全 文 ：茶藨属植物遗传变异和亲缘关系 ISSR标记与表型分析
刘海广，田 贺，宋 杨，张志东*，李亚东，吴 林
（吉林农业大学园艺学院，长春 130118）
摘 要：采用 ISSR标记和表型特性分析对茶 属植物的遗传变异和亲缘关系进行分析。结果表明，12个 ISSR
引物共扩增出 125条谱带，所有条带都具有多态性，平均Neis基因多样性和 Shannons信息指数分别为 0.257和
0.413。13个茶 属植物的相似性系数为24.66%～82.05%，在阈值为58%处，共分为5组。7个茶 属植物的表型
遗传变异为0.17%~28.60%，长白茶 的可溶性固形物、可溶性蛋白、单宁和果实黄酮类物质含量最高，东北茶
具有较高的维生素C，并且这两个种同黑穗醋栗、红穗醋栗和醋栗分别聚在不同的组，亲缘关系较远，因此长白
茶 和东北茶 可作为穗醋栗和醋栗育种的重要资源。
关键词：茶 属；ISSR；遗传变异；亲缘关系
中图分类号：S663 文献标志码：A 文章编号：1005-9369（2012）10-0085-06
Genetic variation and relationships of Ribes species based on ISSR
markers and morphological characters/LIU Haiguang, TIAN He, SONG Yang,
ZHANG Zhidong, LI Yadong, WU Lin(School of Horticulture, Jilin Agricultural University, Changchun
130118, China)
Abstract: Ribes inter-simple sequence repeat (ISSR) markers generated were tested for their ability to
distinguish among samples of 13 Ribes cultivars. A total 125 alleles were detected by 12 primers. Neis gene
diversity and Shannons information index were 0.257 and 0.413, respectively. The ISSR analysis data showed the
similarities ranged from 24.66% to 82.05% among 13 Ribes species. Cluster analysis showed that 13 Ribes species
divided into five groups at 58% level of similarity coefficient. The morphological identification showed that
variance ranged from 0.17% to 28.60% for seven Ribes species. R. komarovii A. Pojark was the highest in
contents of soluable solids, protein, tannin, and fruit flavonoid. R. mandshuricum Kon was the highest in contents
of Vitamin C. R. komarovii A. Pojark and R. mandshuricum Kon were lower in genetic relationship among three
cultivated species R. nigrum L. (blackcurrant), R. rubrum L (redcurrant) and R. grossularia L. (gooseberry). We
could speculate R. komarovii A. Pojark and R. mandshuricum Kon have the potential application in currant and
gooseberry breeding program.
Key words: Ribes; ISSR; genetic variation; genetic relationship
茶藨属植物包括150多个种，起源于南美和北
半球的整个温带地区 [1-3]，其中黑穗醋栗、红穗醋
栗和醋栗是主要栽培育种资源，由于遗传基础相
对狭窄，导致这三个种内品种间遗传变异较低。
野生种具有丰富的基因型，现已广泛用于育种资
源，例如Ribes dikuscha Fisch.主要用于抗病育种[4-6]，
Ribes sanguineum是扩大分枝、改良生长习性和无
刺性的潜在资源[7]。而Ribes cereum提供抗黑穗醋栗
收稿日期：2012-05-06
基金项目：公益性行业（农业）科研专项（201103037）；吉林省科技发展计划项目（20080713）；吉林省教育厅“十一五”科研项目（2008309）
作者简介：刘海广（1968-），男，副研究员，研究方向为果树育种与生物技术。E-mail: haiguangliu@sina. com
*通讯作者：张志东，教授，硕士生导师，研究方向为果树育种与生物技术。E-mail: currant1985@163. com
Journal of Northeast Agricultural University
东 北 农 业 大 学 学 报第43卷 第10期 43(10): 85~90
2012年10月 Oct. 2012
芳鹿灬
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芳鹿灬 芳鹿灬
芳鹿灬
芳鹿灬
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芳鹿灬
瘿螨的可选择资源[8]。因此，野生资源将是穗醋栗
和醋栗育种工作的重要资源。
分子标记和表型特性广泛用于遗传变异和亲
缘关系的评价，前人成功地应用 RAPD、 ISSR、
SSR和AFLP等分子标记[9-11]对茶藨属植物的遗传变
异进行检测，而育种工作中形态特征在提供特异
的种质资源和分析遗传多样性方面具有重要作
用。本试验根据 7个茶藨属植物的表型特性和 13
个茶藨属植物的 ISSR数据，对茶藨属植物遗传变
异和亲缘关系进行分析，旨在为茶藨属植物遗传
育种提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
试验于 2008年在吉林农业大学园艺学院实验
室和吉林省农业科学院转基因平台实验室进行，
所有供试材料均来自吉林农业大学小浆果种质资源
圃，其中栽培种黑穗醋栗品种“Ben Lomond”引自英
国，红穗醋栗品种“Cherry”引自意大利，醋栗品种
“Pixwell”引自美国，10个野生种来自中国，具体
植物资源参见表1。
1.2 方法
1.2.1 表型分析
为检测茶藨属表型遗传变异，对果实和叶片的
16个表型指标进行测量，包括平均单果重、果实
纵径、果实横径、果形指数、可溶性固形物、可溶
性糖、有机酸、可溶性蛋白、色价值、单宁、维生
素C、果实黄酮、果实出汁率、叶长、叶宽和叶形
指数。用于形态分析的果实和叶片取自相应的株
系，其中楔叶茶藨、尖叶茶藨、细枝茶藨、蔓茶
藨、刺果茶藨和兴安茶藨未获得果实，未进行表型
性状分析。
表1 供试的茶藨属植物资源
Table 1 Ribes germplasm analysed for genetic variation
1.2.2 DNA提取和 ISSR分析
采用改良 CTAB法提取基因组 DNA。 ISSR-
PCR采用 20 μL的反应体系，每份反应液含有 10
mmol·L-1 Tris-HCl（pH 8.3），50 mmol·L-1 KCl，1.5
mmol·L-1 MgCl2，250 μmol·L-1 dNTP（每种），0.5
μmol·L-1 引物，1 U Tag聚合酶（TaKaRaTM）和 50 ng
的模板 DNA。引物序列见表 2。反应程序如下：
94 ℃ 5 min，38个循环（94 ℃ 45 s，52~57 ℃ 45 s，
72 ℃ 120 s），72 ℃延伸7 min。用1.5％琼脂糖凝胶
分离PCR产物。紫外凝胶成像仪内检测、照相。
1.3 数据分析
采用 SPSS 14.0软件对 7个茶藨属植物的形态
特性进行主成分分析（PCA）。用 POPGENE version
1.32软件对 13个茶藨属植物扩增的总带数（A）、
多态带百分率（P）、 Neis基因多样性（H）和Shannons
信息指数（I）进行分析。利用 NTSYSpc-2.11F软
编号Code
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
R10
R11
R12
R13
种Species
黑穗醋栗Ribes nigrum L.
红穗醋栗Ribes rubrum L.
醋栗Ribes missouriense Nutt.
红实茶藨Ribes spp.
东北茶藨Ribes mandshuricum Kon.
长白茶藨Ribes komarovii A. Pojark.
楔叶长白茶藨Ribes komarovii A.Pojark var. cuneifolium Liou.
楔叶茶藨Ribes diacantha Pall.
尖叶茶藨Ribes maximoviczianum Kom.
细枝茶藨Ribes tenue Jancz.
蔓茶藨Ribes fasciculatum. var. chinense Maxim.
刺果茶藨Ribes burejense Fr. Schmidt.
兴安茶藨Ribes pauciflorum Turcz.ex Pojark.
引种地点Introduction locality
英国United Kingdom
意大利 Italy
美国America
中国China
中国China
中国China
中国China
中国China
中国China
中国China
中国China
中国China
中国China
果实发育期（d）Fruit development periods
68
68
70
138
128
138
139
NF
NF
NF
NF
NF
NF
注：NF-未获得果实。
Note: NF-Not fruit.
东 北 农 业 大 学 学 报·86· 第43卷
件，采用Nei&Li相似系数，计算品种间的遗传相
似性系数，根据UPGMA方法对茶藨属植物进行聚
类分析。
2 结果与分析
2.1 茶藨属植物表型分析
茶藨属 7个种的表型性状和遗传变异见表 2，
16个表型性状的变异系数在 0.17%~28.60%之间，
其中果实的变异系数最大。醋栗果实的单果重
最大为 1.08 g，楔叶长白茶藨的单果重最小为
0.23 g，平均单果重为 0.557 g。长白茶藨可溶性固
形物含量、可溶性蛋白、单宁以及果实黄酮类物
质含量均最高，东北茶藨具有的维生素C含量最
高为 147.84 mg·100 g-1，而栽培种黑穗醋栗具有最
高的色价值和出汁率。7个茶藨属比较显示，4个
野生种的果实黄酮含量（2.61%~4.82%）远远高于 3
个栽培品种（0.05%~0.12%）。对 16个表型性状进
行主成分分析（见图 1），第一主成分占总变异的
87.691%，第二主成分占总变异的 11.460%，其中
黑穗醋栗远离其他 6个种，长白茶藨和楔叶长白
茶藨遗传距离较近，同时两个种也具有相近的果
实发育期。
2.2 茶藨属植物 ISSR分析
ISSR引物UBC284扩增的 13个茶藨属植物电
泳图谱见图 2。表 3显示 12条 ISSR引物在 13个茶
藨属共扩增出 125条谱带，平均 10.42条，其中不
同引物扩增出的条带数明显不同，引物UBC856和
UBC857最多，均为 13条；而引物UBC811最少，
仅为 4条。所有引物扩增多态性均为 100%。12条
引物的 H 值范围在 0.164和 0.352之间，平均为
表2 7个茶藨属植物表型性状的遗传变异
Table 2 Genetic variation of morphological trait in seven Ribes genotypes
种Species
平均单果重（g）Average fruit weight
果实纵径（cm）Vertical length of fruit
果实横径（cm）Transverse length of fruit
果形指数Fruit shape index
可溶性固形物（%）Soluble solids content
可溶性糖（%）Soluble sugar content
有机酸（%）Organic acid
可溶性蛋白（mg·g-1）Soluble protein content
色价值Color scale
单宁（%）Tannin
维生素C（mg·100g-1）VC
果实黄酮（%）Fruit flavonoid
果实出汁率（%）Juice rate
叶长（cm）Vertical length of leave
叶宽（cm）Transverse length of leave
叶形指数 Leave index
R1
1.02
12.23
12.79
0.96
11.91
8.08
2.95
3.10
14.27
0.33
130.24
0.06
68.50
4.43
5.33
0.83
R2
0.23
7.52
7.90
0.95
7.91
5.85
1.88
0.77
1.45
0.35
24.64
0.05
53.60
2.88
3.38
0.86
R3
1.08
13.22
13.04
1.01
12.77
7.69
1.74
0.73
0.90
0.22
31.68
0.12
43.70
2.00
2.16
0.92
R4
0.38
9.41
8.82
1.07
10.77
7.68
0.67
5.75
0.27
2.00
70.40
4.62
31.60
3.74
3.64
1.03
R5
0.68
11.13
10.69
1.04
9.14
3.21
2.81
1.17
2.02
0.77
147.84
2.16
37.60
3.66
5.32
0.69
R6
0.29
8.50
7.01
1.21
10.54
9.60
0.94
8.46
0.85
2.89
63.36
4.82
25.90
3.47
3.10
1.12
R7
0.23
7.47
7.28
1.03
13.63
3.00
3.00
8.38
0.91
2.74
95.04
4.65
32.80
5.00
5.00
1.00
平均值Mean
0.557
11.715
11.464
1.052
10.950
6.444
3.000
4.051
2.953
1.329
80.457
2.354
41.590
3.263
3.382
1.026
CV（%）
28.65
16.30
14.74
7.67
13.18
21.70
6.06
0.86
1.61
3.83
0.17
1.54
0.95
9.39
10.02
7.05
F值F values
403.55**
107.05**
225.96**
21.73**
32.35**
5 381.39**
2 972.19**
18 277.27**
22 144.36**
660.32**
242 696.80**
7 908.70**
2 999.15**
31.07**
41.41**
42.17**
注：“**”表示0.01水平差异极显著。
Note: ** denote extremely significant difference at 0.01 level.
刘海广等：茶藨属植物遗传变异和亲缘关系ISSR 标记与表型分析第10期 ·87·
表3 13个茶藨属植物遗传变异的 ISSR分析
Table 3 Genetic variation of ISSR primers in 13 Ribes genotypes
0.257。I值为0.283~0.501，平均为0.413。
根据Nei&Li相似性系数对 13个茶藨属植物遗
传相似性进行分析（见表4），13个种间的相似性范
围在24.66%~82.05%。其中长白茶藨和楔叶长白茶
藨相似性最高，遗传关系最近，进一步证实楔叶长
白茶藨是长白茶藨的变种。三个栽培种间遗传相似
性范围在37.74%~45.45%，其中黑穗醋栗和兴安茶
藨相似性最高为 59.65%，与红实茶藨亲缘关系最
远，相似性系数为 24.66%，红穗醋栗同尖叶茶藨
相似性最高为 55.07%，与楔叶长白茶藨相似性最
低为 31.11%，而醋栗同刺果茶藨间相似性最高为
68.35%，与红实茶藨相似性最低为34.88%。
Note: Y=（C, T）; R=（A, G）.
图1 7个茶藨属植物16个表型性状的主成分分析
Fig. 1 Principal components analysis of seven Ribes
species according to 16 morphological traits
R2
R3
R4 R7 R5R6
R1
第
二
主
坐
标
The
seco
ndp
rinc
ipal
coor
dina
te
-20.00 -10.00 0 10.00 20.00
8.00
4.00
0
-4.00
-8.00
第一主坐标 The first principal coordinate
DL2000 R5 R11 R10 R7 R6 R8 R9 R4 R12 R3 R2 R13 R1 DL2000
图2 ISSR引物UBC824对13个茶藨属植物基因组DNA扩增图谱
Fig. 2 Electrophoretogram of primer UBC824 in 13 Ribes genotypes
引物号Primer No.
UBC811
UBC824
UBC825
UBC853
UBC854
UBC827
UBC836
UBC856
UBC857
UBC880
UBC835
UBC873
平均值Average
序列Sequence
（5-3）
（GA）8C
（TC）8G
（A C）8T
（TC）8RT
（TC）8RG
（A C）8G
（AG）8YA
（AC）8YA
（AC）8YG
（GG AGA）3
（AG）8YC
（GAC A）4
退火温度（℃）Anneallingtemperatures
52
52
52
52
52
55
55
55
55
55
57
57
扩增的总带数The total number ofband（A）
4
8
10
9
10
12
9
13
13
12
14
11
10.42
多态带百分率（%）Percentage ofpolymorphic band（P）
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
100
Neis基因多样性Neis genediversity（H）
0.225
0.210
0.260
0.332
0.164
0.210
0.352
0.159
0.164
0.210
0.194
0.315
0.257
Shannons信息指数Shannonsinformation index（I）
0.378
0.352
0.424
0.501
0.298
0.352
0.527
0.283
0.298
0.355
0.335
0.487
0.413
东 北 农 业 大 学 学 报·88· 第43卷
进一步对Nei&Li相似性矩阵采用UPGMA法进
行聚类分析（见图3），在相似性系数为58%处，共
分为5组，其中第一组包括黑穗醋栗和兴安茶藨两
个种，红穗醋栗单独聚为第二组，醋栗和刺果茶藨
聚为第三组，红实茶藨、长白茶藨、楔叶长白茶
藨、楔叶茶藨、尖叶茶藨、细枝茶藨和东北茶藨，
共7个种聚为第四组，蔓茶藨单独在第五组。说明
蔓茶藨和红穗醋栗与其他茶藨属植物具有较远的亲
缘关系。三个茶藨属的栽培种黑穗醋栗、红穗醋栗
和醋栗分别聚在不同的组，说明这三个栽培种相对
来说具有较远的亲缘关系。
3 讨论与结论
采用RAPD、AFLP和 ISSR标记对茶藨属醋栗
亚属的 12个基因型检测结果显示，RAPD检测出
170条带，其中 29%是多态的，24个引物中，6个
引物不具有多态性；ISSR引物共检测出 333条带，
其中18%是多态的，9个 ISSR引物中两个不具有多
态性；AFLP共检出 290条带，26%是多态的。分
析结果暗示欧洲醋栗栽培种遗传基础狭窄，提出必
须引进其他种质资源加以改良[12]。采用锚定SSR标
记对 16个红穗醋栗基因型的多态性进行分析，扩
增184条带中43%是多态的[10]。宋杨等采用 ISSR标
记对 39个黑穗醋栗品种进行扩增，平均多态性带
百分比为 64.37%[13]。Lanham等采用RAPD技术对
21个黑穗醋栗品种的遗传多样性分析，扩增的210
条带中 54条是多态的（26%），品种间的遗传相似
性系数范围在 24%~77%，通过亲缘关系分析显
示，黑穗醋栗种内遗传基础比较狭窄[9]。
Lanham等采用RAPD和 ISSR标记对12个茶藨
属植物的种间遗传多样性进行分析，所有引物都具
有多态性，4个 ISSR共扩增出 151条带，平均 37.8
条，遗传多样性较为丰富 [14]。本研究显示，12条
ISSR引物在 13个茶藨属植物中共扩增出 125条
带，平均 10.42条，所有引物也都具有多态性，说
明茶藨属种间遗传变异较大，但扩增条带数少于
Lanham等对 12个茶藨属扩增的条带数[14]，这可能
是由于使用引物不同引起的。同时本试验对 13个
种的遗传相似性分析显示，遗传相似性系数在
表4 茶藨属植物相似性矩阵的 ISSR分析
Table 4 Similarity matrix of Ribes genotypes from ISSR data
R1
R2
R3
R4
R5
R6
R7
R8
R9
R10
R11
R12
R13
R1
100
37.74
38.60
24.66
37.33
42.50
39.51
33.33
36.67
34.92
30.77
36.36
59.65
R2
100
45.45
31.71
40.48
35.96
31.11
34.67
55.07
41.67
32.79
40.00
39.39
R3
100
34.88
45.45
45.16
44.68
35.44
43.84
52.63
40.00
68.35
48.57
R4
100
46.15
71.56
70.91
56.84
51.69
60.87
27.16
37.89
34.88
R5
100
52.25
50.00
45.36
46.15
42.55
33.73
47.42
40.91
R6
100
82.05
62.75
60.42
64.65
34.09
52.94
47.31
R7
100
66.02
55.67
64.00
33.71
52.43
44.68
R8
100
58.54
54.12
32.43
36.36
40.51
R9
100
63.29
38.24
56.10
38.36
R10
100
42.25
51.76
44.74
R11
100
43.24
27.69
R12
100
45.57
R13
100
图3 13个茶藨属植物基于 ISSR数据根据Nei&Lis
相似性系数的聚类分析
Fig. 3 Dendrogram of 13 Ribes genotypes based on
Nei&Lis similarity coefficient using ISSR data
相似性系数 Coefficient
0.34 0.44 0.54 0.64 0.74 0.84
R1
R13
R2
R3
R12
R4
R6
R7
R8
R9
R10
R5
R11
Ⅰ
Ⅴ
Ⅳ
Ⅲ
Ⅱ
刘海广等：茶藨属植物遗传变异和亲缘关系ISSR 标记与表型分析第10期 ·89·
37.74%~45.45%，平均H值为 1.257，I值为 0.413，
进一步证明茶藨属种间具有较高的遗传变异。
张冰冰等研究显示，长白茶藨和东北茶藨抗
寒性较强，是抗寒育种的优良亲本 [15]，同时提高
营养成分的含量是黑穗醋栗的主要育种目标 [16]，
本研究显示，长白茶藨可溶性固形物含量、可溶
性蛋白、单宁以及果实黄酮类物质含量在7个种中
均最高，而东北茶藨具有最高的维生素C含量，并
且均显著高于黑穗醋栗、红穗醋栗和醋栗三个栽培
种。同时长白茶藨和东北茶藨聚在第四组，而三个
栽培种分别在第一、二、三组，同两个野生种相似
性较低（同长白茶藨的相似性分别为 42.50%、
35.96%和 45.16%，同东北茶藨相似性分别为
37.33%、40.48%和45.45%），遗传关系较远，因此
利用野生种长白茶藨和东北茶藨的优异性状，同栽
培品种进行杂交，培育新种质，对于扩大栽培种黑
穗醋栗、红穗醋栗和醋栗的遗传基础具有重要意
义。
[ 参 考 文 献 ]
[ 1 ] Sinnott Q R. A revision of Ribes L. subg. Grossularia (Mill.) Pers.
sect. Grossularia (Mill.) Nutt. (Grossulariaceae) in North America
[D]. Maryland: University of Maryland, 1983: 189-286.
[ 2 ] Mabberley D J. The plant-book[M]. Cambridge: Cambridge Univer-
sity Press, 1987.
[ 3 ] Mesler M R, Sawyer J O. Grossulariaceae[M]//Hickman J C. The
Jepson Manual: Higher plants of California Berkeley: University of
California Press, 1993: 676-680.
[ 4 ] Mosolova A V. Siberian plant breeders in Leningrad Province (in
Russian)[J]. Sadovodstvo, 1963(3): 33-35.
[ 5 ] Melekhina A A. Varieties and the breeding of blackcurrants (in
Russian)[J]. Sadovodstvo, 1964(12): 33.
[ 6 ] Lihonos F D, Pavlova N M. Fruit crops (in Russian) [J]. Tr Prikl
Bot Genet Sel, 1969, 41: 264-284.
[ 7 ] Jennings D L, Anderson M M, Brennan R M. Raspberry and
blackcurrant breeding[M]//Abbot A J, Atkin R K. Improving
vegetatively propagated crops, London: Academic Press, 1987.
[ 8 ] Ravkin A S. Breeding black currant for high resistance to Cecido-
pbyopsis ribis (in Russian)[M]. Moscow, USSR: Yagodovod Necher-
nozeme, 1980.
[ 9 ] Lanham P G, Brennan R M, Hackett C, et al. RAPD fingerprinting
of blackcurrant (Ribes nigrum L.) cultivars[J]. Theor Appl Genet,
1995, 90: 166-172.
[10] Lanham P G, Brennan R M. Characterization of the genetic re-
sources of redcurrant (Ribes rubrum: subg. Ribesia) using anchored
microsatellite markers[J]. Theor Appl Genet, 1989, 96: 917-921.
[11] Brennan R, Jorgensen L, Woodhead M, et al. Development and
characterization of SSR markers in Ribes species[J]. Molecular
Ecologu Notes, 2002(2): 327-330.
[12] Lanham P G, Brennan R M. Genetic characterization of goose-
berry (Ribes grossularia subgenus Grossularia) germplasm using
RAPD, ISSR and AFLP markers[J]. Journal of Horticultural
Science & Biotechnology, 1999, 74: 361-366.
[13] 宋杨, 张春雨, 张志东, 等.黑穗醋栗品种亲缘关系的 ISSR分
析[J].园艺学报, 2011,38(9): 1747-1752.
[14] Lanham P G, Korycinska A, Brennan R M. Genetic diversity
within a secondary gene pool for Ribes nigrum L. revealed by
RAPD and ISSR markers[J]. Journal of Horticultural Science &
Biotechnology, 2000, 75: 371-375.
[15] 张冰冰,刘慧涛,宋洪伟,等.寒地果树种质资源研究与利用进
展[J].植物遗传资源学报, 2006, 7(1): 123-128.
[16] Brennan R, Jorgensen L, Hackett C, et al. The development of
genetic linkage map of blackcurrant (Ribes nigrum L.) and the
identification of regions associated with key fruit quality and
agronomic traits[J]. Euphytica, 2008, 161: 19-34.
东 北 农 业 大 学 学 报·90· 第43卷