草種質資源遺傳多樣性研究進展

摘要： 草種業作為農業領域的重要產業之一，在提高養殖效益、增加農牧民收入、促進經濟社會高質量發展等方面發揮著越來越重要的作用。種質資源收集、保存、鑒定評價和創新利用及新品種（系）選育已是當前草種業研究的熱點話題。因此，本文主要從草種質資源形態學、生物化學、細胞學及分子水平4個方面對其遺傳多樣性進行總結和展望，旨在為草種質資源的創制及育種利用提供參考。

關鍵詞： 草；種質；遺傳多樣性

中圖分類號：S813.9 """文獻標識碼：A """"文章編號： 1007-0435（2024）02-0349-09

Research Advances on Genetic Diversity of Grass Germplasm

CHEN Cai-jin1，2，3， WANG Xue-min2*， LIU Wen-hui1*， ZENG Yan-xia3， BAO Ming-fang3，

SHANG Ji-hong3， ZHANG Shang-pei3， ZHU Xin-zhong3， GAO Ting4， CUI Jun-ling5，

ZHANG Guo-hui3， CHEN Zhi-long3， SHA Xiao-di3

（1.Academy of Animal Science and Veterinary Medicine of Qinghai University， Xining， Qinghai Province 810016， China; 2.Institute

of Animal Science， Chinese Academy of Agricultural Sciences， Beijing 100193， China; 3.Guyuan Branch， Ningxia Academy of Agricultural

and Forestry Sciences， Guyuan， Ningxia 756000， China; 4.Institute of Animal Science， Ningxia Academy of Agricultural and

Forestry Sciences， Yinchuan， Ningxia 750002， China; 5.Zhongshan Park of Yinchuan， Yinchuan， Ningxia 750001， China）

Abstract： As one of the important industries in the field of agriculture，the grass seed industry is playing an increasingly important role in improving the efficiency of farming，increasing the income of farmers and herdsmen，and promoting high-quality economic and social development. The collection，preservation，identification，evaluation and innovative utilization of germplasm resources and the breeding of new varieties （lines） have become hot topics in the current research of grass seed industry. This paper mainly summarized and prospected the genetic diversity of grass germplasm resources from four aspects：morphology，biochemistry，cytology and molecular level，aiming to provide reference for the creation and breeding utilization of grass germplasm resources.

Key words： Grass;Germplasm；Genetic Diversity

草產業是草食畜牧業發展最主要的物質基礎，是調整糧經飼三元結構的重要內容，也是農業的重要組成部分。因此，加快建設適應我國經濟社會發展、生態環境保護和國際競爭需求的現代草產業十分必要。然而，現階段我國草產業發展存在短板弱項，遠不能滿足市場需求，尤其是草種業，已是掣肘國家種業發展的短板，已成為國家實施重大戰略的“卡脖子”關鍵問題［1］。為此，開展草種業的研究工作意義重大。

草種質資源是優異基因庫，是生物多樣性的核心，是草種業創新利用、資源保護和育種工作的基礎。草種質資源屬國家戰略性資源，對于保障國家糧食、生態和社會安全，促進畜牧業健康發展，優化生態環境，加速農業產業結構調整具有重要意義［2-4］。在草種質資源創新開發利用中，遺傳多樣性研究不僅有助于揭示植物的遺傳背景、結構、品種（資源）間遺傳關系及進化等相關特點，還能確定出遺傳多樣性與環境、氣候、地理位置之間的關系。因此，草種質資源遺傳多樣性研究能為將來草優異種質資源的創新發展利用和育種提供理論依據［5］，也能為改良及培育新品種提供遺傳基礎［6］。基于此，本文將歸納整理草種質資源形態、生物化學、細胞及DNA分子水平遺傳多樣性研究進展，以及對草種質資源的開發利用進行展望，以期為草種質資源創制和育種利用提供參考。

1 基于形態水平的遺傳多樣性分析

形態學主要是通過直接觀察或利用科學儀器對葉型、株高、分枝（分蘗）、穗形及種子等的相關性狀進行遺傳多樣性分析研究［7-8］。形態學性狀一般分為兩類，一類是質量性狀，一類是數量性狀。其中，數量性狀包括二元、定性多態和數量多態性狀。二元性狀是以“有”或“無”為評判的標準，有易于記錄的優點，但只能用來描述部分簡單性狀。定性多態性狀有容易采集和區分統計等優點。數量多態性狀有受環境影響呈連續變化，因而在遺傳表達中有穩定性、重復性和可靠性低等缺點［9-10］。但是，因表型和基因型之間存在著基因調控、表達和個體發育等環節，所以一定程度上植物形態學性狀的遺傳變異能夠反應出基因型的差異［11］。基于形態學特征的種質資源遺傳多樣性研究在草種質資源（品種）中被廣泛應用。Harlen等［12］將狗牙根（Cynodon spp.）材料按照葉色、地下莖生長習性、株型等指標為劃分為6個變種。Casler［13］發現了以表型和生態型劃分的多年生黑麥草（Lolium perenne）種質資源居群和品種在幼苗活力、葉片寬度、根腐病發生率和產量上都存在相似性。Finne等［14］對挪威11 個地方的白三葉（Trifolium repens）居群之間和居群內部重要農藝性狀的基因型變異在2個不同的地點進行了評估，發現耐寒性、春季生長情況、株高、干物質產量等8個性狀的基因型差異顯著，并且檢測到高度的基因型和地點互作效應顯著。李雪［15］對96 份苜蓿（Medicago sativa L.）材料的株高、葉長、葉寬、莖粗等16 個性狀進行了分析研究，得出株高、根頸直徑、莖粗、葉面積、一級分枝數和根頸入土深度是苜蓿遺傳多樣性和變異的主要影響因子，并將材料聚為5類，其中，有9份材料生長旺盛、長勢好、可作為育種優異材料進行利用。劉新亮［16］對我國11 個省（自治區）38 個縣市的19 份垂穗披堿草（Elymus nutans Griseb.）和31 份老芒麥（Elymus sibiricus L.）的株高、莖被白粉、旗葉長、寬及種子的24 個性狀進行分析，發現材料差異性是種間大于種內，主成分分析結果是株高、穗寬、旗葉寬等9個性狀對垂穗披堿草和老芒麥的表型分化作用相同且最大，在歐式距離為11 時垂穗披堿草和老芒麥分別被聚為2類和3類，且形態相似材料聚在一起，地理來源相似或相同材料聚在一起。草種質資源在形態學方面的遺傳變異分析方法是最傳統、直接、簡便易行的方法，在草育種利用和生產中也發揮了重要作用，是常用重要的標記手段之一［17-18］，但形態學標記也存在一定的缺陷，因為常見的表型性狀是單基因性狀和多基因性狀，但一般情況下自然界中單基因性狀很少，利用形態學標記的位點只能代表少數的基因位點，不能代表整個基因組的變異［17］，同時，形態學受遺傳物質和環境的共同調控，有些表型標記的多態性差， 在利用中存在一定的局限［19］，因此，需跟分子標記等多種遺傳多樣性分析方法協同使用和互相印證，以此來保證分析結果的準確性和可靠性。同時需對突出資源進行進一步多年多點的表型鑒定與觀測，以此來確定出具體資源的優異性狀，以便創制利用。

2 "基于生物化學水平的遺傳多樣性分析

生物化學標記主要在植物中是以同工酶和種子貯藏蛋白標記為主。同工酶是基因表達的產物，與植物的遺傳代謝調節、生長發育及抗性等有很大關系，其差異能夠反映出生物體遺傳基礎的差異［20］。李小雷等［21］對老芒麥與紫芒披堿草（Elymus purpuraristatus C.P.Wang et H.L.Yang）正、反交F1代植株的過氧化物同工酶進行研究，結果表明其正、反交F1代植株過氧化物同工酶繼承了雙親的3條基帶和母本或父本的互補帶，具有穩定的遺傳特性，但酶帶數、酶帶位置有差異。韓天文等［22］對5個蘇丹草（Sorghum sudanense）品種的酯酶同工酶進行了比較分析，得出利用酯酶同工酶電泳圖譜能夠有效、快速區分蘇丹草品種，此方法可鑒定、區分蘇丹草材料。陳立強等［23］對43 份引進苜蓿品種、新疆大葉和拜城紫花苜蓿等材料的過氧化物酶、淀粉酶、過氧化氫酶和酯酶利用電泳技術進行分析，結果表明43 份苜蓿具有一定水平的遺傳差異。李淑娟等［24］對青海鵝觀草屬（Roegneria C.Koch.）的10 個野生種質資源的酯酶同工酶進行聚丙烯酰胺凝膠垂直平板電泳技術檢測及研究，認為不同居群在遺傳本質上是有區別的，聚類分析結果表明鵝觀草屬植物的聚類與海拔、種源地、生境等有一定的關系，海拔差異小的居群遺傳距離也較小。陳立強等［25］就2份野生紫花苜蓿和27 份栽培苜蓿品種的過氧化物酶、淀粉酶和過氧化氫酶采用電泳技術進行了分析研究，結果顯示出野生種質資源之間，以及野生種質資源與栽培品種之間的親緣關系都較遠，對于具有優良農藝性狀的野生種質資源可通過鑒定篩選、馴化、選擇、改良等技術手段轉化成野生栽培品種或栽培品種進行利用，以此來解決苜蓿栽培種遺傳基礎狹窄等問題。何俊等［26］利用電泳技術對16 份白三葉草種質資源的酯酶、過氧化物酶同工酶進行檢測，結果顯示16 份種質材料在相似系數為0.71的水平上聚為3大類，其中，地理位置近的資源大部分聚為一類，且等位基因指紋在試驗材料中存在分布不均衡的問題，表明供試資源具有較高的遺傳多樣性。劉江等［27］對采集于四川省和重慶市內的23 個地區的25 份不同產地麥冬（Ophiopogon japonicus）的過氧化物同工酶進行酶譜類型、特征、外觀性狀及其種內親緣關系分析，結果表明四川盆地麥冬種質資源具有豐富的遺傳多樣性，其遺傳差異與形態特征關系緊密，但與地理分布關系不緊密，以及過氧化物同工酶的檢測分析可用于判斷四川產地麥冬種質資源遺傳差異和親緣關系。種子貯藏蛋白是一種組成由遺傳物質決定、表達率高、在種子中能大量積累、不易受環境影響和降解的蛋白質，其組分的差異能反映出基因的不同，可用來進行植物品種鑒定、生化標記、種群（居群）遺傳結構和遺傳變異研究，被稱為是區分品種的生化“指紋”，也是研究植物親緣關系的重要手段［28-29］。Krochko等［30］對27 個苜蓿品種的種子貯藏蛋白進行分析，發現種子的遺傳學和生理學具有高度的一致性，可利用種子貯藏蛋白研究品種間的差異性。王照蘭等［31］對胡枝子屬（Lespedeza）的13 份種質材料進行分析，說明應用種子儲藏蛋白電泳技術可以對胡枝子屬的植物進行分類學鑒定。柳茜等［32］對5個不同居群光葉紫花苕（Vicia villosa var.glabresens）種子的貯藏蛋白進行比較分析，結果顯示光葉紫花苕在不同生態區域具有較高的遺傳一致性。因此，基于同工酶和種子貯藏蛋白的生物化學標記是草種質資源遺傳多樣性研究的最重要遺傳標記，其在草種質的遺傳特性、資源的鑒定與區分、遺傳差異與親緣關系的判斷、及草屬的分類學鑒定等方面優勢突出。但是，有研究表明在植物生長的不同階段，同工酶的酶活性及含量存在差異［33］，同時，同工酶的表達還受到干旱、鹽堿及高溫等非生物脅迫的影響，所以利用單一同工酶進行標記也存在較大的問題［34-35］。因此，在草種質資源遺傳多樣性鑒定評價中，多個同工酶的相互佐證鑒定及使用其它多種方法聯合標記是確定種質資源遺傳性狀最為可行的方法。

3 基于細胞學水平的遺傳多樣性分析

細胞學的標記主要是從染色體的角度來開展的［36］，因為染色體是基因攜帶者和遺傳物質載體，能直接參與植物的遺傳、變異、繁殖、進化、發育等過程，其的畸變必然會導致遺傳變異。染色體的變異主要包括染色體結構（帶型和核型）和數量變異（非整倍性和整倍性）［37］。染色體作為細胞的遺傳物質，其標記和應用主要體現在兩個方面，一方面是應用到植物細胞的分類，主要是研究植物種群的起源、進化、地理分布及其種群間關系；另外一方面是作為基因資源進行培育和改良植物新品種［17］。在染色體結構變異中，核型（染色體臂指數、相對長度、著絲粒結構、指數）分析研究被廣泛應用于草種質（品種）的遺傳背景、多態性分析及基因組進化等方面［38］。賈納提等［39］對新疆4種天然豆科牧草伊犁苜蓿（Medicago subdicyda）、黃花苜蓿（M.falcata）、扭果苜蓿（M.schishkinii）和百脈根（Lotus corniculatus）進行核型分析，確定出了不同品種的核型公式，但沒有對植物種間的進化程度和親緣關系進行闡述；詹秋文等［40］對不同蘇丹草和高粱（S.bicolo）品種進行了核型比較分析，確定出蘇丹草和高粱之間存在遺傳差異不在染色體長度上；張素貞等［41］通過比較鵝觀草屬和披堿草屬（Elymus）的核型，兩者在染色體倍性水平和形態上被分為兩個屬類。因此，在基于細胞學的草種質資源的遺傳和變異研究中，核型分析是最常用的方法。同時，利用細胞學進行遺傳多樣性的分析雖不涉及到環境因素，但染色體切片制作難度較大且標記的數量還有點少，結果也不具可靠性。

4 基于分子水平的遺傳多樣性分析

形態學、細胞學、生物化學標記是基于基因表達的結果，而分子標記（Molecular marker）是DNA水平的直接反映［42］。分子標記具有涉及整個基因組、共顯性遺傳、多態性高，不受環境條件和發育時期限制等特點［43］，能夠揭示出植物品種和群體間的相關性、差異性，因而在植物種質資源分類與鑒定、種子真實性與純度鑒定、重要農藝性狀QTL定位等方面均被廣泛應用［44］，其中具體的標記技術有限制性酶切片段長度多態性（Restriction fragment length polymorphism，RFLP）、快速擴增多態性DNA （Random amplified polymorphic DNA，RAPD）、簡單重復序列多樣性（Simple sequence repeat，SSR）、簡單重復序列間擴增（Inter-simple sequence repeat，ISSR）、相關序列擴增多態性（Sequence-related amplified polymorphism，SRAP）、單核苷酸多態性（Single nucleotidepolymorphism，SNP）、DNA條形碼（DNA barcode）、插入與缺失（Insertion/deletion，InDel）標記等。

4.1 RFLP分子標記

RFLP標記技術是一種共顯性標記技術，由Bostein等［45］發現。RFLP標記原理是用限制性內切酶切割DNA，通過電泳和southern印跡將切割出的大小不等的DNA片段轉移至膜（硝酸纖維素膜或尼龍膜）上，并利用同位素或非同位素標記的某一片段DNA作為探針，使之與酶切片段雜交，最終顯示出與探針有同源順序的酶切片段在長度上的差異。RFLP標記具有穩定性高和共顯性強等優點，早期在草種質資源遺傳多樣性研究中發揮了重要的作用。Kidwell等［46］利用RFLP標記確定出了9個引進苜蓿品種的遺傳差異不明顯。Pupilli等［47］對利用紫花苜蓿四倍體和二倍體的原生質體融合產生的體細胞進行RFLP指紋圖譜確定其核組成，得出紫花苜蓿的種間體細胞雜交種由于其親本基因組幾乎完全傳遞給后代，減數分裂改變頻率低，有性后代染色體穩定性好，形態性狀與四倍體親本相似或優于四倍體親本。RFLP標記在檢測群體間或群體內序列差異、繪制遺傳圖譜等方面具有一定的潛力［48］，但隨著分子標記技術的進一步發展，該技術的問題也逐漸呈現，如檢測靈敏度不高、所需樣品量大、連鎖圖譜上間隔區較大、檢測費時、費力、操作繁瑣、周期長等缺點［49］。目前，草種質資源方面的RFLP標記研究應用很少。

4.2 RAPD分子標記

RAPD分子標記技術是最早基于聚合酶鏈式反應（PCR）的標記技術。由Willimas和Welsh等［50-51］研究組于1990年分別提出。RAPD標記是以隨機寡聚脫氧核苷酸為引物進行PCR擴增獲得長度不同的多態性DNA片段來確定生物體內基因排布與外在性狀表現，具有檢測靈敏度高、樣品量少、多態性豐富、覆蓋率高、成本低、操作簡便容易等優點［52］，不足之處是無法區分后代中的雜合體和純合體，擴增結果的穩定性和重復性差，靈敏度不高等［53］。姜健等［54］利用RAPD技術分析了25 個紫花苜蓿耐鹽品種的遺傳多樣性和遺傳結構，結果表明紫花苜蓿單株DNA樣品比混合DNA樣品能更好地反映種內或種間的遺傳變異水平，且群體的遺傳結構與繁殖體系關系緊密。劉偉民等［55］對狼尾草（Pennisetum Rich.）10 個品種（品系）間的遺傳關系利用8條RAPD引物進行分析，表明狼尾草屬的草種質遺傳多態性很豐富，但品系之間的基因交流有限。寧婷婷等［56］利用RAPD分析了16 份黑麥草品種的遺傳多樣性，結果表明供試材料的遺傳多樣性較低，且形態特征與RAPD分子標記結果不一致。因此，此標記方法能有效評價草種質資源遺傳多樣性和結構關系、遺傳變異的水平、群體遺傳結構與繁殖體關系、遺傳多態性等。

4.3 SSR分子標記

SSR標記是一種遵循孟德爾規律的共顯性遺傳模式的標記技術［57］。SSR標記具有多態性豐富、重復性高、穩定性可靠、可鑒定純合子和雜合子、所需DNA樣品數量少、對DNA樣品質量要求不高、技術難度低、成本低等優點。Honing等［58］對247 份草地早熟禾（Poa pratensis L.）資源進行SSR標記，發現在草地早熟禾分類系統上，利用SSR標記結果同利用田間表型評價結果高度相關。蒙宇等［59］對來自24 個不同國家的45 份多年生黑麥草資源利用SSR標記技術進行分析，結果表明23 對引物擴增出多態性條帶占比達到了69.2%，多態性比較豐富，聚類分析結果也證實了參試材料的遺傳關系與地理來源相關。陳堅等［60］利用生物素作為探針對9個紫云英（Astragalus sinicus L.）品種進行研究，得出用6對引物可將參試品種完全區分開，發現SSR位點可用于鑒別紫云英品種。利用SSR位點的相似性系數進行聚類分析，結果顯示SSR分子標記的結果與利用生育期劃分紫云英品種無關聯。因此，SSR標記技術可對草種質資源系統分類、遺傳多態性、遺傳關系與來源、品種鑒定等進行有效分析。

4.4 ISSR分子標記

ISSR標記技術是1994 年Zietkiewicz等在微衛星基礎上創建的一種簡單重復序列間擴增多態性的分子標記技術。ISSR標記結合了RAPD和SSR標記的優點，具有隨機引物擴增，在基因組信息未知情況下就可標記，擴增條帶明亮清晰，重復性和穩定性高，多態性豐富，操作簡單，產物特異性強等優點［61］。因此，ISSR標記是目前牧草領域常用的一個分子標記方法。馬彪等［62］為分析紅豆草（Onobrychis viciaefolia）種質資源的親緣關系，利用ISSR技術對國內外22 份紅豆草種質資源進行多樣性分析，得出紅豆草遺傳多樣性豐富，且大部分材料的遺傳關系與地理來源有關。張夢等［63］通過對77 份紫云英種質資源進行ISSR標記，結果顯示紫云英種質資源遺傳多樣性豐富，且資源有地理區劃特征和明顯的分化。魏小星等［64］對收集于西藏和青海20 個不同地理區域的60 份早熟禾（Poa annua L.）資源進行ISSR標記的遺傳多樣性分析，發現早熟禾種質資源之間的遺傳信息和遺傳關系豐富，且不同區域之間的種質存在交叉現象。馬金星等［65］用梯度PCR儀對新疆20 份野生紫花苜蓿資源進行RAPD和ISSR標記，得出參試種質資源遺傳多樣性豐富，種群之間發生了較高的遺傳轉化，但兩種分子標記的結果存在區別，主要是種質遺傳多樣性大小和種質資源的親緣關系不同，這有待進一步利用其余的標記方式進行驗證。綜上所述，ISSR標記在草種質的親緣關系、遺傳多樣性、遺傳關系與來源等方面的研究效果顯著。

4.5 SRAP分子標記

SRAP分子標記技術是2001 年由Li等［66］創建的一種多態性高、重復性高、可靠性強、操作便捷、樣品信息量高及較多廣泛檢測位點的分子標記方法。此方法由于優點突出，在牧草遺傳多樣性研究中迅速普及。洪佳琦等［67］對49 份來自不同國家海雀稗（Paspalum vaginatum）種質資源進行SRAP分析，結果表明種質間存在較大遺傳差異，種質親緣關系穩定，可在育種中應用。陳永霞等［68］利用SRAP標記和表型性狀的遺傳多樣性分析方法對采集于我國西南地區的40 份野生扁穗牛鞭草（Hemarthria compressa）無性系材料的遺傳變異和親緣關系進行了分析，發現我國西南地區野生扁穗牛鞭草遺傳多樣性較豐富。張銳等［69］采用SRAP標記技術對26 份披堿草（Elymus）種質遺傳多樣性分析，結果表明參試材料遺傳多樣性豐富，SRAP可用作披堿草的遺傳多樣性分析、種質鑒別等方面。因此，SRAP標記在草遺傳多樣性和親緣關系的確定研究中作用突出。

4.6 SNP分子標記

SNP標記是由Lander等提出的物種個體間單個核苷酸的顛換、缺失、轉換和插入等變異引起的基因組DNA水平的多樣性分子標記手段［70］。此手段因具有位點多、分布廣、穩定性高、易于檢測和基因分型等優點［71］，是目前世界范圍內最具發展潛力、使用價值和發展空間最大的第三代基因檢測技術和重要的分子輔助育種手段［72］。Turuspekov等［73］利用全基因組關聯性分析（GWAS）分析了來自哈薩克斯坦、俄羅斯、歐洲和CIMMYT的194份春小麥材料的表型和基因分型數據，確定出了農藝性狀的標記與性狀的關聯關系。同時，在分析中利用3245個多態性SNP標記進一步核實了材料的遺傳變異。Nguyen等［74］用全基因組SNP標記了223個栽培南瓜材料，得出種間雜交種之間存在著豐富的遺傳變異。Mulugeta等［75］利用SNP標記確定出了埃塞俄比亞種植的蠶豆（Vicia faba L.）之間存在相對較高的遺傳多樣性。Liu等［76］對297 份多年生黑麥草利用多態性芯片技術（Diversity arrays technology，DArT）、SNP和SSR三種標記方法分析了其遺傳多樣性，發現群體中存在著豐富的遺傳多樣性，3種標記方法可用來進行多年生黑麥草的多樣性分析，但DarT方法具有最高的重復性和一致性。綜上，SNP分子標記在確定植物種質資源多樣性方面潛力很大，但在草種質資源方面的應用較少。

4.7 DNA條形碼標記

DNA條形碼標記是根據物種種間多樣性和種內特異性的特點，利用標準的DNA片段構建出的生物鑒別數據庫［77-78］。DNA條形碼標記作為一種快速、高效的標記手段在植物物種鑒定和保存利用、物種多樣性保護、系統發育等方面被大量的應用［79］。在草方面，Saadullah等［80］使用葉綠體基因組片段rbcl+matK這兩種標記組合作為植物DNA條形碼的核心條形碼來識別草科，構建出了一個具有強引導閾值的單系樹。然而，由于它們的序列重疊，并且彼此之間的種間距離為零，作者無法識別同類物種。Wang等［81］對澳大利亞東部引進的29 種417 份禾草（包括26 種雜草）利用DNA條形碼進行物種的鑒定，結果初步顯示三個葉綠體基因片段matK，ndhK和petL作為DNA條形碼具有區分和鑒定雜草物種的潛力。因此，DNA條形碼可以作為草的科屬種的鑒定利用。未來主要在草種質資源方面，該技術會應用在一些瀕危、野生及特有的草種質資源的定向收集中，還可能在草種質資源保存中，這主要是針對利用傳統方法無法準確鑒定某些種類繁多且小的草類群種子的準確性而將部分名不符實的種子存入種質庫，導致種質庫種子重復等問題的出現。再就是在草種質資源的多樣性評價中，DNA條形碼能確定出不同區域的草種質資源的多樣化分布中心，又能確定出不同種或不同科之間的親緣關系，可能為改良品種和挖掘優良基因提供背景資料。

4.8 InDel標記

Indel標記作為一種基于基因組開發的高通量分子標記技術，具有共顯性、帶型清晰、多態性高及穩定性好等特點，在作物中被廣泛應用到種子純度和真實性檢測、遺傳多樣性分析、品種鑒定、指紋圖譜的構建等方面。張輝等［82］利用從櫻桃番茄重測序中挖掘和篩選的48 對Indel標記對122 份番茄材料進行了DNA指紋圖譜構建和遺傳多樣性分析，結果表明，48 對Indel標記能構建出12 個商業種和10 個組合親本的指紋圖譜，且這些標記在櫻桃番茄中都具有多態性。Gull等［83］利用InDel標記研究了qPE9～1，GW2，SLG7，GW5，GS3，GS7，GW8，GS5和GS2這9個主基因對204個水稻種質的粒長（GL）、粒寬（GW）、粒厚（GT）和千粒重（TGW） 4個與籽粒大小和重量相關性狀的調控作用。結果顯示，InDel標記共鑒定出38個等位基因，其中主要等位基因27個，分布在20多個基因型中，GL與4個基因（GS3，GS7，GW8和GS2）相關。研究還發現，在這9個基因中，有4個不同的基因（GS3，GS7，GW8和GS2）對GT進行調控。在研究種質中，GW受GW5、GW8和GS2三個基因控制，而TGW受SLG7、GW5、GW8和GS5四個基因影響。此研究的結果證實了InDel標記在水稻種質多樣性、等位基因頻率、多基因等位基因貢獻、標記與性狀關聯性分析以及遺傳變異等方面能有效應用。王祥等［84］從177 個InDel標記中分別篩選出大白菜‘農大Q210’和‘農大Q212’品種的父母本間差異的多態性標記 32 個，并隨機從以上多態性標記中選取了3個多態性InDel標記開展其雜交一代的種子純度鑒定，得出以上兩個大白菜品種的雜交種純度分別是100%，97.9%，以上的結果同時也表明了InDel標記的準確性高于大田鑒定結果。陶杰等［85］利用Indel標記開展了工業大麻性別的篩選與鑒定，篩選出了與工業大麻性別連鎖的兩組標記物（Is－02 和Is－08），且這兩組標記物能用于工業大麻花期已知性別，但幼苗期未知性別植株和品種的快速鑒定。綜上所述，InDel標記在作物中應用普遍，為作物種質資源的進一步利用提供了技術支撐，但在草種質方面，InDel標記的研究尚未有文獻報道。

5 草種質資源的研究展望

隨著居民生活水平的進一步提高和國家的重大發展需求，草種業的高質量發展已成為國家發展所需、形式所迫及現實所需。因此，育種者給予了草種質資源多樣性研究更多的關注。但是，相比較作物，草種質資源研究的深度和開發利用的廣度都有所欠缺。如種質資源多樣性研究與實用價值的具體體現存在脫節問題，據相關研究表明，多樣性豐富的草種質資源材料的鑒定評價不足，其中截止2018年共完成農藝性狀評價的草種質只占到了20%，完成抗性評價的只占到了10%，這與我國收集的5.58萬份草種質資源數量之間的矛盾突出［86］，尤其在資源重要功能基因挖掘等方面需待加強。同時，針對篩選出的突出資源未進行進一步的鑒定，草種質資源大部分研究只是針對資源的遺傳多樣性進行評價和資源聚類劃分，初步篩選出了部分特征和特性明顯的材料，大部分草種質資源的研究工作都停留于此層面，對篩選出的這些性狀明顯的材料未進行進一步的鑒定，從而造成研究與應用之間脫節問題突出。因此，草種質資源接下來的重點工作將是對資源進行深度鑒定和利用研究。

其次，在草種質資源的收集和保存中，存在資源登記不規范不完整的問題。大部分資源僅是對部分農藝性狀或單一性狀進行了描述，部分抗性性狀鑒定及圖片資料不足，從而使得資源的特征特性不能全面的被反映，導致資源的利用價值消失，尤其是對于調查數據、基因型鑒定和圖片三者之間沒有被很好整合統一。因此，必須加強收集的草種質資源數據信息的管理，確保數據信息的全面性、科學性、規范性及嚴謹性，以此為草種質資源的進一步共享使用提供強有力的支撐。

隨著測序技術日趨完善和成熟，在草種質全基因組中能夠探尋出大量基因變異，以此實現遺傳進化分析及重要性狀候選基因預測，同時也能挖掘出草種質資源中的有利等位基因和新基因，提出利用方案，這可為進一步提高種質的創制利用效率奠定基礎。同時，可利用草種質資源DNA指紋圖譜的識別功能判斷資源親緣關系和遺傳背景，并對資源進行系譜分析，確定出遺傳距離，進而指導雜交組合配制和雜種優勢預測等［87］。因此，未來在草種質資源研究中使用測序技術將有助于深入剖析資源，并為其分子輔助育種提供理論依據。

參考文獻

［1］ "南志標. 關于甘肅草種業發展的思考［J］. 甘肅政協，2022（2）：61-63，75

［2］ 南志標，王彥榮，賀金生，等. 我國草種業的成就、挑戰與展望［J］. 草業學報，2022，31（6）：1-10

［3］ 陳志宏，李新一，洪軍. 我國草種質資源的保護現狀、存在問題及建議［J］. 草業科學，2018，35（1）：186-191

［4］ 黎陽，李衛軍，張晶. 新疆鄉土草種種質資源收集和創新利用現狀及發展對策［J］. 草食家畜，2022（2）：39-43

［5］ 夏軍輝，向長萍. 絲瓜種質資源遺傳多樣性的形態和RAPD標記分析［J］. 中國蔬菜，2008（10）：21-25

［6］ 劉楊，張永亮，王子富，等. 中國牧草種質資源遺傳多樣性研究進展［J］. 內蒙古民族大學學報（自然科學版），2015，30（2）：136-139

［7］ 張吉宇，袁慶華，張文淑. 我國牧草種質資源及其遺傳多樣性的研究進展［J］. 中國草地，2003 （3）：60-66

［8］ 張旭麗，馮曉敏，李鑫磊，等. 黃芪種質資源遺傳多樣性研究進展［J/OL］.http：//kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.s.20230421.1905.018.html，2023-04-23/2023-11-09

［9］ 馬道承，王凌暉，梁機. 形態標記在植物中的應用研究進展［J］. 江蘇農業科學，2022，50（8）：55-62

［10］ 王江民，陳素梅，滕年軍，等. 基于形態性狀的菊屬與亞菊屬植物親緣關系研究［J］. 植物遺傳資源學報，2013，14（6）：1031-1037

［11］ 宣繼萍. 結縷草屬植物種質資源多樣性研究［D］. 南京：南京農業大學，2008：25-32

［12］ HARLAN J R，WET J M J D. Sources of variation in cynodon dactylon （L）. pers［J］. Crop Science，1969，9（6）：774-778

［13］ CASLER M D. Patterns of variation in a collection of perennial ryegrass accessions［J］. Crop Science，1995，35（4）：1169-1177

［14］ FINNE M A，ROGNLI O A，SCHJELDERUP I. Genetic variation in a norwegian germplasm collection of white clover （Trifolium repens L.）［J］. Euphytica，2000，112（1）：57-68

［15］ 李雪. 苜蓿種質資源表型和SSR分子標記遺傳多樣性研究［D］. 銀川：寧夏大學，2020：67-73

［16］ 劉新亮. 兩種披堿草屬牧草種質資源遺傳多樣性研究［D］. 北京：中國農業科學院，2011：34-38

［17］ 田駿. 種質資源遺傳多樣性研究進展［J］. 草業與畜牧，2012 （10）：53-58

［18］ 陳琴，李洋，郭元元，等. 絲瓜種質資源遺傳多樣性研究進展［J/OL］.http：//kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20230706.0823.002.html，2023-07-06/2023-11-09

［19］ 奉斌，魏忠芬，楊航，等. 向日葵種質資源遺傳多樣性分析主要研究進展［J］. 分子植物育種，2019，17（19）：6558-6562

［20］ 李造哲，馬青枝，云錦鳳，等. 加拿大披堿草和老芒麥及其雜種F1同工酶分析［J］. 中國草地，2000（5）：29-32

［21］ 李小雷，鮑紅春，于卓，等. 老芒麥與紫芒披堿草正、反交F1植株同工酶分析［J］. 內蒙古農業科技，2014（4）：4-5

［22］ 韓天文，張建全. 5個蘇丹草品種酯酶同工酶比較研究［J］. 草業科學，2009，26（10）：97-102

［23］ 陳立強，王連群，馬春暉，等. 南疆43份引進及本地苜蓿種質資源同工酶分析［J］. 新疆農業科學，2015，52（5）：913-920

［24］ 李淑娟，李長慧，張英，等. 青海鵝觀草屬10個野生種質資源酯酶同工酶分析［J］. 江蘇農業科學，2017，45（13）：24-27

［25］ 陳立強，師尚禮，馬春暉. 野生及栽培苜蓿種質資源遺傳多樣性的同工酶分析［J］. 草業科學，2014，31（6）：1070-1079

［26］ 何俊，周康，張莉，等. 白三葉草種質資源同工酶的遺傳多樣性分析［J］. 貴州農業科學，2010，38（3）：22-24

［27］ 劉江，陳興福，楊文鈺，等. 四川盆地麥冬種質資源的過氧化物同工酶分析［J］. 草業學報，2009，18（6）：259-263

［28］ 胡志昂，王洪新. 蛋白質多樣性和品種鑒定［J］. Journal of Integrative Plant Biology，1991 （7）：556-564

［29］ 蘭海燕，李立會. 蛋白質凝膠電泳技術在作物品種鑒定中的應用［J］. 中國農業科學，2002（8）：916-920

［30］ KROCHKO J E，DEREK B J. Seed storage proteins in cultivars and subspecies of alfalfa （Medicago sativa L.）［J］. Seed Science Research，2000，10（4）：423-434

［31］ 王照蘭，杜建材，史萬光，等. 胡枝子屬種質材料的種子蛋白圖譜研究［J］. 中國草地學報，2013，35（5）：11-16

［32］ 柳茜，王清酈，傅平，等. 光葉紫花苕種子貯藏蛋白分析［J］. 草原與草坪，2013，33（4）：28-33

［33］ 王洪濤. 幾種同工酶在植物果實發育及衰變過程中變化特點和特性的研究［D］. 南京：南京農業大學，2007：46-53

［34］ TIAN J，LIAO H，WANG X R，et al. Phosphorus starvation-induced expression of leaf acid phosphatase isoforms in soybean［J］. Acta Botanica Sinica，2003，45（9）：1037-1042

［35］ 胡能兵，隋益虎，舒英杰，等. 高溫脅迫對不同熱敏型辣椒同工酶及DNA甲基化的影響［J］. 西北植物學報，2016，36（1）：131-138

［36］ 朱麗，代雪鳳，張盛林，等. 魔芋種質資源遺傳多樣性研究進展［J/OL］.http：//kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20210812.0923.002.html，2023-08-12/2023-11-09

［37］ 王昕慧，全芮萍，劉婕儀，等. 苧麻種質資源遺傳多樣性分析研究進展［J］. 作物研究，2021，35（3）：282-286

［38］ MIRZAGHADERI G，HASSANI H S，KARIMZADEH G. C-banded karyotype of thinopyrum bessarabicum and identification of its chromosomes in wheat background［J］. Genetic Resources and Crop Evolution，2010，57（3）：319-324

［39］ 賈納提維納汗，李保軍，鄭曉虹. 四種豆科牧草的染色體核型分析［J］. 草業科學，1996 （4）：12-14

［40］ 詹秋文，高麗，張天真. 蘇丹草與高粱染色體核型比較研究［J］. 草業學報，2006（2）：100-106

［41］ 張素貞，閆貴興，朱光華，等. 四種鵝觀草核型分析及與披堿草屬核型比較［J］. 中國草地，1991 （4）：45-48，69

［42］ 周衛生，干友民，李才旺，等. 細胞遺傳學在我國牧草中的應用［J］. 草業科學，2003 （8）：33-36

［43］ 曹墨菊. 植物生物技術概論［M］. 北京：中國農業大學出版社，2014：104-121

［44］ 蘇國釗，李嬡嬡，陳宇華，等. 苦瓜DNA分子標記研究進展［J］. 中國瓜菜，2023，36（6）：10-15

［45］ BOTSTEIN D，WHITE R L，SKOLNICK M，et al. Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms［J］. American Journal of Human Genetics，1980，32（3）：271-279

［46］ KIDWELL K K，AUSTIN D F，OSBORN T C. RFLP evaluation of nine medicago accessions representing the original germplasm sources for north american alfalfa cultivars［J］. Crop Science，1994，34（1）：230-236

［47］ PUPILLI F，BUSINELLI S，CACERES M E，et al. Molecular，cytological and morpho-agronomical characterization of hexaploid somatic hybrids in medicago［J］. Theoretical amp; Applied Genetics，1995，90（4）：347-355

［48］ 史威威，董寬虎. RFLP分子標記及其在牧草研究中的應用［J］. 現代生物醫學進展，2007 （3）：460-462

［49］ 黃艷霞，白昌軍. 分子標記技術及其在牧草中的應用［J］. 熱帶農業科學，2008 （4）：81-85，92

［50］ WILLIAMS J G，KUBELIK A R，LIVAK K J，et al. DNA polymorphisms amplified by arbitrary primers are useful as genetic markers［J］. Nucleic Acids Res，1990，18（22）：6531-6535

［51］ WELSH J，MCClELLAND M. Fingerprinting genomes using PCR with arbitrary primers［J］. Nucleic Acids Res，1990，18（24）：7213-7218

［52］ 王慶軍，朱薇，王躍華，等. 分子標記在葡萄種質資源遺傳多樣性研究中的應用進展［J］. 中國果樹，2023（7）：15-20

［53］ 胡豆豆，熊小文，歐陽克蕙. 分子標記技術在牧草遺傳多樣性上的研究進展［J］. 河南農業科學，2012，41（11）：9-13

［54］ 姜健，楊寶靈，夏彤，等. 紫花苜蓿耐鹽種質資源的遺傳多樣性分析［J］. 草業學報，2011，20（5）：119-125

［55］ 劉偉民，喬良普. 狼尾草屬牧草遺傳多樣性的RAPD分析［J］. 山東畜牧獸醫，2016，37（5）：5-7

［56］ 寧婷婷，張再君，金誠贊，等. 用RAPD分析多年生黑麥草品種間遺傳多樣性［J］. 武漢植物學研究，2005 （1）：27-31

［57］ 田奇琳，何炎森，敬月美，等. 基于SSR分子標記的多花水仙資源遺傳多樣性分析［J］. 種子，2023，42（5）：91-96

［58］ HONING J A，AVERELLO V，BONOS S A，et al. Classification of kentucky bluegrass （poa pratensis L.） cultivars and accessions based on microsatellite （simple sequence repeat） markers［J］. Hortscience，2012，47（9）：1356-1366

［59］ 蒙宇，王譽緋. 45份多年生黑麥草種質資源遺傳多樣性的SSR分析［J］. 分子植物育種，2022，20（7）：2341-2349

［60］ 陳堅，張輝，朱炳耀，等. 紫云英SSR分子標記的開發及在品種鑒別中的應用［J］. 作物學報，2011，37（9）：1592-1596

［61］ 黃敏，黃旭萍，陳孝丑，等. 基于ISSR分子標記的楓香遺傳多樣性分析［J］. 福建農林大學學報（自然科學版），2022，51（4）：524-532

［62］ 馬彪，魏少萍，苗佳敏，等. 基于ISSR分子標記的紅豆草資源遺傳多樣性分析［J］. 四川農業大學學報，2023，41（4）：619-625

［63］ 張夢，史鵬飛，劉春增，等. 基于ISSR分子標記的紫云英種質資源遺傳多樣性及結構分析［J］. 草地學報，2023，31（1）：50-60

［64］ 魏小星，阿啟蘭，張燕，等. 基于ISSR分子標記的早熟禾種質資源遺傳多樣性分析［J］. 分子植物育種，2019，17（20）：6900-6908

［65］ 馬金星，剡轉轉，張吉宇，等. 20份新疆紫花苜蓿種質RAPD和ISSR遺傳多樣性分析［J］. 云南農業大學學報（自然科學），2018，33（4）：577-587

［66］ LI G，QUIROS C F.Sequence-related amplified polymorphism （SRAP），a new marker system based on a simple PCR reaction：its application to mapping and gene tagging in brassica［J］. Theoretical and Applied Genetics，2001，103（2）：455-461

［67］ 洪佳琦，孫宗玖，楊志民. 基于SRAP標記的海雀稗遺傳多樣性及群體結構分析［J］. 草業科學，2021，38（2）：261-268

［68］ 陳永霞，張新全，謝文剛，等.基于表型性狀和SRAP標記的西南區野生扁穗牛鞭草遺傳多樣性分析［J］. 西南農業學報，2014，27（6）：2680-2686

［69］ 張銳，唐艾嘉，解繼紅，等. 披堿草屬牧草DNA指紋圖譜構建及遺傳多樣性分析［J］. 北方農業學報，2019，47（5）：1-8

［70］ 韓志剛，郝文勝，謝銳，等. 基于全基因組重測序SNP標記的148份馬鈴薯種質遺傳多樣性分析［J］. 西北植物學報，2021，41（8）：1302-1314

［71］ 左煜昕，馬靖福，劉媛，等. 基于全基因組SNP標記的抗旱冬小麥品種的遺傳多樣性分析［J］. 甘肅農業大學學報，2019，54（6）：47-54

［72］ 譚秋錦，王文林，陳海生，等. 基于SNP分子標記的澳洲堅果種質遺傳多樣性分析［J］. 分子植物育種，2020，18（21）：7246-7253

［73］ TURUSPEKOV Y，BAIBULATOVA A，YERMKBAYEV K，et al. GWAS for plant growth stages and yield components in spring wheat （Triticum aestivum L.） harvested in three regions of Kazakhstan［J］. BMC Plant Biology，2017，17（1）：51-61

［74］ NGUYEN N N，KIM M，JUNG J K，et al. Genome-wide SNP discovery and core marker sets for assessment of genetic variations in cultivated pumpkin （Cucurbita spp.）［J］. Horticulture Research，2020，7（1）：1-10

［75］ MULUGETA B，TESFAYE K，KENENI G S，et al. Genetic diversity in spring faba bean （Vicia faba L.） genotypes as revealed by high-throughput KASP SNP markers［J］. Genetic Resources and Crop Evolution，2021，68（2）：1971-1986

［76］ LIU S Y，FEUERSTEIN U，LUESINK W，et al. DArT，SNP，and SSR analyses of genetic diversity in Lolium perenne L. using bulk sampling［J］. BMC Genetics，2018，19（1）：2-13

［77］ JOE L S. Choosing and using a plant bio-stimulant［J］. Landscape amp; Irrigation，2005，10（2）：123-134

［78］ KRESS W J，WURDACK K J，ZIMMER E A，et al. Use of DNA barcodes to identify flowering plants［J］. National Academy of Sciences，2005，102（23）：8369-8374

［79］ 高秋，馬金星. DNA條形碼技術及其在草種質資源保護中的應用前景［J］. 種子，2015，34（8）：53-56

［80］ ULLAH S，KHAN Z U D，ASHFAQ M. Identification of the grass family （Poaceae） by using the plant dna barcodes rbcl and matK［J］. Journal of Biodiversity and Environmental Sciences，2016，8（5）：175-186

［81］ WANG A，GOPURENKO D，WU H W，et al. DNA barcoding for identification of exotic grass species present in eastern Australia［C］. Tasmanian Weed Society Inc，2014：444-447

［82］ 張輝，李鑫，王志敏，等. 基于核心InDel標記櫻桃番茄種質資源的遺傳多樣性分析與應用［J］. 中國蔬菜，2023（10）：1-11

［83］ GULL S，HAIDER Z，GU H，et al. InDel Marker Based Estimation of Multi-Gene Allele Contribution and Genetic Variations for Grain Size and Weight in Rice （Oryza sativa L.）［J］. International Journal of Molecular Sciences，2019，20（19）：4824-4840

［84］ 王祥，羅雙霞，宋利軍，等. 利用InDel標記鑒定大白菜‘農大Q210’和‘農大Q212’種子純度［J/OL］. http：//kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.s.20230926.1626.006.html，2023-09-27/2023-11-09

［85］ 陶杰，潘根，黃思齊，等. 工業大麻性別連鎖Indel標記的篩選與鑒定［J］. 中國麻業科學，2022，44（3）：143-150，164

［86］ 劉志鵬，劉文獻，楊青川，等. 我國牧草育種進展及存在問題［J］. 中國科學基金，2023，37（4）：528-536

［87］ 黃艷玲，張從合，嚴志，等.中國農作物種質資源保護的研究進展［J/OL］.https：//doi.org/10.16267/j.cnki.1005-3956.20230421.150，2023-08-31/2023-11-09

（責任編輯 彭露茜）

收稿日期：2023-08-18；修回日期：2023-11-09

基金項目： "內蒙古自治區種業科技創新重大示范工程“揭榜掛帥”項目（2022JBGS0014）；寧夏回族自治區重點研發計劃項目（2022BBF02029）；寧夏回族自治區重大農作物育種專項（2014NYYZ03）；寧夏回族自治區自然基金項目（2023AAC03439）；寧夏回族自治區自然基金項目（2023AAC03441）資助

作者簡介：

陳彩錦（1982-），女，漢族，寧夏海原人，博士研究生，助理研究員，主要從事草種質資源與育種研究，E-mail：ccj401224@126.com；*通信作者Author for correspondence，E-mail：qhliuwenhui@163.com；wangxuemin@caas.cn