Analysis of genetic structure and fingerprinting in oat varieties based on SCoT markers

doi:10.11686/cyxb2020596

Abstract

Abstract:

The genetic diversity and fingerprinting of 36 forage oat varieties used in China were analyzed using start codon targeted polymorphism markers （SCoT）. In this research 15 primers were selected from 80 SCoT primers， and a total of 146 bands were amplified. The number of polymorphic bands amplified by different primers ranged from 3 to 9， with an average of 6.4. The proportion polymorphic bands （PPB） was 65.75%. The average effective number of alleles， and values of Nei’s gene diversity and Shannon’s information index were 1.46， 0.27， and 0.38， respectively. The DNA fingerprints of 36 oat varieties were constructed using 14 sites from 4 core primers， which could identify and discriminate the tested oat varieties efficiently. The DICE genetic similarity coefficient of all tested oat varieties was 0.7596-0.9507， with an average of 0.8473. The unweighted pair group method with arithmetic average cluster analysis based on genetic similarity coefficients showed that the tested varieties could be divided into 4 groups. There was no obvious correlation between genetic similarity and geographical origin. The results of population structure analysis revealed the genetic composition of the oat varieties， and showed that 32.1% of foreign oat varieties have mixed sources， while only 25.0% of Chinese domestic varieties have mixed sources. It also showed that the domestic oat varieties have narrow genetic bases and single genetic components. The results provide genetic data for cultivar identification， and a theoretical foundation for breeding and analysis of genetic relationships of oats.

Key words: oat, SCoT, fingerprinting, genetic structure

Jin LI, Shi-yong CHEN, Xu ZHAO, Hao-qi TIAN, Zhi-hua CHEN, Qing-ping ZHOU. Analysis of genetic structure and fingerprinting in oat varieties based on SCoT markers[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2021, 30(7): 72-81.

Figures/Tables 7

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序号No.	品种名Variety name	原产地Origin	品种类型Type	来源Source
1	丹麦444 Denmark 444	丹麦 Denmark	引进品种Introduced variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
2	林纳 Lena	挪威Norway	引进品种Introduced variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
3	青引1号 Qingyin No. 1	中国河北 Hebei, China	引进品种Introduced variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
4	青引2号 Qingyin No. 2	加拿大 Canada	引进品种Introduced variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
5	苏联燕麦 Soviet Union oat	俄罗斯Russia	引进品种Introduced variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
6	白燕7号 Baiyan No. 7	中国吉林Jilin, China	育成品种Bred variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
7	青燕1号 Qingyan No. 1	中国青海Qinghai, China	育成品种Bred variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
8	青莜3号Qingyou No. 3	英国 England	引进品种Introduced variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
9	阿坝 Aba	中国四川Sichuan, China	地方品种Local variety	四川省草原科学研究院 SCAGS
10	加燕2号 Jiayan No. 2	加拿大 Canada	引进品种Introduced variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
11	陇燕1号 Longyan No. 1	中国甘肃Gansu, China	育成品种Bred variety	甘肃农业大学GSAU
12	陇燕2号 Longyan No. 2	中国甘肃Gansu, China	育成品种Bred variety	甘肃农业大学GSAU
13	陇燕3号 Longyan No. 3	中国甘肃Gansu, China	育成品种Bred variety	甘肃农业大学GSAU
14	陇燕4号 Longyan No. 4	中国甘肃Gansu, China	育成品种Bred variety	甘肃农业大学GSAU
15	陇燕5号 Longyan No. 5	中国甘肃Gansu, China	育成品种Bred variety	甘肃农业大学GSAU
16	燕王Forage plus	美国America	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
17	骏马 Cayuse	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京百斯特Beijing Best Seed
18	牧王Haymaker	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
19	锋利 Sharp	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
20	边锋 Blade	美国America	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
21	牧乐思 Molasses	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
22	领袖Souris	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
23	梦龙 Magnum	美国America	引进品种Introduced variety	北京百斯特Beijing Best Seed
24	莫妮卡 Monica	美国America	引进品种Introduced variety	北京百斯特Beijing Best Seed
25	爱沃126 Everleaf 126	美国America	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
26	科纳 Kona	美国America	引进品种Introduced variety	猛犸种业Mammoth Seed
27	贝勒 Baler	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
28	贝勒 Ⅱ Baler Ⅱ	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
29	哈维 Haywire	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京百斯特Beijing Best Seed
30	太阳神 Titan	美国America	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
31	美达 Monida	美国America	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
32	魅力Charisma	美国America	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
33	海神 Sea god	美国America	引进品种Introduced variety	猛犸种业Mammoth Seed
34	伽利略 Galileo	澳大利亚Australia	引进品种Introduced variety	百绿(天津) Barenbrug China (Tianjin)
35	枪手 Shooter	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	百绿(天津) Barenbrug China (Tianjin)
36	禾王 King cereals	美国America	引进品种Introduced variety	百绿(天津) Barenbrug China (Tianjin)

序号No.	品种名Variety name	原产地Origin	品种类型Type	来源Source
1	丹麦444 Denmark 444	丹麦 Denmark	引进品种Introduced variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
2	林纳 Lena	挪威Norway	引进品种Introduced variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
3	青引1号 Qingyin No. 1	中国河北 Hebei, China	引进品种Introduced variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
4	青引2号 Qingyin No. 2	加拿大 Canada	引进品种Introduced variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
5	苏联燕麦 Soviet Union oat	俄罗斯Russia	引进品种Introduced variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
6	白燕7号 Baiyan No. 7	中国吉林Jilin, China	育成品种Bred variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
7	青燕1号 Qingyan No. 1	中国青海Qinghai, China	育成品种Bred variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
8	青莜3号Qingyou No. 3	英国 England	引进品种Introduced variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
9	阿坝 Aba	中国四川Sichuan, China	地方品种Local variety	四川省草原科学研究院 SCAGS
10	加燕2号 Jiayan No. 2	加拿大 Canada	引进品种Introduced variety	青海省畜牧兽医科学院 QAASVM
11	陇燕1号 Longyan No. 1	中国甘肃Gansu, China	育成品种Bred variety	甘肃农业大学GSAU
12	陇燕2号 Longyan No. 2	中国甘肃Gansu, China	育成品种Bred variety	甘肃农业大学GSAU
13	陇燕3号 Longyan No. 3	中国甘肃Gansu, China	育成品种Bred variety	甘肃农业大学GSAU
14	陇燕4号 Longyan No. 4	中国甘肃Gansu, China	育成品种Bred variety	甘肃农业大学GSAU
15	陇燕5号 Longyan No. 5	中国甘肃Gansu, China	育成品种Bred variety	甘肃农业大学GSAU
16	燕王Forage plus	美国America	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
17	骏马 Cayuse	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京百斯特Beijing Best Seed
18	牧王Haymaker	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
19	锋利 Sharp	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
20	边锋 Blade	美国America	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
21	牧乐思 Molasses	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
22	领袖Souris	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
23	梦龙 Magnum	美国America	引进品种Introduced variety	北京百斯特Beijing Best Seed
24	莫妮卡 Monica	美国America	引进品种Introduced variety	北京百斯特Beijing Best Seed
25	爱沃126 Everleaf 126	美国America	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
26	科纳 Kona	美国America	引进品种Introduced variety	猛犸种业Mammoth Seed
27	贝勒 Baler	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
28	贝勒 Ⅱ Baler Ⅱ	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
29	哈维 Haywire	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	北京百斯特Beijing Best Seed
30	太阳神 Titan	美国America	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
31	美达 Monida	美国America	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
32	魅力Charisma	美国America	引进品种Introduced variety	北京正道 Beijing Rytway
33	海神 Sea god	美国America	引进品种Introduced variety	猛犸种业Mammoth Seed
34	伽利略 Galileo	澳大利亚Australia	引进品种Introduced variety	百绿(天津) Barenbrug China (Tianjin)
35	枪手 Shooter	加拿大Canada	引进品种Introduced variety	百绿(天津) Barenbrug China (Tianjin)
36	禾王 King cereals	美国America	引进品种Introduced variety	百绿(天津) Barenbrug China (Tianjin)

序号No.	引物编号Primer No.	序列Sequence (5′-3′)	退火温度 Annealing temperature (℃)	总带数 Total number of bands	多态性带数Number of polymorphic bands	多态带比率 Percentage of polymorphic bands (%)	有效等位基因数Effective number of alleles (Ne)	基因多样性指数Nei’s gene diversity (H)	Shannon指数Shannon’s index (I)
1	SCoT37	CAATGGCTACCACTAGCC	54.0	10	3	30.0	1.15	0.10	0.15
2	SCoT38	CAATGGCTACCACTAACG	48.4	9	5	55.6	1.41	0.23	0.33
3	SCoT39	CAATGGCTACCACTAGCG	51.7	10	5	50.0	1.21	0.15	0.23
4	SCoT45	ACAATGGCTACCACTGAC	53.5	10	6	60.0	1.52	0.30	0.44
5	SCoT46	ACAATGGCTACCACTGAG	51.7	10	9	90.0	1.80	0.44	0.62
6	SCoT48	ACAATGGCTACCACTGGC	51.7	10	8	80.0	1.51	0.30	0.44
7	SCoT50	ACAATGGCTACCACTGGG	53.5	12	10	83.3	1.57	0.33	0.48
8	SCoT51	ACAATGGCTACCACTGTC	51.7	9	7	77.8	1.49	0.29	0.43
9	SCoT53	ACAATGGCTACCACCGAC	54.0	8	6	75.0	1.52	0.30	0.44
10	SCoT56	ACAATGGCTACCACTAGC	54.0	8	4	50.0	1.41	0.22	0.32
11	SCoT57	ACAATGGCTACCACTACG	51.7	12	8	66.7	1.48	0.27	0.39
12	SCoT66	ACCATGGCTACCAGCGAG	52.8	8	5	62.5	1.40	0.24	0.26
13	SCoT75	CCATGGCTACCACCGGAG	53.5	14	9	64.3	1.46	0.26	0.38
14	SCoT77	CCATGGCTACCACTACCC	53.5	10	6	60.0	1.48	0.26	0.37
15	SCoT80	CCATGGCTACCACTAGCG	51.7	6	5	83.3	1.54	0.32	0.48
平均数Mean				9.7	6.4	65.75	1.46	0.27	0.38
总数Total				146	96

序号No.	引物编号Primer No.	序列Sequence (5′-3′)	退火温度 Annealing temperature (℃)	总带数 Total number of bands	多态性带数Number of polymorphic bands	多态带比率 Percentage of polymorphic bands (%)	有效等位基因数Effective number of alleles (Ne)	基因多样性指数Nei’s gene diversity (H)	Shannon指数Shannon’s index (I)
1	SCoT37	CAATGGCTACCACTAGCC	54.0	10	3	30.0	1.15	0.10	0.15
2	SCoT38	CAATGGCTACCACTAACG	48.4	9	5	55.6	1.41	0.23	0.33
3	SCoT39	CAATGGCTACCACTAGCG	51.7	10	5	50.0	1.21	0.15	0.23
4	SCoT45	ACAATGGCTACCACTGAC	53.5	10	6	60.0	1.52	0.30	0.44
5	SCoT46	ACAATGGCTACCACTGAG	51.7	10	9	90.0	1.80	0.44	0.62
6	SCoT48	ACAATGGCTACCACTGGC	51.7	10	8	80.0	1.51	0.30	0.44
7	SCoT50	ACAATGGCTACCACTGGG	53.5	12	10	83.3	1.57	0.33	0.48
8	SCoT51	ACAATGGCTACCACTGTC	51.7	9	7	77.8	1.49	0.29	0.43
9	SCoT53	ACAATGGCTACCACCGAC	54.0	8	6	75.0	1.52	0.30	0.44
10	SCoT56	ACAATGGCTACCACTAGC	54.0	8	4	50.0	1.41	0.22	0.32
11	SCoT57	ACAATGGCTACCACTACG	51.7	12	8	66.7	1.48	0.27	0.39
12	SCoT66	ACCATGGCTACCAGCGAG	52.8	8	5	62.5	1.40	0.24	0.26
13	SCoT75	CCATGGCTACCACCGGAG	53.5	14	9	64.3	1.46	0.26	0.38
14	SCoT77	CCATGGCTACCACTACCC	53.5	10	6	60.0	1.48	0.26	0.37
15	SCoT80	CCATGGCTACCACTAGCG	51.7	6	5	83.3	1.54	0.32	0.48
平均数Mean				9.7	6.4	65.75	1.46	0.27	0.38
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