免费文献传递   相关文献

双孢蘑菇颜色基因分子标记的初步筛选



全 文 :书食用菌学报2014.21(3):1~5
收稿日期:2014-06-10原稿;2014-08-02修改稿
基金项目:福建省省属公益类科研院所基本科研专项(编号:2011R1022-3)、福建省农业科学院科技创新团队项目
(编号:CXTD-1-1309)和现代农业产业技术体系建设专项资金(编号:CARS24)资助
作者简介:蔡志欣(1983-),男,2009年毕业于福建农林大学微生物学专业,硕士,助理研究员,主要从事食用菌生
物信息学和分子生物学研究。
*本文通讯作者 E-mail:ief.faas@189.cn
文章编号:1005-9873(2014)03-0001-05
双孢蘑菇颜色基因分子标记的初步筛选
蔡志欣,陈美元,廖剑华,李洪荣,郭仲杰,蔡丹凤,王泽生*
(福建省农业科学院食用菌研究所,特色食用菌繁育与栽培国家地方联合工程研究中心,福建福州350014)
摘 要:以4个白色和4个棕色双孢蘑菇(Agaricus bisporus)菌株,对其500个随机扩增多态性 DNA
(random amplified polymorphic DNA,RAPD)随机引物进行筛选,筛选出的S33、S438、S485 3个引物在棕色
菌株组能扩增出4个特异条带(大小300~2000bp),将特异片段回收,克隆测序,将合成的4对特征序列扩增
区域(sequence characterized amplified regions,SCAR)标记引物对48个菌株进行验证,结果表明:仅
SCAR41200在24个棕色菌株的22个中能扩增出特异条带,而所有白色菌株中都没有此条带,表明该标记与棕
色菌株的棕色基因相关。
关键词:双孢蘑菇;子实体颜色基因;随机扩增多态性DNA;特征序列扩增区域
  双孢蘑菇(Agaricus bisporus)是世界人工
栽培最广泛、产量最高、消费量最大的食用菌
之一,具有重要的经济价值[1]。目前,中国双
孢蘑菇主栽品种单一,当家品种 As2796从育
种至今已使用20年,面临退化问题,再加上
产业持续健康发展需要,亟须选育适合不同
用途的专用优良新菌株,但野生菌株中很大
一部分为棕色[2],在利用其进行杂交选育的
过程中如何对杂交后代进行颜色性状筛选是
育种工作面临的重要问题。传统筛选手段需
出菇,工作量巨大。近年来发展的 DNA分子
标记辅助育种技术是食用菌定向辅助育种的
重要 方 向,特 征 序 列 扩 增 区 域 (sequence
characterized amplified regions,SCAR)标 记
因方便、可靠,可快速检测大量个体等众多优
点已成为目前分子标记在育种实践中直接应
用 的 首 选[3]。笔 者 采 用 随 机 扩 增 多 态 性
DNA (random amplified polymorphic DNA,
RAPD)开展双孢蘑菇颜色相关基因的分子
标记研究,以期获得与颜色性状相关标记,并
转化为能在杂交育种中直接利用的SCAR标
记,这对缩短育种周期、提高育种效率及定向
筛选具有重要意义。
1 材料与方法
1.1菌株
  本研究供试菌株均为福建省农业科学院食
用菌研究所保藏。所有菌株子实体颜色的基因
型都已经过农艺性状出菇确定。
1.1.1RAPD引物筛选菌株
  棕 色 菌 株 组:S600、MP99-1、MC441、
ARP065;
白色菌株组:As2796、02、8213、As4607。
1.1.2SCAR标记验证菌株
  SCAR标记验证菌株共48株(表1)。
1.2方法
1.2.1菌丝体培养
  菌种接入常规PDA斜面培养基(200g马铃
薯,20g葡萄糖,20g琼脂,1000mL水),24℃培
养21d。
1.2.2总DNA提取
  按文献[4]进行。
1.2.3RAPD扩增
  按文献[5]进行。
DOI:10.16488/j.cnki.1005-9873.2014.03.003
食 用 菌 学 报 第21卷
表1 SCAR标记验证菌株
Table 1 Strains tested for SCAR marker verification
编号
Number
菌株
Strain
编号
Number
菌株
Strain
1 C9  25  8211
2 C45  26 W192
3 MSB  27 W2000
4 FS-8  28  01
5 Ag781316  29  38
6 Ag781315  30  111
7 Ag7821  31  107
8 Ag783311  32  126
9 Ag78331  33 闽轻A-1(Minqing A-1)
10 Ag78338  34  50
11 Ag78317  35  15
12 Ag78335  36  33W
13 Ag78334  37  13Da
14 Ag78332  38 荷兰92(Helan 92)
15 Ag78336  39  119
16 Ag781310  40 沪101(Hu 101)
17 Ag78139  41  117
18 Ag781317  42 Ag18
19 Ag78132  43 Ag22
20 Ag78131  44  701
21 Ag781313  45 虹桥22-2(Hongqiao 22-2)
22 Ag781314  46  176
23 Ag78138  47 ME
24 Ag78135  48 台农 (Tainong)
1~24基因型为棕色;25~48基因型为白色。1~4和25~48为栽培菌株;5~24为野生菌株
Strains 1-24:brown phenotypes;strains 25-48:white phenotypes.Strains 1-4and 25-48are cultivars,strains 5-24were colected from the wild
1.2.4RAPD产物克隆
   将 目 的 条 带 用 手 术 刀 切 出,根 据 美 国
Promega公司生产的胶回收试剂盒(Gel and
PCR Clean-up System)回收,按照试剂盒说明操
作,将回收片段与pGEM-T载体相连接转化E.
coli DH5a,涂平板(含50μg/mL氨苄青霉素),
蓝白斑筛选。
1.2.5测序及SCAR标记引物合成
  委托生工生物工程(上海)股份有限公司对重
组质粒的插入片段两端测序。根据片段的碱基序
列设计并合成SCAR标记引物。
SCAR 1(F:5′-CTCTTATACCCATACTC-
TCA-3′ R:5′-GGATCTACAGACGAGTC-
AAA-3′)
SCAR 2(F:5′-GGTTTGGCTGGAGAT-
CAAAG-3′R:5′-ATCACAAACAAGGAAG-
ACAT-3′)
SCAR 3(F:5′-TTGCTTCCGACCAGCA-
AACG-3′R:5′-GTATTAAGAAACCAAAG-
TGA-3′)
SCAR 4(F:5′-CAAGTACTGAAAGTG-
TACTA-3′R:5′-GAGCCTTTCCATGTGCT-
CAC-3′)
1.2.6SCAR标记引物PCR扩增
  总体积20uL扩增体系:菌株基因组总DNA
30ng,引物130ng,引物230ng,dNTPs 0.1mmol/L,
MgCl2 .5mmol/L,Taq DNA聚合酶1U,1×
PCR缓冲液。扩增条件:94 ℃预变性5min;
94℃变性30s,60℃退火30s,72℃延伸1min,
扩增35个循环;72 ℃延伸10min。扩增产物
20μL进行1.5%琼脂糖凝胶电泳。核酸染料
Gene Finder染色并使用BIO-V蓝盾621拍照。

第3期 蔡志欣,等:双孢蘑菇颜色基因分子标记的初步筛选
2 结果与分析
2.1RAPD扩增与特异条带
  以8个引物筛选菌株为一组,从500个的
RAPD随机引物中筛选出S33、S438、S485 3个
引物,这些引物在棕色菌株组能扩增出4个特异
条带(大小300~2000bp)(图1)。
2.2SCAR标记验证
  将图1中箭头标示的4个特异扩增片段回
收,克隆测序,依次命名为S1~S4,将合成的4对
SCAR标记引物对48个菌株进行验证,结果表
明,仅SCAR41200在24个棕色菌株的22个中能扩
增出特异条带,而所有白色菌株中都没有此条带
(图2),表明该标记与棕色菌株的棕色基因相关。
M:Lambda DNA/EcoRI+HindIII Markers,1~8、9~16、17~24分别对应8个菌株,依次为S600、MP99-1、MC441、ARP065、As2796、
02、8213、As4607;B:棕色,W:白色。白色箭头:特异片段。S33、S45、S376、S408、S438和S485为引物编号
Lane M:Lambda EcoRI+HindIII DNA Markers;Lanes 1-8,9-16and 17-24:RAPD patterns generated from strains S600,MP99-1,
MC441,ARP065,As2796,02,8213and As4607,respectively by primers S33,S45,S376,S408,S438and S485.B:Brown fruit body,
W:White fruit body.Arrows indicate bands specific to brown genotype strains
图1 8个菌株的RAPD引物S33、S45、S376、S408、S438和S485的扩增图谱
Fig.1 RAPD patterns generated from eight test strains using random primers S33,S45,S376,S408,S438and S485

食 用 菌 学 报 第21卷
M:Lambda DNA/EcoRI+HindIII Markers;泳道1~48代表表1中的1-48号菌株;B:棕色,W:白色
M:Lambda DNA/EcoRI+HindIII Markers;Lanes 1-48:PCR amplification patterns of 48test strains(1-48in Table 1);B:Brown
fruit body,W:White fruit body
图2 引物SCAR4的扩增图谱
Fig.2 SCAR patterns generated from 48test strains using SCAR 4primers
3 讨论
  在双孢蘑菇的辅助杂交育种上,与性状相关
的SCAR标记可以直接运用于菌株特性预测和
遗传筛选。双孢蘑菇重要性状的分子标记如产
质量[6-7]、性亲和[8]、丛生[9]、耐热[10]及退化[11]等
都已开展了研究,但真正应用到育种中的标记很
少,其中耐热性状标记片段已成功用于转基因育
种[12]。在双孢蘑菇子实体颜色性状及相关基因
和分子标记上,先前学者也开展了一些研究工
作。CALLAC等[13]研究发现,在子实体颜色性
状中,白色为隐性性状并受 PPC1 (pilei-pelis
color 1)基因单一位点控制,研究还发现PPC1
位点与乙醇脱氢酶(ADH)基因位点紧密连锁,并
提出PPC1 位点位于中心粒与 ADH位点之间
的观点。MOQUET 等[14]通过数量性状座位
(quantitative trait locus,QTL)定位的方法研究
了双孢蘑菇褐斑病的抗病性状,连锁分析发现,
抗病性状与PPC1 棕色等位基因明显连锁,并推
测PPC1 基因本身可能就是抗性相关基因。
LOFTUS等[15]找到了一个与双孢蘑菇子实体颜
色白色性状连锁的 RAPD标记 A161700,并转化
成SCAR标记L43,但该标记的有效性需与限制
性片段长度多态性(restriction fragment langth
polymorphism,RFLP)相结合,加大了应用的繁
琐度,并且在部分菌株中出现标记与性状分离的
情况。
本研究通过几百个RAPD随机引物的筛选,
获得了与子实体颜色棕色等位基因相关的分子标
记SCAR41200,全模板验证表明该标记与子实体棕
色性状紧密连锁。下一步笔者将对该标记在杂交
后代中的分离情况进行验证,该标记有望作为杂交
育种中子实体棕色性状的定向筛选标记。
参考文献
[1]王泽生,廖剑华,陈美元.我国双孢蘑菇育种研究与
产业发展[J].食用菌学报,2010(增刊):19-20.
[2]陈美元,廖剑华,王波,等.中国野生蘑菇属90个菌
株遗传多样性的 DNA指纹分析[J].食用菌学报,
2009,16(1):11-20.
[3]章小寅,刘鹏虎,邓优锦,等.基于草菇基因组结构变
异构建的SCAR标记遗传连锁图[G]//国家食用菌
产业技术体系.国家食用菌产业技术体系第一届产
业技术交流会论文汇编,南宁,2011:37-40.
[4]陈美元,廖剑华,李洪荣,等.双孢蘑菇栽培菌株遗传
多样性的DNA指纹分析[J].中国农学通报,2009,
25(4):149-156.
[5]陈美元,廖剑华,王泽生.双孢蘑菇三种类型菌株的
RAPD扩增研究[J].食用菌学报,1998,5(4):6-10.
[6]宋思扬,曾伟,陈融,等.一个与双孢蘑菇子实体品质
相关的DNA片段的克隆[J].食用菌学报,2000,7
(3):11-15.
[7]FOULONQNE-ORIOL  M, RODIER  A,
ROUSSEAU T,et al.Quantitative trait locus
mapping of yield-related components and oligogenic
control of the cap color of the button mushroom,
Agaricus bisporus[J].Appl Environ Microbiol,
2012,78(7):2422-2434.
[8]詹才新,凌霞芬,杨家林.双孢蘑菇性亲和性相关分
子标记的初步筛选[J].食用菌学报,2002,9(4):
1-8.
[9]陈美元,王泽生,廖剑华,等.双孢蘑菇丛生变异的
RAPD分析及差异片段的克隆[J].厦门大学学报
(自然科学版),2003,42(5):657-660.
[10]陈美元.双孢蘑菇耐热相关基因028-1的克隆与序
列分析[J].福建轻纺,2006,(9):1-5.
[11]陈美元,王泽生,李洪荣,等.双孢蘑菇分解基质能
力退化的 DDRT-PCR分析[J].菌物学报,2010,

第3期 蔡志欣,等:双孢蘑菇颜色基因分子标记的初步筛选
29(5):707-712.
[12]陈美元,廖剑华,郭仲杰,等.双孢蘑菇耐热相关基
因的表达载体构建及转化研究[J].菌物学报,
2009,28(6):797-801.
[13]CALLAC P,MOQUET F,IMBERNON M,et al.
Evidence for PPC1 ,a determinant of the pilei-
pelis color of Agaricus bisporus fruitbodies[J].
Fungal Genet Biol,1998,23(2):181-188.
[14]MOQUET F,DESMERGER C,MAMOUN M,
et al.A quantitative trait locus of Agaricus
bisporus resistance to Pseudomonas tolaasi is
closely linked to natural cap color[J].Fungal
Genet Biol,1999,28(1):34-42.
[15]LOFTUS M,BOUCHTI-KING L,ROBLES C.
Use of a SCAR maker for cap color in Agaricus
bisporus  breeding  programs [M]//VAN
GRIENSVEN.Science and Cultivation of Edible
Fungi.Rotterdam:Balkema,2000:201-205.
PrimaryScreeningof Molecular Markers Related
to Fruit BodyColor in Agaricus bisporus
CAI Zhixin,CHEN Meiyuan,LIAO Jianhua,LI Hongrong,GUO Zhongjie,
CAI Danfeng,WANG Zesheng*
(National and Local Joint Engineering Research Center for Breeding &Cultivation of Featured Edible Fungi;
Edible Fungi Institute of Fujian Academy of Agricultural Sciences,Fuzhou,Fujian 350014,China)
Abstract:Random amplified polymorphic DNA(RAPD)methodology was used to tentatively identify DNA
markers linked to cap color in four white and four brown strains of Agaricus bisporus.Three random primers
(S33,S438and S485)that amplified four specific bands(300~2000bp in size)from the four brown test
strains but not the four white test strains were screened out from 500random primers.After cloning and
sequencing these specific bands,four SCAR(Sequence Characterized Amplified Regions)primer pairs were
designed accordingly and used to detect SCAR markers specificaly associated with brown cap color among 48
(24brown,24white)A.bisporus strains.Distribution of the amplified fragments generated by the SCAR4
primer pair revealed a band approximately 1200bp in size(designated SCAR41200)in 22of the 24brown
strains that was absent from al the 24white strains,indicating that SCAR41200 was closely linked to aleles
responsible for the brown cap color gene in A.bisporus.
Key words:Agaricus bisporus;fruit body color;random amplified polymorphic DNA;sequence characterized
amplified region
[本文编辑] 马丹丹