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云南峨毛茶亲缘关系的ISSR分析及指纹图谱构建



全 文 :第34卷 第1期
 2016年3月 
   
四川农业大学学报
Journal of Sichuan Agricultural University
   
Vol.34 No.1
Mar.2016
  收稿日期:2015-11 -04
基金项目:国家星火计划(金花茶种苗繁育与茶膏加工技术的示范推广2014GA830016); 2015年三区人才支持计划
(21501737)。
作者简介:吴田,副教授,博士,主要研究方向为植物分子生物学,E-mail:2351417655@qq.com。*责任作者:蓝增全,教
授,硕士,主要从事茶学的研究,E-mail:461257271@qq.com。
doi:10.16036/j.issn.1000-2650.2016.01.010
云南峨毛茶亲缘关系的ISSR分析及指纹图谱构建
吴 田1,蓝增全2*
(1.西南林业大学园林学院,昆明 650224; 2.西南林业大学环境科学与工程学院,昆明 650224)
摘要:【目的】了解和保护峨毛茶大茶树资源。【方法】采用ISSR技术对云南峨毛地区的5份茶样资源的遗传多样
性和亲缘关系进行研究。【结果】结果表明:5份峨毛茶样共扩增出94条清晰的DNA条带,其中多态性带73条,占
77%,遗传相似系数介于0.45~0.64之间,表明来自同一地区的峨毛茶之间已经产生遗传分化。【结论】利用823
引物构建了5份峨毛茶的指纹图谱,为今后峨毛茶的鉴定提供了参考。
关键词:峨毛茶;指纹图谱;遗传多样性
中图分类号:R282.71  文献标志码:A  文章编号:1000-2650(2016)01-0054-06
ISSR Analysis on the Relationship and Construction of
Fingerprint in Emao Teas of Yunnan
WU Tian1,LAN Zeng-quan2*
(1.Landscape Architecture Colege,Southwest Forestry University,Kunming 650224,China;
2.Environment Science and Engineering Colege,Southwest Forestry University,Kunming 650224,China)
Abstract:【Objective】The aim of the study was to know and protect the large tree resources of
Emao teas.【Method】The genetic diversity and genetic relationship of five Emao tea samples from
Yunnan were analyzed by ISSR technology.【Results】The results showed that 94clear DNA
bands in Emao tea were obtained through amplification.73bands of them were polymorphic and
the average polymorphism rate was 77%.The genetic similarity coefficient was between 0.45and
0.64,indicating that there was genetic diversity in Emao teas.【Conclusion】The fingerprint of
five teas was constructed using the ISSR primer of 823,which can provide a molecular biology
method for the identification of Emao teas.
Key words:Emao tea;fingerprint;genetic diversity
  中国是世界茶树起源中心,茶树种植资源的多
样性和特异性为世人瞩目[1-2]。1990年中国茶树种
质资源圃分别在浙江和云南勐海建成[3],已经收集
保存了来源于全国多个地区的野生茶树、地方品种、
名枞、育成品种品系、株系、近缘种共计2 700余份,
且每年都以100余份的速度增加[4]。资源快速鉴定
利用已经成为大家关注的核心问题。DNA分子标
记计术是进行茶树遗传多样性研究的重要手段之
一,是以个体间遗传物质内核苷酸序列变异为基础
的遗传标记,是 DNA 水平遗传多态性的直接反
应[5]。DNA指纹图谱能直接表明基因组 DNA差
异,是当今最先进的遗传标记系统,具有多位点性、
高变异性、简单而稳定的遗传性等特点。利用ISSR
标记已经成功构建枣[6]、红花橙木[7]、龙眼[8]、红
麻[9]等多种植物的指纹图谱。近年来ISSR技术在
茶树指纹图谱构建上的应用亦越来越多,并在鉴定
第1期 吴 田,等:云南峨毛茶亲缘关系的ISSR分析及指纹图谱构建    
种质上起到了重要作用[10-11]。
云南省16个州129个县中,有15个州110多
个县产茶。茶区主要分布于滇西、滇西南的大叶种
茶片区和滇东北的小叶种茶片区。云南茶叶面积约
303万hm2,居全国第1位;茶叶年产量达到17万
t,居全国第2位。据文献记载,清朝乾隆年间,有人
从思茅(现在的云南省普洱市)带了3棵茶树苗,栽
种于峨毛村一带,三百多年间,这3棵茶树苗又被反
复接种移栽,在者竜乡繁衍,成为现在的峨毛茶,20
世纪30年代期间成为当地一大经济支柱,并演变成
当今新平“峨毛茶”地方性优良品种[12]。20世纪70
年代,中科院茶叶研究所对峨毛茶树采样分析,结论
是其色、香、味媲美西湖龙井茶,同等物质含量是龙
井茶的两倍,该结论引起新平县科委的重视,采用嫁
接移栽的办法发展,但经过多年的努力,只要移出峨
毛村这块土地,茶苗要么不生根,要么变种,至今尚
未在峨毛村之外的地方成功栽培峨毛茶,峨毛茶是
只宜在云南新平县者竜乡哀牢山的峨毛村栽培一种
云南大叶种茶。峨毛茶外形粗细适中显毫,色泽嫩
绿光润,带着淡淡的兰花香味,冲泡后,茶汤呈金黄
透亮的玛瑙色,滋味鲜醇甘爽。峨毛茶虽然在当地
已有300多年的栽种和加工历史,但因加工粗放,没
有创立品牌,鲜被外界所认识,但考虑到其优良的品
质,当地茶业工作者近年来致力于峨毛茶的推广工
作,直至2011年开始运作、2013年在峨毛村正式成
立云南玉溪新平凤翥峨毛茶专业合作社,峨毛茶才
逐渐又被重视,目前已经有20余公顷生态茶田。
目前,利用ISSR技术对茶树资源进行遗传多
样性和亲缘关系的研究较多[13-15],但鲜见将ISSR
技术应用于峨毛茶。20世纪末期,由于茶业产业不
景气,峨毛茶被疏于管理,大量的峨毛茶树被采伐,
峨毛茶种质,尤其是峨毛茶大树资源越来越少,笔者
此次在峨毛村的调查发现,乔木型峨毛茶树有500
株左右,这些茶树有大叶茶树的明显特征,如树体高
大,主干明显,树姿张开,叶色深绿,叶片大等,其中
地径30cm、树高4m以上的峨毛茶大树在仅存5
株,这也是本研究的倡导方云南玉溪新平凤翥峨毛
茶农民专业合作社尤为关注的5株峨毛茶大树,希
望通过本研究确认它们之间亲缘关系的同时挂牌保
护。为了云南峨毛茶大树资源的鉴定和保护,以及
后续进行新品种培育和种质资源的开发利用,本研
究拟利用ISSR技术分析峨毛茶大树资源的遗传多
样性和亲缘关系,同时构建5个峨毛茶大树的指纹
图谱,以在分子生物学水平区分5株峨毛茶大树。
1 材料和方法
1.1 植物材料
本研究于2013年5月在新平县者竜乡哀牢山
的峨毛村进行取样,取样对象为云南玉溪新平凤翥
峨毛茶专业合作社重点关注的5株峨毛茶大树,这
些茶树树体高大,叶色深绿,据合作社负责人介绍,
这些峨毛茶树树龄在百年以上。为了便于区分将其
分别编号为峨毛茶1~5号,5棵峨毛茶树分别用皮
尺测量地径、树高、叶长、叶宽,重复3次,取平均值,
挂牌(编号、时间)后采集鲜嫩叶片10片,于冰盒中
带回实验室,存于-80℃冰箱内用于提取 DNA。
经测量,5株峨毛茶大树地径39~54cm、树高4.2
~6.5m,叶色深绿,成熟叶面积为40.25~59.35
cm2(表1),为云南大叶茶种。
1.2 实验试剂
天根新型植物基因组DNA提取试剂盒(离心
柱型)、琼脂糖凝胶、DL 2000Marker等分子生物学
药品购自Takara公司。Taq DNA聚合酶及配套试
剂购自北京全式生物技术有限公司。从加拿大哥伦
比亚大学设计的100个ISSR通用引物中随机选出
38个引物序列(表2)合成,用于本实验,由上海生工
合成。
1.3 实验方法
1.3.1 DNA的提取
DNA的提取使用天根新型植物基因组DNA
表1 峨毛茶供试材料
Table 1 Materials of Emao tea
编号
No.
地径
Diameter of tree/cm
树高
Height of tree/m
叶色
Color
叶长
Length of leaf/cm
叶宽
Width of leaf/cm
叶面积
Leaf area/cm2
峨毛1号 54  5 深绿 14.22  4.86  48.38
峨毛2号 40  4.5 深绿 12.5  4.6  40.25
峨毛3号 44  5.5 深绿 14.98  5.66  59.35
峨毛4号 39  6.5 深绿 12.46  5.1  44.48
峨毛5号 35  4.2 深绿 13.46  4.7  44.28
55
    四川农业大学学报 第34卷
表2 ISSR引物
Table 2 ISSR primers
引物名称
Name of primer
序列(5′-3′)
Sequence(5′-3′)
引物名称
Name of primer
序列(5′-3′)
Sequence(5′-3′)
802 ATA TAT ATA TAT ATA TG  840 GAG AGA GAG AGA GAG AYT
803 ATA TAT ATA TAT ATA TC  841 GAG AGA GAG AGA GAG AYC
805 TAT ATA TAT ATA TAT AC  842 GAG AGA GAG AGA GAG AYG
806 TAT ATA TAT ATA TAT AG  844 CTC TCT CTC TCT CTC TRC
808 AGA GAG AGA GAG AGA GC  845 CTC TCT CTC TCT CTC TRG
811 GAG AGA GAG AGA GAG AC  846 CAC ACA CAC ACA CAC ART
812 GAG AGA GAG AGA GAG AA  847 CAC ACA CAC ACA CAC ARC
814 CTC TCT CTC TCT CTC TA  848 CAC ACA CAC ACA CAC ARG
815 CTC TCT CTC TCT CTC TG  850 GTG TGT GTG TGT GTG TYC
818 CAC ACA CAC ACA CAC AG  853 TCT CTC TCT CTC TCT CRT
822 TCT CTC TCT CTC TCT CA  854 TCT CTC TCT CTC TCT CRG
823 TCT CTC TCT CTC TCT CC  855 ACA CAC ACA CAC ACA CYT
824 TCT CTC TCT CTC TCT CG  856 ACA CAC ACA CAC ACA CYA
825 ACA CAC ACA CAC ACA CT  857 ACA CAC ACA CAC ACA CYG
826 ACA CAC ACA CAC ACA CC  858 TGT GTG TGT GTG TGT GRT
827 ACA CAC ACA CAC ACA CG  860 TGT GTG TGT GTG TGT GRA
834 AGA GAG AGA GAG AGA GYT  866 CTC CTC CTC CTC CTC CTC
835 AGA GAG AGA GAG AGA GYC  895 AGA GTT GGT AGC TCT TGA TC
836 AGA GAG AGA GAG AGA GYA  900 ACT TCC CCA CAG GTT AAC ACA
提取试剂盒(离心柱型),操作步骤按照说明书进行。
用1.0%琼脂糖凝胶(Biowest,西班牙)电泳检测
DNA完整性,用分光光度计(NanoVue,英国)检测
DNA提取纯度及浓度。
1.3.2 ISSR引物筛选及ISSR-PCR扩增
以峨毛茶1号茶样的DNA为例作为PCR反
应模板、分别以表2中38个ISSR引物序列为PCR
反应引物,以筛选ISSR引物。PCR反应液体系为
50μL,其中包含 5μL 10×PCR buffer(包含
MgCl2),5μL dNTPs,0.3μL单引物(20μmol/L),
0.5μL Taq DNA 聚合酶,1μL DNA,其余用
ddH2O补足。反应液用适量矿物油(Sigma,美国)
覆盖,在PCR仪(德国,Eppendorf)上进行扩增。每
个反应42个循环,进入循环前94℃预变性3min,
每个循环94℃变性45s,53℃退火温度下退火45
s,72 ℃延伸90s,循环结束后72 ℃充分延伸5
min。扩增产物经琼脂糖凝胶电泳后,在 UVP凝胶
成像系统上照像并保存。有PCR产物的ISSR引
物即为入选引物,将进行下一步的ISSR-PCR扩增。
1.3.3 数据分析
根据电泳条带的有无统计数据,在相同迁移位
置,有带记为1,无带记为0。计算5份峨毛茶的多
态性。
1.3.4 聚类分析
采用NTsys 2.1e软件对5份峨毛茶进行非加
权组平均法(Unweighted pair-group method analy-
sis,UPGMA)聚类分析,计算遗传相似系数,建立
树状图。
2 结果与分析
2.1 DNA提取的检测结果
本实验提取的峨毛茶叶片基因组DNA经电泳
检测,可以观察到DNA主带清晰明亮,条带整齐,
无拖带现象,几乎无降解,无电泳可见的RNA。经
超微量分光光度计检测,峨毛茶叶片基因组 DNA
的OD260/OD280值在1.77~1.95之间,OD260/OD230
值在1.91~2.23之间,表明该方法提取的总DNA
质量比较高,纯度好。结合电泳检测结果,用该方法
提取的5个峨毛茶叶片基因组DNA均满足ISSR
分子标记的要求。
2.2 引物的筛选
用38个不同的随机引物、以峨毛茶1号叶片的
DNA为模板,进行了PCR扩增。结果表明,15个
引物能扩增得到条带,分别是818、822、823、825、
826、827、835、836、841、842、846、848、853、856、858。
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第1期 吴 田,等:云南峨毛茶亲缘关系的ISSR分析及指纹图谱构建    
2.3 5份峨毛茶的ISSR扩增多态性分析
利用筛选出的15个引物,分别对5个峨毛茶
DNA进行ISSR-PCR扩增(图1),结果发现清晰且
易于读带的PCR条带共有94条,其中多态性条带
73条,占77%,平均引物多态性带为6条,其中,扩
增带数最多的引物是841,为13条(图1E),带数最
少的是引物825,为1条。
2.4 5份峨毛茶的聚类分析
根据对5份峨毛茶种质所产生的73条多态性
条带使用NTsys 2.1e软件进行统计分析,获得了5
份峨毛茶的遗传相似系数的聚类图(图2)。由73
条多态性条带获得的遗传相似系数的聚类图中,各
  泳道 M:DNA分子量标准DL 2000;泳道1~5:峨毛茶1~5号;A~I分别是ISSR引物815、818、823、836、841、827、
848、853、856的PCR扩增图片。
M is DNA molecular weight standard Marker DL 2000;1-5are Emao tea No.1-5,respectively;A-I is the picture
of PCR amplification of ISSR primers of 815,818,823,836,841,827,848,853and 856,respectively.
图1 ISSR扩增
Figure 1 ISSR amplification
75
    四川农业大学学报 第34卷
个种质间的遗传相似系数分布在0.45~0.64范围
内。通过聚类发现,在0.45水平上,5份峨毛茶被
均认为同一大类;在0.50水平上,5份峨毛茶被分
为2大类群,其中峨毛5号茶样被单独聚为一类,余
下4个茶样为另一类,说明峨毛5号茶样与其他茶
样的亲缘关系较远;在0.55水平上除峨毛5号茶样
外的另外4个茶样被划分成了2个亚类,峨毛2号
茶样与峨毛3号茶样归为一个亚类,而峨毛1号茶
样与峨毛4号茶样为另一个亚类,其中峨毛2号茶
样与峨毛3号茶样的遗传相似水平最高。
图2 5份峨毛茶的聚类图
Figure 2 Dendrogram of 5Emao teas
2.5 引物823构建指纹图谱
引物823在5个峨毛茶样中均有特征条带(图
1C),能够区分5个供试样品,从而建立了5个峨毛
茶样的DNA指纹图谱。为了更清晰地诠释电泳图
谱,将目的条带1∶1绘制在空白框中,即形成图3。
在250~750bp间,共读得5个水平的PCR条带,
将5个水平的条带按照由大到小的顺序依次命名为
M 1~M5。其中,5个峨毛茶样分别在M1~M5处
图3 绘制引物823的对应电泳条带
Figure 3 Drawing of corresponding electrophoresis
strip of the primer 823
均只有唯一条带,因此引物823可以将5个供试峨
毛茶样区分开。若将有带读为1、无带读为0,峨毛
茶1~5号的数字代号依次分别00001、00010、
00100、10000、01000。
3 讨论
本实验对5份峨毛茶进行了ISSR遗传多样性
分析,结果表明本组茶样遗传变异水平较高,具有较
丰富的遗传多样性,这可能与峨毛村所处的哀牢山
脉独特的气候区域差异和垂直变化有一定关系,即
受到太阳辐射、温度、水分、土壤、风、火等不同的生
态因子的不同影响[16],种质的生境不一样,才会造
成采集地相同而处于不同的类群或不同的亚类。
植物杂种优势的产生在一定程度上取决于亲本
间的遗传差异,遗传差异大说明其亲缘关系较远,杂
交后代的杂种优势较大[17]。从DNA分子水平上,
查明亲本及其杂种间的遗传差异大小,对选配亲本
杂交组合及其杂种优势利用评价有重要的理论指导
价值[18]。本研究中检测的5份峨毛茶样中,峨毛茶
5号与其他4个样本的亲缘关系较远,以本研究IS-
SR标记的聚类结果为依据,今后进行育种时应选择
峨毛茶5号作为母本与其他峨毛茶样进行杂交,可
以增加遗传变异,以得到更多变异的子代。指纹图
谱具有高度的个体特异性,分辨率高、稳定可靠,能
够准确地鉴定出生物个体和群体之间的差异,甚至
可以鉴别出一些基因组中的微小变异,因而是一种
理想的品种纯度和真实性检测技术[19-21]。引物823
可以将5个供试峨毛茶样区分开,峨毛茶1~5号的
数字代号依次分别00001、00010、00100、10000、
01000。该指纹图谱的获得为今后峨毛茶的鉴定提
供了一定参考依据。
云南大叶种是云南省大叶类茶树品种的总称,
国家曾经在1985年审定过3个云南大叶种,分别为
勐库大叶种、凤庆大叶种和勐海大叶种,是最为著名
的云南大叶种,其主要特性是成熟叶片面积大于40
cm2、鲜叶中茶多酚与儿茶素含量高等。在云南大
叶茶包含丰富的种质资源,随着这3个大叶种的审
定,其他的大叶种茶也在逐步被关注,如冰岛茶、紫
鹃茶、南糯山茶、班章茶、景谷大白茶等,本研究中所
提到的峨毛茶也是云南大叶种的一类,由于其形成
的地域品饮风味,成为这几年云南提到比较多的一
类大叶种茶,但是由于地域生长的局限性,目前对峨
毛茶几乎没有太多的文献著作可以查阅,本文通过
峨毛茶大树资源进行调查并做此研究开启对峨毛茶
85
第1期 吴 田,等:云南峨毛茶亲缘关系的ISSR分析及指纹图谱构建    
的科学研究,以使更多的茶爱好者、茶研究者们关注
峨毛茶。
志谢:感谢昆明市农业科学研究院高级农艺师沈晓进老师和
云南玉溪新平凤翥峨毛茶专业合作社刘恭睿社长在峨毛茶
背景介绍和取样时给予的热情帮助。
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(本文审稿:吴琦,陈盛相;责任编辑:巩艳红;英文编辑:徐振锋)
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