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用RAPD标记研究多花水仙若干品种类型的亲缘关系



全 文 :中国农学通报 第 ! 卷 第 # 期 !$$% 年 # 月
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多花水仙( !#$%&&’& ()*((L.)属石蒜科水仙属植
物,其花色艳丽,气味芬芳,具有很高的观赏价值。但目
前普遍种植的仅有一个类型,即中国水仙( !#$%&&’&
()*(( +#, $-%.*.&%& /0*1.),不但品种单调,而且还存
在着种性退化,花葶、花数减少等问题[1],急待对品种
进行改良。但由于中国水仙系三倍体,完全不育,难以
用有性杂交的方式进行品种改良,为改变目前这种状
况,福建农业大学漳州分部开展了水仙农家品种和野
生资源的收集,获得了多个花色不同的多花水仙 (包
括黄花类、白花类、和花冠白色副冠橙黄色的两色花
类),经细胞学鉴定,其中包含有染色体基数、体细胞染
色体数不同的二倍体、三倍体以及杂种起源的同源异
源三倍体[2],这不仅大大丰富了多花水仙的品种资源,
而且为多花水仙品种改良种提供了宝贵的育种原始材
料。为更好地在品种改良中利用这些资源,本研究在形
态学、细胞学[1,2]以及POD同工酶研究[3]基础上,进而应
用 RAPD( randomamplifiedpolymorhicDNA)分析方
法,对收集到的7个多花水仙品种类型进行了亲缘与
进化关系的研究,以期为多花水仙的育种提供基础资
料。实验于2004年1月在福建农林大学园艺遗传育种
实验室进行。
! 材料和方法
. 实验材料 供试的 7个品种类型按花色不同并
参考其它一些植物学性状进行分类编号列于表1,材
料由福建农林大学漳州分部供。PCR扩增所用引物
为上海生工公司生产的十聚体核苷酸;dNTP、Taq聚
合酶购自大连宝生物工程公司;琼脂糖购自生工生
物工程公司。
.! 方法
.!. 水仙基因组 89: 的提取 基因组DNA的提取
采用CTAB方法[4],略加修改。将上述品种的小鳞茎
经水培数天,取幼苗嫩叶500mg,于液氮中磨成粉
末,迅速转入 1.5mLEppendrof管中,加入 600!l预
热的 CTAB提取缓冲液 [2.5%CTAB、100mmol/L
基金项目!福建省自然科学基金资助项目( B0210010)。第一作者简介!吴菁华,女,1978年出生,硕士学历,助教,研究方向:生化与分子生物学。通信
地址:350002福建福州福建农林大学园艺学院。Tel:0591-83779181,E-mail:zeada2001@yahoo.com.cn。通讯作者!吕柳新。收稿日期!2005-03-21,修
回日期:2005-03-24。
用 #$%标记研究多花水仙若
干品种类型的亲缘关系
吴菁华!吕柳新!张志忠
( 福建农林大学园艺学院,福州350002)
摘 要!利用随机引物多态性 89:;:<8#技术分析了 = 个多花水仙品种类型!从 !>$ 条随机引物中
筛选出 # 条!共扩增出 !? 条稳定条带!以此来计算品种类型间遗传相似系数!进行聚类分析!构建
树状分枝图$ 结果表明%= 个品种类型可分成四组%第一组 @A 和 @A!&第二组 @@A 和 @@A!&第三组
@@@A 和 @@@A!&@@@AB 单独成为一组$
关键词!水仙&;:<8&亲缘关系
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S15W75O. X0E&’77, R7/1,467’0R7 (50S75O P757 4O7R T35 89: 1S(60T0/1’03,F !? S15W75O E7,751’0,E. Y&7
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园艺园林科学 !! !
ChineseAgriculturalScienceBuletinVol.21No.82005August
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Tris-HCl (ph8.0)、500mmol/L NaCl、20mmol/L
EDTA,使用前加入体积分数为2%的巯基乙醇],充
分混匀后于65!保温1h,于4、10000rpm离心10
min后取上清液,分别用酚、氯仿、异戊醇混合液( 体
积比为25:24:1)和氯仿、异戊醇混合液( 体积比为
24:1)抽提,异丙醇沉淀 DNA,风干后溶于 500#l
TE中。加入10mg/mlRNase至终浓度50$g/ml,于
37%温育 30min,用氯仿、异戊醇混合液抽提 2~3
次,用预冷的无水乙醇沉淀DNA,70%乙醇洗盐、风
干,溶于100&lTE中。取5’lDNA溶液于0.7%琼
脂糖凝胶电泳鉴定质量,用紫外分光光度计测定浓
度,余下部分置于(20)下保存备用。
5)6)6 789 扩增 RAPD反应总体积为20*l,其中包
含 50ng模板 DNA、0.4+mol/L引物、200,mol/L每
种 dNTP、1UTaq聚合酶、2-l10.PCR缓冲液、
50mmol/LMgCl2,加 ddH2O至 20/l,在 PTC-100型
PCR仪上扩增。PCR反应程序为:950 4min,1个循
环;941 40s!362 40s!723 1.5min,40个循环;
72410min,1个循环。扩增产物加25l的上样缓冲
液,用1.5%琼脂糖凝胶在16TAE中分离与鉴定,在
凝胶成像仪中照相分析。
! 结果与分析
6)5 多态性分析 首先用260个寡聚核苷酸引物分别
扩增2个多花水仙品种样品,筛选到25个具有多态
性的引物。再从中选出扩增效果较好的 18个引物
( 表2)对供试的7个多花水仙品种进行扩增。
表 供试的 # 个水仙品种类型
表 ! 用于本研究的引物及序列
18个引物扩增出129条稳定条带。每个引物扩增
条带为 3~10条,平均为 7条,其中品种间具有多态
性的扩增带有89条,占总扩增条带数的69.23%,平
均每一引物检测到的RAPD多态性的条带数是4.9,
图1为引物S93扩增得到的RAPD谱带。
由此可见,利用上述引物可从分子水平上检测出
不同品种类型的多花水仙遗传差异,表明RAPD标
记可用于进行多花水仙品种的系统分类和进化等研
究。
6)6 多花水仙亲缘关系的聚类分析 7个品种多花水
仙的 DNA用 18条引物( 表 2)进行 PCR扩增结果,
通过NT7sys软件数据处理系统处理所得遗传相似
系数值列于表3。从表中看出,这七个多花水仙品种
类型间,相似系数最高的是II-1和II-2为0.84,I-1
和I-1的相似系数最低为0.69,最高与最低相差仅
为 0.15,这表明他们之间有着较高的相似性。将
RAPD资料进行聚类分析,得到如图 2所示的聚类
图,从图中看出,这7个品种类型的多花水仙可分成
园艺园林科学
图 引物 $%& 扩增产生的 ’()* 带谱 +!,,-. ./01
!! !
中国农学通报 第 ! 卷 第 # 期 !$$% 年 # 月
&’’()**+,’-./&0,12345,16.,7’./,
四组:第一组是I-1和I-2;第二组I-1和 I-2;第三组
是II-1和II-2;II-3单独成一组。
! 讨论
随机扩增多态性DNA( RAPD)分析,已被广泛应
用于属以下分类单位的分类和进化等方面的研
究[5~8]。该技术具有分析速度快、不受试验材料所处的
发育时间、取样部位和环境条件的影响,且仅需要极
微量的DNA即能获得丰富的多态性特征等优点。本
研究结果表明,利用RAPD分析,从分子水平上检测
出不同品种类型的多花水仙遗传差异,可用于进行
多花水仙品种的亲缘关系和进化的研究。
从表2的相似系数看到,七个品种类型间有着较
高的相似系数,并且较为接近,说明这七个品种类型
间遗传背景较为相近。但也存在一定差异,从聚类结
果看出( 图2),其中白花类型I-1和I-2、黄花类型
I-1和I-2、以及两色花类型II-1和 II-2分别各聚
为一类,这与传统上利用花色等表型性状的差异进
行分类的结果相同,但在两色花类型中却出现了分
岐,其中II-3从两色花类群中分离开来另成一个分
枝。查阅各品种类型的相似系数发现,II-3和其它几
个品种类型的相似系数均非常接近,也就是说,II-3
与另外两个两色花类型,并不存在比其它品种更为
特别紧密的亲缘关系,这与传统的形态分类的不同
之处。
RAPD聚类分析所得结果可从细胞学研究和组型
分析结果得到进一步的验证。细胞学研究已经证明
[1,2],白花品种 I-1和 I-2,同是 x!11、2n22的二倍
体,它们的核型相似,都含有特殊的中着丝粒染色
体;黄花品种I-1和I-2虽然两者的倍性不同,但其
染色体基数同为 x=10,组型分析结果得知,I-2是
I-1的同源三倍体;而 II-1、II-2和 II-3都开两色
花,根据花的形态与颜色虽归为一类,但II-3的染色
体的数目和组型与II-1、II-1并不相同,II-1和II-2
是X=10、2n=30的同源三倍体,而II-3是2n=32,它
包含了两套与白花水仙相同的 x=11的染色体组和
一套与黄花水仙相同的x=10的染色体组,很可能是
一个由杂种起源的同源异源三倍体,在分子水平上
它包含了上述品种类型所有的遗传信息,因此,它与
其它几个品种类型既有很高的相似性,又存在一定
差异,成为单独一类。
参考文献
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析.植物分类学报,1999,37(3):220~227
图 # 个水仙品种聚类分析
表 ! 水仙 # 个品种 $%&’ 相似系数
园艺园林科学 !#! !