全 文 ：第 23卷第 5期 西　南　农　业　大　学　学　报 Vol.23 ,No.5
2001年 10月 Journal of Southwest Agricultural University Oct.2001
文章编号:1000-2642(2001)05-0418-04
魔芋种质资源的 RAPD分析
张玉进1 ,张兴国1＊ ,刘佩瑛1 ,冯村健2
(1.西南农业大学 园艺系 ,重庆　400716;2.河南省农业学校 园艺系 ,河南 中牟　451400)
摘要:用 40 个随机引物(10-mers)对 22份魔芋资源材料的染色体组 DNA进行 PCR扩增 , 有 9个引物能在全部材料中
扩增出 84条重视性好且稳定的 DNA谱带 , 其中 77 条具多态性。采用 UPGA软件对扩增产物进行聚类分析表明 , 风岚
野魔芋(Amorphophallus spp)、兴仁黄魔芋(A.spp)及罗悃魔芋(A.spp)亲缘关系最近 , 花魔芋(A.Konjac K.Koch)与白魔
芋(A.albus Liu et Chen)关系次之 ,而东京魔芋(A.tokinensis Engl et Gehrm)及(A.dunnii Tutcher)与花魔芋 、白魔芋关系
较远。根据聚类结果可把 22份魔芋材料划分为5 个组 , 该结果为整理我国魔芋资源分类提供了分子水平上的依据。
关　键　词:魔芋;RAPD;亲缘关系
中图分类号:S 632.302　　　　　　文献标识码:A
RAPD ANALYSIS OF AMORPHOPHALLUS GERMPLASMS
ZHANG Yu-jin1 , ZHANG Xing-guo1＊, LIU Pei-ying1 , FENG Cun-jian2
(1.Department of Horticulture , Southwest Agricultural University , Chongqing 400716 , China;2.Departrent of Horticulture ,Henan Agricultural
College , Zhongmu Henan , 451400 , China)
Abstract:The genomic DNAs isolated from 22 Amorphophallus species/ accessions were used to analyze the genetic relationship among them by
RAPD technique.Of 40 decamer nucleotide primers screened , 9 showed consistent banding patterns and amplifications in all the materials tested
and produced 84 bands , of which 77 appeared to be polymorphic.The 22 species/ accession were clustered into 5 groups by UPGA(unweighted
pair-group average).The classifications tree showed that the topology of the tree portrayed the relationship among the species.Three successions
cultivated in Guizhou were most closely related.A.konjac and A.albus were shown to be closely related genetically.A.konjac appeared to be
the most distant species from A.tokinensis , followed by A.dunnii.Such results are believed to provide molecular biological information for sort-
ing out Amorphophallus resources in China.
Key words:Amorphophallus;RAPD;genetic relationship
　　魔芋为天南星科魔芋属(Amorphophallus Blume)
多年生草本 ,是南方诸省的重要经济作物。我国具有
丰富的魔芋种质资源 ,已发现 24个种[ 1] 。魔芋传统
分类主要基于对叶片 、叶柄 、块茎 ,尤其是对佛焰苞等
花器官的形态观察 ,但由于魔芋以块茎繁殖 ,地区 、国
际间资源交流困难 ,容易出现同种异名 、同名异种现
象。再者 ,魔芋生育期长 ,且存在“花叶不见面”现象 ,
花器官等形态易受环境或地理条件影响而发生变化 ,
给魔芋属分类及资源开发利用带来一定困难。
RAPD是建立在 PCR技术基础之上的一种分子
标记技术 ,可直接反映染色体组 DNA多态性 。它具
有操作简便 、迅速 ,不受取样环境 、时间 、器官限制且
准确性高等优点 ,被广泛用于多种植物种属资源的鉴
定和分类[ 2] ,但尚未有关魔芋资源 RAPD 分析的报
繱收稿日期:2001-06-16基金项目:国家自然科学基金项目(39670513);教育部博士学科点基金资助项目(950605)作者简介:张玉进(1966-),男 ,河南新乡人 ,现为河南职业技术师范学院讲师 ,从事植物分子生物学研究。＊为通讯作者。
DOI :10.13718/j.cnki.xdzk.2001.05.011
道。为了探讨魔芋资源分类的新途径 ,更好地研究和
利用我国魔芋资源 ,该文采用 RAPD技术分析了我国
魔芋主要栽培种之间的亲缘关系。
1　材料与方法
1.1　材料
该试验所用的 22份魔芋材料均取自西南农业大
学魔芋资源圃 ,详见表 1。
表 1　试验用的魔芋资源材料
编号 中文名 种和栽培种名称 来源
1 黑杆花魔芋 A.konjac cv Black Stem Elephant Foot Yam Fujan
2 花杆花魔芋 A.konjac cv Dot Stem Elephant Foot Yam Fujan
3 紫斑花魔芋 A.konjac cv Purple Dot Elephant Foot Yam Fujan
4 糯花魔芋 A.konjac cv Glutinous Elephant Foot Yam Yunan
5 万源花魔芋 A.konjac cv Wanyuan Elephant Foot Yam Sichuan
6 屏山白魔芋 A.albus cv Pingshan Elephant Foot Yam Sichuan
7 炎山白魔芋 A.albus cv Yanshan Elephannt Foot Yam Sichuan
8 个旧花魔芋 A.konjac cv Gejiu Elephant Foot Yam Yunan
9 罗悃魔芋 A.spp Guizhou
10 风岚野魔芋 A.spp Guizhou
11 兴仁黄魔芋 A.spp Guizhou
12 龙陵黄魔芋 A.spp Yunan
13 金平黄魔芋 A.spp Yunan
14 思茅甜魔芋 A.spp Yunan
15 南蛇棒 A.dunnii Guizhou
16 田阳魔芋 A.corrugatus Guangxi
17 西盟魔芋 A.krausei Yunan
18 滇魔芋 A.yunnanesis Yunan
19 江城魔芋 A.spp Yunan
20 保山魔芋 A.spp Yunan
21 东京魔芋 A.tokinensis Yunan
22 日本农林
二号花魔芋
A.konjac cv Japanese Agriculture Forest
Wood No2
Japan
　
1.2　DNA的提取
魔芋染色体组 DNA 的提取采用 CTAB 法[ 3] 。50
mg 块茎切碎装入 1.5 ml离心管 ,加 0.1 ml DNA提取
液(2%CTAB ,1.4 mol/L NaCl , 0.02 mol/L EDTA , 0.1
mol/LTris-HCl 0.2%巯基乙醇 pH 8.0),将离心管浸
入液氮中速冻 , 用磨砂玻棒捣碎材料;再加 0.5 ml
60℃预热的 DNA提取液 ,混匀 , 60℃水浴保温 1h;加
等体积CI混匀 ,室温下10000 r/min离心 15 min;取上
清液加2/3体积冷异丙醇混匀 ,于 4℃下 12000 r/min
离心 2 min ,弃上清;用 70%冷乙醇洗沉淀 3次 ,干燥
后加 200 μl TE 缓冲液(10 mmol/L Tris -HCl , 1.0
mmol/L EDTA),4℃溶解备用。
1.3　PCR反应条件
随机引物为公司 Cybersyn产品的 Cy 04 ,Cy 05两
组 ,每组各 20个引物。Taq酶 、MgCl2 和 10×buffer为
Sangon公司产品 。反应体积 25 μl ,组成为:10 mmol/L
Tris-HCl(pH 8.3), 50 mmol/L KCl , 200 μmol/L
dNTP ,0.37 μmol/L 引物 , 2 mmol/L MgCl2 , DNA 模板
30 ng 。PCR反应在 PCR-90AD型扩增仪中进行 。反
应程序为 93℃1 min ,36℃1 min ,72℃2 min ,40个循
环 ,最后在 72℃延伸 10 min。
扩增产物在 1.2%琼脂糖凝胶中电脉分离并经
溴化乙锭染色 ,紫外灯下观察拍照。每个反应重复 2
次以上 ,选择在全部供试材料中扩增出 DNA 带的引
物作为有效引物 ,其产物用作分析。按凝胶同一位置
上 DNA带的有无进行统计 ,有带记做“ 1 ,无带记做
0”。利用 UPGA(Unweighted Pair Group Average)程序进
行数据分析 ,首先计算出个材料间的相似距离 ,然后
获得相应的亲缘关系系统图。
2　结果与分析
2.1　DNA扩增结果
利用 40 个 10-mers引物对 22份魔芋资源材料
进行PCR扩增 ,其中 8个引物无扩增产物 ,占引物总
数的 20%;23个引物在部分材料中有扩增带(图 1-
A),占引物总数的 57.5%;其余 9个引物在全部材料
中均扩增出 DNA 带 ,占引物总数的 22.5%。9 个引
物共扩增出 84条明亮且稳定的谱带(图 1-B),其中
77条表现多态性 ,占总带数的 91.67%,其余 7 条带
为单型性 ,为22份魔芋材料所共有 。
2.2　RAPD聚类分析
对 9个引物所扩增产物进行聚类分析 , 得到 22
份魔芋资源材料的相似距离矩阵(表 2)。从该表可
知:风岚野魔芋与兴仁黄魔芋间相似距离最小 ,说明
二者亲缘关系最近;花杆花魔芋 、糯魔芋和万源花魔
芋三者 ,屏山白魔芋与炎山白魔芋间分别也有较近的
419第 23卷第 5期　　　　　　　　　张玉进等　魔芋种质资源的 RAPD分析
亲缘关系 。而东京魔芋与花魔芋 、白魔芋的各份资源
材料间有较远的亲缘关系;糯魔芋与贵州的 3份材料
(罗悃魔芋 、风岚野魔芋和江诚魔芋)以及块茎呈黄色
的田阳魔芋 、金平魔芋和南蛇棒均有较远的亲缘关
系。
由相似距离矩阵所获得的魔芋资源间的聚类图
(图 2)表明 , 22 份魔芋资源材料可划为 5个组 ,第 1
组包括15个材料 ,可再分为 3 个亚组 ,用 A , B , C 表
示 ,A亚组有黑杆花魔芋 、花杆花魔芋 、紫斑花魔芋 、
糯魔芋 、万源花魔芋 、个旧花魔芋 、保山魔芋 、日本农
林二号花魔芋 、屏山白魔芋和炎山白魔芋 10个材料;
B亚组包括龙陵黄魔芋 、西盟魔芋 、田阳魔芋和金平
魔芋4个材料;C 亚组有思茅甜魔芋 1个材料 。第 2
组包括滇魔芋和江城魔芋 2个材料。第 3组包括罗
悃魔芋 、风岚野魔芋和江诚魔芋 3个材料。第 4和第
5组各有 1个材料 ,分别为南蛇棒和东京魔芋。
表 2　魔芋资源的相似距离矩阵
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
1
2 3.32
3 3.16 3.00
4 4.00 2.24 3.16
5 4.12 2.45 3.00 2.24
6 4.12 4.00 3.87 3.87 3.16
7 4.47 4.12 4.24 4.21 3.61 2.65
8 4.21 3.87 3.74 3.74 3.00 3.00 2.83
9 5.00 5.66 4.80 5.74 5.29 5.10 5.00 4.36
10 5.39 6.00 5.20 6.08 5.66 5.48 5.39 4.80 2.45
11 5.18 6.08 5.29 6.16 5.74 5.57 5.48 4.90 2.24 1.73
12 4.17 5.20 4.24 5.29 4.80 4.36 4.47 4.47 5.00 5.00 5.10
13 4.58 5.10 4.36 5.20 4.69 4.47 4.58 4.36 4.69 4.47 4.80 3.87
14 4.90 5.00 4.24 4.90 4.58 4.36 4.47 4.24 5.20 5.39 5.66 4.69 4.12
15 5.39 5.83 5.39 5.92 5.48 5.66 5.57 5.00 4.47 4.69 4.58 5.39 4.69 5.39
16 4.47 5.20 4.69 5.29 4.80 4.12 4.24 4.47 5.00 5.20 5.29 3.74 4.12 4.69 5.00
17 4.90 5.20 4.69 5.29 4.80 4.36 4.69 4.47 5.20 5.00 5.29 3.46 3.87 4.69 5.39 4.00
18 5.10 5.74 5.10 5.83 5.39 5.00 5.10 4.69 4.58 4.58 4.69 4.69 4.36 5.10 4.58 4.24 4.24
19 5.39 5.48 5.20 5.57 5.10 4.69 4.58 4.58 4.47 4.90 4.80 5.20 4.69 5.20 4.90 4.58 4.80 4.12
20 5.00 4.90 4.58 4.80 4.24 4.21 4.80 3.87 4.69 4.90 5.00 4.58 4.69 5.00 5.29 5.00 4.36 4.58 4.69
21 5.74 6.16 5.57 6.08 5.83 5.66 5.57 5.57 5.10 5.10 5.20 5.39 4.90 5.57 5.48 5.00 5.20 4.58 4.47 5.29
22 6.20 4.69 4.36 4.58 4.00 4.47 5.00 4.12 5.10 5.10 5.20 4.58 4.90 4.80 5.66 5.20 5.00 4.80 5.10 3.16 5.29
3　讨论
RAPD分析由于其快速 、简便而得到广泛应用 、
并已在多种植物类群 、品种 、种乃至属间的系统分类
等研究中获得满意结果[ 9] 。该试验对 22份魔芋资源
材料的 RAPD聚类分析结果与形态学等分类结果基
本吻合。从魔芋不同种的水平上看:西盟魔芋和田阳
魔芋聚类于同一亚组 ,东京魔芋 、南蛇棒和滇魔芋相
聚较近 , 并且远离花魔芋 ,这与 W.Hetterscheid 、李
恒[ 1]的形态分类相一致;白魔芋与花魔芋之间虽然形
态特征差异较大 ,但前人做的种间杂交[ 3] 、可溶蛋白
和同工酶电泳[ 4]以及染色体核型分析[ 3]等都已证明
二者亲缘关系较近 ,这与 RAPD 聚类结果极为一致 。
从栽培种水平上看 , 2份白魔芋(屏山白魔芋和炎山
白魔芋)相聚较近;8 月份花魔芋栽培种(黑杆花魔
芋 、花杆花魔芋 、紫斑花魔芋 、糯魔芋 、万源花魔芋 、个
旧花魔芋 、保山魔芋 、日本农林二号花魔芋)较近地
聚在一起。其中日本农林二号花魔芋是由日本花魔
芋和中国花魔芋杂交所得 ,其基因型仍属花魔芋 ,在
聚类图上较远地与其他花魔芋栽培种聚在第 1组 ,说
明 RAPD技术能够客观地反映魔芋不同种和不同栽
培种之间的亲缘关系 ,可以作为探讨魔芋种质资源亲
缘关系和系统分类的手段 。
RAPD技术不仅可明确已定名魔芋资源间的亲
缘关系 ,对尚未确定其分类地位的资源材料的归属问
题也可提供有益的参考。该试验有 8份材料尚未定
学名 ,它们是保山魔芋 、龙陵黄魔芋 、思茅甜魔芋 、金
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平黄魔芋 、江城魔芋 、罗悃魔芋 、风岚野魔芋和兴仁黄
魔芋 ,这些材料在我国魔芋生产 、加工等方面有较重
要的经济价值 ,亟需明确其分类地位 ,以便于进一步
的开发应用和研究。从该试验结果看:保山魔芋应属
于花魔芋;江城魔芋是滇魔芋的近源材料;龙陵黄魔
芋 、金平黄魔芋属于块茎呈黄色为基本特征的 B 亚
组 ,可能分别为西盟魔芋和田阳魔芋的近源材料;思
茅甜魔芋可能不属于花魔芋 ,而与 B 亚组有较近的
亲缘关系;罗悃魔芋 、风岚野魔芋和兴仁黄魔芋亲缘
关系最近 ,它们是否应为一个独立的种 ,有待进一步
研究 。
综上所述 , RAPD分析能够在 DNA水平进行魔芋
资源材料之间亲缘关系的研究 ,而且方法简便 、结果
直接客观 ,为解决魔芋资源分类困难和命名混乱现象
提供了一条可行途径 。
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-274.
(上接第 417页)
3　讨论
MS基本培养基作为马铃薯脱毒试管苗的生产基
本培养基 ,不少研究者在试验中也用到 1/2 MS培养
基 ,但是并没有说明原因 ,该研究结果显示 , 1/2 MS
培养基对部分品种的快繁和壮苗培养是有效的。由
于MS培养基成分对提高马铃薯脱毒试管苗快繁和
壮苗 、节约成本有着比较重要意义 ,所以可以进一步
加强对该方面的研究 ,筛选出适合于大多数品种的培
养基 。
B 9是马铃薯壮苗培养有效的外源调节物质[ 7] ,
通过对不同品种 3种 B 9 浓度下培养苗各生物性状
的比较 ,结果显示 ,低浓度的 B 9有利于脱毒试管苗
苗重和株高 ,高浓度的 B 9 对茎节数增加有效 。同
时 ,在研究中发现 ,部分品种的培养苗苗重 、株高 、茎
节在 B 9为低浓度 5 mg/L 及高浓度 25 mg/L的情况
下所测数据高于 15 mg/L ,其原因有待进一步探讨。
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