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乳白石蒜17份种质资源的RAPD分析



全 文 :西北林学院学报 2012,27(4):113~116
Journal of Northwest Forestry University
  doi:10.3969/j.issn.1001-7461.2012.04.21
乳白石蒜17份种质资源的RAPD分析
 收稿日期:2011-08-03 修回日期:2011-11-21
 基金项目:浙江省重点科技创新团队子项目(2011R50034-03);浙江省教育厅项目(Y200907683);校发基金:离子注入对石蒜属植物花、
叶变异的影响研究(2010FK048)。
 作者简介:刘志高,男,讲师,硕士,研究方向为园林植物栽培应用的教学与研究。E-mail:vzhigao@sina.com
刘志高1,童再康2,黄华宏2,高燕会2
(1.浙江农林大学 园林学院,浙江 临安311300;2.浙江农林大学 林业与生物技术学院,浙江 临安311300)
摘 要:为分析不同种源乳白石蒜材料的亲缘关系,利用RAPD标记对乳白石蒜的17份样品的遗
传多样性进行了分析。结果表明:从200个随机引物中筛选出33个多态性较高的引物,扩增出
623条DNA带,其中527条为多态带,占84.6%,平均每个引物扩增的DNA带数为18.88条。根
据RAPD扩增结果,将乳白石蒜各样品进行聚类,在阈值为0.352时划分为3类。分子聚类结果
与原产地和花形态特征具有一定的联系。
关键词:乳白石蒜;RAPD;遗传多样性
中图分类号:S682.31   文献标志码:A   文章编号:1001-7461(2012)04-0113-04
RAPD Analysis on 17Accessions of Lycoris albiflora Germplasm Resources
LIU Zhi-gao1,TONG Zai-kang2,HUANG Hua-hong2,GAO Yan-hui 2
(1.College of Landscape Architecture,Zhejiang A&F University,Lin'an,Zhejiang311300,China;
2.College of Forestry and Life Sciences,Zhejiang A&F University,Lin'an,Zhejiang311300,China)
Abstract:In order to verify the genetic relationship of Lycoris albiflora,the genetic diversity of 17differ-
ent varieties of L.albiflora were analyzed by using the random amplified polymorphic DNA (RAPD)in
the study.The results were as folows:33effective primers were selected from 200primers,which gener-
ated 623bands in total,and 527bands showed polymorphism,the average polymorphism rate was 84.6%.
The dendrograms of 17different variations were generated by UPGMA method,and were divided into 3
groups when genetic distance coefficient was given as 0.352.The results of molecular dendrogram demon-
strated some connections with phylogenetic and origin of 17different variations of L.albiflora.
Key words:Lycoris albiflora;RAPD;genetic diversity
  乳白石蒜(Lycoris albiflora)隶属于石蒜科
(Amarylidaceae)石蒜属(Lycoris),其花色多为乳
白色,且野生类型中花色变异丰富,是优良的观赏植
物材料,在我国主要分布于浙江、江苏[1]。前人运用
RAPD、ISSR等分子标记方法对石蒜、长筒石蒜等
种类的亲缘关系进行了深入讨论[2-4],结合染色体核
型分析结果探讨了石蒜属植物的起源与演化[5-6],为
揭示本属植物的系统发育和进化过程提供了重要的
基础资料。作为本土球根花卉,石蒜属植物的园林
应用日益受到人们的关注,有关其观赏特性与应用
形式的研究也取得了诸多成果[7-9]。但目前乳白石
蒜和其他石蒜属植物一样多处于野生状态,少数应
用的几个种也是由原生地直接引种栽培,没有经过
系统的品种选育,存在花期不一致、花色花型差异较
大、花葶高度不均匀等问题,影响了观赏效果和在城
市绿化中的推广应用。本文在广泛收集野生乳白石
蒜种质资源的基础上,对不同种源样品的花色、形态
进行了详细的观测记录,运用RAPD分析其种内遗
传多样性,为观赏新品种的选育提供分子生物学
资料。
1 材料与方法
1. 1 材料
选用浙江和江苏收集到的17个乳白石蒜的变
异类型(表1),经过3a连续观测,花色性状相对稳
定。采集刚发出的幼叶,用液氮罐带回实验室,后保
存于-40℃的低温冰箱中备用。
表1 用于RAPD分析的乳白石蒜样品
Table 1 Materials of L.albifloraused for the RAPD analysis
编号 花色 产地
1 花被片乳白色,腹面散生粉红色条纹,背面中肋
红色,花丝上端淡红色,柱头玫瑰红色。(此为原
种基本特征,以下不再重复)
江苏1
2 花被片乳白色,腹面顶端淡红色晕 江苏1
3 花被片乳黄色,背面中肋淡绿色,花柱呈淡红色 江苏2
4 花被片乳白色,腹面条纹不明显 浙江1
5 花被片乳白色,腹面无散生条纹,中肋乳黄色 浙江1
6 花被片乳白色,腹面条纹不明显,中肋淡红色,花
丝上部淡蓝色
浙江1
7 花被片乳白色,腹面条纹不明显,中肋淡绿色,花
丝上部淡蓝色
浙江1
8 花被片乳白色,边缘皱折上不规则分布粉红色晕 浙江1
9 花被片乳白色,花被片强度反卷皱缩 浙江1
10 花被片乳白色,花丝与花柱呈淡红色 浙江1
11 花被片乳白色,腹面上分布不规则淡红色晕斑 浙江2
12 花被片亮白色,花被片强度反卷皱缩 浙江2
13 花被片乳白色,腹面具明显红色晕斑 浙江2
14 花被片乳白色,背面中肋淡黄绿色 浙江2
15 花被片乳白色,花柱呈淡红色 浙江2
16 花被片乳黄色,背面中肋淡黄绿色, 江苏3
17 花被片乳黄色,花柱呈淡红色 江苏3
1. 2 方法
DNA的提取采用CTAB+硅珠法,用紫外分光
光度计测定浓度。对购自上海Sangon公司的200
个10碱基随机引物进行了筛选,从中选取扩增条
带清晰、重复性较好的33个引物用于PCR扩增。
扩增反应总体积为20μL:10×扩增缓冲液2μL
(Tris-Cl 200mmol·L-1 pH 8.3,KCl 500mmol·
L-1,0.5%Triton-X 100),2.4μL Mg
2+(20mmol
·L-1),0.4μL dNTP(dATP、dCTP、dGTP、dT-
TP各200μmol·L
-1),10μM 随机引物(Sangon
公司,2μL),2UTaq聚合酶(0.4μL),DNA模板
30ng(2μL),ddH2O(10.8μL)。
扩增反应程序为:94℃预变性3min,再进入38
个PCR循环(94℃变性30s,38℃退火30s,72℃延
伸90s),最后72℃延伸10min。扩增反应在 HY-
BAID公司PCREXPRESS扩增仪上进行。扩增产
物在1.0%琼脂糖凝胶上以3.0V·cm-1电场强度
电泳1.5h,经紫外凝胶成像系统观察并照相。
将RAPD图谱上清晰出现的条带记为“1”,同
一位置没有条带记为“0”,将条带信息转换成由“0”
和“1”组成的原始矩阵。使用NTSYS-pc软件计算
样品间(OUT)的表征Nei氏相似性系数并由此计
算其相对遗传距离,采用 UPGMA法构建聚类图。
用PopGen 32软件分析各类群之间的遗传多样性
及亲缘关系。
2 结果与分析
2. 1 乳白石蒜种质资源基因组 DNA的 RAPD多态
性分析
  通过复筛获得的33个引物对17个样品进行
RAPD扩增,共获得623条扩增产物,各个引物的扩
增条带为13~28条,平均为18.9条,产生出的
DNA片段大小分布在0.09~3.0kb之间;其中527
条带具有遗传多态性,约占总数的84.6%,每个引
物检测到的RAPD多态谱带从7条到26条(表2)
不等,平均数为16.0条。乳白石蒜不同类型的扩增
多态性条带的差异很大,同一引物在不同材料上具
有不同的指纹图谱,S193引物的扩增带数变幅最
大,0~22,S122的扩增带数变幅最小,为9~12;
S89引物的扩增带数最多,达到28条。同一材料不
同引物扩增条带数差异也较大,其中以9号样品变
幅最大,为1~22。这表明不同种源乳白石蒜各类
型的DNA多态性十分丰富,遗传变异幅度大,进行
观赏新品种选育具有良好的遗传基础。
2 乳白石蒜种内变异类型间亲缘关系
采用 UPGMA法对17个样品进行聚类分析,
得到亲缘关系树状图(图2)。在阈值0.368处17
个乳白石蒜样品被归为两大类:1~10号和11~17
号样品各为一类。而在阈值0.352处,3号样品从
第一类中分出,单独成为一类,分为三大类。表明三
个大类间的相似性较低,变异幅度较大。阈值逐渐
减小,16和17号样品聚为一组,1和2号样品也会
聚为一组,其原产地都在江苏省,表明种源地对聚类
过程产生了重要影响。在阈值为0.320处,样品被
分为4组,其中3号自成一组,16号和17号聚为一
组,这两组样品花被片色泽均为乳黄色,另外两组样
品花被片则为乳白色,可见花被片色泽对聚类同样
具有一定的影响,这可能是其遗传变异幅度较大的
表现。在花被片为乳白色的两组中,各样品由于腹
面条纹的明显度、背面中肋色泽、花柱色泽和被片皱
缩程度的不同而分别成组,以上表型因素均对聚类
有一定的影响。
5号和4号样品的遗传距离最近,为0.11,其花
色与形态特征也极为相似。其次是6、7号样品,两
两相似系数为0.175,花被片色泽都为乳白色,且花
丝和雌蕊花柱的中下部均为乳白色,花丝上部为淡
411 西北林学院学报 27卷 
蓝色。以上4个样品都采自浙江1,其相似系数较
高可能与其生长的地点较为接近、自然起源相近有
关。14和15号样品间的遗传距离为0.192,都采自
浙江2,观测发现其花被片颜色都为乳白色,主要区
别在于背面中肋色泽和花柱色泽不一,花被片腹面
散生的条纹宽度不一致。1、2号样品花被片色泽一
致,花型相似度也较高,产地均在江苏1,其遗传距
离仅为0.188。可见花色、花型相近,原产地相同的
类型遗传距离相对较小,这在一定程度上体现了
RAPD聚类与形态分类的一致性。
表2 不同引物的碱基序列及扩增结果
Table 2 Sequence and amplification efficiency
引物 序列
扩增谱带
(多态谱带)
引物 序列
扩增谱带
(多态谱带)
引物 序列
扩增谱带
(多态谱带)
S6 TGCTCTGCCC  26(24) S116 TCTCAGCTGG  17(17) S142 GGTGCGGGAA  21(15)
S10 CTGCTGGGAC  22(20) S119 CTGACCAGCC  19(14) S143 CCAGATGCAC  15(15)
S43 GTCGCCGTCA  21(16) S122 GAGGATCCCT  14(9) S147 AGATGCAGCC  17(12)
S48 GTGTGCCCCA  18(14) S123 CCTGATCACC  21(19) S153 CCCGATTCGG  17(16)
S65 GATGACCGCC  14(12) S124 GGTGATCAGG  17(10) S154 TGCGGCTGAG  20(16)
S71 AAAGCTGCGG  19(19) S125 CCGAATTCCC  17(13) S159 ACGGCGTATG  20(20)
S89 CTGACGTCAC  28(26) S126 GGGAATTCGG  17(17) S178 TGCCCAGCCT  24(23)
S91 TGCCCGTCGT  25(21) S127 CCGATATCCC  19(14) S181 CTACTGCGCT  18(18)
S92 CAGCTCACGA  22(14) S128 GGGATATCGG  12(12) S190 ACCGTTCCAG  20(16)
S113 GACGCCACAC  18(17) S132 ACGGTACCAG  19(10) S193 GTCGTTCCTG  23(23)
S115 AATGGCGCAG  13(11) S141 CCCAAGGTCC  13(7) S197 TGGGGACCAC  17(17)
图1 引物S190扩增结果
Fig.1 RAPD results produced by S190primer
图2 17个乳白石蒜样品的 UPGMA聚类图
Fig.2 Dendrogram obtained from the UPGMA analysis on genetic
distance between 17samples of genus L.albiflora
3 结论与讨论
3. 1 乳白石蒜种内遗传多样性
根据聚类结果可以看出,就试验涉及的17个样
品而言,影响聚类的主要因素是原产地和花被片色
泽,其他表型因素对聚类的影响有限。这与赵庆
芳[10]在对百合栽培品种的Rapd分析中所得结论类
似,同一原产地的百合品种具有较近的亲缘关系,花
色则是影响聚类结果的第二主要因素。对不同花色
蝴蝶兰的品种遗传多样性分析结果也表明,属于同
源且同一色系的品种总是被归为一类,而花丝、花柱
色泽对聚类没有显著影响[11]。
多态位点百分率[12]是衡量物种遗传变异水平
高低的一个重要指标,是遗传多样性的重要参数,具
有计算结果直观、简单的特点,能够比较确切的反映
出遗传多样性的丰富程度,被广泛应用于分子辅助
育种中。乳白石蒜种内遗传分化明显,DNA水平多
样性丰富,多态位点比例为84.6%。从各样品之间
的分析结果看他们之间的遗传距离变幅很大,从最
高的0.494到最低的0.112,表明乳白石蒜种内遗
传多样性十分丰富,作为进一步开展种内新品种选
511第4期 刘志高 等:乳白石蒜17份种质资源的RAPD分析
择潜力很大。
3. 2 乳白石蒜种质的花色、花形态多样性
乳白石蒜各样品的花被色泽、花丝和花柱的颜
色,花被片的皱缩程度,以及腹面着生的条纹和晕斑
的明显程度,都与遗传多样性关系密切。对梅花、菊
花、建兰品种和黄牡丹的遗传多样性分析也表明,花
被片色泽、重瓣性、花丝色泽及其瓣化共同决定了各
品种变异的丰富多彩,同时其遗传力也存在较大的
差异[13-16]。花被片、花丝等花器官色泽的变化也许
与查尔酮基因表达的组织特异性有关,但是花瓣颜
色具体变化的遗传本质揭示仍需要进一步的研究得
到证实。对于乳白石蒜观赏新品种的选育而言,其
花色的多样性是选育过程中主要的参考指标。
生态遗传学认为,植物有相当大的发育灵活性,
相同的基因型由于发育期间环境条件不同,结果产
生极不相同的表型,许多形态指标甚至受到个体发
育阶段的影响[17-18],基因型和表现型之间并不一定
存在一对一的关系,这就给品种性状的描述和品种
间的亲缘关系确定造成了较大困难[19]。在对芍药
种质资源的研究中发现,生产中以花型、花色作为主
要分类依据的方法和Rapd得到的聚类结果存在较
大差异,一些花色独特的类型并未从其他栽培品种
中被分离出来[20]。就乳白石蒜而言,由于收集的各
种变异类型均来自野生种群,其生长环境差异较大,
特别是海拔高度、土壤和水分等条件有较大的差异,
为自然变异的产生提供了有利条件。通过对花色变
异类型间遗传多样性的分析,有利于在DNA 分子
水平上揭示差异的大小、亲缘关系及相互之间遗传
物质的交流情况,同时为基因工程手段进行石蒜属
植物花色遗传改良提供有利的理论依据。
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