专利名称：遗传多样性的研究方法黄淮流域农业历史悠久，有着类型丰富、数目众多的地方品种(即农家品种)。 新中国成立初期品种资源征集的结果显示，本区生产上种植的小麦品种约有4000个左 右。这些品种绝大部分是普通小麦，也有少量的圆锥小麦、硬粒小麦和密穗小麦。普通 小麦的地方品种多为冬性和半冬性，分布于南部的冬性较弱，分布于北部的冬性较强， 但和北部冬麦区的地方品种相比则较弱，抗寒性稍差。自北向南红粒品种比例逐步增 大，在穗型、穗大小以及多花多实方面类型更加丰富。研究育种对亲缘关系和遗传多样 性的影响，其中心任务同系统学一样，是要将从共同祖先(亲本)遗传下来的同源性和由 于趋同进化(特定育种目标下的杂交和人工选择压造成的形态趋同)从不同祖先(亲本) 演变而来的相似性区分开来。杂交在育种中，两个亲本应有一定的遗传差异，才能提高 后代遗传重组的多样性。育种家们试图利用地理差异、生态差异、亲缘系数等来度量双 亲的遗传差异，这些方法无疑为杂交育种亲本选配提供了理论指导，并取得了一定的育 种成效。但这些是建立在模糊意义上的做法，要对这些品种和资源进行综合分析才能对 我省小麦品种和过去和将来走向以及亲本的可利用性进行全面的了解。
为了探讨山东省小麦品种的遗传多样性及演变趋势，利用系谱亲缘系数法、田 间农艺和生理性状数据，对山东省建国以来主要推广品种及其亲本进行了分析， 1、亲缘系数法品种间的系谱关系是在品种遗传改良过程中形成的亲缘关系的记录，对这些品 种间系谱来源及亲缘程度进行分析是研究遗传多样性的重要方法。对品种的一致度评 价非常重要，如果某一地区或某一时期的品种单一性很高，则表明该地区推广品种数目 少或品种间相似程度高，这就可能使该地区爆发大规模的病虫害的可能性极大地增加。 Cui (2000)对我国自1923年到1995年推广的651个大豆品种的遗传基础，通过系谱关系 计算各品种间的共祖度(coefficient of parentage)，并将其与美国、加拿大的大豆比较后认 为，中国栽培的大豆其基因88%来自于中国起源的祖先，有12%来自于外源种质。而 美国、加拿大的大豆则有50 90%的基因是来自于中国大豆祖先，仅有5 26%的基 因是来自于其自身的祖先种。Zhou X(2002)对日本1950至1988年间培育的86个大豆 品种的共祖度分析后认为，日本大豆品种间平均共祖度为0.04，相似程度很低，遗传基 础很宽，究其主要原因是不断从中国、美国和加拿大引进种质的结果。Martin(1982)和 Sneller(1994)则分别对加拿大和北美的大豆品种间的共祖度作了分析，结果表明品种间 遗传多样性需要拓宽。Souza E(1989)对北美燕麦品种的共祖度分析表明，祖先品种对 育成品种的贡献率随着时间的推移而下降。Cox等(1985)结合共祖度和形态学遗传标记相似指数对大豆品种间遗传关系研究表明，形态学标记越多，这两种方法间的一致度 越高。还有学者结合共祖度和分子标记对玉米(Smith 0.S，1990； Smith J.S.C., 1997 ； Bernardo R., 2000 ； Lubberstedt Τ.，2000 ； Casa A.M.，2002)、小麦(Stachel M.，2000 ； BeninP.，2001 ； Soleimani VD.，2002)和甘蔗(LimaM.L.A.，2002)等的遗传多样性进行 分析发现，这两类方法间表现出较高的一致性。VanESbroeCk(1998)用亲缘系数方法对棉 花品种间的遗传一致度进行研究，发现1970-1995年间美国育成棉花品种间的一致度由 0.12上升到0.20.而转基因棉花品种间的一致度却有28%的下降。 盖钧镒(1994)对大豆的亲缘关系进行了研究，认为中国1923 1992年间育成 的564个大豆品种可追朔到308个祖先亲本，其中230个为地方品种，39个为主要来自 美国的引进品种，其余39个为遗传基础不祥的国内育种品系；近12年育成品种的亲本 中16%为地方品种，39%为育成品种，32%为育种品系，13%为国外引进品种，三大主 产区间育种亲本相互引用呈上升趋势。王娟玲等(1997)通过对30年来黄淮麦区推广种 植的15个主要小麦品种进行了辈序分析，阐述了各辈次的遗传特征及相互关联，揭示 了辈序质变的内在因素，探讨了小麦品种演变的基本规律，但没有具体指出品种间的亲 缘程度。张清海等(2000)考察河南主要推广小麦品种系谱追溯及其亲本组配，结果表 明，主要推广品种本身均具有广泛的基因容量和遗传背景，如亲本选配妥当，能在一定 时期内抵抗不同的不良生存环境且能在较广的生态区域内种植，具有较好的适应性；但 主导品种仍属于近亲种植，遗传基础相当狭窄，应重视种质资源研究和中间材料的选育 工作。王翠玲等(2002)对河南省大面积推广的优质面包小麦品种进行系谱追溯和亲本组 配分析，结果表明，主要优质面包小麦品种本身均具有广泛的基因容量和遗传背景，但 现有优质小麦之间却亲缘关系相近，指出今后优质小麦选育应重视优异种质资源的系谱 研究，避免近亲组配。陈玉清(2002)通过系谱距离分析将40个供试品种聚为6个类群，其中2个引进 品种单独聚类，育自同一祖先种的大多数品种聚为一类；聚类结果能很好地反映育种中 资源利用情况及遗传多样性程度；用亲缘系数分析的结果与其随机扩增多态性DNA标记 结果一致。因此认为，当有完整系谱信息时，系谱距离分析是探讨遗传多样性有效而简 便的方法，特别是在对一个较大区域的大量资源进行遗传多样性研究时，将更为有效。2、农艺性状法最初用来进行亲本间亲缘关系确定和分类的遗传标记主要是形态标记(Goodman MM.，1972)。长期以来，育种工作者一直利用小麦品种的形态性状进行品种的遗传多 样性分析(Lee JA，1973)。将农艺性状的遗传变异作为小麦遗传多样性的重要资源。就 小麦而言，利用数量性状评价品种间的遗传多样性有着下突出的优势(1)育种者自己 拥有的大量资源可供利用(Jain S K，1975) ； (2)小麦有很多便于记载且能稳定遗传的性 状(Clark J A，1922) ； (3)数量性状数据的统计分析方法成熟可行；(4)数量性状基础上 的遗传距离可以预测后代性状表现和杂种优势。武耀廷(2001)以2年品种表现的性状 平均数经正态标准化后，采用欧氏距离计算了成对品种的遗传距离，采用类平均法进行 聚类分析，其聚类结果把供试品种人致分为国外品种、新疆品种、旱热类型品种和我国 的中热棉品种等几个类群。马富裕(1995)对新疆48个春小麦品种选取的10个农艺性 状，按照离差平方和法进行系统聚类分析，将其共分为12类。沈裕琥(2002)调查了 43个春小麦品种的19个数量性状，利用主成分分析法计算品种间的欧氏平方遗传距离，用 最小方差法做了聚类分析。发现43个品种间在数量性状水平上的遗传距离变异范围很大 (0.926-67.942)，平均遗传距离为18.000，说明供试品种的19个考察性状上存在较大的表 型变异。从聚类结果来看，地方品种基本上被聚在一起，说明地方品种同引进品种和育 成品种至少在表型上存在较人差异。从20世—纪40年代以来，在数量水平上甘、青两 省春小麦地方品种间的遗传多样性水平最高(GD = 31.389)，其次是20世纪50年代引进 品种(GD = 26.308)，而育成品种间的遗传多样性水平最低，总体上呈下降趋势。王述 民(2002)对224份小豆种质资源的形态多样性进行了研究鉴定，结果表明，我国小豆种 质资源具有丰富的形态多样性，平均多样性指数为1.035，高于国外材料20.1%。基于形 态性状，把224份小豆种质聚类并划分为三大类群。Lumpkin T A (1994)和Yee E (1999) 研究认为，我国小豆种质资源具有丰富的形态多样性和遗传多样性。WangSM(2001)研 究认为，在相同的生态环境下，鉴定小豆不同种质的形态多样性，将更加能够较好地揭 示其遗传本质。Vish Vanatha JK(1978)，Sato M.etal (1998), SelvaranaM(2000)等利用 形态标记对谷子的遗传多样性进行了鉴定和分析。由于表型性状易受性状数目及环境、 基因型和环境互作的影响，要有丰富的实践经验进行判断，因而应用价值有限。3、指纹图谱法 指纹图谱(fingerprinting)是能够鉴别生物个体之间差异的电泳图谱。它具有高 度的个体特异性、环境稳定性及丰富的多态性，因而被认为是品种鉴别的有力工具，近 年来日益受到重视。作物品种指纹图谱目前主要有两种类型一类是较早开始研究的蛋 白质指纹图谱，另一类是九十年代之后发展起来的DNA指纹图谱。蛋白质指纹图谱包括 同工酶和种子储藏蛋白，主要反映不同品种的蛋白质编码基因位点上等位基因的差异。 DNA指纹图谱直接反映不同品种在DNA水平上的差异，它是在九十年代之后发展起来 的，近年来受到广泛的重视。为了探讨山东省小麦品种的遗传多样性及演变趋势，利用系谱亲缘系数法、田间农艺和生理性状数据，对山东省建国以来主要推广品种及其亲本进行了分析，主要取得以下结果对山东省建国以来历经9次品种更换的66个小麦品种的2145个组合进行亲缘系数分析。结果表明67.44％品种组合间存在亲缘关系，所有品种亲源系数(COP)值变异范围为0.00-0.8203，平均为0.06249，高于平均值的占21.53％。随着时间的推移，各个年代之内品种间COP有逐渐增大的趋势，到90年代有所降低，然后又再增大，品种间的遗传差异日趋狭窄，遗传多样性逐渐降低。