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部分中国野生百合亲缘关系的RAPD分析



全 文 :第 34卷 第 6期 东 北 林 业 大 学 学 报 Vo .l 34 No. 6
2006年 11月 JOURNAL OF NORTHEAST FORESTRY UN IVERSITY Nov. 2006
部分中国野生百合亲缘关系的 RAPD分析 1)
       张克中 贾月慧 赵祥云   张启翔
(北京农学院 ,北京 , 102206)         (北京林业大学)
  摘 要 采用随机引物扩增多态性 DNA(RAPD)技术分析了中国野生百合 25份种质的亲缘关系。从 160个
10 bp随机引物中筛选出 15个重复性好的随机引物 , 通过扩增共得到 156个 DNA片段 ,其中多态性谱带为 133条 ,
占 85. 3%。根据多态性结果进行聚类分析 , 将 25份种质分为 4类 3个亚类。除野百合(秦岭种源)外 , RAPD聚类
结果与传统形态分类基本吻合。轮叶百合聚为第 I类 , 轮叶组与其它组明显分开;4种喇叭花组百合聚为第 II类;
另 4种喇叭花组百合及未鉴定的河南 1号聚为第 III类;第 IV类含有 15份种质 ,大部分为卷瓣组野生百合 ,但第
IV类第 3亚类含有钟花组 3种野百合 , 表明卷瓣组和钟花组之间存在着基因交流。
关键词 中国野生百合;RAPD聚类分析;亲缘关系
分类号 S682
Gene ticRe la tionsh ip am ong Som e Accession s ofW ild L ilies Native to Ch ina via RAPD /ZhangKezhong, Jia Yuehu i,
Zhao X iangyun(Be ijing Agricultura l Co llege, Beijing 102206, P. R. China);Zhang Q ixiang(Beijing Fo re stry Universi-
ty) / /Journa l o f Northeast Forestry University. - 2006, 34(6). - 43 ~ 45, 47
RAPD ana ly sis w as used to study the gene tic rela tionship am ong 25 w ild lily g ermp la sm native to Ch ina. 15 prim ers
produced reproduc ib le amp lified bands w ere sc reened out from 160 random prim ers of 10-bp. A to tal of 156 lociw e re iden-
tified, of wh ich 133 loc i showed po lymo rph ism , accounting fo r85. 3%. 25 lily germ plasm could be div ided in to 4 c lusters
and 3 sub-c luste rs. Except fo rL ilium brownii( from Q inlin), the result of RAPD o f the othe r 24 germ plasm ag reed w ith
the ir taxonom ic c lassifica tion on the whole. L. ditichum w as grouped in to the first cluste r, and sec.t m artagon was rema rk-
ably distinguished from o ther sec.t 4 ge rmp lasm from sec.t martagon w ere g rouped into the second c luste r, and the o ther 4
from sec .t m artagon and H enan No. 1 we re grouped into the third cluster. The forth cluste r included 15 germ plasm , m ost
o fw hich we re from sec.t sinomartagon;bu t the third sub-clu ster com prised 3 germ plasm from sec.t lophophorum , illustra-
ting gene exchange be tw een sec.t sinomartagon and sec.t lophpphorum .
K ey words W ild lilies native to China;RAPD c luster ana ly sis;Gene tic re la tionsh ip
  全世界百合属(L ilium)植物共有 115种 ,其中原产中国的
有 55种 18个变种 [ 1] , 但现有的百合栽培品种大部分由荷、美 、
日等国育成, 中国还没有培育出具有商业价值的百合品种。因
此 ,挖掘 、保存及开发利用中国野生百合种质资源 ,培育出具有
自主知识产权的百合具有非常重要的意义。课题组现已收集
保存中国野生百合 30余种 , 全部建立了离体保存与扩繁体
系 [ 2] ,并采用 POD[ 2] 、RAPD及 AFLP[ 3]技术对部分中国野生百
合的亲缘关系及遗传多样性进行了研究, 此研究对于构建百合
核心种质 、指导百合杂交育种具有一定参考价值。
目前对中国野生百合亲缘关系的研究仍主要以形态分类
为主。国内外采用 RAPD技术分析百合亲缘关系的报道不
多 , 主要见于品种间 [ 4] 、种内不同居群间 [ 5 - 6] 、部分野生原种
与栽培品种间等方面亲缘关系的分析 [ 7 - 8] 。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
材料为北京农学院采用组织培养技术保存的部分中国野
生百合 , 其名称及编号见表 1。
1. 2 试验方法
1. 2. 1 DNA的提取 、扩增及电泳检测
1)北京市科技新星项目(2003B013)和国家 “十五 ”科技攻关项
目(2004BA525B11)。
第一作者简介:张克中 ,男 , 1968年 10月生 ,北京农学院园林系 ,
副教授。
收稿日期:2006年 3月 7日。
责任编辑:程 红。
  DNA的提取采用 CTAB法:①取 0. 3 g百合新鲜嫩叶液
氮研磨至粉末;②将叶片粉末冲入 1. 5 mL离心管中 , 加入预
热的 CTAB, 60℃水浴 30 m in, 其间轻轻倒转离心管数次;③
离心管中加入与研磨物等体积的氯仿与异戊醇(24∶1)试剂 ,
轻轻颠倒数次 , 10 000 r /m in离心 8 m in;④加入 RNase酶至终
质量浓度 10μg /L, 37℃保温 1 h;⑤用氯仿与异戊醇(24∶1)
试剂再抽提 1次 , 10 000 r /m in离心 8m in,取上相转入新的离
心管中;⑥加入 2倍体积的无水乙醇 , 混匀 , 置于 - 20℃冰箱
30 m in, 可观察到白色絮状沉淀;⑦12 000 r /m in离心 10 m in,
用 70%乙醇冲洗沉淀 2次 ,再用无水乙醇冲洗 1次;⑧风干沉
淀 ,溶于适量 TE(200μL)。
PCR扩增:①扩增程序——— 94℃预变性 3 m in, 94℃变性
50 s, 36℃退火 40 s, 72℃延伸 80 s, 41个循环;94℃变性 50 s,
36℃退火 40 s, 72℃延伸 10m in, 1个循环;4℃保存。仪器为
PE - 480PCR DNA扩增仪。 ②反应体系———总反应体积为
25μL,其中 10 buffer2. 5 μL(北京鼎国生物技术公司自产 ),
模板 60 ng, MgC l
2
2. 5 mm o l /L, dNTP 250μmo l /L, 引物 37 ng,
Taq聚合酶 1. 25 U。 其中 10 bp引物购自北京赛百盛基因公
司 , Taq DNA po lym erase购自鼎国生物技术公司。 M arker为
D015 - 2, 购自鼎国生物技术公司。
电泳检测:应用上述扩增反应体系 ,反应物在 1. 2%琼脂
糖胶上 ,以 3. 5 V /cm电场强度电泳 2. 0 ~ 2. 5 h。紫外检测仪
观察并照相。
1. 2. 2 数据分析
将 RAPD图谱的强带记为 “ 1”, 弱带及无反应带记为
“ 0”。将 25份野生百合种质的 RAPD 图谱记录数据录入
SPSS11. 0。采用 D ice系数法对 25个分类群(OUT)的 RAPD
带进行计算 , 得到 D ice相似系数距阵。应用类间平均链锁法
(Be tw een - g roups linkage)进行聚类分析。
表 1 供试野生百合名称
编号 名  称
1 山丹(北京)L. pum ilum D C
2 野百合(秦岭)L. brown ii F. E. B row n
3 山丹(秦岭)L. pum ilum D C
4 轮叶百合 L. d itichum N akai
5 大花百合 L. m ega lanthum Wang et Tang
6 宝兴百合 L. du chartrei F ranch
7 王百合 L. rega leW ilson
8 麝香百合 L. long iflorum Thunb
9 野百合(伏牛山)L. brown ii F. E. B row n
10 淡黄花百合(丽江)L. su lphureum B aker
11 兰州百合 L. david ii var. W illmo ttiae
12 山丹(通化)L. pum ilum D C
13 河南 1号(采自伏牛山)
14 百合(变种)(伏牛山)L. brown ii var. viridu lum
15 大花卷丹 L. leich t lin ii. var. maximowiczii B aker
16 药百合 L. speciosum var. g loriosoides Baker
17 卷丹(秦岭)L. lancifo lium Thunb
18 渥丹(伏牛山)L. con color Salisb
19 宜昌百合 L. leucan thum Baker
20 川百合 L. david ii Duchartre
21 毛百合 L. dauricum Ker -Gaw l
22 卷丹(北京)L. lancifo lium Thunb
23 淡黄花百合(贵州)L. su lphureum B aker
24 垂花百合 L. cernum Kom ar
25 百合(变种)(秦岭)L. brown ii var. viridu lum
2 结果与分析
2. 1 不同引物的扩增效果
所试引物有 A01 ~ A20, B01 ~ B20, C01 ~ C20, D01 ~
D20, E01 ~ E20, F01 ~ F20, H 01 ~H 20, P01 ~ P20。在供试的
160个 PCR引物中 , 15个引物扩增的带型较为理想 , 重复性
好 ,有共有带 ,多态性也较高 (见图 1)。 15个引物共扩增出
156条带 , 其中多态性带为 133条 , 占总带数 85. 3%(见表
2)。平均每个引物扩增出约 10条带 ,其中 B07扩增的条带数
最多 ,为 14条;P05扩增的条带数最少 , 为 7条。
表 2 15个不同引物的碱基序列及扩增结果
引物编号 碱基序列 扩增条带数 多态性条带数
A11 CAATCGCCGT 13 12
B01 GTTTCGCTCC 10 9
B07 GGTGACGCAG 14 12
B10 CTGCTGGGAC 10 9
B18 CCACAGCAGT 8 7
B20 GGACCCTTAC 10 8
C 02 GTGAGGCGTC 9 8
C 04 CCGCATCTAC 12 10
C 06 GAACGGACTC 13 10
E18 GGACTGCAGA 11 9
F20 GGTCTAGAGG 9 8
H07 CTGCATCGTG 11 9
P05 CCCCGGTAAC 7 6
P10 TCCCGCCTAC 8 7
P12 AAGGGCGAGT 11 9
图 1 引物 C 02、A11对 25份百合种质的 RAPD扩增图谱
2. 2 RAPD结果聚类分析
通过 SPSS软件 , 以 D ice相似系数为测量指标 , 对 RAPD
图谱记录数据进行聚类分析 , 得出 D ice相似系数距阵 (见表
3)及遗传聚类树状图(见图 2)。
44            东 北 林 业 大 学 学 报               第 34卷
表 3  25份野生百合种质的 RAPD遗传距离距阵
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25
1 1. 000
2 0. 538 1. 000
3 0. 756 0. 587 1. 000
4 0. 463 0. 424 0. 460 1. 000
5 0. 595 0. 713 0. 672 0. 478 1. 000
6 0. 705 0. 547 0. 636 0. 535 0. 608 1. 000
7 0. 545 0. 607 0. 596 0. 400 0. 563 0. 578 1. 000
8 0. 577 0. 638 0. 569 0. 471 0. 574 0. 568 0. 629 1. 000
9 0. 604 0. 604 0. 595 0. 460 0. 602 0. 495 0. 549 0. 708 1. 000
10 0. 600 0. 511 0. 610 0. 444 0. 598 0. 549 0. 706 0. 622 0. 565 1. 000
11 0. 649 0. 594 0. 724 0. 522 0. 685 0. 608 0. 542 0. 614 0. 660 0. 536 1. 000
12 0. 626 0. 607 0. 596 0. 625 0. 625 0. 556 0. 571 0. 584 0. 484 0. 588 0. 625 1. 000
13 0. 569 0. 606 0. 596 0. 533 0. 642 0. 560 0. 532 0. 747 0. 733 0. 611 0. 679 0. 553 1. 000
14 0. 673 0. 621 0. 627 0. 574 0. 636 0. 654 0. 531 0. 680 0. 743 0. 545 0. 636 0. 633 0. 685 1. 000
15 0. 600 0. 600 0. 610 0. 469 0. 660 0. 527 0. 471 0. 556 0. 522 0. 535 0. 619 0. 635 0. 568 0. 606 1. 000
16 0. 710 0. 557 0. 679 0. 455 0. 615 0. 694 0. 565 0. 577 0. 525 0. 602 0. 692 0. 609 0. 667 0. 604 0. 602 1. 000
17 0. 654 0. 617 0. 606 0. 494 0. 634 0. 568 0. 539 0. 532 0. 583 0. 600 0. 614 0. 629 0. 566 0. 680 0. 644 0. 557 1. 000
18 0. 630 0. 612 0. 690 0. 539 0. 667 0. 606 0. 602 0. 571 0. 580 0. 574 0. 686 0. 667 0. 583 0. 598 0. 574 0. 653 0. 612 1. 000
19 0. 490 0. 523 0. 563 0. 608 0. 484 0. 562 0. 578 0. 591 0. 444 0. 548 0. 611 0. 530 0. 581 0. 495 0. 476 0. 549 0. 432 0. 565 1. 000
20 0. 566 0. 584 0. 596 0. 425 0. 667 0. 511 0. 452 0. 449 0. 571 0. 541 0. 625 0. 619 0. 596 0. 592 0. 635 0. 609 0. 562 0. 688 0. 458 1. 000
21 0. 574 0. 681 0. 660 0. 439 0. 592 0. 565 0. 581 0. 615 0. 602 0. 575 0. 551 0. 628 0. 604 0. 580 0. 552 0. 596 0. 593 0. 695 0. 518 0. 605 1. 000
22 0. 685 0. 693 0. 690 0. 478 0. 722 0. 627 0. 563 0. 554 0. 660 0. 660 0. 685 0. 646 0. 679 0. 709 0. 598 0. 654 0. 792 0. 667 0. 442 0. 708 0. 694 1. 000
23 0. 640 0. 622 0. 610 0. 568 0. 598 0. 571 0. 541 0. 622 0. 587 0. 581 0. 557 0. 612 0. 674 0. 646 0. 535 0. 602 0. 533 0. 638 0. 595 0. 588 0. 598 0. 639 1. 000
24 0. 641 0. 602 0. 648 0. 476 0. 600 0. 660 0. 545 0. 624 0. 632 0. 562 0. 680 0. 614 0. 673 0. 627 0. 652 0. 729 0. 559 0. 598 0. 529 0. 568 0. 600 0. 680 0. 562 1. 000
25 0. 564 0. 560 0. 609 0. 549 0. 598 0. 634 0. 695 0. 720 0. 569 0. 604 0. 542 0. 568 0. 590 0. 642 0. 479 0. 524 0. 520 0. 654 0. 660 0. 505 0. 557 0. 579 0. 542 0. 505 1. 000
图 2 25份野生百合种质的 RAPD聚类分析树状图
由图 2可见 , 取阈值 16. 5处时 ,可以把 25份百合种质聚
为 4类。
第 I类包括 1份种质:轮叶百合。
第 II类包括 4份种质:王百合 , 淡黄花百合(丽江种源),
宜昌百合 , 百合(变种)(秦岭种源)。
第 III类包括 5份种质:麝香百合 , 河南 1号 ,野百合(伏
牛山种源),百合(变种)(伏牛山种源), 淡黄花百合 (贵州种
源)。
第 IV类包括 15份种质 ,在阈值 15. 0处又可分为 3个亚
类:IVa亚类 ,包括山丹(北京种源)、山丹(秦岭种源)、兰州百
合 、药百合 、垂花百合 、宝兴百合 6份种质;IVb亚类 , 仅大花
卷丹 1个种;IVc亚类 , 包括卷丹(秦岭)、卷丹(长白山)、野百
合(秦岭)、大花百合 、渥丹(伏牛山)、毛百合 、山丹(通化)、川
百合 8份种质。
3 结论与讨论
除野百合外(秦岭种源), RAPD聚类与传统形态分类基
本吻合。第 I类的轮叶百合 , 与其它百合明显分开。这与传
统形态分类中 ,把叶序作为第一分类标准 、把轮叶组与其它组
百合明显分开的情况是一致的。但由于轮叶组收集的种源较
少 ,上述结论的准确性还需做进一步的论证。第 II类的 4份
种质都为喇叭形花 , 与传统形态分类中归为百合组 (喇叭花
组)是一致的。第 III类有 5份种质 , 其中已鉴定的 4份种质
都为喇叭型花 , 另有 1份种质 “河南 1号”未能开花鉴定 , 无
法与传统形态分类相对照。 但在离体繁殖的研究中发现 ,
“河南 1号” 、麝香百合 、野百合 (伏牛山种源)、百合 (变种)
(伏牛山种源)这 4份种质的启动培养及继代培养都较容易 ,
具有相似的离体繁殖特性 , 推测未鉴定的 “河南 1号”可能为
喇叭组成员。第 IV类较为复杂 ,大部分为卷瓣组的植物 , 也
有少量钟花组(毛百合 、渥丹 、大花百合)及喇叭花组 (秦岭种
源的野百合)百合。 3个亚类中 , IVa亚类的 6份种质全部为
卷瓣组 , 说明它们是卷瓣组中亲缘关系较近的几种百合;IVb
仅有大花卷丹一种 , 暗示着它是卷瓣组中较为特殊的 1个种
质 ,值得加以特殊注意与保护;IVc亚类的 8份种质 ,有 4份为
卷瓣组 , 3份为钟花组 , 1份为百合组(喇叭花组), (下转 47页)
45第 6期              张克中等:部分中国野生百合亲缘关系的 RAPD分析        
2. 2 继代增殖培养
继代接种 2周后 , 从组培苗基部生出新增殖的苗 。表 2
示不同继代培养基继代接种 40 d时组培苗的增殖情况。由
表 2可见 , 低浓度的 6 - BA(0. 5 m g /L)更利于组培苗的继代
增殖。其中:MS+6 - BA0. 5 m g /L+NAA0. 2 mg /L为最佳继
代增殖培养基 , 增殖系数达 5. 4,且苗生长健壮 , 叶色浓绿;其
次为 6 - BA0. 5 mg /L+NAA0. 1 m g /L和 6 - BA1. 0 m g /L+
NAA0. 5 m g /L的培养基 , 增殖系数分别为 3. 9和 3. 5。试验
中还发现 , 当 6 -BA浓度超过 1. 0 mg /L时 , 各培养基中的部
分幼苗均出现了不同程度的枯尖现象。
表 2 不同培养基对精粹百合继代增殖的影响
6 -BA /
mg L- 1
NAA /
m g L - 1
接种芽
数 /个
增殖芽
数 /个 增殖系数 苗生长状况
0. 5 0. 1 31 121 3. 9 健壮
0. 5 0. 2 32 174 5. 4 健壮
1. 0 0. 1 32 68 2. 2 健壮
1. 0 0. 5 35 124 3. 5 部分叶尖干枯
2. 0 0. 1 33 76 2. 3 部分叶尖干枯
2. 0 0. 5 32 97 3. 0 部分叶尖干枯
3. 0 0. 1 32 84 2. 6 部分叶尖干枯
3. 0 0. 5 33 63 1. 9 部分叶尖干枯
2. 3 组培苗的生根和移栽
组培苗在继代培养过程中 ,已有个别苗出现生根现象 , 但
是根数很少。生根培养 20 d左右可生出白色或淡绿色的根。
表 3 不同培养基对生根的影响
NAA浓度 /mg L- 1 生根率% 平均根数 /条 苗数 生长状况
0. 1 92. 9 4. 6 2. 0 苗壮 、根较少
0. 3 100 7. 6 2. 8 苗壮 、根整齐
0. 5 97. 4 8. 1 2. 8 苗壮 、根整齐
0. 7 100 7. 1 2. 9 苗抽叶少 ,较矮
  注:培养基为 1 /2MS,以上为 25 d时的统计结果。
由表 3可见 , NAA浓度为 0. 1 ~ 0. 7 mg /L时均可使组培
苗生根率达 90%以上 , 且组培苗均有不同程度的增殖。 但是
以 1 /2MS+NAA0. 3 ~ 0. 5m g /L生根效果最好 , 根量多 , 发根
整齐 , 基部小鳞茎膨大明显 ,苗健壮。 NAA浓度为 0. 7 mg /L
时根量也很多 , 生根率高 ,但苗抽叶少 ,且矮小。生根后开甁
炼苗一周 , 洗净根部培养基 ,以沙为基质 ,移栽到盆内或筐内 ,
浇透水 , 并喷施一次营养液 , 于室内再炼苗一周 , 并逐渐转移
到通风透光之处。炼苗结束后 , 再定植到室外大田 ,可使组培
苗的成活率达 95%以上 , 有效地提高了组培苗的成活率。
3 小结与讨论
培养基中不同激素的种类与浓度配比对百合鳞片的诱导
和增殖影响很大 , 是百合组培快繁技术的核心。试验表明 , 以
M S为基本培养基 ,用 6 -BA和 NAA两种激素完全可以实现
快速繁殖。试验中 , 诱导培养基的 6 - BA浓度以 1. 0 ~ 3. 0
mg /L较适合 , 6 - BA低于 1. 0 m g /L时诱导率均很低。继代
培养过程中发现 , 低浓度的 6 - BA(0. 5 m g /L)更利于精粹百
合的数量增殖和生长 , 这与王凤兰 [ 3]的试验结果 (6 - BA2. 0
mg /L)不一致 , 其原因是否与诱导培养基激素浓度的不同及
百合的生理状态有关 , 需进一步验证。试验表明 ,最佳诱导培
养基为 M S+6 - BA1. 0 mg /L+NAA0. 05 m g /L;最适继代增殖
培养基为 M S+6 - BA0. 5 m g /L+NAA0. 2 m g /L;适合的生根
培养基为 1 /2MS+NAA0. 3 ~ 0. 5 m g /L。
培育壮苗 、充分炼苗 、方法得当 、适时移栽是提高组培苗
移栽成活率的重要保证。组培苗生根后 , 开瓶炼苗 5 d左右 ,
洗净基部残留的培养基 , 移栽于箱或盆内于室内再炼苗一周 ,
注意保湿 , 并喷一次营养液 , 逐渐转移到阳光充足 、空气流通
之处 ,再定植于大田中 ,可使组培苗的成活率达 95%以上。
从提高组培快繁技术的效率和降低成本来看 ,组培苗诱
导分化 10 ~ 30 d为高峰期 , 40 d后分化率基本达到最大 , 且组
培苗生长趋缓 , 因此 ,在此之前应及时进行继代培养。在实际
生产中 ,当诱导苗长达 2 ~ 4 cm时 , 可随时进行继代。在试验
中 ,笔者以琼脂条代替琼脂粉 ,以食用白砂糖代替蔗糖 , 这对
于生产中降低成本具有实际意义。
参 考 文 献
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(上接 45页)表明部分卷瓣组与钟花组百合之间存在着基因
交流。
国内把卷瓣组 、钟花组分为两个明显的组 , 不存在交
叉 [ 10] ;但 M ichae l在百合进化树图中把钟花组的毛百合 、渥丹
与卷瓣组的卷丹 、条叶百合 、山丹及垂花百合画在一个进化树
的分支上 , 说明国外学者从形态学上已注意到卷瓣组与钟花
组的交流 [ 11] 。本研究从分子水平上进一步验证了此种观点。
聚类分析把野百合(秦岭种源 )也划在了 IVc亚类 , 但同
工酶及扩增片段长度多态性(AFLP)试验并没有把它归类到
卷瓣组 , 形态上野百合与卷瓣组百合差异也较大。野百合的
上述聚类结果同经典分类相驳 ,可能有如下两种原因:①与取
样的稀疏有关———野生百合分布中国 14个省份 ,此次实验仅
有陕西秦岭种源 1份种质 , 用以代表野百合全部种质会产生
偏差;②RAPD分析种间关系有一定局限性 [ 12] ———尽管采用
RAPD分析属间 、种间及种内亲缘关系均有许多成功的例子 ,
但在用于分析某些种间亲缘关系时出现了一定程度的偏差 ,
如 Thorm ann采用 RAPD技术研究十字花植物的种间亲缘关
系时发现 , 迁移率一致的谱带有时并不同源 , 而分析种内亲缘
关系时却无此种情况 [ 13] 。因而一般采用 RAPD分析种间亲
缘关系时 , 最好同时采用 AFLP进行验证 , 课题组已做了这方
面的工作 , 试验结果将另文发表。
参 考 文 献
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47第 6期               景艳莉等:精粹百合的组织培养与快速繁殖技术