在遗传理论和育种实践的指导下，近代作物育种取得了显著成就，不仅育种上取得重大突破，而且选育出一系列突破性品种，这些均得益于关键性优异种质资源的发现与利用。如“绿色革命”得益于籼稻矮源低脚乌尖(Sasaki et al., 2002)、小麦矮源农林10号(Peng et al., 1999)等；双低油菜新品种选育得益于油菜品种Liho (Stefansson et al., 1961)、Bronowski (Abbadi et al., 2011)；美国大豆生产得益于北京小黑豆(Hartwig, 1981)；我国水稻的矮秆育种得益于矮源矮脚南特和矮子粘(潘家驹, 1994)；国内外杂交油菜的发展得益于Polima雄性不育细胞质；小麦抗锈育种得益于小麦IBL/1RS易位系(Rabinovich, 1998)；玉米和大麦营养品质的遗传改良得益于玉米高赖氨酸突变体Opaque-2 (Yau et al., 1999)和高蛋白、赖氨酸大麦Hiprolys (潘家驹, 1994)。事实说明，特异种质资源是育种目标得以实现的关键。

经过长期人工驯化，近代遗传育种和集约化种植，栽培稻遗传基础越来越狭窄，对不良环境因子和病虫害有益的一些稀有等位基因缺失(高东等, 2010; 江云珠等, 2010)。有研究表明从20世纪50年代起水稻选育品种的遗传多样性一直呈下降趋势(华蕾等, 2007)，系谱显示大面积推广的品种均来源于矮仔占、南特号、农垦58和银坊主等少数品种(魏兴华等, 2010)，其在同工酶上的等位基因数仅为地方品种的73.1%，58.3%的位点上都丢失了数目不等的等位基因(魏兴华等, 2003)。水稻育成品种狭窄的遗传背景已成为育种改良的瓶颈。旱稻(Upland Rice)是栽培稻四种生态型之一(王英等, 2011)，具有耐旱、耐贫瘠、适应性广等特点，是稻作育种中的一种特殊的遗传资源(翟伟等, 2010)。我国旱稻种质资源丰富，有效利用不足。已报道旱稻种质RAPD (任光俊等, 2005)、SSR (杨学辉等, 2009b)以及表型多样性(龚志莲等, 2004; 杨学辉等, 2009a)的研究存在供试材料偏少、区域性代表性较差等不足。本研究利用72对SSR引物对来自中国11个省份的105份籼型旱稻地方品种进行了SSR遗传多样性、遗传距离和聚类分析。旨在为旱稻种质资源在水稻育种中的有效利用提供依据。

1结果分析
1.1微卫星位点多态性
表1显示，我国籼型旱稻地方种质资源具有丰富的微卫星位点多态性，供试72对具多态的SSR引物共检测到551个等位变异，且不同SSR位点变异较大，每一位点等位基因数变幅为3~16，平均每对引物检测到7.653个，平均有效等位基因座数为3.589个。11染色体上等位变异最多(RM206, Na=15; RM224, Na=13; RM209, Na=11; RM21, Na=10)，其次4号染色体也有较多的等位变异，3和5号染色体的等位变异较弱。等位变异≥15的位点有4个；10≤等位变异＜15的位点共有16个；5≤等位变异＜10 的位点有43个；等位变异＜5的位点仅有9个。RM3位点有效等位变异最高(Ne=7.979)，RM25位点有效等位变异最低(Ne=1.542)。Shannon多样性指数RM3位点最高(I=2.364)，RM277位点最低(I=0.671)，平均为1.438。

表1 中国旱稻地方品种籼亚种SSR位点遗传多态性 Table 1 Genetic polymorphism of SSR loci in indica upland rice landraces in China

表2结果显示，我国11个省或地区籼型旱稻地方种质资源等位变异分布不均，贵州、广西、云南、海南和台湾省等位变异较高，分别为250、247、220、204和182个；湖北旱稻地方种质资源等位变异最低。上述5省旱稻地方种质资源的有效等位变异也较高，次序一致，贵州(194.014)＞广西(173.173)＞云南(169.305)＞海南(165.551)＞台湾(161.386)。Shannon多样性指数具有类似结果，次序稍有变动，贵州(1.039)＞广西(0.969)＞海南(0.879)＞云南(0.849)＞台湾(0.825)。
 

表2 不同地区组旱稻地方品种籼亚种SSR位点遗传多态性 Table 2 Genetic polymorphism of SSR loci in indica upland rice landraces among 11 geographical regions of China

1.2聚类分析与遗传结构
来自11个省的籼型旱稻地方品种间Nei遗传距离范围在0.133~0.465之间，表明11个省间旱稻种质遗传差异大小各异，有些省份旱稻种质遗传差异小，有些省份遗传差异大。基于Nei遗传距离进行UPGMA系统聚类(图1)，结果显示云南和贵州及广西间的旱稻种质遗传距离最近(GD=0.133, 0.139)；其次依次为浙江和湖南间(GD=0.188)，江苏和湖北间(GD=0.203)。在Nei遗传距离为0.303处可划分为3类：(江苏∪湖北)∪福建；((浙江∪湖南)∪海南)∪广东；((云南∪贵州)∪广西)∪台湾。

图1 中国11地区旱稻地方品种粳亚种聚类图 Figure 1 Dendrogram of the indica upland rice landraces from 11 geographical regions, China

2讨论
2.1旱稻籼亚种的SSR位点遗传多样性
王一平等(2007)研究了分布于全球主要旱稻种植区域(南美、非洲和亚洲其他国家及中国) 15个国家的144份旱稻品种，38对SSR标记检测到平均等位基因数为3.6；杨志奇(2008)研究了中国328份粳稻地方品种，72对SSR引物检测到平均等位基因数为9.72；张立娜等(2010)研究了中国158份旱稻地方品种，39对SSR引物检测到平均等位基因数为7.90。本研究利用72对SSR引物对中国105份旱稻地方品种籼亚种的研究表明，平均等位基因数为7.96。本研究检测平均等位基因数高于王一平等(2007)、张立娜等(2010)和杨志奇等(2008)的研究结果，究其原因可能是所选用的多态性引物多，试验材料的种质类型及来源不同。可见，进行种质资源SSR遗传多样性分析，保证足够的样品和多态性引物数量是确保获得可靠结果的先决条件。本研究和前人研究(张立娜等, 2010)结果均表明，RM219、RM241、RM3、RM206、RM72、RM232、RM224、RM302、RM551、RM413、RM11和RM209等标记表现为较高的等位变异，是分析籼型旱稻资源遗传多样性的理想引物。

2.2旱稻籼亚种的遗传结构
张媛媛等(2007; 2011)用61和78对SSR引物分别对原产于中国14个省的440份和280份籼稻地方品种进行了遗传多样性分析，发现遗传距离变异范围约为0.071~0.408和0.113~0.341。张立娜等(2010)研究表明，中国11个省份或地区籼型旱稻地方品种距离变异范围为0.104 1~0.599 3。本研究表明，中国11个省份或地区旱稻地方品种籼亚种间的遗传一致性为0.133~0.465。上述研究的材料和引物不尽相同，结果也不尽相同，表明中国不同省份或地区的不同稻种类型不同SSR位点的遗传多样性和遗传结构不尽相同。

Nybom (2004)研究表明，抽样群体间地理距离和SSR遗传距离相关。张媛媛等(2007; 2011)，张立娜等(2010)和杨志奇(2008)的研究结果均基本支持这一观点。本研究基于遗传距离的聚类结果表明，中国11个省份或地区旱稻地方品种籼亚种抽样群体间地理距离和SSR遗传距离的相关性不如粳亚种明晰，结果暗示，旱稻地方品种籼亚种地理隔离现象不明显。王一平等(2007)的结果显示，世界范围不同地理来源的旱稻地理隔离现象已不明显，这与世界范围旱稻种质的交流和引种密不可分。我国旱稻地方品种籼亚种地理隔离现象淡化的原因有待研究。

3材料与方法
3.1材料
供试材料来自课题组构建的旱稻地方品种核心种子库和国家库，以云南、贵州和广西为主，基于自然地理分布密度，随机抽取105份旱稻地方粳亚种，覆盖了我国14个省或地区，核心种子库中仅存1~2份的省份没有覆盖。具体分布为云南、贵州和广西各25份，江苏、湖南、湖北、福建、浙江和台湾各4份，广东和海南各3份。

3.2 DNA抽提及PCR检测
参考前人研究结果，每条染色体各筛选6对多态性高的SSR引物(表1)。取10个单株代表每份材料，CTAB法混合抽提全基因组DNA (Song et al., 2003)。PCR反应体系(20 μL)含1×Buffer，0.2 mmol/L dNTP (每一成分均为0.2 mmol/L)，1 μmol SSR引物，50 ng模板DNA及1 U Taq酶。扩增程序为：94℃预变性2 min，94℃ 40 s，55℃ 30 s，72℃ 40 s，36个循环，72℃延伸10 min。采用6%聚丙烯酰胺变性凝胶电泳及银染法检测扩增结果(高东等, 2009)。

3.3数据处理
SSR扩增带型采用基因型统计，并建立相应的数据库(高东等, 2011)。采用POPGENE (Yeh et al., 1999)分析遗传多样性参数。NTSYS程序(Rohlf, 1997)软件完成参试材料间欧氏距离计算，采用非加权平均数(UPGMA)，依据遗传距离绘制树状聚类图。

作者贡献
高东为本研究的构思者及负责人，刘雪梅，安凤明，彭燕负责试验设计、试验研究的执行和论文初稿的写作；何霞红参与数据分析及论文修改。全体作者都阅读并同意最终的文本。

致谢
本研究由国家重点基础研究发展计划(973项目)课题(2011CB100406)资助。

参考文献
Abbadi A., and Leckband G., 2011, Rapeseed breeding for oil content, quality, and sustainability, Eur. J Lipid Sci. Tech., 113(10): 1198-1206

Gao D., Du F., and Zhu Y.Y., 2009, Low-background and high-resolution contracted silver-stained method in polyacrylamide gels electrophoresis, Yichuan (Hereditas), 31(6): 668-672 (高东, 杜飞, 朱有勇, 2009, 低背景、高分辨率PAGE简易银染法, 遗传, 31(6): 668-672)

Gao D., Li R., Yang M.Q., and He X.H., 2011, Rice landraces’ genetic diversity of Hani terrace wetland in Qingkou Village, Fenzi Zhiwu Yuzhong (online) (Molecular Plant Breeding), Vol.9 No.118 pp.1857-186 (高东, 李锐, 杨木青, 何霞红, 2011, 元阳箐口村哈尼梯田水稻品种SSR 遗传多样性分析, 分子植物育种(online) Vol.9 No.118 pp.1857-1863)

Gao D., Mao RZ., and Zhu Y.Y., 2010, Comparative analysis of intra-varietal heterogeneity between rice landraces and improved varieties, Fenzi Zhiwu Yuzhong (Molecular Plant Breeding), 8(3): 432-438 (高东, 毛如志, 朱有勇, 2010, 水稻地方品种与改良品种内部遗传异质性的比较分析, 分子植物育种, 8(3): 432-438)

Gong Z.L., Guo H.J., Sheng C.Y., and Zhou K.Y., 2004, Upland rice variety diversity and in situ conservation in the communities of Xishuangbanna. Shengwu Duoyangxing (Biodiversity Science), 12(4): 427-434 (龚志莲, 郭辉军, 盛才余, 周开元, 2004, 西双版纳社区旱稻品种多样性与就地保护初探, 生物多样性, 12(4): 427-434)

Hartwig E.E., 1981, Breeding productive soybean cultivars resistant to the soybean cyst nematode for the southern United States, Plant Disease, 65: 303-307
http://dx.doi.org/10.1094/PD-65-303

Hua L., Yuan X.P., Yu H.Y., Wang Y.P., Xu Q., Tang S.Y., and Wei X.H., 2007, A comparative study on SSR diversity in Chinese major rice varieties planted in 1950s and during the most recent ten years, Zhongguo Shuidao Kexue (Chinese Journal of Rice Science), 21(2): 150-154 (华蕾, 袁筱萍, 余汉勇, 王一平, 徐群, 汤圣祥, 魏兴华, 2007, 我国水稻主栽品种SSR多样性的比较分析, 中国水稻科学, 21(2):150-154)

Jiang Y.Z., Tang S.Y., and Tang J., 2010, Genetic structure and geographical distribution of Chinese rice cultivars based on allozymic alleles. Zhongguo Shuidao Kexue (Chinese Journal of Rice Science), 24(5): 453-462 (江云珠, 汤圣祥, 唐健, 2010, 中国栽培稻等位酶的遗传结构及地理分布, 中国水稻科学, 24(5): 453-462)

Nybom H., 2004, Comparison of different nuclear DNA markers for estimating intraspecific genetic diversity in plants, Molecular Ecology, 13: 1143-1155
http://dx.doi.org/10.1111/j.1365-294X.2004.02141.x PMid:15078452

Pan J.J., ed., 1994, Crop breeding, China Agricultural Press, Beijing, China, pp.4-5 (潘家驹, 编著, 1994, 作物育种学总论, 中国农业出版社, 中国, 北京pp.4-5)

Peng J., Richards D.E., Hartley N.M., Murphy G.P., Devos K.M., Flintham J.E., Beales J., Fish L.J., Worland A.J., Pelica F., Sudhakar D., Christou P., Snape J.W., Gale M.D., and Harberd N.P., 1999, 'Green revolution' genes encode mutant gibberellin response modulators, Nature, 400(6741): 256-261
http://dx.doi.org/10.1038/22307 PMid:10421366

Rabinovich S.V., 1998, Importance of wheat-rye translocations for breeding modern cultivars of Triticum aestivum L., Euphytica, 100(1-3): 323-340
http://dx.doi.org/10.1023/A:1018361819215

Ren G.J., Zhou L.Q., Lu X.J., Gao F.Y., Kang H.Q., Liu C.G., and Luo L.J. 2005, Genetic differences and combining ability of upland rice germplasm, Fenzi Zhiwu Yuzhong (Molecular Plant Breeding), 3(5): 663-675 (任光俊, 周良强, 陆贤军, 高方远, 康海岐, 刘光春, 罗利军, 2005, 旱稻种质的遗传差异和配合力分析, 分子植物育种, 3(5): 663-675)

Rohlf F.J., ed., 1997, NTSYS: numerical taxonomy and multi-variate analysis system, version 2.02a, Exeter Software Press, New York, USA pp.33

Sasaki A., Ashikari M., Ueguchi-Tanaka M., Itoh H., Nishimura A., Swapan D., Ishiyama K., Saito T., Kobayashi M., Khush G.S., Kitano H., and Matsuoka M., 2002, Green revolution: A mutant gibberellin-synthesis gene in rice, Nature, 416(6882): 701-702
http://dx.doi.org/10.1038/416701a PMid:11961544

Song Z.P., Xu X., Wang B., Chen J.K., and Lu B.R., 2003, Genetic diversity in the northernmost Oryza rufipogon populations estimated by SSR markers, Theor. Appl. Genet., 107(8): 1492-1499
http://dx.doi.org/10.1007/s00122-003-1380-3 PMid:12920513

Stefansson B.R., Hougen F.W., and Downey R.K., 1961, Note on the isolation of rape plants with seed oil free from erucic acid, Can. J. Plant Sci., 41: 218-219
http://dx.doi.org/10.4141/cjps61-028

Wang Y., Ye T., Qiu H.Y., and Zhuang N.S., 2011, Analysis on genetic diversity of 49 upland rice germplasm using RAPD markers, Zhongguo Nongxue Tongbao (Chinese Agricultural Science Bulletin), 27(24): 21-28 (王英, 叶通, 邱海燕, 庄南生, 2011, 49份旱稻种质RAPD标记遗传多样性分析, 中国农学通报, 27(24): 21-28)

Wang Y.P., Wei X.H., Hua L., Yuan X.P., Yu H.Y., Xu Q., and Tang S.X., 2007, Genetic diversity in upland rice germplasm from different geographic regions, Zuowu Xuebao (Acta Agronomica Sinica), 33(12): 2034-2040 (王一平, 魏兴华, 华蕾, 袁筱萍, 余汉勇, 徐群, 汤圣祥, 2007, 不同地理来源旱稻种质资源的遗传多样性分析, 作物学报, 33(12): 2034-2040)

Wei X.H., Tang S.Y., Jiang Y.Z., Yu H.Y., Qiu Z.E., and Yan Q.C., 2003, Genetic diversity of allozyme associated with morphological traits in Chinese improved rice varieties, Zhongguo Shuidao Kexue (Chinese Journal of Rice Science), 17(2): 123-128 (魏兴华, 汤圣祥, 江云珠, 余汉勇, 裘宗恩, 颜启传, 2003, 中国栽培稻选育品种等位酶多样性及其与形态学性状的相关分析, 中国水稻科学, 17(2): 123-128)

Wei X.H., Tang S.X., Yu H.Y., Wang Y.P., Yuan X.P., and Xu Q., 2010, Beneficial analysis on introduced rice germplasm from abroad in China, Zhongguo Shuidao Kexue (Chinese Journal of Rice Science), 24(1): 5-11 (魏兴华, 汤圣祥, 余汉勇, 王一平, 袁筱萍, 徐群, 2010, 中国水稻国外引种概况及效益分析, 中国水稻科学, 24(1): 5-11)

Yang X.H., Yuan J., Chen H.C., He H.Y., Chen X.J., You J.M., Wu S.P., and Wang Y.Y., 2009a, Principal component analysis of major agronomic traits on upland rice germplasm resources in Guizhou, Xi'nan Nongye Xuebao (Southwest China Journal of Agricultural Science), 22(5): 1204-1208 (杨学辉, 袁洁, 陈惠查, 何海永, 陈小均, 游俊梅, 吴石平, 王云月, 2009a, 贵州旱稻种质资源主要农艺性状的主成分分析, 西南农业学报, 22(5):1204-1208)

Yang X.H., Yuan J., Chen X.J., Ruan R.C., He H.Y., Wu S.P., and Wang Y.Y., 2009b, Genetic diversity of upland rice germplasm resources from Guizhou province based on SSR markers, Fenzi Zhiwu Yuzhong (Molecular Plant Breeding), 7(5): 890-896 (杨学辉, 袁洁, 陈小均, 阮仁超, 何海永, 吴石平, 王云月, 2009b, 贵州旱稻种质资源的SSR遗传多样性分析, 分子植物育种, 7(5): 890-896)

Yang Z.Q., 2008, Evaluation of cold tolerance at the booting stage and analysis of genetic diversity for japonica rice landrace in China, Thesis for M.S.,Chinese Academy of Agricultural Sciences, Supervisor: Han L.Z., pp.1-63 (杨志奇, 2008, 中国粳稻地方品种孕穗期耐冷性鉴定及遗传多样性分析, 硕士学位论文, 中国农业科学院, 导师: 韩龙植, pp.1-63)

Yau J.C., Bockolt A.J., Smith J.D., Rooney L.W., and Waniska R.D., 1999, Maize endosperm protein that contribute to endosperm lysine content, Cereal Chem., 76(5): 668-672
http://dx.doi.org/10.1094/CCHEM.1999.76.5.668

Yeh F.C., Yang R.C., and Boyle T., eds., 1999, POPGENE version 1.31, microsoft windows-based freeware for population genetic analysis, University of Alberta Press, Edmonton, Canada, pp.1-28

Zhai W., Hu X.R., Zhou H.L., and Tao M., 2010, Research status on drought resistance and genetic improvement in upland rice, Zhiwu Yichuan Ziyuan Xuebao (Journal of Plant Genetic Resources), 1(4): 394-398 (翟伟, 胡小荣, 周红立, 陶梅, 2010, 旱稻的抗旱性及遗传改良研究现状, 植物遗传资源学报, 11(4): 394-398)

Zhang L.N., Cao G.L., and Han L.Z., 2010, Analysis of genetic gimilarity for upland landrace rices from different geographical origins in China, Zhongguo Nongye Kexue (Scientia Agricultura Sinica), 43(17): 3481-3488 (张立娜, 曹桂兰, 韩龙植, 2010, 中国不同地理来源旱稻地方品种的遗传相似性研究, 中国农业科学, 43(17): 3481-3488)

Zhang Y.Y., Cao G.L., and Han L.Z., 2007, Analysis of relationships for indica local rice from different places of China, Zuowu Xuebao (Acta Agronomica Sinica), 33(5): 757-762 (张媛媛, 曹桂兰, 韩龙植, 2007, 中国不同地理来源籼稻地方品种的亲缘关系研究, 作物学报, 33(5): 757-762)

Zhang Y.Y., Shu A.P., Zhang L.N., Cao G.L., and Han L.Z., 2011, Analysis of genetic structure for Indica rice landraces from different provinces in China, Zuowu Xuebao (Acta Agronomica Sinica), 37(12): 2173-2178 (张媛媛, 束爱萍, 张立娜, 曹桂兰, 韩龙植, 2011, 中国不同省份籼稻地方品种的遗传结构分析, 作物学报, 37(12): 2173-2178)