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云南昭通野生紫丁香蘑群体的遗传多样性分析



全 文 :·食用菌· 北方园艺2015(17):132~136
第一作者简介:魏海莲(1989-),女,硕士研究生,研究方向为微生
物学。E-mail:771453668@qq.com.
责任作者:李翠新(1972-),女,博士,副教授,研究方向为微生物学
与森林保护学。E-mail:cuixinheli@163.com.
基金项目:云南省优势特色重点学科生物学一级学科建设资助项
目(50097505);云南省应用基础研究计划资助项目(2011FZ141);
西南地区生物多样性保育国家林业局重点实验室开放基金资助项
目(KL200707);云南省高校特色专业建设点资助项目(50116001)。
收稿日期:2015-05-28
DOI:10.11937/bfyy.201517035
云南昭通野生紫丁香蘑群体的遗传多样性分析
魏 海 莲,刘 志 曦,张 婉 洁,何   德,李 翠 新,马   建
(西南林业大学 生命科学学院,云南 昆明650000)
  摘 要:以采自云南昭通的66株野生紫丁香蘑(Lepista nuda,L.nuda)为研究对象,分析了
其ITS序列及其单核苷酸多态性(SNP)。结果表明:经结合形态和分子水平的鉴定,确定所采的
野生蘑菇为紫丁香蘑;66个紫丁香蘑的ITS序列长度变化范围为666~671bp,ITS1为241~
244bp,5.8S为155bp,ITS2为267~275bp,G+C含量的变化范围为41.5%~42.4%,所有样本
的平均遗传距离为0.003 0;通过序列比对,共筛选出7个SNP位点,单突变位点3个,简约信息
位点4个;转换与颠换的比值R为0.672;该群体的核酸多态性指数Pi为0.002 91,每位点核苷
酸多态性指数Theta(per site from Eta)为0.002 36。采用邻接法(neighbour joining,NJ)构建的系
统发育树分支支持率低,表明群体内各菌株遗传距离小,该群体的遗传多样性丰度较低。综上说
明云南昭通野生紫丁香蘑群体的遗传多样性水平很低,需要加强保护。
关键词:紫丁香蘑;ITS;SNP;遗传多样性
中图分类号:S 646.1+9 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2015)17-0132-05
  紫丁香蘑(Lepista nuda)又名紫晶蘑、裸口蘑[1]。分
布于我国黑龙江、福建、青海、新疆、西藏、山西等地区。
可食用,菌肉厚,具香气,味鲜美,是优良食药用菌[2]。子
实体中含有人体必需氨基酸,维生素及矿质元素,具有
较高的营养价值。紫丁香蘑内含丰富的维生素B1、硬脂
酸、神经酰胺和麦角甾醇类化合物;其子实体提取物能
抑制癌细胞、病毒、并能调节机体正常的糖代谢,促进神
经传导[3-4]。用此菌所做的抗癌试验表明,对小白鼠肉
瘤180的抑制率为90%,对艾氏癌的抑制率为100%[5]。
为了保护和开发利用这一优良的食药用真菌资源,需要
进一步了解其群体结构、遗传多样性及其群体演化历
史,这对其保护与可持续利用具有重要意义。
遗传多样性是种质资源保护的核心,体现了物种对
环境变化的适应能力和开发利用的潜力。核糖体DNA
内转录间隔区(nuclear ribosomal internal transcribed
spacers,nrDNA ITS)是核糖体基因中位于核糖体18S、
5.8S和28S之间的转录间隔区的DNA片段,包含被
5.8SrDNA片段所分隔的ITSl和ITS2两个片段。由于
转录间隔区内多为中性碱基突变,使得nrDNA ITS受到
的选择压力较小,具有相对较快的进化速率,能为研究
真菌的分类鉴定和分子检测提供丰富的遗传信息[6]。
单核苷酸多态性(SNP)是指生物基因组水平上由单个核
苷酸的变异所引起的DNA序列多态性[7]。SNP是目前
所有分子标记中多样性最丰富的标记,是继以RFLP(限
制片段长度多态性)、SSR(简单序列重复标记)为代表的
第一、二代分子标记之后的最新一代分子标记[8]。SNP
能够广泛用于遗传多样性研究,对于资源保存、种质利
用有重要意义。
该研究对采自云南省昭通市昭阳区三甲村附近山
上的66个样本进行群体ITS序列测定和分析,通过单
核苷酸多态性(SNP)研究了昭通紫丁香蘑群体ITS序列
碱基群体内变异,构建系统发育树进行聚类与遗传多样
性分析。为菌种的选育、引种栽培、遗传多样性等研究
提供基础。
1 材料与方法
1.1 试验材料
供试材料为采自云南省昭通市昭阳区三甲村附近
山上的66株野生紫丁香蘑,形态上初步判断为紫丁香
蘑(图1)。
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图1 云南昭通采集的野生紫丁香蘑
Fig.1 L.nudacolected from Zhaotong,Yunnan
1.2 试验方法
1.2.1 DNA提取 采用CTAB法提取紫丁香蘑子实
体全基因组DNA[9]。将DNA溶于TE溶中,终浓度为
50ng/μL,于-20℃保存备用。
1.2.2 PCR扩增及测序 用2×含染料高保真Taq酶
预混PCR反应体系(含优化浓度的GenStar HiFi Taq
DNA Polymerase、dNTPs、Mg2+、反应缓冲液和稳定剂等
成分,北京康润诚业生物科技有限公司),利用真菌通用
引物ITSl(5′-TCCGTAGGTGAACCTGCGG-3′)和ITS4
(5′-TCCTCCGCTTATTGATATGC-3′)扩增rDNA ITS片
段(引物由上海生物工程公司合成)。反应体系35μL:
DNA 模板1μL,ITS1、ITS4 0.7μL,2×HiFi Taq
PCRStarMix 17.5μL,ddH2O 15.1μL。ITS片段扩增反
应程序采用94℃预变性2min,94℃变性1min,55℃退
火1min,72℃延伸1min,34个循环后,72℃延伸8min。
扩增得到的PCR产物经琼脂糖凝胶电泳检测合格后,由
北京六合华大基因科技股份有限公司完成测序。为避
免误差所有片段采用双向测序。
1.2.3 序列分析 将测序所得序列用BioEdit[10]进行序
列查看;用Contig[11]进行序列拼接并人工校正,在NCBI
数据库中进行BLAST搜索,在分子水平鉴定所得菌株情
况。用ClustalX[12]进行序列比对,利用 MEGA 5.05[13]软
件分析碱基组成,计算群体平均遗传距离,用DNAsp[14]软
件分析确定SNP位点,分析样本单核苷酸多态性。
1.2.4 聚类和遗传多样性分析 将菌株序列与从
GenBank数据库中获得的其同科不同属的Colybia
cirrhata(登录号DQ830804)、Clitocybe dealbata(登录号
JF907804)序列,运用Clustalx软件进行序列排比,生成
Phylip格式文件,使用Phylip[15]软件构建系统发育树。
用Seqboot程序优化系统树,通过自举分析(boostrap)进
行置信度检测,自举支持率为1 000次。序列间进化距
离根据Kimura-2参数遗传距离模型计算,用Neighbor
程序(邻位相接法)构树。
2 结果与分析
2.1 DNA提取、PCR扩增及测序鉴定结果
由图2可知,提取时未特意除去RNA,RNA残留较
多。得到的野生紫丁香蘑菌株DNA约23 130bp,DNA
电泳条带清晰,DNA的纯度、浓度及产率都较高,可用于
PCR扩增。
  注:M为琼脂糖凝胶电泳的分子量标准。下同。
Note:M is standard of molecular weight in agarose gel dectrophore-
sis.The same below.
图2 部分样品总基因组DNA检测电泳图
Fig.2 Part of electrophoresis to detect DNA extraction
图3 部分ITS扩增产物电泳图
Fig.3 Part of ITS amplification products electrophoresis
由图3可知,PCR产物分子量相同,长度在700bp
左右。经测序后,所得序列在NCBI中Blast,Blast结果
hit中紫丁香蘑序列一致性达99%,E value(期望值)为0,
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LANDEWEERT等[16]认为通过ITS序列比对,序列一
致性≥99%,为相同种;序列一致性>95%,<99%,为相
同属;序列一致性≤95%,为相同科。该试验Blast结果
显示,供试菌株与紫丁香蘑的序列一致性达99%,结合
形态上的鉴定,确定所采的野生蘑菇为紫丁香蘑。
2.2 ITS序列分析
由表1可知,软件 MEGA 5.0分别对ITS、ITSl、
5.8S、ITS2序列的长度、4种碱基的含量、G+C的含量
进行统计分析。由表1可以看出,ITS长度有12bp长
度的变化。ITS序列中G+C含量变化范围为41.5%~
42.4%,其中5.8SG+C含量相对ITS1,ITS2较高。
ITS1、5.8S、ITS2中碱基T含量都较高。MAGE 5.0计
算得出所有样本在内的遗传距离变化范围在0~0.009 7
之间,平均遗传距离为0.003 0。群体内各个体之间遗传
距离较小。
表1 紫丁香蘑ITS序列长度及碱基组成
  Table 1 The length and base composition of
L.nudain ITS sequence
序列
Sequence
长度
Length/bp
C/% G/% A/% T/% G+C/%
ITS  666~671 20.0~20.3 21.5~22.1 24.8~25.7 32.5~33.0 41.5~42.4
ITS1  241~244 18.8~19.3 20.3~21.0 24.5~25.2 34.9~36.0 39.1~40.3
5.8S 155  21.9  23.2  27.1  27.7  45.1
ITS2  267~275 19.8~20.2 21.3~22.9 23.5~25.3 33.6~34.0 41.1~43.1
2.3 ITS序列单核苷酸多态性(SNP)分析
试验中HiFi Taq DNA Polymerase的保真性能约为
普通Taq DNA Polymerase的3~4倍,错配率可降到
10-6碱基/循环数,大大降低了PCR扩增出错的可能性。
通过序列比对,共筛选出7个SNP位点,3个为单突变
位点,4个为简约信息位点。
表2 紫丁香蘑ITS序列变异位点与碱基替换
  Table 2 Variable sites and base substitution of
L.nudain ITS sequence
序列
Sequence
保守位点
Conserved
sites
变异位点
Variable
sites
简约信息位点
Parsimony
informative site
单突变位点
Singleton
sites
转换碱基对
Conversion
base pairs
颠换碱基对
Transversion
base pairs
ITS  661  7  4  3  2  5
ITS1  237  4  2  2  0  4
5.8S 155  0  0  0  0  0
ITS2  264  3  2  1  2  1
  由表2可以看出,SNP位点均在ITS1、ITS2区段,
5.8S为保守序列,未发生单核苷酸突变现象。SNP位点
中2个C/G颠换的位置分别在ITS1区,ITS2区,1个
A/C颠换位点在ITS1区,2个G/T颠换位点在ITS1
区,2个G/A转换位点在ITS2区,ITS序列中发生转换
与颠换的比值R为0.672。该群体的核酸多态性指数
Pi为0.002 91,每位点核苷酸多态性指数Theta(per site
from Eta)为0.002 36,说明该群体的DNA遗传多样性
的丰度较低。
  注:树节点处数字标注为支持率,由1 000次bootstrap估算,端点处
数字标注为菌株编号。
Note:The digital mark at node is support rate,by 1 000bootstrap
estimates,endpoint numerals is strain No.
图4 基于ITS序列构建的NJ系统发育树
Fig.4 NJ phylogenetic tree constructed based on ITS sequence
2.4 聚类和遗传多样性分析
由图4可知,该群体各样本在系统树上基本可分为
A、B两大分支,但支持率仅为39.2%;A又分为A1、A2
两支,但支持率也仅为33.2%;以上几大支之内的分支
支持率更是偏低,有的甚至低至0.2%。支持率低说明
置信度低,也说明群体内各菌株的进化关系并不明显,
群体内各菌株之间遗传距离太小,进化树不能很好地反
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映该群体各菌株间的进化关系。结合以上对核苷酸多
态性的分析,进一步说明该群体内遗传多样性丰度低。
3 结论与讨论
紫丁香蘑作为珍稀的食药用真菌,国内外对紫丁香
蘑的研究主要集中在菌丝生物学特性[17]、化学成分[18]、
食药用价值[19]、驯化栽培[20]等方面的研究。分子研究
比较缓慢,国内外相关的研究较少,李萌伟等[21]获得了
紫丁香蘑的最佳ISSR-PCR 反应体系(25μL),包括
1.5UTaq DNA聚合酶、2.5mmol/L Mg2+、0.2mmol/L
dNTP、0.15μmol/L引物、160ng模板DNA,最佳反应
循环数为37。其研究结果为进一步采用ISSR分子标记
方法研究紫丁香蘑的遗传多样性提供了研究基础。
LEE等[22]通过RAPD和ITS序列分析了紫丁香蘑、肉
色香蘑和花脸香蘑的遗传变异。用RAPD分析分别计
算了10株紫丁香蘑的种内遗传差异范围为0%~
21.6%,10株花脸香蘑种内遗传差异范围为16.93%~
24.82%,10株肉色香蘑为20.62%~25.54%,花脸香蘑
和肉色香蘑的种间遗传差异为23.49%;基于ITS1和
ITS2区域测序分析了6株紫丁香蘑的种内遗传差异范围
为1.58%~11.47%,紫丁香蘑和花脸香蘑种间遗传差异
为3.83%~12.88%,紫丁香蘑和肉色香蘑7.11%~
15.61%,花脸香蘑和肉色香蘑为4.79%。研究结果显示,
RAPD和ITS测序可以用于开发分子遗传标记和不明香
蘑属物种的筛选。
该研究中紫丁香蘑群体内平均遗传距离为0.003 0,
遗传距离变化范围为0~0.009 7,遗传距离较近。由于
采样地点较为集中,群体样本内的遗传多样性丰度也较
低,因此该地区紫丁香蘑在采集过程中应关注种质保护
问题,切勿过度滥采,否则极易造成资源的枯竭。紫丁
香蘑群体间遗传多样性的研究目前尚鲜见报道。因而
对紫丁香蘑群体遗传多样性,不同居群间的遗传多样性
更深入的研究,对这一珍稀食药用菌的进一步开发利
用,种质资源的保护具有重要意义。
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Analysis of Genetic Diversity of Wild Lepista nuda Population From Zhaotong,Yunnan
WEI Hailian,LIU Zhixi,ZHANG Wanjie,HE De,LI Cuixin,MA Jian
(Colege of Life Science,Southwest Forestry University,Kunming,Yunnan 650000)
531
·中草药· 北方园艺2015(17):136~140
第一作者简介:闫芳(1980-),女,陕西宝鸡人,硕士,副教授,现主
要从事药用植物栽培等研究工作。E-mail:lgod_forever@163.
com. 
责任作者:王勤礼(1966-),男,甘肃永昌人,硕士,教授,现主要从
事蔬菜育种及中草药栽培教学与科研工作。E-mail:wangqinli66
@163.com.
基金项目:甘肃省自然科学基金资助项目(1308RJZG156);河西学
院2013年度河西学院科研创新与应用校长基金资助项目。
收稿日期:2015-05-25
DOI:10.11937/bfyy.201517036
不同处理对祖师麻基源植物黄瑞香
种子萌发特性的影响
闫   芳1,王 勤 礼1,毛 著 鸿2,张 亚 娟1
(1.河西学院 河西生态与绿洲农业研究院,甘肃 张掖734000;2.甘肃泰康制药有限责任公司,甘肃 武威733000)
  摘 要:以黄瑞香种子为试材,通过对黄瑞香种子形态和萌发特性的研究,寻找打破种子休
眠、提高种子萌发率的适宜条件。观察种子外部形态,对黄瑞香种子千粒质量、饱满度、含水量、
生活力和吸水率等多项指标进行测定,对黄瑞香种子分别进行化学物质处理、低温层积和热水处
理,分析不同层积时间、不同质量浓度化学物质、不同萌发介质处理对种子萌发率的影响。结果
表明:黄瑞香种子含水量为7.12%,带外种皮的种子吸水率为33.4%,去除外种皮的种子吸水率
为60.3%;化学物质处理和热水处理不能完全打破黄瑞香种子休眠;化学物质结合低温层积处理
70d种子萌发率为64.93%;平纸床和皱纸床介质上的发芽率分别为65.8%和53.2%。种皮不是
限制种子萌发的主要因素,用200mg/L GA3和25mg/L 6-BA混合溶液浸种10h后结合70d低
温层积处理可显著提高种子萌发率,种子萌发最佳发芽介质为平纸床。
关键词:祖师麻;种皮;吸水率;萌发率
中图分类号:S 685.99 文献标识码:A 文章编号:1001-0009(2015)17-0136-05
  黄瑞香(Daphne giraldi Nitsche.)属瑞香科瑞香属
灌木,其根皮和茎皮为民间治疗风湿和止痛的常用中药
    
祖师麻。经科学验证与临床试验,其味辛、苦,性温,具
有止痛散瘀、风湿痹痛之功效,主用于治疗抗肿瘤活性、
抗溶血活性、牙痛、跌打损伤、风湿关节痛、肝区痛等诸
多痛症[1-2]。黄瑞香主要分布在甘肃、陕西、青海、宁夏、
四川等海拔2 000m的山坡灌丛、林缘、沟谷地带[3]。黄
瑞香的野生资源较少,人工栽培技术尚未成熟。目前对
黄瑞香的研究多集中在其茎皮的化学成分和活性成
分[4-7]等方面研究,但有关黄瑞香生物学特性及萌发条
件的研究和报道极少。黄瑞香种子的外种皮木质化,种
皮的透水性和透气性较差,故其种子休眠时间长、发芽
率低,很难满足大面积人工栽培种苗的需求。该试验以
  
Abstract:Lepista nuda from Zhaotong,Yunnan Province was used as the research object,its ITS sequence and single
nucleotide polymorphism(SNP)were analyzed.The results showed that:combined with morphological and molecular
identification,the colected wild mushrooms were confirmed as Lepista nuda;66strains L.nuda’s ITS sequence length
was 666-671bp,ITS1:241-244bp,5.8S:155bp,ITS2:267-275bp;G+C content was 41.5%-42.4%;the average
genetic distance of al samples was 0.003 0.By sequence alignment,seven SNPs loci were screened out:three singleton
variable sites,four parsimony informative sites;transition and transversion ratio was 0.672.The nucleic acid
polymorphisms index Pi of the population was 0.002 91.Each site nucleotide polymorphisms index Eta was 0.002 36.
Neighbor(neighbour-joining,NJ)phylogenetic tree was constructed.Bootstrap support rate was low,which indicated that
genetic distance of each strain in the population was very close and their genetic diversity was very low.In summary,the
genetic diversity of the wild Lepista nuda population from Zhaotong was very low so that its protection should be
strengthened.
Keywords:Lepista nuda;internal transcribed spacers(ITS);single nucleotide polymorphism(SNPs);genetic diversity
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