身份证,该分子身份证可为下一步新品种的育成登记、知识产权保护和利用提供分子依据。