全 文 ：收稿日期：2012-05-20
基金项目：国家科技支撑计划项目（2012BAD27B01）；广西科学研究与技术开发计划项目（桂科攻10100008-5）；广西农业科学院
科技发展基金项目（2009003，桂农科2012JZ04）
作者简介：*为通讯作者，李杨瑞（1957-），博士，教授，博士生导师，主要从事甘蔗研究工作，E- mail：liyr@gxu.edu.cn。江文（1978-），
研究方向为植物生理与分子生物学，E- mail：jiangwen@gxaas.net
24个荸荠品种遗传多样性RAPD分析
江 文1，2，3，蔡炳华1，陈丽娟1，欧昆鹏1，郭 畅1，2，杨丽涛3，李杨瑞2，3*
（1广西农业科学院生物技术研究所，南宁 530007；2广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室，南宁 530007；
3广西大学农学院，南宁 530005）
摘要：【目的】从分子水平上了解不同地区荸荠地方品种的亲缘关系及遗传多样性，为荸荠品种资源研究和选育提
供理论依据。【方法】利用RAPD分子标记技术，对24个不同地区荸荠地方品种进行遗传多样性及聚类分析。【结果】从
100条RAPD引物筛选出条带清晰、多态性理想的引物15条，共扩增出83条清晰带，其中多态性带为61条，多态性比例为
73.5%。24个荸荠地方品种间的遗传距离为0.0976～0.6757，平均为0.3048；UPGMA聚类分析可将24份荸荠品种分为5组，
其中第4组又可分为两个亚组，野生荸荠单独归为一亚组。【结论】24份荸荠品种的遗传基础相对较狭窄，亲缘关系较
近，但部分不同地区栽培品种之间仍存在一定的遗传差异性。
关键词：荸荠；RAPD；遗传多样性；聚类分析
中图分类号：S645.3 文献标志码：A 文章编号：2095-1191（2012）07-0895-06
0 引言
【研究意义】荸荠（Eleocharis tuberosa Schulut）属
莎草科（Cyperaceae）荸荠属（Eleocharis），又称地栗、马
蹄，多年生浅水草本植物。荸荠原产我国，长江以南各
省都有栽培。荸荠以地下球茎为食用部分，淀粉含量
高，生熟食皆宜，亦能加工罐藏和提取淀粉，在医药上
有清热、利尿、降血压的功效。马蹄品种多以地方命
名，地区间交叉引种混淆，且荸荠属植物不同种间及
栽培种内不同地方品种间在形态解剖和性状间非常
相似，使荸荠的分类鉴定十分困难。因此，研究荸荠种
Genetic diversity analysis of 24 water chestnut (Eleocharis
tuberosa Schulut) cultivars using RAPD markers
JIANGWen1，2，3，CAI Bing- hua1，CHENLi- juan1，OUKun- peng1，GUOChang1，2，
YANGLi- tao3，LI Yang- rui2，3*
（1Biotechnology Research Institute, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530007，China；2Guangxi Crop
Genetic Improvement and Biotechnology Lab, Guangxi Academy of Agricultural Sciences, Nanning 530007，China；
3Agricultural College，Guangxi University，Nanning 530005，China）
Abstract：【Objective】The present experiment was conducted to study the genetic diversity and relationship amongst
different water chestnut （Eleocharis tuberosa Schulut） cultivars to provide reference for breeding water chestnut. 【Method】
Random amplified polymorphism DNA （RAPD） molecular markers were used to assess the genetic diversity amongst 24
water chestnut （Eleocharis tuberosa Schulut） cultivars using RAPD primers and cluster analysis was performed. 【Result】
Out of 100 primers, 15 primers with clear bands and polymorphism were selected and 83 reproducible DNA bands were
amplified, of which 61 bands （73.5%） were polymorphic. The coefficient of genetic similarity in different cultivars ranged
from 0.0976 to 0.6757 with an average of 0.3048. UPGMA cluster analysis results showed that all the cultivars were clus-
tered into five groups, and the fourth group could be divided into two subgroups. The wild species belonged to the fifth
group alone. 【Conclusion】Narrow genetic diversity and close genetic relationship presented amongst 24 water chestnut
（Eleocharis tuberosa Schulut） cultivars， certain genetic differences still existed among those cultivars come from different
areas.
Key words： water chestnut （Eleocharis tuberosa Schulut）； RAPD； genetic diversity； clustering analysis
DOI：10.3969/j：issn.2095-1191.2012.07.895
南方农业学报 JOURNAL OF SOUTHERN AGRICULTURE 2012，43（7）：895-900
ISSN 2095-1191；CODEN NNXAAB http：//www.nfnyxb.com
南 方 农 业 学 报
质资源的亲缘关系及遗传多样性，对荸荠育种、种质
资源管理及其保护具有重要意义。RAPD（Random
Amplified Polymorphism DNA）标记为共显性标记，其
指纹图谱具有丰富的多态性、高度的个体特异性和环
境稳定性（Prakash et al.，1996；郭金平等，2003），被广
泛应用于各种作物的遗传多样性分析（陈姝等，
2010；蒋向辉和佘朝文，2011；林强等，2011；闫苗苗
等，2011；杨正安等，2011）、图普构建（Levi et al.，2002；
宋慧等，2011）和品种鉴定（程千钉等，2011；胡甦等，
2011；张庆田等，2011）。【前人研究进展】目前，有关荸
荠的分子标记技术研究仍较少。李梅（1999）和
Jiang等（2009）对荸荠基因组DNA进行了提取和纯化，
分别建立了适用于荸荠的RAPD技术反应体系。Li
（1998）用RAPD技术鉴别了荸荠属中亲缘关系相近的
两个种：E.dulcis和E.phacelata，构建了来自8个样点的
样本的分子系统树。曹姣等（2010）利用RAPD技术对
湖北孝感地区栽培型荸荠、野生型荸荠、蒲草和扁杆
藨草4种莎草科植物种间亲缘关系进行分析，探讨了
栽培荸荠和野生荸荠的遗传差异性，结果显示，栽培
荸荠与野生荸荠的亲缘性较近。【本研究切入点】目
前，国内有关荸荠种质资源遗传多样性的研究仍较
少，而有关广西荸荠品种遗传多样性的研究也未见报
道。【拟解决的关键问题】在构建适于荸荠的RAPD技
术反应体系的基础上，采用RAPD分子标记技术，对24
个我国地方荸荠品种进行了RAPD指纹图谱分析，初
步探讨不同来源荸荠种质材料遗传多样性，以期为荸
荠种质资源利用和品种选育提供理论依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
供试荸荠材料24份来自广西农业科学院生物技
术研究所种质资源圃，材料编号、品种名称及来源地
见表1。
1. 2 荸荠总基因组DNA提取和检测
采用改良SDS法，参照王关林和方宏筠（2002）的
SDS法并加以改进。提取的荸荠基因组DNA经紫外分
光光度计测定和琼脂糖凝胶电泳检测，其OD260/OD280
为1.70~1.90，琼脂糖凝胶电泳检测结果表明提取
的DNA电泳谱没有拖尾，带明亮清晰，可用于后续
试验。
1. 3 RAPD反应体系的建立
所用的100条RAPD引物购自生工生物工程（上
海）股份有限公司，RAPD- PCR反应体系参照李梅
（1999）、韦弟等（2006）的方法，并进行改进，建立适合
荸荠的RAPD- PCR技术反应体系（Jiang et al.，2009）：
总体积25 μL，各有关成分的最佳浓度分别为25.0
mmol/LMg2+、1.0 U Taq DNA聚合酶、0.2 mmol/L dNTPs、
1.0 μmol/μL引物、1.5 ng/μLDNA模板。PCR反应程序：
94℃预变性3 min；94℃ 1 min，37℃ 30 s，72℃ 60 s，进
行40个循环；最后72℃延伸10 min。
配制1.5%的琼脂糖凝胶，取7 μL扩增产物于1×
TBE缓冲液中电泳，电泳电压为5 V/cm，待溴酚兰迁移
至琼脂糖凝胶的2/3处，取出胶，在0.5 μg/mLEB中染色
10 min，后以清水漂洗，采用Amersham Pharma- cia的
Image Master RVDS凝胶成像系统拍照。
1. 4 统计分析
1. 4. 1 多态性分析 多态带是指在供试品种中，对
某一扩增带而言，某些品种有而其他品种没有的条
带，多态性比例计算公式如下：
多态性比例（%）=（总谱带数-共有带数）/总谱带
数×100
1. 4. 2 品种间相似系数和聚类分析 根据电泳结果
记录清晰可重复的DNA电泳条带，对于同一引物的扩
增产物，迁移率相同的条带记为一个位点，扩增阳性
赋值为l，阴性赋值为0，从而把图形资料转换成数据资
料。根据Nei- Li相似系数法求得品种i和j之间的相似系
数GSij=2Nij/（Ni+Nj），遗传距离GDij=1- GSij，其中，Ni表示
品种中的i条带数目，Nj表示品种的j条带数目，Nij表示
品种i和品种j共有的条带数目。采用DPS v8.01软件的
类平均聚类法（UPGMA）对其进行聚类分析。
2 结果与分析
2. 1 RAPD引物筛选
以广西野生荸荠和贺州芳林荸荠两份材料为模
板DNA，对100条RAPD引物进行筛选，共选出条带清
晰、多态性理想的引物15条（图1）。
2. 2 荸荠遗传多样性分析
应用15条RAPD引物对供试材料的DNA模板进行
PCR扩增，并对扩增条带进行统计分析，结果表明，
表 1 供试荸荠材料及来源
Tab.1 Origin of the water chestnut entries tested
材料编号 品种名称 来源地 材料编号 品种名称 来源地
No. of Name of Origin No. of Name of Origin
entry variety entry variety
1 野生荸荠 广西 13 贵港荸荠 广西
2 番禺荸荠1 广东 14 贺州芳林荸荠 广西
3 平乐荸荠1 广西 15 全州荸荠 广西
4 平乐荸荠2 广西 16 郴州荸荠 湖南
5 番禺荸荠2 广东 17 长沙荸荠 湖南
6 荔浦荸荠1 广西 18 孝感荸荠 湖北
7 荔浦荸荠2 广西 19 卢江荸荠 安徽
8 荔浦荸荠3 广西 20 宝应荸荠 江苏
9 横县荸荠 广西 21 保山荸荠 云南
10 合浦荸荠 广西 22 临桂荸荠 广西
11 北海荸荠 广西 23 灵川荸荠 广西
12 桂平荸荠 广西 24 桂蹄一号荸荠 广西
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江文等：24个荸荠品种遗传多样性RAPD分析
图 1 部分RAPD引物筛选结果
Fig.1 Agarose gel electrophoresis of RAPD primer screening
图 2 部分RAPD引物扩增结果
Fig.2 Results of PCR amplification using parts of RAPD primers
M：DLDNA2000; 1~24：24个荸荠品种 24 Eleocharis tuberosa Schulut varieties; A、B、C、D、E、F、G、H、I、J、K、L引物分别为S41、S51、S84、S122、S181、
S364、S374、S392、S397、S404、S467、S2015
RAPD反应扩增的条带分子量一般在300~3000 bp范
围内（图2）。15条RAPD引物共扩增出83条带，平均每
条引物扩增出5.5条带，多态性带为61条，多态性比例
为73.5%（表2）。
2. 3 聚类分析
根据RAPD分析结果，利用DPS数据分析软件统
计所有供试材料两两间的遗传距离（表3），按Nei- Li
方法对图像进行聚类分析，结果如图3所示。
A B
C D
E F
G H
I J
K L
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南 方 农 业 学 报
表 2 15条引物对24份荸荠种质DNA扩增的带数
Tab.2 Number of polymorphic bands amplified by 15 primers
used to assess genetic diversity of 24 Eleocharis tuberosa Schulut
varieties
S41 5- ACCGCGAAGG- 3 4 3 75.0
S51 5- AGCGCCATTG- 3 5 4 80.0
S83 5- GAGCCCTCCA- 3 4 4 100.0
S84 5- AGCGTGTCTG- 3 3 2 66.7
S122 5- GAGGATCCCT- 3 5 4 80.0
S181 5- CTACTGCGCT- 3 6 6 100.0
S364 5- CCGCCCAAAC- 3 8 6 75.0
S367 5- AGCGAGCAAG- 3 6 4 66.7
S374 5- CCCGCTACAC- 3 8 4 50.0
S392 5- GGGCGGTACT- 3 7 5 71.4
S397 5- AGCCTGAGCC- 3 5 4 80.0
S404 5- GGCGGTTGTC- 3 7 5 71.4
S467 5- GTCCATGCCA- 3 4 2 50.0
S1023 5- GGCTCGTACC- 3 4 4 100.0
S2015 5- GAAGACCTGG- 3 5 4 80.0
总计 Total 83 61 -
5.5 4.1 73.5
引物
Primer
引物序列
Primer sequence
总带数
Total
bands
多态性带数
Polymorphic
bands
多态性
比例（%）
Polymorphic
rate
遗传距离是度量群体间遗传关系的指标，反映了
居群亲缘关系的远近。从遗传距离分析结果（表3）可
知，24份材料之间的GD值为0.0976~0.6757，平均为
0.3048，说明亲缘关系最近的是广东番禺荸荠1与广西
荔浦荸荠1。在广西荸荠栽培种中，广西平乐荸荠1与
桂蹄一号荸荠间的GD值最大，为0.6757，说明其亲缘
关系较远；广西荔浦荸荠1与广西合浦荸荠间的GD值
最小，为0.1351，说明其亲缘关系较近。在区外荸荠栽
培种中，其GD值平均为0.2060，遗传距离最大的是
广东番禺荸荠2与湖南长沙荸荠，GD值为0.3429；最
小的是湖南郴州荸荠与长沙荸荠间，GD值为0.1186，
说明广东番禺荸荠2与湖南长沙荸荠的亲缘关系较
远，而湖南郴州与长沙品种间的亲缘关系较近，遗传
基因较相似。广西区内与区外荸荠栽培种间的遗传距
离为0.0976~0.5273，平均为0.2981；根据比较结果，广
东番禺荸荠2与桂蹄一号的亲缘关系较远，而番禺荸
荠1与荔浦荸荠1间的亲缘关系较近；广西野生种与广
西栽培种、广西区外栽培种的遗传距离最大的分别为
0.5556（野生荸荠与桂蹄一号）和0.4035（野生荸荠与
郴州荸荠），最小的分别为 0.1818（野生荸荠与平
乐荸荠2）和0.2778（野生荸荠与番禺荸荠1）。基于表
3遗传距离分析结果，发现广西野生种与广西栽培种
间的亲缘关系最远但也最近，说明广西栽培种和区
外栽培种在由野生种演变过程中，某一品种不是固
定在某一区域，可能同时进行地区间的相互引种。
从图3可知，当GD为0.3100时，可将24份荸荠品种
划分为5组：第1组是叶状茎较细、株高较矮和淀粉含
量较高的广西平乐荸荠1品种，单独为一类；第2组包
括广西灵川、广西临桂和桂蹄一号荸荠，这3个品种中
单个球茎重较大、品质较好则归为一类；第3组为广西
贵港和广西桂平荸荠；第4组包括17份不同地区的地
方荸荠品种，在GD=0.27时又可以分为两个亚组：广西
荔浦、平乐、合浦、横县、北海、广东番禺荸荠归为第一
亚组；第2亚组包括贺州芳林、广西全州荸荠、湖南长
沙及郴州、江苏扬州、云南保山、湖北孝感、安徽庐江
荸荠，这一亚组中，当GD=0.21时，可以把湖南长沙及
郴州、江苏扬州、云南保山、湖北孝感、安徽庐江的地
方荸荠栽培区分开。第5组为广西野生荸荠，单独归为
一组。
3 讨论
研究作物遗传多样性，可以了解作物种质资源多
样性状况、品种的遗传背景、遗传结构及品种间的亲
缘关系，可为种质资源的开发与利用提供信息，加快
育种进程；也有助于对种质资源进行区划，进而制定
合理的保护措施。荸荠可鲜食或加工，是较好的保健
食品，应用分子标记技术开展其种质资源研究，探讨
不同地方荸荠间的亲缘关系，可为品种选育提供理论
依据。本研究结果表明，24份不同来源荸荠材料之间
的GD值为0.0976~0.6757，平均为0.3048，说明其遗传
相似性较大；同时，本研究结果也揭示荸荠栽培品种
的遗传基础相对较狭窄，但部分不同地区栽培品种之
间仍存在一定的遗传差异性，与曹饺等（2010）采用
RAPD法研究孝感荸荠和野生荸荠遗传差异性的结果
相似，这可能与荸荠花序雌雄异熟（李双梅等，2009）、
种子萌发困难及长期无性繁殖有关。
图 3 基于RAPD资料的荸荠种质资源亲缘关系聚类分析
结果
Fig.3 Dendrogram of 24 Eleocharis tuberosa Schulut germplasm
entries based on RAPD data by UPGMA
平均值
Average
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表 3 基于RAPD数据计算的24份荸荠种质之间的遗传距离
Tab.3 Genetic distance of 24 Eleocharis tuberosa Schulut varieties based on RAPD analysis
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
2 0.2778
3 0.4000 0.4063
4 0.1818 0.1250 0.4483
5 0.3529 0.1707 0.4333 0.2105
6 0.3824 0.0976 0.3667 0.2105 0.1795
7 0.3429 0.1191 0.5161 0.1539 0.1500 0.1500
8 0.3824 0.1951 0.4333 0.2368 0.1539 0.2051 0.2000
9 0.3898 0.2055 0.2941 0.2537 0.2464 0.1594 0.2394 0.2174
10 0.4063 0.2051 0.4286 0.2500 0.1622 0.1351 0.1579 0.1892 0.2000
11 0.4074 0.2941 0.4348 0.2903 0.3438 0.2813 0.303 0.3125 0.1636 0.2333
12 0.5185 0.3235 0.6087 0.3548 0.3125 0.3125 0.3333 0.3438 0.3091 0.2667 0.3200
13 0.5745 0.4426 0.5897 0.4182 0.4737 0.4737 0.4576 0.4737 0.375 0.3962 0.3488 0.3023
14 0.3333 0.2394 0.3061 0.2923 0.2836 0.2836 0.3044 0.3433 0.2069 0.3016 0.3208 0.3585
15 0.3667 0.2703 0.4615 0.2647 0.3143 0.3143 0.3056 0.3429 0.3115 0.2727 0.3571 0.3571
16 0.4035 0.2676 0.3878 0.2923 0.3134 0.2836 0.3623 0.2537 0.2414 0.2698 0.3585 0.3208
17 0.3667 0.2162 0.4231 0.2353 0.3429 0.2286 0.3056 0.2857 0.2131 0.3030 0.3571 0.3929
18 0.3115 0.2000 0.4717 0.1884 0.2394 0.2958 0.2329 0.2394 0.2581 0.2239 0.3333 0.2983
19 0.2923 0.1646 0.4035 0.1781 0.3067 0.2000 0.1948 0.2800 0.2424 0.2113 0.3115 0.3443
20 0.3448 0.2500 0.4400 0.2727 0.2647 0.3235 0.3429 0.2647 0.2881 0.3125 0.2963 0.3333
21 0.2813 0.2051 0.4643 0.1944 0.1892 0.2973 0.2368 0.2162 0.2615 0.2571 0.3000 0.4000
22 0.3846 0.303 0.4546 0.3000 0.3871 0.3871 0.4375 0.3226 0.3208 0.4138 0.375 0.3333
23 0.4694 0.3968 0.5610 0.3684 0.4576 0.4237 0.4754 0.4237 0.4400 0.4182 0.5556 0.4667
24 0.5556 0.5254 0.6757 0.4340 0.5273 0.4909 0.5088 0.5273 0.5217 0.4118 0.5610 0.4634
13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23
0.3913
0.3878 0.1525
0.3913 0.2143 0.2203
0.3878 0.2203 0.2258 0.1186
0.4000 0.2000 0.2064 0.1667 0.1746
0.4444 0.2500 0.2537 0.2188 0.1940 0.1471
0.3617 0.1930 0.2000 0.1228 0.1667 0.1803 0.2308
0.3962 0.2064 0.2121 0.2064 0.1818 0.1642 0.2394 0.1250
0.3659 0.2549 0.3333 0.2157 0.2593 0.2727 0.3559 0.1923 0.2414
0.4737 0.3333 0.3726 0.2500 0.2941 0.3846 0.3929 0.3469 0.3455 0.2093
0.4706 0.4546 0.4043 0.4091 0.4043 0.4583 0.4231 0.4222 0.4118 0.3846 0.2222
2
3
4
5
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4 结论
本研究应用15条RAPD引物对供试24份荸荠材料
DNA样品进行PCR扩增，共扩增出83条带，多态性带为
61条，多态性比例为73.5%。当GD=0.3100时，24份荸荠
品种可聚为5类；24份荸荠栽培品种的遗传基础相对
较狭窄，亲缘关系较近，但部分不同地区栽培品种之
间仍存在一定的遗传差异性。
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（责任编辑 韦莉萍）
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