全 文 :北京农学院学报 2016,31 (1):
Journal of Beijing University of Agriculture
http://bnxb.cbpt.cnki.net
doi:10.13473/j.cnki.issn.1002-3186.2015.0205
收稿日期:2015-09-15
基金项目:草本花卉新品种创制工程北京园林绿化局花卉育种项目 (YLHH201200115)
第一作者:张西西,研究方向:园林植物与观赏园艺,Email:petunia@126.com
紫茉莉品系观赏性状与遗传多样性的AFLP分析
张西西,李 俊,赵正楠
(北京市园林科学研究院/绿化植物育种北京市重点实验室,北京100102)
摘 要:【目的】紫茉莉 (Mirabilis jalapaLinn)是中国传统乡土花卉,研究不同种质的观赏性状,对利用这些
资源进行杂交育种筛选后代、提高育种的针对性和加快育种进程具有重要的意义。【方法】本研究对具代表性的
9个紫茉莉品系进行了株高、花型、花色、童期等观赏性状的比较,并利用扩增片段长度多态性 (amplified
fragment length polymorphism,AFLP)分子标记技术进行分析。【结果】紫茉莉的观赏性状主要包括株高、花
型、花色、童期等,传统分类法可分为高株系统和矮株系统,花型为重瓣和单瓣,其花色有白色、粉色共9种
颜色,多样性丰富。通过AFLP技术,采用8对引物组合共扩增出2 569条谱带,其中多态性条带2 488条,多
态性条带比率为96.85%,平均每对引物扩增出321个位点,311个多态性位点。9个品系的相似性系数在
0.2357~0.6493之问,平均值为0.4425,每个位点的有效等位基因数为1.2044,平均多样性指数为0.2127,遗
传相似性系数最高的是5号和8号,达到0.6493,最低的是3和7,为0.2357。【结论】根据遗传相似性系数进
行聚类分析,可将紫茉莉品系分为矮株型Ⅰ类和高株型II类,分子聚类结果与表型性状特征分类结果较为一致,
而在每一类中具体的观赏性状聚类存在一定差异。通过形态性状与分子标记为紫茉莉品系的研究,为进一步育
种利用提供参考。
关键词:紫茉莉;品系;观赏性状;遗传多样性;AFLP
中图分类号:S682 1 文章编号:1002-3186(2016)01-0000-05 文献标志码:A 网络出版时间:2015-11-09 9:44
网络出版地址:http:www.cnki.net/kcms/detail/11.2156.S.20151109.0944.004.html
Ornamental characters and genetic diversity analysis of
four o’clock flower strains with AFLP markers
ZHANG Xixi,LI Jun,ZHAO Zhengnan
(Beijing Institute of Horticulture and Gardening,Beijing Key Laboratory of Greening Plants Breeding,Beijing 100102,China)
Abstract:【Objective】Four o’clock flower(Mirabilis jalapaLinn)is a traditional domesticaly grown product.Research on va-
rious ornamental characters is very important for F1hybrid selection,and narrowing on breeding target,expediting the breeding
process【Method】The ornamental characters of 9strains of four o’clock flower were compared and biodiversity of 9strains were
analyzed in this experiment.【Result】The results showed tha the main ornamental characters of four o’clock included plant
height,doubleness of flower,color of flower and the iuvenile period etc.The four o’colock flower can be categorized as tal and
dwarf type.Single or mutli-flower petal,and colors of flower,such as white,pink,yelow and purple.The 2569bands were
detected by 8elective primer pairs by AFLP,2488bands(96.85%)were polymorphic.On average,each primer combination
amplified 321loci and 311polymorphic loci.Genetic similarity of 9strains of four o’clock flowers ranged from 0.2357to 0.
6493with an average of 0.4425.The number of effective aleles for each locus was 1.2044,and the average index of genetic di-
versity was 0.2127.The highest genetic similarity(0.6493)was found between sample#5and#8,and the lowest(0.2357)
was found between sample#3and#7.Cluster analysis showed that 9strains of four o’clock flower can be categorized as tal
type II and dwarf type I,which is similar to the two groups of the seedling height characters.The results of morphological
characters and AFLP markers demonstrated some important information for further breeding program.
Keywords:Mirabilis jalapaLinn;strain;Ornamental character;Genetic diversity;AFLP
74 北 京 农 学 院 学 报 第31卷
【研究意义】紫茉莉(Mirabilis jalapaLinn)是
紫茉莉科紫茉莉属植物,花色有纯色和彩色条纹等
颜色,花型有单瓣、套筒之分[1]。是中国传统特色花
卉和乡土花卉。具有遗传多样性的种质资源是紫
茉莉杂交和选择育种的基础。研究不同种质观赏
性状并利用分子标记辅助育种,对利用这些资源进
行杂交育种筛选后代,提高育种的针对性和加快育
种进程具有重要的意义。
【研究进展】紫茉莉种质资源丰富,本属约有60
种,大多分布在美洲热带。近缘种有喜马紫茉莉
(M.jalapa)、长筒紫茉莉(M.longiflora)和多花紫
茉莉(M.multiflora)。观赏性状主要集中于萼片
部分,紫茉莉没有花瓣,所谓的花瓣实际上是萼片
的副产物,花托则来自变形叶的叶苞。用于园林绿
化的紫茉莉品种并不多,具有观赏价值的品种(系)
与类型约有9种,尚无通过审定的品种。选育观赏
品种的方向是株型矮、重瓣花型,在白天也具有观
赏效果的品种。目前,国内外对紫茉莉的研究主要
有紫茉莉栽培[2]、对土壤重金属的富集及修复作
用[3]及生物学特性和繁育系统[4]。有关利用分子标
记技术研究紫茉莉亲缘关系的报道较少,葛方兰[5]
等对3个不同紫茉莉花色品种进行了ISSR分析。
利用AFLP技术分析紫茉莉的遗传关系,特别是多
花色、不同花型的遗传分析研究还未见报道。
AFLP是一种新型分子标记,具有多态性好,稳定性
高的特点[6-8],这几年,AFLP分子标记技术广泛用
在亲缘关系等研究中[9-12],同时,也应用在一些重要
的经济作物[13-15]和蔬菜遗传关系的研究中[16,17]。
在观赏植物中,AFLP分子标记技术也广泛用于珙
桐、毛白杨、海棠等木本观赏植物[18-21]。由于AFLP
技术要求较高,近年来,采用SRAP技术研究观赏
花卉遗传多态性较多[22-26],而用AFLP研究草本观
赏花卉的鲜见报道,未见用AFLP分子标记技术研
究紫茉莉遗传多态性的报道。【本研究的切入点】
形态标记较为直观,但数量在植物中是有限的,多
态性比较差,表型容易受到环境影响[7]。AFLP标
记具有多态性强、稳定性好的特点,是一种新型分
子标记技术。
本研究采用主栽的观赏性状有代表性的9个紫
茉莉品系为材料,对其观赏性状进行分析并采用
AFLP技术对9个紫茉莉品系进行亲缘关系的分
析,旨在明确品系间的遗传关系,筛选与目标性状
相关的分子标记,为进一步有效提高育种效率奠定
基础。
1 材料和方法
9份供试材料均在北京市园林科学研究院内种
植。颜色有玫红、黄、粉、粉白、白、粉黄彩条、桔色
及黄彩条共8个颜色。花型有重瓣和单瓣2种。
DNA提取参照 Murray的CTAB法,AFLP试
剂盒购自北京鼎国科技生物科技有限公司,操作参
考Vos的方法。每个样品总DNA 200ng,加限制
内切酶2μL CORI和2μL MSel,并加入人工接头。
共使用了8对选择性引物。其碱基组合为:H-
AAG/M-CTC,H-ACA/M-CTC,H-ACT/M-CTT,
H-ACT/M-CTT,H-AGC/M-CTC,H-AGC/M-CTT,
H-ACC/M-CTC,H-AGG/M-CTT。6%聚丙烯酰
胺凝胶电泳后利用银染法检测。电泳结束后,GE-
NESCAN软件读数,NTSYSpc-2.1软件进行数据
分析。
2 结果与分析
2.1 观赏性状评价
紫茉莉品系较少,以花型划分,有重瓣和单瓣
之分。以花色划分,有白色、粉色、玫红、黄色、彩色
条纹等颜色。本试验共收集了典型的9个品系,几
乎包括园林绿化主栽的所有品系。
2.1.1 品系1 株高35cm,冠幅36cm。从播种
到开花约9周左右,花色玫红。花型为重瓣。叶色
浓绿,生长势强。具有较强的分枝性,主茎分枝3~
4个。在小气候条件较好的地区,花期较单瓣品系
长,北京地区露地花期为6—11月。
2.1.2 品系2 株高32cm,冠幅31cm。从播种
到开花约9周左右。花色玫红。花型为单瓣。叶色
浓绿,生长势强。分枝性较强,主茎分枝3~4个。
北京地区露地花期达10月上旬。
2.1.3 品系3 株高29cm,冠幅26cm。从播种
到开花约8周左右。花色黄色,花型为单瓣。叶色
浓绿,生长势强。花期为6—10月。
2.1.4 品系4 株高28cm,冠幅25cm。从播种
到开花约8周左右。花色为粉色,花型为单瓣。叶
色浓绿,生长势强。花期为6—10月
2.1.5 品系5 株高52cm,冠幅46cm。从播种
到开花约10周左右。花型为重瓣,花色为粉白。叶
色浓绿,生长势强。北京露地花期可达11月上旬。
2.1.6 品系6 株高48cm,冠幅43cm,从播种到
开花约9周。花型为单瓣,花色为白色。叶色浓绿,
生长势强。北京露地花期可达10月上旬。
2016年第1期 张西西 等:紫茉莉品系观赏性状与遗传多样性的AFLP分析 75
2.1.7 品系7 株高47cm,冠幅37cm,从播种到
开花约9周。花型为单瓣,花色为粉黄彩条。叶色
浓绿,生长势强。北京露地花期可达10月上旬。
2.1.8 品系8 株高52cm,冠幅46cm,从播种到
开花约10周。花型为单瓣,花色为桔色。叶色浓
绿,生长势强。北京露地花期可达10月上旬。
2.1.9 品系9 株高51cm,冠幅57cm,从播种到
开花约11周。花型为单瓣,花色为黄彩条。叶色浓
绿,生长势强。北京露地花期可达10月上旬。
根据紫茉莉品种分类方案[1],紫茉莉品种可分
为高株系统(50~60cm)和矮株系统(30~35cm),
1、2、3、4为矮株系统,5、6、7、8、9为高株系统(见表
1)。按照传统分类方法,1、2、3、4这4个株高在
28~35cm之间的紫茉莉品系聚为一类,其余5个
株高在47~52cm之间的紫茉莉品系聚为另一个类
群(图1)。
表1 试验品系及主要特点
Tab.1 Samples and the main characters
分类系统
Group
品系
Strain
株高
Height/cm
冠幅
Width/cm
童期
Juvenile period/W
花型
Shape of flower
花色
Color of flower
矮株系统
Dwarf group
1 35 36 9 重瓣 玫红
2 32 31 9 单瓣 玫红
3 29 26 8 单瓣 黄
4 28 25 8 单瓣 粉
高株系统
High group
5 52 46 10 重瓣 粉白
6 48 43 9 单瓣 白
7 47 37 9 单瓣 粉黄彩条
8 52 46 10 单瓣 桔
9 51 57 11 单瓣 黄彩条
图1 紫茉莉品系形态特征聚类结果图
Fig.1 The clustering analysis of 9samples of four o’clock
flower based on morphological characteristics
在这2个群体内部,株高、冠幅、童期均较为
接近(见表1)。相近花色的品系并未聚为一类;9
号粉白重瓣品系(图2)和1号玫红重瓣品系(图
3)距离其他品系较远。在二级分类中,根据花型
(图4)进行分类;在三级分类中,再根据花色进行
分类。在应用于杂交育种亲本后,后代性状分离
更加复杂。在5个性状中,重瓣性状所占权重为
20%;本试验结果表明,根据株高,可将紫茉莉品
系分为高株型和矮株型2个类群,这与传统的分
类方法是一致的[1]。
图2 粉白重瓣紫茉莉品系
Fig.2 Pink-white multipetal four o’clock flower strain
图3 玫红重瓣紫茉莉品系
Fig.3 Rose multipetal four o’clock flower strain
76 北 京 农 学 院 学 报 第31卷
图4 重瓣与单瓣品系花型
Fig.4 Single petal strains and multi-petal strain
2.2 多态性分析
试验所采用8对引物组合,获得了条带清晰、多
态性好的扩增结果(表2,图5)。8对引物组合扩增
出216个遗传位点,9份材料共获得2 569条扩增
带,多态性条带2 488条。扩增带最少的239条,最
多的321条。比率为96.85%,平均每对引物扩增
出311个多态性位点。平均有效等位基因数为
1.2044,多样性指数为0.2127。
2.3 聚类分析
通过Jaccad的方法计算出遗传相似性系数在
表2 8对引物组合扩增的AFLP条带
Tab.2 Amplification bands with eight pairs of AFLP primer
引物组合
Primers combination
总条带数
Band number
多态性条带数
Numbers of
polymorphic bands
多态性比率
Polymorphic
rate/100%
有效等位基因数
Number of effective
alele per locus
多样性指数
Shannon’s
information index
H-AAG/M-CTC 363.0 336 93 1.2236 0.2174
H-ACA/M-CTC 321.0 321 100 1.2050 0.2094
H-AAG/M-CTT 287.0 251 87 1.1605 0.1608
H-ACT/M-CTT 357.0 357 100 1.2381 0.2430
H-AGC/M-CTC 320.0 320 100 1.2110 0.2259
H-AGC/M-CTT 328.0 328 100 1.2194 0.2348
H-ACC/M-CTC 325.0 316 97 1.2079 0.2392
H-AGG/M-CTT 268.0 259 97 1.1693 0.1714
平均 mean 321.0 311 1.2044 0.2127
总和Total 256 9 2 488
图5 引物H-ACT/M-CTT对9个紫茉莉品系的选择
扩增性结果
Fig.5 The AFLP Selective amplification result of 9
samples from for four o’clock flower
0.2357~0.6493之问,平均值为0.4425,按 UPG-
MA法进行聚类,构建聚类图(图6)。在聚类图中,
取遗传相似性系数水平0.824时,将聚类图中9个
紫茉莉品系分为2个类群。1、2、3、4号,株高在
28~35cm之间,聚为Ⅰ类。5、6、7、8、9号,株高在
47~52cm之间,聚为第II类。
图6 9个紫茉莉品系的AFLP分子标记聚类图
Fig.6 The clustering analysis of 9samples of four o’clock flower
在Ⅰ类矮株型系统中,1、2、3、4分别是重瓣玫
红、单瓣玫红、单瓣黄色、单瓣粉色聚为一类,其中,
黄色和粉色的亲缘关系较近。而1号重瓣玫红和其
他单瓣品系的遗传距离相对较远。在II类高株型
系统中,5、6、7、8、9分别是重瓣粉白、单瓣白色、粉
黄彩条、单瓣桔色、单瓣彩条黄色。其中,重瓣粉色
和桔色遗传关系较近,而9号彩条黄色与其他4个
品系的遗传距离较远。相近花色的品系并未聚为
一类,说明相近花色品系的遗传关系较远,这与葛
方兰利用ISSR分子标记的结果:相同花色的个体
2016年第1期 张西西 等:紫茉莉品系观赏性状与遗传多样性的AFLP分析 77
并未聚为一类[5]是一样的。这也解释了在玫红紫茉
莉的植株上也常常开放黄色花朵的原因,紫茉莉的
变异广泛存在于群体内。此外,不同花型,如单瓣
和重瓣套筒的品系也未聚为一类,这说明紫茉莉的
遗传变异较大。
3 讨 论
紫茉莉的品系较少,但不同花色的紫茉莉品系
之间存在着一定的遗传变异。28.09%的遗传变异
存在于不同花色的群体中,71.91%的遗传变异存
在于同一花色的群体内[5]。葛方兰等研究表明,同
一花色的不同群体并未聚为一类,说明,同一花色
群体内、个体之间的遗传变异还是很大的。在种质
资源收集中,也看到开黄色花朵的植株上出现开粉
色花朵的枝条,这也说明了同一花色的不同个体没
有聚为一类的原因。
本试验所收集的9份种质资源的遗传基础差异
较小,亲缘关系较近。根据株高的不同,9个紫茉莉
可以分为2个类群。1、2、3、4聚为第Ⅰ类。5、6、7、
8、9聚为第II类。相近花色的品系没有聚为一个类
群,说明紫茉莉的遗传变异很大。重瓣紫茉莉和单
瓣紫茉莉没有各自聚为一个类群,说明单瓣品系和
重瓣品系遗传关系较近,重瓣可能由单瓣品系演变
而来,为将来的单瓣与重瓣的杂交育种试验,以得
到更为丰富的重瓣品种提供了理论基础。表型性
状特征分类结果与分子聚类结果较为一致。分子
标记试验为紫茉莉的品种分类提供了理论依据。
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