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部分茶竿竹亚属竹种亲缘关系的荧光AFLP分析



全 文 :江西农业大学学报 2015,37(6) :1033-1036 http:/ / xuebao.jxau.edu.cn
Acta Agriculturae Universitatis Jiangxiensis DOI:10.13836 / j.jjau.2015157
钟浩,高贵宾,潘雁红,等.部分茶竿竹亚属竹种亲缘关系的荧光 AFLP 分析[J].江西农业大学学报,2015,37(6) :1033-1036.
部分茶竿竹亚属竹种亲缘关系的
荧光 AFLP分析
钟 浩1,2,高贵宾1,2,潘雁红1,2,吴良如1,2*
(1.国家林业局竹子研究开发中心,浙江 杭州 310012;2.浙江省竹子高效加工重点实验室,浙江 杭州 310012)
摘要:利用荧光 AFLP 技术,选择 EcoRⅠ /MseⅠ酶切组合,应用 16对(EcoRⅠ+3)/(MseⅠ+3)引物组合进行选
择性扩增,检测 9个茶竿竹亚属竹种基因组 DNA多态性。结果共获得1 473条谱带,平均每对引物 92 条,其中
多态性条带1 092条,PPB为 74.1%。聚类结果表明,正种茶竿竹及其 4个变种以相似系数 0.78聚在一起,其中
铁厘茶竿竹和白水茶竿竹之间的相似系数达到最高为 0.88,从分子水平上佐证了铁厘茶竿竹和白水茶竿竹是
正种茶竿竹的 2个变种。
关键词:正种茶竿竹;AFLP;多态性;聚类;相似系数
中图分类号:Q943.2 文献标志码:A 文章编号:1000-2286(2015)06-1033-04
An Analysis of Genetic Relationship among Some Chagan-Bamboo
Species by Using Fluorescent AFLP
ZHONG Hao1,2,GAO Gui-bin1,2,PAN Yan-hong1,2,WU Liang-ru1,2*
(1.China National Bamboo Research Center,Hangzhou 310012,China;2.Key Laboratory of High Efficient
Processing of Bamboo of Zhejiang Province,Hangzhou 310012,China)
Abstract:Fluorescent amplified fragment length polymorphisms (AFLP)was used to study the DNA di-
versity of 9 Chagan-Bamboo species.Genomic DNA was digested with EcoRⅠ and MseⅠ enzymes and ampli-
fied with 16 (EcoRⅠ+3)/(MseⅠ+3)primer combinations.In the 9 samples,16 EcoRⅠ -MseⅠ AFLP prim-
er combinations produced 1 473 legible bands (92 bands per primer combination) ,of which 1 092 were poly-
morphic bands,the percentage of polymorphic band (PPB)was 74.1%.The cluster analysis of AFLP indicated
that Pseudosasa amabilis and its 4 varieties belonged to one small group (their similar coefficient was 0.78) ,in
which the similar coefficient between Pseudosasa amabilis var. ferrea and Pseudosasa amabilis var. peshuiensis
was 0.88.This proves that Pseudosasa amabilis var.ferrea and Pseudosasa amabilis var.peshuiensis are two varie-
ties of Pseudosasa amabilis.
Key words:Pseudosasa amabilis;AFLP;diversity;cluster;similar coefficient
正种茶竿竹(Pseudosasa amabilis) ,属禾本科竹亚科(Bambusoideae Nees)矢竹属(Pseudosasa)茶竿
竹组的模式种[1],是我国特产的珍贵竹种之一,竹秆通直、节平、壁厚、光滑、坚韧、材质优良,可制作各
种竹器家具、雕刻装饰、钓鱼竿、滑雪杖、旗竿、篱笆等。正种茶竿竹竹材纤维含量达 53.2%,适于造纸和
收稿日期:2015-05-29 修回日期:2015-09-17
基金项目:国家林业局竹子研究开发中心研究基金项目(ZXJJ201207)和浙江省科技计划项目(2014F10047)
作者简介:钟浩(1984—),男,助理研究员,硕士生,主要从事竹子分子遗传研究,E-mail:13706710845@ 163.com;*
通信作者:吴良如,副研究员,E-mail:boteatree@ 163.com。
江 西 农 业 大 学 学 报 第 37卷
制人造丝浆[2]。竹材经沙洗加工后,洁白如象牙,不易被虫蛀且耐腐蚀性强,燃烧后竹灰洁白不成炭,
因此又被称为“沙白竹”、“钢竹”,是我国传统出口商品竹,在国际市场颇负盛名。正种茶竿竹主产于广
东、福建、湖南、广西等省区的丘陵平原或河流沿岸及山坡地带,近年江苏、浙江有引种栽培,生长尚佳,
模式标本采自广东省肇庆市广宁县[3]。
中国植物志记载,茶竿竹亚属有 16种 5变种[1],均分布在我国华南、华东地区之南部,而徐英宝[2]
等报道,广东省肇庆市怀集县有 3个变种,即正种茶竿竹(Pseudosasa amabilis var.amabilis)、铁厘茶竿竹
(Pseudosasa amabilis var.ferrea)和白水茶竿竹(Pseudosasa amabilis var.peshuiensis) ,但后 2个变种在植物
志中没有记载,也未见相关文献报道。本文利用 AFLP 分子标记对部分茶竿竹亚属竹种进行亲缘关系
分析,从分子水平探讨广东省肇庆市怀集县铁厘茶竿竹和白水茶竿竹的分类地位。
扩增片段长度多态性(Amplified Fragment Length Polymorphisms,AFLP)是 1993 年由荷兰科学家
Vos等发展起来的一种检测 DNA 多态性的方法,是一种以 PCR 和 RFLP 为基础的 DNA 指纹图谱技
术[4],已广泛应用于竹类植物遗传多样性和亲缘关系的研究[5]。
1 材料与方法
1.1 材 料
收集了包括茶竿竹在内的 5 个变种,即正种茶竿竹(P.amabilis)、福建茶竿竹(P.amabilis var.conv-
exa)、薄箨茶竿竹(P.amabilis var. tenuis)、铁厘茶竿竹(P.amabilis var. ferrea)和白水茶竿竹(P.amabilis
var.peshuiensis) ;还采集了茶竿竹亚属的其它 4 个种,即斑箨茶竿竹(P.notate)、笔竿竹(P.guangxianen-
sis)、近实心茶竿竹(P.subsolida)和尖箨茶竿竹(P.acutivagina) (表 1)。其中福建茶竿竹、薄箨茶竿竹、
笔竿竹、近实心茶竿竹、斑箨茶竿竹和尖箨茶竿竹采自福建华安竹种园;正种茶竿竹、铁厘茶竿竹和白水
茶竿竹采自广东省肇庆市怀集县。采集的样品均经过福建省华安县林业局华安竹种园邹跃国高级工程
师的鉴定。采集竹子嫩叶的混合样,经变性硅胶快速干燥后带回实验室置于-70 ℃冰箱保存备用。
表 1 材料名称及编号
Tab.1 The name of the samples
编号 Serial NO. 种名 Species 采样点 Sampling points
1 正种茶竿竹 P.amabilis 广东怀集 Huaiji Guangdong
2 笔竿竹 P.guangxianensis 福建华安 Huaan Fujian
3 薄箨茶竿竹 P.amabilis var.tenuis 福建华安 Huaan Fujian
4 近实心茶竿竹 P.subsolida 福建华安 Huaan Fujian
5 尖箨茶竿竹 P.acutivagina 福建华安 Huaan Fujian
6 斑箨茶竿竹 P.notate 福建华安 Huaan Fujian
7 福建茶竿竹 P.amabilis var.convexa 福建华安 Huaan Fujian
8 铁厘茶竿竹 P.amabilis var.ferrea 广东怀集 Huaiji Guangdong
9 白水茶竿竹 P.amabilis var.peshuiensis 广东怀集 Huaiji Guangdong
1.2 方 法
1.2.1 基因组 DNA的提取 采用改良的 CTAB 法提取 9 个竹种的基因组 DNA[6],用 Titertek-Berthold
Colibri超微量分光光度计检测 DNA 的浓度和纯度,取 1 μL 在 1%TAE 琼脂糖凝胶上进行电泳检测
DNA的质量,然后定量至 100 ng /μL,-20 ℃保存备用。
1.2.2 AFLP 分析 采用 EcoRⅠ /MseⅠ酶切组合,对 Vos 等发明的方法[7]进行了优化。EcoRⅠ和
MseⅠ对应的接头和预扩增引物由生工生物工程上海(股份)有限公司合成。接头序列:EcoRⅠ左接头
5-CTCGTAGACTGCGTACC-3,右接头 5-AATTGGTACGCAGTCTAC-3;Mse Ⅰ 左接头 5-GACGAT-
GAGTCCTGAG-3,右接头 5-TACTCAGGACTCAT-3。选扩增引物试剂盒(AFLP  IRDye 700 Infrared
Dye Selective Amplification Kit)购自基因有限公司,其中 EcoRⅠ选扩引物由 IRDye 700 荧光标记。选扩
增产物在 Li-cor4300 DNA遗传分析系统上样电泳并自动进行数据采集。
1.2.3 数据处理 由 Li-cor4300 DNA遗传分析系统采集到的特征数据矩阵计算单位引物多态性条带
和多态性条带百分率(Percentage of Polymorphic Band,PPB)。利用 NTSYS-pc(version2.10e)对数据进行
分析,用 SAHN Clustering进行非加权组平均法(UPGMA)进行聚类分析,并构建遗传多样性聚类图谱。
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第 6期 钟浩等:部分茶竿竹亚属竹种亲缘关系的荧光 AFLP 分析
2 结果与分析
2.1 AFLP扩增片段的多态性
从常用的 8×8 对引物中筛选出 16 对扩增效果较好的引物(表 2)对 9 个样品进行 AFLP 检测,由
表 2 AFLP引物组合的多态性分析
Tab.2 Polymorphism analysis of AFLP primer combinations
引物组合
Primers
扩增条带
Total bands
多态性条带
Polymorphic bands
多态性条带
百分率 /% PPB
引物组合
Primers
扩增条带
Total bands
多态性条带
Polymorphic bands
多态性条带
百分率 /% PPB
E-AAC /M-CAC 86 62 72.1 E-ACA /M-CTT 45 34 75.6
E-AAC /M-CAG 67 48 71.6 E-ACC /M-CAC 134 115 85.8
E-AAC /M-CAT 87 55 63.2 E-ACC /M-CAG 120 97 80.8
E-AAC /M-CTA 67 41 61.2 E-ACC /M-CTA 79 55 69.6
E-AAC /M-CTC 119 82 68.9 E-ACC /M-CTC 89 70 78.7
E-AAC /M-CTG 126 90 71.4 E-ACG /M-CAC 117 102 87.2
E-AAC /M-CTT 97 61 62.9 E-AGC /M-CAC 103 79 76.7
E-ACA /M-CAC 77 59 76.6 E-AGG /M-CAT 60 42 70.0
M:IRDye 700 Sizing Standard-50-700 bp;1~9:见表 1
M:IRDye 700 Sizing Standard-50-700 bp;1~9:See Tab.1
图 1 AFLP引物组合 E-AAC/M-CTC对
9个茶竿竹亚属竹种的扩增结果
Fig.1 The amplification result of 9 Chagan-
Bamboo species by AFLP primer
combination E-AAC/M-CTC
Li-cor4300 DNA遗传分析系统采集的数据可知,其扩增产物的分
布范围在 50~700 bp,图 1 是引物组合 E-AAC /M-CTC 的扩增结
果。16对引物共扩增出1 473个条带,平均每对引物 92 条,其中
多态性条带1 092条,PPB为 74.1%。不同引物对的扩增效果差异
很大,E-ACC /M-CAC 扩增条带最丰富,扩增出 134 个条带;E-
ACA /M-CTT扩增条带最少,仅扩增出 45 个条带。不同引物组合
的 PPB相差较大,从 61.2%到87.2%不等,其中 E-ACG /M-CAC 引
物组合的 PPB最高为 87.2%(表 2,图 1)。
2.2 聚类结果与分析
采用 SM系数,当遗传相似系数取阈值 0.65时,可以分为两个
大组。第一大组包括正种茶竿竹及其 4个变种和茶竿竹亚属的其
它 2个种(笔竿竹和尖箨茶竿竹),第二大组包括茶竿竹亚属的另 2
个种(近实心茶竿竹和斑箨茶竿竹)。第一大组中,正种茶竿竹及
其 4个变种以相似系数 0.78聚在一起形成一个小组(图 2中红框
所示,以下称茶竿竹小组),其中怀集县的 2个茶竿竹变种铁厘茶竿
竹和白水茶竿竹相似系数最高,为 0.88,亲缘关系也最近。正种茶
竿竹及其变种先与笔竿竹聚在一起,然后再与亲缘关系较远的尖箨
茶竿竹聚在一起形成第一大组。
3 结论与讨论
从聚类结果看,支持经典的茶竿竹亚属分类[1]。如笔竿竹与
茶竿竹小组之间的相似系数达到了0.74,亲缘关系也较近,两者在
形态上相似之处在于箨片线状披针形,基部稍向内收窄,箨鞘背
部无斑点。主要区别为茶竿竹竿箨无箨耳,但有数条直立而先端
波曲的繸毛,而笔竿竹竿箨具椭圆形的箨耳,其上有繸毛,形态上
的关系得到了本文研究结果的支持。
怀集县的 2个茶竿竹变种铁厘茶竿竹和白水茶竿竹之间的
相似系数达到最高的 0.88,从分子水平上佐证了它们是茶竿竹的
2个变种,而且体现了一定的地理特异性(均采自广东省肇庆市
怀集县)。
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江 西 农 业 大 学 学 报 第 37卷
图 2 9个茶竿竹亚属竹种基于 SM相似系数的 AFLP 谱带 UPGMA聚类图
Fig.2 The UPGMA dendrogram of 9 Chagan-Bamboo species using SM coefficients
第二大组与第一大组之间的相似系数只有 0.65,这也支持经典的分类系统,两者在形态上的主要区
别为第一大组箨鞘背部无斑点,而第二大组箨鞘背部多少有些具斑点。第二大组的近实心茶竿竹和斑
箨茶竿竹以相似系数 0.73聚在一起,两者在形态上的主要区别有:近实心茶竿竹箨鞘的斑点不很清楚,
箨鞘背部无毛,箨耳为小点状,叶耳不明显,具数条短繸毛;斑箨茶竿竹箨鞘的斑点明显,箨鞘背部被疏
密不匀向下贴伏的刺毛,鞘基部还生有浅黄色绒毛,箨耳小,半圆形,密被细柔毛,耳缘生数条硬刚毛,叶
耳和繸毛俱缺。
传统的 AFLP 分子标记多采用垂直板电泳和银染法检测[8-10],本研究采用的荧光标记引物 AFLP
法,检测的灵敏度高于银染法,而且可运用 SAGAMX软件进行电泳图自动读带并转化为 0、1 矩阵,然后
进行分析,全过程自动化完成,与人工读取胶板银染法相比,很大程度上降低了系统误差与随机误差,提
高了工作效率[11]。
本文的研究结果表明,AFLP 分子标记是一种茶竿竹亚属内系统学检测的有效工具,当根据形态鉴
别有困难时,可提供一种候选的,也是可靠的鉴别方法。
参考文献:
[1]耿伯介,王正平.中国植物志(第九卷第一分册) [M].北京:科学出版社,1996:639-659.
[2]徐英宝,许本立.广东怀集茶秆竹生物学特性的初步研究[J].竹子研究汇刊,1984,3(2) :48-61.
[3]潘雁红,吴良如,高贵宾,等.茶竿竹研究与利用[J].竹子研究汇刊,2012,31(4) :46-51.
[4]黄文坤,郭建英,万方浩,等.AFLP 标记在植物遗传多样性研究中的应用[J].中国农学通报,2006,22(8) :50-54.
[5]娄永峰,林新春,何奇江,等.哺鸡竹亲缘关系的 AFLP 和 SRAP 分析[J].分子植物育种,2010,8(1) :83-88.
[6]Doyle J J,Doyle J L.A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue[J].Phytochemistry Bull,1987,
19:11-15.
[7]Vos P,Hogers R,Bleeker M,et al. AFLP:A new technique for DNA fingerprinting[J]. Nucleic Acids Research,1995,23
(21) :4407-4414.
[8]路帆,程宝文,李虹,等.利用荧光 AFLP 技术检测罂粟 DNA多态性[J].法医学杂志,2008,24(4) :262-264,267.
[9]陈万权,漆小泉,Niks R E.利用 AFLP 遗传连锁图定位大麦苗期对叶锈病的部分抗性基因[J].遗传学报,1999,26
(2):690-694.
[10]唐梅,何光华,裴炎.中籼杂交水稻亲本多态性的 AFLP 分析[J].遗传,2002,24(4) :439-441.
[11]邱冬梅,孙继英,刘金,等.扩增片段长度多态性(AFLP)荧光标记和银染技术的比较分析[J].生命科学研究,2006,
10(3) :17-21.
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