基于SSR标记的象草F1代杂种分子鉴定及表型变异分析

doi:10.11686/cyxb2024515

摘要/Abstract

摘要：

采用传统杂交方法，以象草品种“GM1”为母本、新品系“F-B”为父本进行杂交，获得536个杂种后代，并从中选取150个有代表性的F₁代株系群体进行变异分析。本研究结合表型性状和SSR分子标记，对这些后代进行杂种鉴定及表型变异分析，旨在为象草种质创新和品种改良提供技术支撑。结果表明：1）F₁代群体较亲本表型变异丰富，其中叶长明显强于亲本，具有明显的杂种优势，性状存在显著差异，变异系数为5.90%~21.05%；2）筛选出的14对SSR引物共扩增得到219条清晰条带，其中多态性条带118条，多态性比率（PPB）54.18%；每个SSR位点的多态信息含量（PIC）为29.59%~44.63%，均值为35.40%；3）对亲本及杂交F₁代进行聚类分析可知，基于表型数据的聚类分析将杂交后代分为3类；基于SSR分子标记的聚类分析将杂交后代分为4类，SSR分子标记进一步证实了母本在遗传上的主导地位；4）利用特异性引物可以准确鉴定出真杂种，鉴定率高达98%，大部分真杂种条带为双亲互补型，部分为父本型，表明F₁代中存在父母本的遗传信息。通过对150个F₁代株系群体的表型性状和筛选出的15对SSR核心引物分析，能有效鉴定杂种的真实性，为后续杂交育种选育新品系提供后备材料。

关键词: 象草, 杂种F₁代, 杂种鉴定, SSR分子标记, 表型分析, 遗传多样性

Abstract:

In plant breeding， it is important to generate hybrids with sufficient phenotypic variation for germplasm innovation and variety improvement. In this study， we used the traditional hybridization method to cross Pennisetum purpureum ‘GM1’ （female parent） with the new line ‘F-B’ （male parent）， producing 536 hybrid offspring. We selected 150 representative F₁ lines for variation analysis， and performed hybrid identification and phenotypic variation analysis based on phenotypic traits and simple sequence repeat （SSR） markers. The main findings were as follows： 1） The F₁ generation showed greater phenotypic variation than the parents. Leaf length exhibited significant hybrid vigor and trait differences， with variation coefficients of 5.90%-21.05%； 2） Fourteen selected SSR primers amplified 219 clear bands， of which 118 were polymorphic， representing a polymorphism rate of 54.18%. The polymorphism information content value for SSR loci ranged from 29.59% to 44.63% （mean 35.40%）； 3） A cluster analysis based on phenotypic data grouped the hybrids into three categories， while SSR-based analysis divided them into four. The SSR-based analysis confirmed the maternal parent’s genetic dominance； 4） Specific primers accurately identified true hybrids with a 98% success rate. Most true hybrids had complementary parental bands， and some were the paternal-type. These results show that SSR analysis can reveal parental genetic information for the F₁generation. Analyses based on phenotypic traits and 15 SSR core primers were able to effectively identify authentic hybrids among 150 F₁ hybrid progenies， highlighting materials that will be suitable for breeding new lines.

Key words: Pennisetum purpureum, F₁ hybrid progenies, hybrid identification, SSR molecular marker, phenotypic analysis, genetic diversity

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图/表 9

参考文献 28

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亲本Parents	材料来源Materials origin	特征Characteristic
GM1 ♀	广西壮族自治区畜牧研究所Guangxi Zhuang Autonomous Region Institute of Animal Husbandry	产量高，叶量丰富；披散型；被毛稀疏High yield， abundant leaf quantity； loose type； sparse coat
F-B ♂	四川农业大学Sichuan Agricultural University	叶直立，分蘖性强；紧凑型；越冬性好，花粉活力强Leaf upright， strong tillering； compact； good overwintering， strong pollen activity

亲本Parents	材料来源Materials origin	特征Characteristic
GM1 ♀	广西壮族自治区畜牧研究所Guangxi Zhuang Autonomous Region Institute of Animal Husbandry	产量高，叶量丰富；披散型；被毛稀疏High yield， abundant leaf quantity； loose type； sparse coat
F-B ♂	四川农业大学Sichuan Agricultural University	叶直立，分蘖性强；紧凑型；越冬性好，花粉活力强Leaf upright， strong tillering； compact； good overwintering， strong pollen activity

引物名称 Primer name	上游引物 Forward primer （5'-3'）	下游引物 Reverse primer （5'-3'）	退火温度 Annealing temperature （Tm， ℃）
SSR4	CATGCATATATGACTTTTCCCCAA	ATGATAAATAGGATAGCCATGCCG	58
SSR9	CGTACCTTCTCGCAATAAGGAGAT	GAAGAAGGTTCACCTCTTTCGGTA	58
SSR23	AGGTTCTGCTTCTGGAGGTGAC	TAGATTTGTTCATGATGATGCGTG	58
SSR40	AAGCTCGATTTTGAGCATCTCC	GATCTGGACCACTGATCAACAGAC	58
SSR55	AAGTCCACATCATCCCGGTC	GTGGCTTACCTGATCCGAGC	58
PaSSR3	TCCATGGAGTACCCGAAGAG	ACATCAACCACTGCAACCAA	50
PaSSR9	TGGATGGAGGACAGTGATGA	ACGACCAGGAAAGCCTTACA	50
PaSSR14	GTCCACGAGAGAGGGAAGAG	GTAGCATATCCCGCCTGTGT	50
PaSSR23	CAGCAAATGCAGCCTATCAA	CTGTTGGTCACTGGTCCCTT	50
PaSSR34	TGCAGAGAAACCAATTGCAG	CCGGTTCATAAGCTGGTGTT	50
WSSR31	TGTGTTTTTCATCCTCAAGTGTTGT	CAAATGTAAGATGATAAATGCAGCG	58
WSSR48	CTTGTTGTCCAGGTCGAGACAC	ACGACTAGGTGCTTAGCTAGGGG	58
HSSR4	GTAACTGGTTCTCCTGCTTCT	ACTAGGTTACTGCTGCTTGTG	56
C106112-g1	CCAAGCGCTCCTTCTTCTGA	CACGGCACTGATCACTCTGT	60

引物名称 Primer name	上游引物 Forward primer （5'-3'）	下游引物 Reverse primer （5'-3'）	退火温度 Annealing temperature （Tm， ℃）
SSR4	CATGCATATATGACTTTTCCCCAA	ATGATAAATAGGATAGCCATGCCG	58
SSR9	CGTACCTTCTCGCAATAAGGAGAT	GAAGAAGGTTCACCTCTTTCGGTA	58
SSR23	AGGTTCTGCTTCTGGAGGTGAC	TAGATTTGTTCATGATGATGCGTG	58
SSR40	AAGCTCGATTTTGAGCATCTCC	GATCTGGACCACTGATCAACAGAC	58
SSR55	AAGTCCACATCATCCCGGTC	GTGGCTTACCTGATCCGAGC	58
PaSSR3	TCCATGGAGTACCCGAAGAG	ACATCAACCACTGCAACCAA	50
PaSSR9	TGGATGGAGGACAGTGATGA	ACGACCAGGAAAGCCTTACA	50
PaSSR14	GTCCACGAGAGAGGGAAGAG	GTAGCATATCCCGCCTGTGT	50
PaSSR23	CAGCAAATGCAGCCTATCAA	CTGTTGGTCACTGGTCCCTT	50
PaSSR34	TGCAGAGAAACCAATTGCAG	CCGGTTCATAAGCTGGTGTT	50
WSSR31	TGTGTTTTTCATCCTCAAGTGTTGT	CAAATGTAAGATGATAAATGCAGCG	58
WSSR48	CTTGTTGTCCAGGTCGAGACAC	ACGACTAGGTGCTTAGCTAGGGG	58
HSSR4	GTAACTGGTTCTCCTGCTTCT	ACTAGGTTACTGCTGCTTGTG	56
C106112-g1	CCAAGCGCTCCTTCTTCTGA	CACGGCACTGATCACTCTGT	60

性状 Traits	平均值 Average			范围 Range	变异系数 Coefficient of variation （CV， %）	多样性指数 Shannon-Wiener （H′）	F值 F value
性状 Traits	母本Female line （GM1）	父本Male line （F-B）	F₁代 F₁ generation	范围 Range	变异系数 Coefficient of variation （CV， %）	多样性指数 Shannon-Wiener （H′）	F值 F value
株高Plant height （PH， cm）	297.04±5.40	396.34±10.86	334.93±22.49	276.78~396.92	6.71	1.841	8.422**
叶片数Number of leaves （NL， No.）	16.00±1.58	24.00±2.86	19.88±1.58	16.40~24.00	7.95	1.615	6.146**
茎节数Number of stem segments （NS， No.）	10.00±0.71	15.00±1.14	13.30±1.66	9.00~25.00	12.39	1.604	9.722**
叶长Leaf length （LL， cm）	110.06±5.23	108.58±4.65	111.00±6.55	94.34~129.78	5.90	1.808	9.075**
叶宽Leaf width （LW， mm）	38.03±2.36	40.08±2.48	36.19±5.96	23.31~62.19	16.45	1.764	14.456**
茎粗Stem diameter （SD， mm）	11.30±0.89	17.05±0.26	13.70±2.89	9.20~26.65	21.05	1.661	14.758**
节间长Internode length （IL， cm）	14.42±1.02	16.22±1.67	15.13±1.45	10.41~18.62	9.60	1.826	4.969**
叶绿素Chlorophyll （CHI， spad）	49.36±3.33	58.84±0.95	45.64±5.06	24.15~58.56	11.05	1.824	4.709**

基于SSR标记的象草F₁代杂种分子鉴定及表型变异分析

Identification of hybrids and analysis of phenotypic variation in the F₁ generation of Pennisetum purpureum based on SSR markers

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引物名称 Primer name	扩增总条带数Total number of amplified bands	多态性条带数Number of polymorphic bands	多态条带比率Polymorphism band ratio （PPB， %）	多态信息含量Polymorphism information content （PIC， %）
SSR4	13	6	46.15	36.07
SSR9	10	8	80.00	44.63
SSR23	9	5	55.56	30.47
SSR40	21	15	71.43	41.48
SSR55	7	1	14.29	29.93
PaSSR-3	17	12	70.59	36.15
PaSSR-9	17	6	35.29	38.89
PaSSR-14	19	11	57.89	29.66
PaSSR-23	9	3	33.33	29.59
PaSSR-34	24	7	29.17	36.37
C106112-g1	11	9	81.82	32.46
WSSR31	14	9	64.29	36.92
WSSR48	16	12	75.00	39.49
HSSR4	32	14	43.75	33.52
总计Total	219	118	/	/
平均Average	15.64	8.43	54.18	35.40

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