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怀山药(Dioscorea oppostia Thunb.)是著名的四大怀药之一,铁棍山药乃是怀山药中的优质品种,具有独特的营养价值,但是目前市场上山药品种繁多。从分子水平对山药种质资源进行多样性研究,有助于山药种质资源的分类和山药品种的鉴定。基因组中存在大量的简单重复序列(Simple Sequence Repeat,SSR),该分子标记具有数目多、多态性高、共显性遗传等特点。本研究基于怀山药转录组测序数据采用20种山药材料对SSR分子标记进行开发,并应用开发出的5个分子标记运用相关的生物信息学软件对22种山药进行遗传多样性分析。研究结果如下:1.怀山药转录组中SSR的分布怀山药转录组中SSR的种类丰富,被检测的71739个Unigene中有17405个含SSR位点(发生频率为24.26%),总SSR位点为22425个(出现频率为31.26%),其中单碱基占54.01%、二碱基占23.04%、三碱基占20.90%四碱基以上所占比例较少。以10次重复的序列数最多,占26.82%。2.基于怀山药转录组的SSR分子标记的开发从转录组数据中随机筛选出100对SSR引物,对20个山药品种进行多态性检测,从中开发出5个SSR分子标记。3.山药品种资源的聚类分析运用SSR分子标记对22个山药品种进行DNA扩增,根据多态性位点,应用NTsys软件建立聚类分析树,将22个山药品种分为8类。4.山药品种资源的遗传多样性分析用SSR分子标记对22个山药品种进行DNA扩增,观测等位基因数(Na)和有效等位基因数(Ne)在所有的品种中均为1.782,不同的山药品种间为1.2~2.0;Shannon信息指数(I)在所有的山药品种中为0.542,不同的山药品种中为0.139~0.693;观测杂合度(Ho)在所有的山药品种中为0.782,不同的山药品种中Ho值为0.2~1.0;期望杂合度(He)在所有的山药品种中为0.391,不同的山药品种He为0.1~0.5,且群体内期望杂合度小于观测杂合度,即群体内存在远交情况;所有的山药品种中无偏预期杂合度(uHe)为0.770,不同品种间为0.2~1.0。5.山药品种资源的遗传分化分析对山药品种进行遗传分化分析,22个山药品种两两组合,共有231种方式。对231对组合进行统计,遗传分化系数(Fst)在0~0.05之间的有69对,说明此品种间遗传分化较小;Fst值0.05~0.15的有36对,遗传分化程度为中等;0.15~0.25间的有50对,品种间遗传分化程度比较大;其余的76对,山药品种间Fst值大于0.25,遗传分化程度很明显。其中,盾叶薯蓣与其余21个山药品种间的遗传分化系数最大,均大于0.25,表明群体之间的分化程度很明显;邓县风山药与嵩野1号、南昌菜山药的遗传分化系数小于0.05,与其余19种山药间的遗传分化系数均大于0.25,即群体间的遗传分化程度很明显;铁棍山药与日本圆、神农山4号、日本青森、日本白、平遥山药、大和长芋、小叶2号、白玉、高阳小白嘴、丽江2号两两之间的遗传分化程度不明显;NC与其余的山药之间的遗传分化系数大多处于0.05~0.15之间,群体间的遗传分化程度中等。6.山药品种资源的遗传距离与遗传一致性分析对山药的22个不同品种进行了遗传距离与遗传一致性的计算。山药品种之间的遗传距离在0~2.3864之间,盾叶薯蓣与其余的山药品种之间的遗传距离较大,遗传一致度较低,群体间遗传分化程度很明显;邓县凤山药与嵩野1号、南昌菜山药的遗传距离较小,与其余19种山药之间的遗传距离均大于1,遗传一致度较低,遗传分化很明显,与邓县凤山药的群体间的遗传分化值Fst结果相一致;NC与其余的山药品种间的遗传距离在0.1407~1.6181,遗传距离与遗传一致性中等,遗传分化程度中等,与NC的遗传分化系数Fst结果相一致。遗传距离最近为零的是铁棍山药和日本青森、丽江2号、日本白、大和长芋两两之间,神农山4号、白玉、高阳小白嘴、平遥山药两两之间,其遗传一致度较高,即遗传分化不明显。此结果均与各群体的遗传分化系数Fst的结果相一致。