Genetic Diversity Analysis of Alfalfa Based on ISSR and SSR Markers

doi:10.7668/hbnxb.20194229

Abstract

Abstract:

To explore the genetic relationship of alfalfa germplasm resources and provide theoretical basis for the identification of alfalfa varieties and the breeding of new varieties.Genetic diversity of 30 alfalfa materials was analyzed by ISSR and SSR markers.A total of 125 bands and 117 polymorphic bands were amplified by 12 ISSR labeled primers.The polymorphic band ratio(PPB)was 93.01%.The average effective allele number(Ne),Nei's gene diversity index(H)and Shannon diversity index(I)were 1.465 9,0.281 3 and 0.431 4,respectively.A total of 152 bands and 144 polymorphic bands were amplified by 12 SSR markers,and the polymorphism band ratio(PPB)was 94.05%.The average effective allele number(Ne),Nei's gene diversity index(H)and Shannon diversity index(I)were 1.542 7,0.313 9 and 0.470 1,respectively.The genetic similarity coefficient and cluster analysis of the two markers showed that Zxy2010p-7900 and Zxy2010p-7740 could be divided into a separate category and were far related to other materials.Qingshui alfalfa,Longdong alfalfa and Gannong No.4 mixed alfalfa can be divided into one group,the genetic similarity coefficient between the varieties is large,and the relationship is close.The phylogenetic relationship of the tested alfalfa germplasm was objectively determined by the two labeling methods.

Key words: Alfalfa, ISSR, SSR, Genetic diversity, Genetic relationship

MA Biao, NAN Lili, YAO Yuheng, XIA Jing, WANG Kun, CHEN Jie, HE Haipeng. Genetic Diversity Analysis of Alfalfa Based on ISSR and SSR Markers[J]. Acta Agriculturae Boreali-Sinica, 2023, 38(S1): 39-48. doi: 10.7668/hbnxb.20194229.

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Figures/Tables 11

References 30

[1]	汪堃, 南丽丽, 郭全恩, 姚宇恒, 何海鹏, 夏静, 马彪. 干旱胁迫对不同根型苜蓿根系构型的影响[J]. 生态学报, 2022, 42(20):8365-8373.doi:10.5846/stxb202109042504.
	Wang K, Nan L L, Guo Q E, Yao Y H, He H P, Xia J, Ma B. Effects of drought stress on root architecture of different root-type alfalfa[J]. Acta Ecologica Sinica, 2022, 42(20):8365-8373.
[2]	谢华玲, 杨艳萍, 董瑜, 王台. 苜蓿国际发展态势分析[J]. 植物学报, 2021, 56(6):740-750.doi:10.11983/CBB21121.
	Xie H L, Yang Y P, Dong Y, Wang T. Analysis on international development trends of alfalfa[J]. Bulletin of Botany, 2021, 56(6):740-750. doi: 10.11983/CBB21121
[3]	陆娜娜, 熊康宁, 杭红涛, 池永宽, 陈磊. 我国草地畜牧业研究现状、问题及对策分析[J]. 中国饲料, 2019(23):110-115.doi:10.15906/j.cnki.cn11-2975/s.20192326.
	Lu N N, Xiong K N, Hang H T, Chi Y K, Chen L. Current situation,problems and countermeasures of grassland animal husbandry research in China[J]. China Feed, 2019(23):110-115.
[4]	张辉辉, 师尚礼, 武蓓, 李自立, 李小龙. 苜蓿与3种多年生禾草混播效应研究[J]. 草业学报, 2022, 31(2):159-170.doi:10.11686/cyxb2021175.
	Zhang H H, Shi S L, Wu B, Li Z L, Li X L. A study of yield interactions in mixed sowings of alfalfa and three perennial grasses[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2022, 31(2):159-170.
[5]	齐广勋, 董岭超, 张伟, 袁翠平, 刘晓冬, 王英男, 董英山, 王玉民, 赵洪锟. 国外大豆种质资源对大豆花叶病毒株系3(SMV3)的抗性评价[J]. 作物杂志, 2022, 211(6):70-74.doi:10.16035/j.issn.1001-7283.2022.06.009.
	Qi G X, Dong L C, Zhang W, Yuan C P, Liu X D, Wang Y N, Dong Y S, Wang Y M, Zhao H K. Evaluation of resistance to soybean mosaic virus strain 3(SMV3)in foreign soybean germplasm resources[J]. Crops, 2022, 211(6):70-74.
[6]	杨艳婷, 石凤翎, 徐舶, 张雨桐, 闫伟. 苜蓿品种鉴定及其遗传多样性分析[J]. 草地学报, 2020, 28(4):1060-1067.doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2020.04.024.
	Yang Y T, Shi F L, Xu B, Zhang Y T, Yan W. ldentification and genetic diversity of alfalfa varieties[J]. Acta Agrestia Sinica, 2020, 28(4):1060-1067. doi: 10.11733/j.issn.1007-0435.2020.04.024
[7]	罗冉, 吴委林, 张旸, 李玉花. SSR分子标记在作物遗传育种中的应用[J]. 基因组学与应用生物学, 2010, 29(1):137-143.doi:10.3969/gab.029.000137.
	Luo R, Wu W L, Zhang Y, Li Y H. SSR marker and its application to crop genetics and breeding[J]. Genomics and Applied Biology, 2010, 29(1):137-143.
[8]	林立, 王志龙, 付涛, 林乐静. 39个樱花品种亲缘关系的ISSR分析[J]. 植物研究, 2016, 36(2):297-304.doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2016.02.020.
	Lin L, Wang Z L, Fu T, Lin L J. Genetic relationships of 39 cerasus cultivars by ISSR analysis[J]. Bulletin of Botanical Research, 2016, 36(2):297-304.
[9]	石艳, 童再康, 高燕会. 换锦花EST-SSR标记开发及遗传多样性分析[J]. 核农学报, 2018, 32(6):1089-1096.doi:10.11869/j.issn.100-8551.2018.06.1089.
	Shi Y, Tong Z K, Gao Y H. Development of EST-SSR markers and genetic diversity analysis in lycoris sprengeri[J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2018, 32(6):1089-1096. doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2018.06.1089
[10]	Jia X D, Wang T, Zhai M, Li Y R, Guo Z R. Genetic diversity and identification of Chinese-grown pecan using ISSR and SSR markers[J]. Molecules, 2011, 16(12):10078-10092.doi:10.3390/molecules161210078. URL
[11]	黄颖, 刘欢, 赵桂琴, 王绮玉, 罗建民, 姚瑞瑞. 自然老化和人工老化对燕麦种子萌发特性及遗传完整性的影响[J]. 草地学报, 2022, 30(8):2066-2074.doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2022.08017.
	Huang Y, Liu H, Zhao G Q, Wang Q Y, Luo J M, Yao R R. Effects of natural aging and artificial aging on germination characteristics and genetic integrity of oat seeds[J]. Acta Agrestia Sinica, 2022, 30(8):2066-2074. doi: 10.11733/j.issn.1007-0435.2022.08.017
[12]	杨峰, 李跃建, 李晓梅, 雍小平, 冉科, 陈琳, 覃海燕, 冉茂林. 利用ISSR和SSR标记分析不同抽薹性萝卜的遗传多样性[J]. 西南农业学报, 2019, 32(8):1708-1716.doi:10.16213/j.cnki.scjas.2019.8.004.
	Yang F, Li Y J, Li X M, Yong X P, Ran K, Chen L, Qin H Y, Ran M L. Analysis of genetic diversity in radish(Raphanus sativus L.) with different bolting-resistance based on ISSR and SSR[J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2019, 32(8):1708-1716.
[13]	吕玉茹, 李造哲, 云岚. 杂交野大麦新品系SSR与ISSR分子标记分析[J]. 种子, 2022, 41(6):1-6.doi:10.16590/j.cnki.1001-4705.2022.06.001.
	Lü Y R, Li Z Z, Yun L. Analysis on SSR and ISSR molecular markers of new hybrid hordeum brevisubulatum lines[J]. Seed, 2022, 41(6):1-6.
[14]	林榕燕, 罗远华, 樊荣辉, 叶秀仙, 方能炎, 钟淮钦, 黄敏玲. 文心兰杂交后代的EST-SSR和SRAP分子标记鉴定[J]. 福建农业学报, 2021, 36(12):1439-1446.doi:10.19303/j.issn.1008-0384.2021.12.007.
	Lin R Y, Luo Y H, Fan R H, Ye X X, Fang N Y, Zhong H Q, Huang M L. Identification of hybrid progenies from oncidium hybridum with EST-SSR and SRAP molecular markers[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2021, 36(12):1439-1446.
[15]	张梦, 史鹏飞, 刘春增, 李本银, 丁丽, 张琳, 郑春风, 张成兰, 何春梅, 施海帆, 吕玉虎, 常单娜, 曹卫东. 基于ISSR分子标记的紫云英种质资源遗传多样性及结构分析[J]. 草地学报, 2023, 31(1):50-60.doi:10.11733/j.issn.1007-0435.2023.01.006.
	Zhang M, Shi P F, Liu C Z, Li B Y, Ding L, Zhang L, Zheng C F, Zhang C L, He C M, Shi H F, Lü Y H, Chang D N, Cao W D. Genetic diversity and structure analysis of germplasm resources based on ISSR markers in Astragalus sinicus L.[J]. Acta Agrestia Sinica, 2023, 31(1):50-60.
[16]	魏双霞, 师尚礼, 康文娟, 谭谌淼. 抗寒苜蓿品系生产性能评价及ISSR遗传多样性分析[J]. 草原与草坪, 2019, 39(3):15-25.doi:10.13817/j.cnki.cyycp.2019.03.003.
	Wei S X, Shi S L, Kang W J, Tan S M. Production performance evaluation and ISSR analysis of genetic diversity of cold-resistant Medicago sativa[J]. Grassland and Turf, 2019, 39(3):15-25.
[17]	李倩, 若扎·扎尔汗, 李陈建, 张博, 王玉祥. 36份新疆野生黄花苜蓿SSR水平的差异性研究[J]. 中国草地学报, 2021, 43(2):1-7.doi:10.16742/j.zgcdxb.20200009.
	Li Q, Ruozha·Z, Li C J, Zhang B, Wang Y X. Genetic diversity of 36 medicago falcata populations in Xinjiang based on SSR analysis[J]. Chinese Journal of Grassland, 2021, 43(2):1-7.
[18]	张迪, 任立飞, 张璐璐, 张文浩, 王天佐. 基于荧光毛细管电泳技术的苜蓿SSR指纹图谱构建[J]. 中国草地学报, 2020, 42(6):10-14.doi:10.16742/j.zgcdxb.20190251.
	Zhang D, Ren L F, Zhang L L, Zhang W H, Wang T Z. Construction of SSR fingerprint of alfalfa based on fluorescent capillary electrophoresis[J]. Chinese Journal of Grassland, 2020, 42(6):10-14.
[19]	乌云塔娜, 石凤翎, 薛晓兰, 石凤玲, 崔楠. 苜蓿SSR遗传距离与杂种优势的相关性分析[J]. 植物遗传资源学报, 2015, 16(6):1237-1244.doi:10.13430/j.cnki.jpgr.2015.06.014.
	Wu Y T N, Shi F L, Xue X L, Shi F L, Cui N. Correlation analysis of SSR genetic distance and heterosis on alfalfa[J]. Journal of Plant Genetic Resources, 2015, 16(6):1237-1244. doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.2015.06.014
[20]	张红瑞, 李鑫, 陈振夏, 胡文斌, 李伟, 黄梅, 于福来, 杨林立. 基于SSR分子标记的裸花紫珠种质资源遗传多样性分析及DNA指纹图谱构建[J]. 中草药, 2023, 54(12):3971-3982.doi:10.7501/j.issn.0253-2670.2023.12.023
	Zhang H R, Li X, Chen Z X, Hu W B, Li W, Huang M, Yu F L, Yang L L. Genetic diversity analysis and DNA fingerprints construction of Callicarpa nudiflora germplasm resources based on SSR markers[J]. Chinese Traditional and Herbal Drugs, 2023, 54(12):3971-3982.
[21]	彭丽娟, 牟柯澴, 张健伟, 赵兆, 山诗瑶, 薛新如, 朱丽, 许琳玉, 李焕秀. 基于SSR及ISSR标记的菜豆遗传多样性分析[J]. 分子植物育种, 2022, 20(21):7161-7173.doi:10.13271/j.mpb.020.007161.
	Peng L J, Mu K H, Zhang J W, Zhao Z, Shan S Y, Xue X R, Zhu L, Xu L Y, Li H X. Genetic diversity analysis of phaseolus vulgaris based on SSR and ISSR markers[J]. Molecular Plant Breeding, 2022, 20(21):7161-7173.
[22]	陈宗游, 黄夕洋, 唐辉, 王满莲, 柴胜丰. 广西甜茶种质资源遗传多样性的ISSR分析[J]. 园艺学报, 2017, 44(1):161-169.doi:10.16420/j.issn.0513-353x.2016-0453.
	Chen Z Y, Huang X Y, Tang H, Wang M L, Chai S F. ISSR analysis on genetic diversity for germplasm resources of rubus suavissimus[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2017, 44(1):161-169.
[23]	刘浩, 周闲容, 于晓娜, 杨修仕, 刘三才, 么杨, 任贵兴. 作物种质资源品质性状鉴定评价现状与展望[J]. 植物遗传资源学报, 2014, 15(1):215-221.doi:10.13430/j.cnki.jpgr.2014.01.033.
	Liu H, Zhou X R, Yu X N, Yang X S, Liu S C, Yao Y, Ren G X. Current situation and prospect of identification and evaluation of quality traits in crop germplasm resources[J]. Journal of Plant Genetic Resources, 2014, 15(1):215-221.
[24]	Nybom H. Comparison of different nuclear DNA markers for estimating intraspecific genetic diversity in plants[J]. Molecular Ecology, 2004, 13(5):1143-1155.doi:10.1111/j.1365-294x.2004.02141.x. pmid: 15078452
[25]	Taheri S, Abdullah T L, Abdullah N A P, Ahmad Z. Genetic relationships among five varieties of Curcuma alismatifolia (Zingiberaceae)based on ISSR markers[J]. Genetics and Molecular Research, 2012, 11(3):3069-3076.doi:10.4238/2012.august.31.4. pmid: 23007984
[26]	Yilmaz K U, Paydas-Kargi S, Dogan Y, Kafkas S. Genetic diversity analysis based on ISSR,RAPD and SSR among Turkish Apricot Germplasms in Iran Caucasian eco-geographical group[J]. Scientia Horticulturae, 2012, 138:138-143.doi:10.1016/j.scienta.2012.02.017. URL
[27]	盛芳, 陈淑英, 田嘉, 李鹏, 秦雪, 罗淑萍, 李疆. 新疆准噶尔山楂不同居群的遗传多样性[J]. 生物多样性, 2017, 25(5):518-530.doi:10.17520/biods.2016369.
	Sheng F, Chen S Y, Tian J, Li P, Qin X, Luo S P, Li J. Genetic diversity of crataegus songorica in Xinjiang[J]. Biodiversity Science, 2017, 25(5):518-530. doi: 10.17520/biods.2016369
[28]	王惠梅, 吴国林, 江绍琳, 黄奇娜, 奉保华, 黄长干, 江绍玫, 吴建利. 基于SSR和ISSR的鄱阳湖流域野生菰资源的遗传多样性分析[J]. 植物遗传资源学报, 2015, 16(1):133-141.doi:10.13430/j.cnki.jpgr.2015.01.020.
	Wang H M, Wu G L, Jiang S L, Huang Q N, Feng B H, Huang C G, Jiang S M, Wu J L. Genetic diversity of Zizania latifolia Griseb.from Poyang lake basin based on SSR and ISSR analysis[J]. Journal of Plant Genetic Resources, 2015, 16(1):133-141.
[29]	Guan C F, Chachar S, Zhang P X, Hu C Q, Wang R Z, Yang Y. Inter-and intra-specific genetic diversity in diospyros using SCoT and IRAP markers[J]. Horticultural Plant Journal, 2020, 6(2):71-80.doi:10.1016/j.hpj.2019.12.005. URL
[30]	Kempf K, Mora-Ortiz M, Smith L M J, Kölliker R, Skøt L. Characterization of novel SSR markers in diverse sainfoin(Onobrychis viciifolia)germplasm[J]. BMC Genetics, 2016, 17(1):124.doi:10.1186/s12863-016-0431-0. URL

序号 No.	编号 Code	来源地 Origins	材料 Material
1	Zxy2008p-5486	俄罗斯	野生材料
2	Zxy2010p-7097	俄罗斯	野生材料
3	Zxy2010p-7157	俄罗斯	野生材料
4	Zxy2010p-7254	俄罗斯	野生材料
5	Zxy2010p-7451	俄罗斯	野生材料
6	Zxy2010p-7470	俄罗斯	野生材料
7	Zxy2010p-7481	俄罗斯	野生材料
8	Zxy2010p-7551	俄罗斯	野生材料
9	Zxy2010p-7576	俄罗斯	野生材料
10	Zxy2010p-7657	俄罗斯	野生材料
11	Zxy2010p-7667	俄罗斯	野生材料
12	Zxy2010p-7669	俄罗斯	野生材料
13	Zxy2010p-7715	俄罗斯	野生材料
14	Zxy2010p-7740	俄罗斯	野生材料
15	Zxy2010p-7765	俄罗斯	野生材料
16	Zxy2010p-7809	俄罗斯	野生材料
17	Zxy2010p-7843	俄罗斯	野生材料
18	Zxy2010p-7890	俄罗斯	野生材料
19	Zxy2010p-7900	俄罗斯	野生材料
20	Zxy2010p-7915	俄罗斯	野生材料
21	Zxy2012p-9004	俄罗斯	野生材料
22	Zxy2015p-13722	俄罗斯	野生材料
23	Zxy2010p-15354	俄罗斯	野生材料
24	Zxy2010p-15485	俄罗斯	野生材料
25	Zxy2010p-15549	俄罗斯	野生材料
26	Zxy2010p-15558	俄罗斯	野生材料
27	Zxy2010p-15578	俄罗斯	野生材料
28	QS	甘肃	清水紫花苜蓿
29	LD	甘肃	陇东紫花苜蓿
30	GN	吉林	公农4号杂花苜蓿

序号 No.	编号 Code	来源地 Origins	材料 Material
1	Zxy2008p-5486	俄罗斯	野生材料
2	Zxy2010p-7097	俄罗斯	野生材料
3	Zxy2010p-7157	俄罗斯	野生材料
4	Zxy2010p-7254	俄罗斯	野生材料
5	Zxy2010p-7451	俄罗斯	野生材料
6	Zxy2010p-7470	俄罗斯	野生材料
7	Zxy2010p-7481	俄罗斯	野生材料
8	Zxy2010p-7551	俄罗斯	野生材料
9	Zxy2010p-7576	俄罗斯	野生材料
10	Zxy2010p-7657	俄罗斯	野生材料
11	Zxy2010p-7667	俄罗斯	野生材料
12	Zxy2010p-7669	俄罗斯	野生材料
13	Zxy2010p-7715	俄罗斯	野生材料
14	Zxy2010p-7740	俄罗斯	野生材料
15	Zxy2010p-7765	俄罗斯	野生材料
16	Zxy2010p-7809	俄罗斯	野生材料
17	Zxy2010p-7843	俄罗斯	野生材料
18	Zxy2010p-7890	俄罗斯	野生材料
19	Zxy2010p-7900	俄罗斯	野生材料
20	Zxy2010p-7915	俄罗斯	野生材料
21	Zxy2012p-9004	俄罗斯	野生材料
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23	Zxy2010p-15354	俄罗斯	野生材料
24	Zxy2010p-15485	俄罗斯	野生材料
25	Zxy2010p-15549	俄罗斯	野生材料
26	Zxy2010p-15558	俄罗斯	野生材料
27	Zxy2010p-15578	俄罗斯	野生材料
28	QS	甘肃	清水紫花苜蓿
29	LD	甘肃	陇东紫花苜蓿
30	GN	吉林	公农4号杂花苜蓿

引物 Primers	序列(5'—3') Sequence(5'—3')	退火温度/℃ Annealing temperature	扩增总条带数 Total amplified bands	多态性条带数 Number of polymorphic bands	多态性比率/% Percentage of polymorphic bands
UBC808	AGAGAGAGAGAGAGAGC	48.7	10	8	80.00
UBC810	GAGAGAGAGAGAGAGAT	48.0	9	6	66.67
UBC815	CTCTCTCTCTCTCTCTG	47.5	7	7	100.00
UBC817	CACACACACACACACAA	50.0	10	10	100.00
UBC826	ACACACACACACACACC	52.6	11	11	100.00
UBC827	ACACACACACACACACG	52.9	11	11	100.00
UBC835	AGAGAGAGAGAGAGAGYC	50.2	12	11	91.67
UBC841	GAGAGAGAGAGAGAGAYC	48.5	12	12	100.00
UBC846	CACACACACACACACART	51.4	13	13	100.00
UBC848	CACACACACACACACARG	52.7	12	12	100.00
UBC880	GGAGAGGAGAGGAGA	47.9	9	9	100.00
UBC887	DVDTCTCTCTCTCTCTC	48.0	9	7	77.78
平均Average			10.4	9.8	93.01
小计Subtotal			125	117	93.60

引物 Primers	序列(5'—3') Sequence(5'—3')	退火温度/℃ Annealing temperature	扩增总条带数 Total amplified bands	多态性条带数 Number of polymorphic bands	多态性比率/% Percentage of polymorphic bands
UBC808	AGAGAGAGAGAGAGAGC	48.7	10	8	80.00
UBC810	GAGAGAGAGAGAGAGAT	48.0	9	6	66.67
UBC815	CTCTCTCTCTCTCTCTG	47.5	7	7	100.00
UBC817	CACACACACACACACAA	50.0	10	10	100.00
UBC826	ACACACACACACACACC	52.6	11	11	100.00
UBC827	ACACACACACACACACG	52.9	11	11	100.00
UBC835	AGAGAGAGAGAGAGAGYC	50.2	12	11	91.67
UBC841	GAGAGAGAGAGAGAGAYC	48.5	12	12	100.00
UBC846	CACACACACACACACART	51.4	13	13	100.00
UBC848	CACACACACACACACARG	52.7	12	12	100.00
UBC880	GGAGAGGAGAGGAGA	47.9	9	9	100.00
UBC887	DVDTCTCTCTCTCTCTC	48.0	9	7	77.78
平均Average			10.4	9.8	93.01
小计Subtotal			125	117	93.60

引物 Primers	序列(5'—3') Sequence(5'—3')	有效等位基因数 Effective number of alleles(Ne)	Nei's多样性指数 Nei's gene diversity(H)	香农多样性指数 Shannon diversity index(Ⅰ)
UBC808	AGAGAGAGAGAGAGAGC	1.430 7	0.249 8	0.378 6
UBC810	GAGAGAGAGAGAGAGAT	1.444 2	0.248 4	0.365 4
UBC815	CTCTCTCTCTCTCTCTG	1.400 0	0.276 2	0.443 1
UBC817	CACACACACACACACAA	1.356 0	0.238 4	0.388 8
UBC826	ACACACACACACACACC	1.520 6	0.312 1	0.476 9
UBC827	ACACACACACACACACG	1.336 9	0.233 1	0.384 1
UBC835	AGAGAGAGAGAGAGAGYC	1.495 4	0.294 3	0.442 3
UBC841	GAGAGAGAGAGAGAGAYC	1.457 5	0.277 8	0.425 3
UBC846	CACACACACACACACART	1.451 8	0.276 9	0.431 6
UBC848	CACACACACACACACARG	1.745 0	0.400 9	0.577 6
UBC880	GGAGAGGAGAGGAGA	1.514 4	0.315 0	0.483 9
UBC887	DVDTCTCTCTCTCTCTC	1.438 3	0.252 6	0.379 4
平均Average		1.465 9	0.281 3	0.431 4
标准差s		0.337 5	0.164 7	0.216 3

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