全 文 ：文章编号:1001 － 4829(2014)01 － 0059 － 06
收稿日期:2013 － 04 － 17
基金项目:广西自然科学基金项目(2010GXNSFD013034，
2010GXNSFB013027，2011GXNSFF018002，2012GXNSFBA0530
36) ;广西科学研究与技术开发计划项目(桂科能 1131B01) ;广
西农业科学院科技发展基金项目(桂农科 2011JM06) ;广西农
科院基本科研业务专项项目(桂农科 2011YT01，桂农科
2011YT04，桂农科 2012YZ16，桂农科 2012YM12，桂 农 科
2012YM14) ;广西甘蔗研究所基本科研业务专项项 目
(G2009010)
作者简介:宋焕忠，男，广西上林人，助理研究员，主要从事甘蔗
育种研究工作，* 为通讯作者，E-mail:zhangronghua@ gxaas． net。
广西斑茅遗传多样性的 SCoT标记分析
宋焕忠1，2，张荣华1，2* ，杨海霞1，2，张革民1，2，罗 霆1，2，高轶静1，2，
刘昔辉1，2，段维兴1，2，韦霖斌3，方位宽1，2，危晓丽1，2，黄玉新1，2
(1．广西农业科学院甘蔗研究所，广西 南宁 530007;2．国家糖料改良中心广西甘蔗品种改良分中心，广西 南宁 530007;3．昭
平县市容市政局园林所，广西 贺州 546800)
摘 要:利用 SCoT分子标记技术对采自广西的 50 份斑茅无性系进行遗传多样性分析，从 46 条引物中筛选出扩增结果稳定、条带
清晰和有多态性的引物 15 条，扩增位点 336 个，其中多态性位点 284 个，多态性为 83． 93 %，说明广西斑茅具有较丰富的遗传多样
性。根据研究结果进行聚类分析，在相似系数 0． 73 的水平，可将 50 份斑茅无性系归为 4 大类;在相似系数 0． 76 的水平，可将第Ⅳ
类分成 6 种类型，同一地区的斑茅无性系基本聚在同一类，呈现出一定的地域性分布规律。
关键词:斑茅;SCoT标记;遗传多样性;广西
中图分类号:S566． 1 文献标识码:A
Genetic Diversity Analysis of Saccharum arundinaceum Ｒevealed by SCoT Markers
SONG Huan-zhong1，2，ZHANG Ｒong-hua1，2* ，YANG Hai-xia1，2，ZHANG Ge-min1，2，LUO Ting1，2，GAO Yi-jing1，2，
LIU Xi-hui1，2，DUAN Wei-xing1，2，WEI Lin-bin3，FANG Wei-kuan1，2，WEI Xiao-li1，2，HUANG Yu-xin1，2
(1． Sugarcane Ｒesearch Institute，Guangxi Academy of Agricultural Sciences;2． Guangxi Sugarcane Variety Inprovement Branch Center，The
national Sugar Crops Inprovement Center，Guangxi Nanning 530007，China;3． Garden Insitute of Shaoping City Council of Hezhou Town in
Guangxi Province，Guangxi Hezhou 546800，China)
Abstract:In this paper，we conducted genetic analysis of 50 Saccharum arundinaceum germplasms by using SCoT markers． The results
showed that 15 bands with 336 locus including 284 polymorphic sites were amplified by using 16 pairs of polymorphic primers． Polymorphism
was 83． 93 % which indicated that S． arundinaceum germplasms had abundant diversity in Guangxi． The UPGMA clustering analysis showed
that 50 S． arundinaceum could be divided into four major groups on similarity coefficient level of 0． 73，and germplasms could be divided into
six major groups on similarity coefficient level of 0． 76． S． arundinaceum germplasms from the same region were basically clustered together，
which presented regional distribution to some extent．
Key words:Saccharum arundinaceum ;SCoT markers;Genetic diversity;Guangxi
甘蔗自从进行“高贵化”培育后，甘蔗的产量、
抗性和品质得到了很大的提高，但由于甘蔗存在无
性系不易开花、花期差异大、花粉量和花粉育性等开
花习性差异和配合力不高等原因，致使在甘蔗常规
组合选配中，可供使用的亲本材料血缘少、遗传基础
很狭窄，且长期近亲杂交，从而限制了品种生产力的
进一步提高。甘蔗育种要想获得新的突破，必须不
断地扩大原有品种的遗传基础，增加新的遗传基
因［1 ～ 3］。斑茅是重要的甘蔗野生种质，具有抗旱、耐
瘠、耐涝、抗病、抗虫性强等优点［4 ～ 5］，是近年国内外
研究的重点和热点。通过甘蔗与斑茅远缘杂交，利
用斑茅的强抗逆性基因，很有可能获得一批多抗的
甘蔗新种质，从而扩大甘蔗育种的遗传基础。而对
斑茅种质资源进行系统的遗传多样性分析，有利于
斑茅种质资源的充分利用。
目标起始密码子多态性分子标记(start condon
targeted polymorphism，SCoT)是 Collard 和 Mackill
(2009)在水稻上提出的基于 SPAＲ的新目标分子标
记方法［8］。SCoT标记技术作为一种有效的目标分
子标记技术可用于遗传多样性和亲缘关研究，已在
95
2014 年 27 卷 1 期
Vol. 27 No. 1
西 南 农 业 学 报
Southwest China Journal of Agricultural Sciences
甘蔗、水稻、花生、龙眼、菠萝等［6 ～ 13］植物上得到应
用，但尚未见 SCoT 分子标记在斑茅上应用的研究
报道。本研究利用该技术研究斑茅遗传多样性并检
测斑茅 DNA多态性，旨在验证 SCoT 分子标记技术
在斑茅上应用的可行性并建立斑茅 SCoT 标记技术
体系，为进行分子鉴定和核心种质筛选提供理论依
据，为开展斑茅目标性状选种和优新甘蔗种质选育
工作奠定科学基础，为开展相关研究提供借鉴。
1 材料与方法
1． 1 试验材料
从广西不同生态地区采集 50 份斑茅无性系
(表 1 编号前面的英文字母“GUX”表示在广西采集
的斑茅，用 GPS测量斑茅采集点的海拔和经纬度)，
分别保育在广西农科院甘蔗研究所内。2012 年 3
月取生长正常的稍头部带回实验室，用蒸馏水清洗
干净、擦干，为下一步提取基因组 DNA做准备。
表 1 供试斑茅无性系的名称及来源
Table 1 Names and resources of tested Erianthus arundinaceus (Ｒetz．)Jesw． clones
编号 采集地点 海拔(m) 纬度 N 经度 E 生境
GUX01 广西桂林市灵川县三街镇柴田 197 25． 57 110． 21 半山灌丛
GUX02 广西桂林市灵川县三街镇五里排 201 25． 36 110． 23 市郊荒地
GUX03 广西桂林市灵川县三街镇五里排 201 25． 36 110． 23 市郊荒地
GUX04 广西桂林市灵川县 178 25． 25 110． 20 市郊荒地
GUX05 广西柳州市融安县浮石水电站 107 25． 60 109． 11 水电站大坝边
GUX06 广西柳州市融安县浮石 188 25． 70 109． 22 山坡荒地
GUX07 广西柳州市融安县浮石 188 25． 70 109． 22 山坡荒地
GUX08 广西柳州市融安县浮石东山 276 25． 60 109． 23 山坡荒地
GUX09 广西柳州市融水三河村 140 25． 30 109． 12 山顶
GUX10 广西柳州市融水三河村 132 25． 30 109． 12 山脚
GUX11 广西柳州市融水三河采石场 101 25． 30 109． 13 采石场的山脚下
GUX12 广西南宁市武鸣县里建 78 23． 24 108． 07 山坡荒地
GUX13 广西南宁市武鸣县里建 78 23． 24 108． 07 山坡荒地
GUX14 广西南宁市武鸣县里建 80 23． 22 108． 22 山坡荒地
GUX15 广西南宁市武鸣县里建 81 23． 22 108． 22 山坡荒地
GUX16 广西南宁市武鸣县里建 81 23． 22 108． 22 山坡荒地
GUX17 广西河池市罗城县小长安镇门豆墩 262 24． 51 109． 10 半山上灌丛
GUX18 广西河池市罗城县小长安镇门豆墩 262 24． 51 109． 10 半山上灌丛
GUX19 广西河池市罗城县小长安镇门豆墩 262 24． 51 109． 10 半山上灌丛
GUX20 广西河池市罗城县小长安镇门豆墩 262 24． 51 109． 10 半山上灌丛
GUX21 广西南宁市武鸣县双桥 72 23． 08 108． 15 山坡荒地
GUX22 广西南宁市武鸣县双桥 76 23． 08 108． 07 山坡荒地
GUX23 广西南宁市武鸣县双桥 76 23． 08 108． 07 山坡荒地
GUX24 广西南宁市武鸣县双桥 79 23． 08 108． 07 山坡荒地
GUX25 广西宜州市刘三姐乡下枧河 167 24． 32 108． 40 国道公路边
GUX26 广西宜州市刘三姐乡下枧河 170 24． 32 108． 40 国道公路边
GUX27 广西宜州市刘三姐乡下枧河 130 24． 32 108． 40 石山脚下成片野生群体
GUX28 广西宜州市刘三姐乡下枧河 130 24． 32 108． 40 石山脚下成片野生群体
GUX29 广西宜州市刘三姐乡下枧河 130 24． 32 108． 40 石山脚下成片野生群体
GUX30 广西宜州市刘三姐乡下枧河 147 24． 31 108． 45 石山脚下成片野生群体
GUX31 广西河池市罗城县小长安镇龙腾村 262 24． 51 109． 12 半山灌丛
GUX32 广西河池市罗城县小长安镇龙腾村 262 24． 51 109． 12 半山灌丛
06 西 南 农 业 学 报 27 卷
续表 1 Continued table 1
编号 采集地点 海拔(m) 纬度 N 经度 E 生境
GUX33 广西柳州市融水两江镇霍家村 450 25． 40 109． 27 山顶上灌丛
GUX34 广西柳州市融水两江镇霍家村 404 25． 60 109． 26 山顶上灌丛
GUX35 广西柳州市融水两江镇霍家村 357 25． 30 109． 27 半山上灌丛
GUX36 广西桂林永福 252 25． 10 104． 01 半山上灌丛
GUX37 广西桂林永福 263 25． 10 104． 01 半山上灌丛
GUX38 广西桂林永福 302 24． 59 109． 40 半山上灌丛
GUX39 广西桂林永福 243 25． 40 109． 43 半山上灌丛
GUX40 广西宜州市同德乡天桥村 171 24． 29 108． 27 山坡灌丛
GUX41 广西宜州市同德乡天桥村 171 24． 29 108． 27 山坡灌丛
GUX42 广西河池市巴马县百林乡 652 23． 88 107． 40 山坡灌丛
GUX43 广西河池市巴马县百林乡 631 23． 88 107． 40 山坡灌丛
GUX44 广西凭祥市市郊 226 22． 10 106． 77 山坡荒地
GUX45 广西凭祥市市郊 205 22． 10 106． 77 山坡荒地
GUX46 广西凭祥市夏石镇 289 22． 12 106． 90 山坡荒地
GUX47 广西凭祥市夏石镇 250 22． 12 106． 90 山坡荒地
GUX48 广西柳州市融水下樟坪 138 25． 30 109． 20 国道三叉路口边
GUX49 广西百色市田阳 234 23． 73 106． 95 山坡荒地
GUX50 广西桂林永福泗顶 266 25． 30 109． 31 矿山荒地
1． 2 DNA提取及检测
剥取鲜嫩的心叶，基因组 DNA 采用 Wolact 试
剂盒提取，并用 1 %琼脂糖凝胶电泳检测其纯度。
1． 3 SCoT-PCＲ反应体系及其 PCＲ产物电泳检测
SCoT 反应体系为 20 μl，其中含 10 × buffer
(Mg2 +)2． 0、0． 5 μl DNA 模板(50 ng)、20 μmol·
L －1引物、0． 2 μl TaqDNA 聚合酶(5 U / μl)、4． 0
mmol·L －1 dNTP。采用的 SCoT 扩增程序为:94 ℃
预变性 4 min，95 ℃变性 50 s，50 ℃复性 40 s，72 ℃
延伸 2 min，36 个循环，最后 72 ℃延伸 8 min。PCＲ
产物采用 6 ℅非变性聚丙烯酰胺胶进行电泳分离。
1． 4 条带记录与数据统计分析
SCoT分子标记技术是多位点显性标记技术，将
SCoT扩增产物每一条带视为一个位点，有带记为
1，无带记为 0，从而形成二维数字矩阵，把得到的矩
阵输入 Ntsys软件，通过软件计算遗传相似性系数，
并进行 UPGMA聚类分析。
2 结果与分析
2． 1 SCoT遗传多样性分析
从 46 条 SCoT引物中筛选出扩增结果稳定、条
带清晰和有多态性的引物 15 条。每条引物能在每
个 DNA样品中扩增出的片段大小在 200 ～ 2000 bp
之间，以 250 ～ 1000 bp居多。在供试样品中检测到
位点 336 个，其中多态性位点 284 个，总多态性达到
83． 93 %，每条引物的多态性变幅为 69． 57 % ～
100． 00 %，多态性最高的是引物 SCoT24，达 100． 00
%，多态性最低的是引物 SCoT35，为 69． 57 % (表
2)。每条引物检测的位点数为 17 ～ 30 个，平均位点
数为 22 个，其中多态性位点 16 ～ 26 个，平均为 19
个。总位点数和多态性位点数最多的都是引物
SCoT27。利用 15 条引物对 50 份斑茅资源进行扩增
出的条带分布比较均匀、一致性较好，均获得较好的
扩增结果(图 1)。
2． 2 斑茅无性系间的遗传相似性系数
用 Ntedit软件计算 15 条 SCoT 引物的扩增结
果，供试材料之间的遗传相似系数范围在 0． 65 ～ 0．
81 之间，平均遗传相似性系数为 0． 71。其中相似系
数最低的为 GUX50 和 GUX13 之间，仅为 0． 65;相似
系数最高的为 GUX09 和 GUX10 之间，为 0． 89。绝
大多数来源于相同区域的无性系相似系数高，如
GUX01、GUX02、GUX03、GUX04 来源于桂林市灵川
县，相似系数大于 0． 78;GUX12、GUX13、GUX14、
GUX15、GUX16 来源于南宁市武鸣县，相似系数大
于 0． 75;GUX25、GUX26、GUX27、GUX28、GUX29 来
源于宜州市刘三姐乡下枧河，相似系数大于 0． 76，
说明绝大多数来源于相同区域的斑茅无性系遗传差
异程度较低，遗传亲缘关系近。
161 期 宋焕忠等:广西斑茅遗传多样性的 SCoT标记分析
表 2 多态性 SCoT引物及其扩增结果
Table 2 The polymorphic SCoT primers and their amplification results
引物编号
Primer No．
序列
Sequence
总条带数
Total number of bands
多态性条带数
Number of
polymorphic bands
多态性(%)
Percentage of
polymorphic bands
SCoT1 CAACAATGGCTACCACCA 21 17 80． 95
SCoT2 CCATGGCTACCACCGGCA 17 12 70． 59
SCoT24 ACCATGGCTACCACCGGG 19 19 100． 00
SCoT25 CAACAATGGCTACCACCC 20 17 85． 00
SCoT26 CAACAATGGCTACCAGCA 28 25 89． 29
SCoT27 ACGACATGGCGACCCACA 30 26 86． 67
SCoT28 CAACAATGGCTACCACGT 25 23 92． 00
SCoT29 ACCATGGCTACCACCGCA 19 17 89． 47
SCoT30 CAACAATGGCTACCAGCC 19 18 94． 74
SCoT31 GCAACAATGGCTACCACC 28 21 75． 00
SCoT35 ACCATGGCTACCACCGCC 23 16 69． 57
SCoT36 ACCATGGCTACCACCGTC 24 17 70． 83
SCoT37 ACGACATGGCGACCACGT 18 16 88． 89
SCoT39 ACGACATGGCGACCGCGG 22 18 81． 82
SCoT42 CCATGGCTACCACCGCAC 23 20 86． 96
平均 Mean － 22 19 83． 93
总数 Total － 336 284 －
图 1 斑茅无性系 SCoT29 引物的扩增产物 PAGE电泳图
Fig． 1 The polyacrylamide gel electrophoresis result for amplification result of SCoT29 primer for Erianthus arundinaceus (Ｒetz．)Jesw． clones
2． 3 斑茅无性系间的聚类分析
根据 50 份斑茅无性系材料在检测的 15 条
SCoT引物 336 个遗传位点上的相关性，以“0，1”数
据计算斑茅无性系间相似系数生成的相似系数矩
阵，应用 UPGMA 进行聚类，构建 50 份斑茅无性系
的分子系统树。从 SCoT 标记聚类图来看，在相似
系数 0． 73 的水平，可以将 50 份材料分成 4 种类型。
GUX50、GUX49、GUX45 为第Ⅰ类;GUX48 为第Ⅱ
类;GUX38 为第Ⅲ类;GUX01、GUX02、GUX03 等 45
份为第Ⅳ类。在第Ⅰ类中，3 份斑茅无性系分别采
自桂林、百色、凭祥，来源区域不同;第Ⅱ类和第Ⅲ类
都只有 1 份斑茅无性系。
在第Ⅳ类中，在相似系数 0． 76 的水平，可以分
成 6 种类型。GUX01、GUX02、GUX03 等 8 份无性系
26 西 南 农 业 学 报 27 卷
图 2 50 份斑茅无性系的 SCoT标记聚类图
Fig． 2 Dendrogram of fifty Erianthus arundinaceus (Ｒetz．)Jesw． Clones based on SCoT markers
为 A 类;GUX05、GUX034、GUX036 等 21 份无性系
为 B类;GUX11、GUX25、GUX27 等 6 份无性系为 C
类;GUX40、GUX41、GUX42 等 6 份无性系为 D 类;
GUX18、GUX20 为 E 类;GUX44 和 GUX47 为 F 类。
通过对该聚类图进行分析可发现，在第Ⅳ类中，绝大
多数来源于同一地区的部分斑茅无性系聚在同一
类，呈现出一定的地域性分布规律［14 ～ 15］。列如，来
源于桂林市灵川县的 GUX01、GUX02、GUX03、
GUX04 归在 A 类中;来源于河池市的 GUX31、
GUX32、GUX33 归在 A 类中;来源于柳州市融安和
融水县的 GUX5、GUX6、GUX7、GUX8、GUX9、GUX10
归在 B 类中;来源于南宁市武鸣县的 GUX12、
GUX13、GUX14、GUX15、GUX16、GUX21、GUX22、
GUX23、GUX24 归在 B 类中;来源于宜州市刘三姐
乡下枧河的 GUX25、GUX26、GUX27、GUX28、GUX29
归在 C 类中;来源于宜州市同德乡天桥村 GUX40、
GUX41 和来源于河池市巴马县百林乡 GUX42、
GUX43 归在 D类中。但是也有少数无性系列外，例
如来自广西河池市罗城县小长安镇的 GUX17 和
GUX19 归在 B类，而 GUX18 和 GUX20 归在 E类。
3 讨 论
目前，SCoT 已应用于农作物的遗传多样性研
究，研究结果表明 SCoT 技术是一种有效研究农作
物遗传多样性的分子标记系统［6 ～ 13］。基因组有很
多基因，因而 SCoT 引物在基因组上有多个结合位
点，SCoT 单引物在 PCＲ 反应中同时充当上下游引
物的角色，从而使得那些较近而又反向结合的引物
结合位点之间的片段得以有效扩增，有的扩增是在
一个基因中的第一个外显子中进行，有的则跨越相
邻的内含子进行，从原理上可以产生相当丰富的多
态性［16］。本研究应用 15 条 SCoT 引物对广西采集
的 50 份斑茅无性系进行遗传多样性分析，共检测到
336 个位点，其中多态性位点 284 个，总多态性达到
83． 93 %，显现出较高的多态性检出率，同时也表明
斑茅无性系具有丰富的遗传多样性。通过对 SCoT
分子标记数据的相似性分析和遗传聚类分析，反映
出无性系间的遗传分化与地理分布的远近呈明显相
关性，因此 SCoT 标记是研究斑茅遗传多样性非常
有效、可靠的分子标记。
运用现代分子标记技术从 DNA 水平上揭示遗
传变异，反映遗传背景差异，能够有效、真实地反映
种质资源的遗传变异和亲缘关系［17］。通过对 SCoT
标记数据作分子聚类分析，显示出广西斑茅无性系
的聚类呈现出一定的地域性分布规律。在研究中，
发现来源于桂林市灵川县的 4 份无性系归在同一
类;来源于河池市的 3 份无性系归在同一类;来源于
柳州市融安和融水县的 6 份无性系归在同一类;来
361 期 宋焕忠等:广西斑茅遗传多样性的 SCoT标记分析
源于南宁市武鸣县的 9 份无性系归在同一类;来源
于宜州市刘三姐乡下枧河的 5 份无性系归在同一
类;来源于宜州市同德乡天桥村的 2 份无性系和来
源于河池市巴马县百林乡的 2 份无性系归在同一
类。但是也有少数无性系列外，例如来自广西河池
市罗城县小长安镇的 4 份无性系，GUX17 和 GUX19
归在 B类，GUX18 和 GUX20 归在 E 类。推测可能
是由于斑茅在进化过程中受到自然选择，其结果使
得个体中所发生的不定向变异造成群体遗传结构的
定向变异，这样经过长时间的进化演变，同一地区的
大部分斑茅无性系基因型就可能趋于相似［14］。但
是也有少数地方的斑茅无性系分散且无法归为一
类，其原因可能是基因突变及由于花粉串粉而导致
天然杂交。从而证明，使用分子聚类分析能显现无
性系间的亲缘关系，有利于发现新的遗传变异，有助
于无性系之间的区分。
4 结 论
SCoT标记技术具有较高的多态性检出率，能够
客观准确地检测到斑茅无性系内较丰富的遗传多态
性，相似性分析和遗传聚类分析表明斑茅具有丰富
的遗传多样性和明显的地域分布规律，表明该技术
作为一种目标分子标记技术，为斑茅及其他物种的
研究提供了一种简单、可靠、快速、准确的分子标记
新技术。
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(责任编辑 温国泉)
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