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富贵竹种质资源遗传多样性的ISSR分析



全 文 :富贵竹(Dracaena sanderiana),又名开运竹、万年
竹,为龙舌兰科龙血树属常绿灌木状植物。原产于加
那利群岛及非洲和亚洲的热带地区,20世纪80年代初
引进中国广东湛江[1]。现广东、福建和海南等地大量生
产,北方各中心城市亦大量盆栽,作室内花卉。富贵竹
的可塑性极强,经人工培育打造,可呈现出各种多姿多
彩的艺术形状,具有很高的观赏价值和商业价值。其
品种主要有绿叶、小叶、大叶、绿叶白边(称银边)、绿叶
黄边(称金边)、绿叶银心(称银心)、绿叶金心(称金心)
及荷花富贵竹。其中以绿叶富贵竹栽培较为广泛。目
前对富贵竹的研究多停留在栽培、养护及加工领域[2-5],
分子生物学和遗传学方面的研究在国内仍未见报道。
ISSR(Inter-simple sequence repeat)标 记 是 由
Ziedewiez等[6]创建的一种新型的微卫星类标记技术,
近年来应用较为广泛,用于检测SSR(Simple sequence
repeat)间DNA的差异.具有比RAPD更高的可重复
性和稳定性。近年来,应用 ISSR分析技术对动植物进
行遗传多样性研究有相当多的报道 [7-10]。笔者选用
ISSR分子标记对 10份富贵竹材料的遗传多样性进行
研究,以揭示富贵竹的遗传结构和遗传多样性水平,同
时为今后富贵竹进一步的开发利用、遗传育种提供一
些理论依据。
1 材料与方法
1.1 材料
供试的10份富贵竹材料采集于广东湛江、广州地
区,见表1。
1.2 方法
1.2.1 DNA的提取 采集富贵竹嫩叶,参照用DNA微
量提取的方法提取DNA[11],用 1%的琼脂糖电泳检测
DNA质量。
第一作者简介:林巧玲,1979年出生,女,硕士,助教,研究方向:植物分子生物学。通信地址:524088广东省湛江市湖光岩东,广东海洋大学农学院,
Tel:0759-2383251,E-mail:tdzhu@sina.com。
收稿日期:2009-02-16,修回日期:2009-03-13。
富贵竹种质资源遗传多样性的 ISSR分析
林巧玲,吴秋明
(广东海洋大学农学院,广东湛江 524088)
摘 要:利用 ISSR分子标记技术对 10份富贵竹(Dracaena sanderiana)材料进行了遗传多样性研究。从
36个引物中筛选出8个有效引物,共扩增出125条带,其中多态性条带为69条,多态性比率为55.2%,遗
传相似性系数范围在0.64~0.95之间。根据 ISSR标记的结果,采用UPGMA聚类分析方法,可将供试材
料分为3大类群。研究结果表明,供试富贵竹材料的遗传多样性相对较低,迫切需要拓宽富贵竹的遗传
基础。
关键词:富贵竹;遗传多样性;ISSR分析
中图分类号:S59 文献标识码:A
Genetic Diversity of Dracaena sanderiana Materials Based on ISSR Analysis
Lin Qiaoling, Wu Qiuming
(Agriculture College of Guangdong Ocean University, Zhanjiang Guangdong 524088)
Abstract: The genetic diversity of 10 Dracaena sanderiana materials was investigated with the technique of
inter simple sequence repeat (ISSR). By using 8 effective primers which were screened from 36 ISSR primers,
125 DNA bands were amplified. In which 69 bands showed polymorphism with a rate of 55.2%. The coefficient
ranges of genetic similarity of the ISSR were 0.64 to 0.95. UPGMA cluster analysis based on ISSR data divided
these individuals into 3 groups. The result indicates that the genetic diversity of Dracaena sanderiana materials
was relatively low and it was urgent to develop genetic base of Dracaena sanderiana.
Key words: Dracaena sanderiana, Genetic diversity, ISSR analysis
中国农学通报 2009,25(10):77-80
Chinese Agricultural Science Bulletin
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
1.2.2 ISSR-PCR扩增 反应体系:反应液体积为20 μl,
包含10×PCR缓冲液2 μl(含MgC12),模板DNA(15 ng/μl)
1 μl,TaqDNA聚合酶0.1 μl,引物2 μl,dNTP(10 mmol/μl)
0.2 μl,超纯水14.7 μl。
PCR扩增程序为:95 ℃预变性 5 min,然后 95 ℃
变性 30 s,52℃退火 1 min,72℃延伸 30 s,共 32个循
环,最后72℃延伸5 min。PCR扩增产物在5%非变性
聚丙烯酰胺凝胶上电泳分离、银染、读带。
1.2.3 数据分析 对各材料各引物的扩增情况进行记
录,同一引物,同一位点上,按扩增产物的有无分别记
录成1(有)和0(无),得到二元资料,形成1、0矩阵,用
NTSYS软件进行相似性系数分析,并通过非加权配对
算术平均法(UPGMA)进行聚类分析,建立亲缘关系
图。
2 结果与分析
2.1 扩增片段多态性分析
对 36条引物进行筛选,其中有 8条 ISSR引物(表
2)能扩增出条带清晰且具多态性的带型。总共扩增出
125条清晰条带,其中多态性条带为69条,多态性的百
分比为 55.2%。每条引物扩增的条带数是 4~37之间,
平均每个引物扩增带数为15.6条。其中引物841出带
最多,达到了 37条;出带最少的是引物 840,只有 4
条。多态性最丰富的也是引物841,达到了78.38%,另
外引物835和840的多态性也达到了75%,多态性最低
的是引物807,只有16.67%。扩增出的DNA带的大小
在200~1000 bp间(图1)。
表 l 供试材料来源
序号
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
名称
绿叶富贵竹
小叶富贵竹
大叶富贵竹
金边富贵竹-1
金边富贵竹-2
银边富贵竹
金心富贵竹
小叶荷花竹
大叶荷花竹-1
大叶荷花竹-2
来源地
湛江
湛江
湛江
湛江
广州
广州
广州
湛江
湛江
湛江
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1000 bp
750 bp
500 bp
250 bp
100 bp
图1 引物841的扩增结果
注:1:Marker;2~11:富贵竹材料。
引物编号
引物841
引物842
引物835
引物807
引物808
引物810
引物840
引物880
总计
引物序列
(GA)8YC
(GA)8YG
(AG)8YC
(AG)8T
(AG)8C
(GA)8T
(GA)8YT
(GGAGA)3
扩增条带数
37
15
8
12
22
10
4
17
125
多态性带数
29
8
6
2
15
2
3
4
69
多态性条带的百分比/%
78.38
53.30
75.00
16.67
68.18
20.00
75.00
23.53
55.20
2.2 遗传相似系数分析
通过NTSYS软件的分析,这 10种富贵竹材料的
遗传相似系数的变化范围在 0.64~0.95之间(如表 3),
平均遗传相似系数为0.77。其中绿叶富贵竹与小叶富
贵竹的遗传相似系数最小,为 0.64,其遗传距离最远。
小叶荷花竹与大叶荷花竹A-2的遗传相似系数最大,
达到了0.95,说明它们之间的亲缘关系很近,遗传差异
很小。
表2 ISSR分析所用引物序列和扩增结果
注:其中Y=C或T。
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图2 10份富贵竹材料基于 ISSR分析的UPGMA聚类图
绿叶富贵竹
大叶荷花竹-1
金边富贵竹-2
金心富贵竹
大叶富贵竹
银边富贵竹
小叶富贵竹
金边富贵竹-1
小叶荷花竹
大叶荷花竹-2
0.70 0.76 0.82 0.89 0.95
Coefficient
2.3 聚类分析
通过聚类分析软件分析 ISSR数据矩阵,用所得的
Jaccard系数构建出聚类树系图(图 2)。从图 2可以看
出,Jaccard系数在0.70处,10份富贵竹材料可以分成3
个类群,绿叶富贵竹单独聚成一个类群 I,在类群Ⅱ中
包含了大叶荷花竹-1,金边富贵竹-2,金心富贵竹和大
叶富贵竹。而在类群Ⅲ中包含银边富贵竹、小叶富贵
竹、金边富贵竹-1、小叶荷花竹和大叶荷花竹-2。
3 讨论
选用 36个 ISSR引物对 10个富贵竹材料进行了
ISSR标记研究,其中有8个引物扩增出了多态性,共得
到了清晰、稳定性好的多态性条带 69条,每条引物扩
增的条带数是4~37之间,多态性的百分比为55.2%。
由NTSYS软件对 ISSR的扩增结果进行遗传相似
系数分析和聚类分析可知,这10种富贵竹的遗传相似
系数为0.64~0.95之间,平均遗传系数为0.77。表明供
试富贵竹品种的相似性程度较高。有些品种间虽然形
态差异较大,但是遗传相似系数却很大,如:银边富贵
竹和小叶富贵竹之间的遗传相似系数为 0.87;有些品
种之间的形态很相近而遗传系数反而小,如:大叶荷花
竹-1和大叶荷花竹-2之间的遗传相似系数为 0.66,这
说明富贵竹品种之间的亲缘关系并不能从外形特征来
判断,有的可能只是某个基因发生了突变引起形态差
异,但亲缘关系是很近的;有的可能亲缘关系较远,但
是由于环境等因素,形态特征反而很相近。
从总体上看,这10份富贵竹材料的遗传相似系数
较大(0.64以上),亲缘关系都比较近,基因差异较小,
可能都是从一般绿叶富贵竹突变而来的,在长期的生
长过程中发生了基因突变,所以亲缘关系都非常近。
造成这种情况的原因可能是因为,笔者选材时基本都
是在湛江、广州采集的,地理位置相对较窄,基因来源
的范围较窄。而且富贵竹一般采用无性繁殖,因而自
然产生的变异很小。
利用 ISSR技术来分析品种之间的亲缘关系的效
率很高,准确性也高,但因为这 10份富贵竹材料的亲
缘关系很近,所以在杂交育种时选择这些材料的可行
性不高。要用富贵竹进行杂交育种,培育出更多、更具
有观赏性的新品种,还迫切需要拓宽富贵竹的遗传基
表3 10种富贵竹的遗传相似系数矩阵
种类
绿叶富贵竹
小叶富贵竹
金边富贵竹-1
大叶富贵竹
小叶荷花竹
大叶荷花竹-1
大叶荷花竹-2
银边富贵竹
金边富贵竹-2
金心富贵竹
绿叶
富贵竹
1.00
0.64
0.69
0.73
0.65
0.82
0.66
0.69
0.71
0.70
小叶
富贵竹
1.00
0.86
0.72
0.86
0.73
0.83
0.75
0.75
0.78
金边
富贵竹-1
1.00
0.86
0.77
0.76
0.77
0.81
0.78
0.85
大叶
富贵竹
1.00
0.66
0.82
0.68
0.78
0.81
0.80
小叶
荷花竹
1.00
0.70
0.95
0.80
0.71
0.76
大叶
荷花竹-1
1.00
0.70
0.82
0.83
0.82
大叶
荷花竹-2
1.00
0.80
0.71
0.76
银边
富贵竹
1.00
0.80
0.82
金边
富贵竹-2
1.00
0.87
金心
富贵竹
1.00
林巧玲等:富贵竹种质资源遗传多样性的ISSR分析 ·· 79
中国农学通报 http://www.casb.org.cn
础,引进其他更多的材料。
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