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福建余甘子遗传资源的RAPD分析



全 文 :福建余甘子遗传资源的RAPD分析
蔡英卿 1,2,3 赖钟雄 1,3* 陈义挺 1,3 郭玉琼 1 潘东明 1
1
福建农林大学园艺植物生物工程研究所
亚 热 带 果 树 研 究 所
福州 350002
2泉 州 师 范 学 院 生 物 系 福建 泉州 362000
3福 建 省 闽 台 果 树 种 质 试 管 苗 库 福州 350002
摘 要 以福建省 34份余甘子遗传资源为材料,采用 20个具特异扩增的多态性引物对福建省 34份余甘子
基因型进行扩增,20个引物,在 34份供试材料中总共扩增出 259个位点,且均是多态的,多态性程度达
100 %,平均每个引物扩增 12.95个位点。同时,获得了 19个引物对 23份材料扩增的 RAPD特征标记 47个,
17个引物在 36对材料上共扩增出 36个共享特征 RAPD标记;采用 ED(欧氏距离)法进行 RAPD标记的聚类
分析则可将福建 34份余甘子遗传资源明显划分为惠安余甘和莆田余甘两大类。各供试材料之间的遗传距离
范围为 0.00~1.00,其中栽培品种与野生资源之间遗传距离在 0.43~1.00之间;莆田余甘资源与惠安余甘资源
之间遗传距离为 0.27~0.99。
关键词 余甘子 RAPD主栽品种 野生资源
中图分类号 S667.902.3
我国余甘子[PhyllanthusemblicaL.(或EmblicaofficinalisGaertn)]的种质资源十分丰富。对余甘子分
类鉴定方面的工作目前仅限于外观形态特征和花粉形态特征上的比较[1~4]。RAPD分子标记是 DNA水
平上遗传差异的直接反映,基于 RAPD分子标记的分类方法,已经在许多植物的分类鉴定中得到广泛
应用[5~9]。笔者采用改良的SDS法,已摸索出适合余甘子叶片基因组 DNA的提取方法,并建立和优化了
余甘子RAPD反应体系[10]。在这些研究工作的基础上,笔者对福建省余甘子种质资源进行 RAPD分析,
旨在探讨其遗传多样性、亲缘关系并进行分类鉴定。
1 材料与方法
1.1材 料
试验以 34份福建余甘子遗传资源为供试材料(见表 1),其中,17份为栽培品种(或单株)(4份为莆
田材料、1份为南安材料、1份为福建农林大学材料、11份为惠安材料)、17份为野生资源 (16份为惠安
材料、1份为莆田材料)。
福建省科技重大专项(2004NZ02—2)资助项目的部分内容
蔡英卿 男,1962年生,博士,副教授。研究方向:植物遗传资源与分子生物学。
*通讯作者 赖钟雄 男,1966年生,博士,研究员,博士生导师。研究方向:园艺植物生物技术与遗传资源。
收稿日期:2006-10-10
热 带 作 物 学 报
CHINESE JOURNAL OF TROPICAL CROPS
Vol.28 No.2
Jun.2007
第 28卷 第 2期
2007年 6月
1 柳穗 福建莆田 13 扁甘
2 算盘子 福建莆田 14 甜甘
3 人面子 福建莆田 15 枣甘
4 白本 福建莆田 16 余甘王
5 先锋 福建南安 17 农大余甘
6 玻璃甘 福建惠安 18 莆野一
7 秋白 福建惠安 19 野一
8 蓝丰 福建惠安 20 野二
9 粉甘 福建惠安 21 野三
10 皇帝甘 福建惠安 22 野四
11 六月白 福建惠安 23 野五
12 赤皮甘 福建惠安 24 野六
福建惠安
福建惠安
福建惠安
福建惠安
福建农林大学
福建莆田
福建惠安
福建惠安
福建惠安
福建惠安
福建惠安
福建惠安
25
26
27
28
29
30
31
32
33
34
野七
野八
野九
野十
野十一
野十二
野十三
野十四
野十五
野十六
福建惠安
福建惠安
福建惠安
福建惠安
福建惠安
福建惠安
福建惠安
福建惠安
福建惠安
福建惠安
编号 品种或单株 产地 编号 品种或单株 产地 编号 品种或单株 产地
表 1 福建省余甘子遗传资源的 RAPD分析所选用的材料
2期 蔡英卿等:福建余甘子遗传资源的 RAPD分析
1.2 RAPD分析方法
1.2.1 余甘子基因组DNA提取和RAPD-PCR条件优化 参见文献[10]。
1.2.2 APD反应引物筛选 参照其他果树分子标记研究结果,选取上海Sangon生物工程公司生产的
103个引物(S1~S100,S211,S232,S256)作为筛选的对象;利用 3个形态上差异较大的余甘子品种 DNA
作为模板,对这103个引物进行筛选。
1.2.3 RAPD数据分析 电泳获得基因组扩增图中的每一条带(DNA片段)均为 1个 RAPD分子标记,
并代表引物与被测基因组的1个结合位点,根据各分子标记在相同电泳迁移率(相同分子量片段)的有
关统计得到所有位点的数据,将重复性好、有条带的 RAPD标记赋值为“1”,无带或不能重复的 RAPD
标记赋值为“0”,得到原始数据,即是 RAPD表型数据矩阵,并用引物与产物分子量高低顺序命名扩增
产物,相同引物扩增出来的同一长度(同一电泳迁移率)的带视为同一位点。利用国际通用 SPSS11.0统
计软件对RAPD表型数据矩阵进行分析。根据欧氏距离(ED)法计算各样品间的遗传距离,按类平均法
(UPGMA)建立聚类分析树状图。
2 结果与分析
2.1 余甘子 RAPD引物筛选
利用蓝丰、玻璃甘、粉甘等 3个余甘子品种的 DNA作为模板,对上海 Sangon生物工程公司生产的
10bp的 103个引物(S1~S100,S211,S232,S256)进行筛选,从中选择出多态性高且条带稳定而清晰的
20个引物(S6,S22,S29,S36,S42,S48,S55,S56,S61,S64,S67,S68,S78,S88,S89,S90,S91,S211,S232)。
2.2 余甘子 RAPD扩增结果
选用上述 20个长度为 10bp的引物对 34份供试材料总 DNA基因组进行扩增,结果表明,20个引
物在所有供试材料中都能获得扩增 DNA片段,且不同引物扩增的总谱带数(总位点数)、在各基因型中
扩增产生的特异谱带数(特异位点数)、DNA片段大小不同。其中,引物 S78扩增的总谱带数最多,为 19
条;S255扩增的谱带数最少,仅为5条。20个引物共扩增出259条谱带,所扩增产生的259条谱带均是
多态的,多态性程度达100%,平均每个引物扩增 12.95条谱带,反映了 34份种质基因组遗传基础的多
样性和丰富性。20个引物在34份供试材料中扩增反应的结果见表 2,多态性引物S42,S90扩增的电泳
谱带结果见图 1,2。
S22 97 2.853 0~6 2 11 1~28 1 无 28
S29 103 3.029 0~8 6 18 1~16 2 3 16
S36 17 0.500 0~5 25 7 1~6 1 5 6
S42 97 2.853 0~8 7 16 1~12 2 1 12
S48 120 3.529 0~8 2 14 1~28 2 1 28
S55 53 1.559 0~5 9 11 1~12 2 2 12
S56 20 0.588 0~3 19 8 1~6 5 无 6
S61 53 1.559 0~5 9 11 1~10 3 无 10
S64 99 2.912 0~12 5 18 1~14 1 4 14
S67 128 3.764 0~9 1 15 1~24 2 1 24
S68 88 2.588 0~7 1 15 1~15 4 2 15
S78 131 3.853 0~10 1 19 1~15 3 1 15
S88 105 3.088 0~8 4 15 1~19 5 1 19
S89 35 1.029 0~5 14 11 1~12 4 3 12
S90 119 3.500 0~8 2 14 1~23 2 2 23
S91 107 3.147 0~9 3 11 1~24 无 1 24
S211 37 1.088 0~4 12 11 1~10 2 3 10
S232 76 2.235 0~7 10 13 1~16 2 1 16
S255 13 0.382 0~3 27 5 1~6 2 1 6
S6 70 2.059 0~5 7 16 1~16 2 4 16
共享范围/份
品种或单株
特征标
记/个
2个共享特征
标记/个位点
最大共享/份
品种或单株
表 2 20个引物在福建余甘子遗传资源的 RAPD扩增情况
引物
名称
34份基因型
扩增谱带总数
各基因型扩增
谱带平均值
各基因型扩增谱
带范围/个位点
无扩增谱带
的基因型数
扩增位
点总数
多态性位点
75
热 带 作 物 学 报 28卷
谱带(扩增位点数)统计结果表明,不同的引物所扩增出的带数(位点数)不同,同一引物,在不同材
料上的扩增所产生的带数(位点)也不同,显示出 RAPD具有丰富的多态性,说明余甘子品种或单株遗
传背景的多样性,且每份供试材料由这些引物所扩增的谱带带型都有异同。
2.3 特异引物和特异标记、特征谱带
分析与品种鉴别
2.3.1 特异标记(特征谱带) 用 20
个引物对34份供试材料进行 RAPD扩
增,共得到 259条稳定的谱带,对某些
带仅在特定的供试材料或某几个供试
材料中出现的特征标记进行统计,结果
见表 3。由表 3可知,有 19个引物 47
条带(位点)分别仅在 23份材料中的某
一特定供试材料才出现,这 19个引物
47条带(位点)可以看作是这 23份材
料的独有的特征RAPD标记。获得的这
些特异 RAPD标记是该材料区别于其
他品种或单株的特异标记(特征谱带)。
2.3.2 共享特异标记(特征谱带) 对某个引物扩增的某个特定位点仅在成对品种或单株出现的共享
特异标记进行统计,结果表明有17个引物36个结合位点分别仅在36对供试材料才出现,在这 17个引
物36个扩增位点上可以看作是这36对材料的共享特征RAPD标记(共同标记)。
M 1 2 3 4 5 6 7 8 91011121314151617 1819202122232425262728293031323334M
图 1 多态性引物 S42扩增的福建余甘子遗传资源 RAPD图谱
图 2 多态性引物 S90扩增的福建余甘子遗传资源 RAPD图谱
M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1011121314151617 1819202122232425262728293031323334M
算盘子
人面子
白本
粉甘
余甘王
玻璃甘
枣甘
农大粉甘
皇帝甘
秋白
品种或单株
表 3 余甘子部分基因型的特异标记、特征谱带
S56-1,S56-2,S61-7,S90-1
S36-6,S42-10,S89-1
S22-3,S89-2
S29-12,S67-10,S67-14
S64-18
S88-14,S90-14
S255-5
S61-4,S68-1,S68-8,S88-1,
S88-2,S88-3
S48-14
S55-7
特异标记位点 品种或单株
野二
野三
野五
野六
野八
野九
野十三
野十四
野十五
野十六
特异标记位点
S68-15,S232-10
S78-7,S78-11
S211-9,S232-8
S56-4,S68-5
S42-1
S88-11
S61-8
S6-1,S48-8,
S6-8,S56-7,S56-8
S29-15
野一 S55-9,S89-9 莆野一 S78-3,S89-5,S211-6,S255-1
说明:野一~野十六为惠安野生余甘子的 16个单株;莆野一为莆田野生余
甘子;农大粉甘为福建农林大学种植的粉甘单株。
76
2期 蔡英卿等:福建余甘子遗传资源的 RAPD分析
2.4 RAPD的聚类分析与遗传多样性分析
2.4.1 遗传距离分析 基于 20个引
物RAPD扩增的259条谱带,按照方法
中介绍的 SPSS11.0软件对数据进行分
析处理,根据 ED(欧氏距离)方法计算
出两两供试材料之间的遗传距离(见表4)。
表4表明 34份余甘子基因型间的遗传
距离差异很大,遗传距离范围在
0.00~1.00之间。其中农大余甘和野六
之间的遗传距离最大,为 1.00,相似性
系数最小,为0.00,在34份供试遗传资
源中的亲缘关系最远。而秋白和玻璃甘
遗传距离最小,相似性系数最大,分别
为 0.00和1.00,说明二者的遗传基础相似,遗传关系密切。
在栽培品种中,各基因型之间的遗传距离分别为 0.00~0.93,其中惠安栽培品种内部各基因型之间
的遗传距离在0.00~0.92之间,而莆田栽培品种各基因型之间的遗传差异之间在 0.20~0.48之间。在野
生资源中,单株之间的遗传距离范围为 0.01~0.76,其中惠安野生单株与莆田野生单株之间的遗传差异
最大,如惠安的野六与莆野一之间的遗传距离最大达0.92,野十与野十一之间的差异最小,遗传距离为
0.01。从栽培品种与野生资源之间的遗传差异来看,它们之间的遗传距离较大,范围在0.43~1.00之间;从
地域上来看,莆田余甘资源与惠安余甘资源之间的遗传差异也较大,遗传距离的范围为0.27~0.99之间。
2.4.2 RAPD的聚类分析 为了探讨
各个余甘子基因型间的亲缘关系,对福
建省 34份余甘子遗传资源进行 RAPD
扩增,获得了 RAPD表型标记原始数据
矩阵,即 RAPD-PCR扩增位点分布图,
利用 SPSS11.0软件对 RAPD表型数据
矩阵进行分析。根据 ED(欧氏距离)计
算各样品间的简单遗传相似系数和遗
传距离,按类平均法(UPGMA)建立聚
类分析树状图(图3)。
采用ED(欧氏距离)法进行聚类分
析时,在 D1=0.73时则可将福建 34份
余甘子遗传资源明显划分为惠安余甘
和莆田余甘两大类。在D2A=0.63时,惠
安余甘又可区分为栽培品种和野生资
源;莆田余甘在 D2B=0.60时,也可区分
为栽培品种和野生资源。在栽培品种
中,大果型品种蓝丰、秋白、粉甘都聚为
同一个粉甘小组中,而中果型品种扁
甘、六月白、甜甘、枣甘也聚为同一个甜
甘小组;晚熟品种粉甘、蓝丰、秋白、赤
皮甘、扁甘都聚为粉甘小组类。
福建余甘子之间 0.00~1.00 1.00(农大余甘—野六)0.00(秋白—玻璃甘)
栽培品种之间 0.00~0.93 0.93(六月白—白本) 0.00(秋白—玻璃甘)
惠安栽培余甘子之间 0.00~0.92 0.92(秋白—皇帝甘) 0.00(秋白—玻璃甘)
莆田栽培余甘子之间 0.20~0.48 0.48(柳穗—算盘子) 0.20(柳穗—白本)
莆田栽培—惠安栽培 0.27~0.93 0.93(白本—六月白) 0.27(算盘子—皇帝甘)
野生资源之间 0.01~0.92 0.92(莆野一—野六) 0.01(野十—野十一)
惠野余甘子之间 0.01~0.76 0.76(野一—野十四) 0.01(野十—野十一)
莆田野生—惠安野生 0.61~0.92 0.92(莆野一—野六) 0.61(莆野一—野三)
余甘子基因型 范 围 最大距离 最小距离
表 4 34份福建余甘子基因型之间遗传距离(欧氏距离)分析比较
栽培—野生之间 0.43~1.00 1.00(农大余甘—野六)0.43(蓝丰—野二)
莆田资源—惠安资源 0.27~0.99 0.99(白本—野八) 0.27(算盘子—皇帝甘)
图 3 余甘子聚类分析树状图(ED)
0.00 0.15 0.30 0.45 0.60 0.75
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热 带 作 物 学 报 28卷
2.4.3 遗传多样性分析 20个引物,在34分供试材料中总共扩增出259条谱带(个位点),且均是多态
的,多态性程度达 100%,平均每个引物扩增 12.95条谱带(个位点);各供试材料之间的遗传距离范围
为0.00~1.00,变幅较大,说明其遗传分化大,遗传多样性丰富,从 DNA分子水平上证明了其遗传背景的
复杂性。试验结果表明,无论是栽培品种还是野生余甘资源,它们的遗传距离(欧氏距离)范围都很大,
分别为0.00~0.93和0.01~0.92,也体现了我省余甘子遗传资源的丰富多样性,具有很大的开发潜力。
3 讨 论
3.1 福建余甘子遗传资源的分类
利用 RAPD对福建余甘子资源进行分析,与传统形态分类法有比较好的一致性,因此,RAPD技术
在余甘子种质资源的分类中具有较大的潜力,是行之有效的新方法。然而,也发现 RAPD聚类分析法与
传统的形态学分类方法存在着不一致的地方,说明传统的形态学分类方法不能很好的体现遗传基础上
的差异。采用 RAPD分析技术所获得的 23份材料的独有的特征 RAPD标记和 36对材料的共享特征
RAPD标记(共同标记),以及所建立的 34份余甘子遗传资源之间的遗传距离和相似系数数据库、聚类
树状图,就能很好地运用于余甘子种质资源的分类与鉴定。
3.2 余甘子种质资源的遗传基础与利用价值
进行余甘子资源 RAPD分析的 20个引物在 34分供试材料中总共扩增出 259条谱带(个位点),且
均是多态的,多态性程度达 100%,平均每个引物扩增 12.95条谱带(个位点);各供试材料之间的遗传
距离范围为 0.00~1.00,无论是栽培品种还是野生余甘资源,它们内部各品种(或单株)两两之间遗传距
离(欧氏距离)的范围都很大,变幅分别为0.00~0.93和0.01~0.92,其中源于惠安与源于莆田的野生资源
之间遗传差异最大,惠安野生资源各单株之间的遗传差异次之,从DNA分子水平上证明了福建余甘子
资源遗传背景复杂,遗传分化程度大,尤其是野生群体内遗传变异程度也高,有望从野生余甘子中直接
选育出优良单株或新品种,也可作为杂交育种的亲本材料,在育种上具有很大的利用潜力。
参 考 文 献
1蔡英卿.我国余甘子种质资源与开发利用研究的进展[J].福建果树,2000(1):13~18
2蔡英卿,张新文.余甘子的生物学特性及其应用[J].三明师专学报,2000(1):72~74
3蔡英卿,赖钟雄,许婉珍,等.余甘子各器官总黄酮含量分析[J].热带作物学报,2005,26(1):79~83
4蔡英卿,赖钟雄,江 庆,等.余甘子(PhylanthusemblicaL.)Vc含量分析[J].江西农业大学学报,2004,26(4):601~607.
5陈义挺,赖钟雄,陈菁瑛,等.枇杷品种早钟 6号与解放钟、森尾早生三者之间亲缘关系的 RAPD分析[J].福建农林大学学报,
2004,33(1):46~51
6王凤华,赖钟雄,陈桂信,等.果树 DNA分子标记及基因工程若干研究进展[J].福建农业大学学报,2001,30(2):165~170
7陈义挺,赖钟雄,郭志雄,等.枇杷主要种类的 RAPD分析[J].江西农业大学学报,2003,25(2):258~261
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9萨·WSJGK,KubelIkAR,LivakKJ,etal.DNApolymorphism amplifiedbyarbitraryprimersareusefulasgeneticmarkers[J].Nu-
cleidAcidResearch,1990,18(2):6531~6535
10蔡英卿,赖钟雄,桑庆亮,等.余甘子基因组 DNA提取及 RAPD反应条件优化[J].福建农林大学学报,2003,32(1):89~92
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2期 蔡英卿等:福建余甘子遗传资源的 RAPD分析
RAPDAnalysisofEmblic(PhylanthusemblicaL.)
GeneticResourcesinFujianProvince
CaiYingqing1,2,3 LaiZhongxiong1,3 ChenYiting1,3 GuoYuqiong1 PanDongming1
1InstituteofHorticulturalBiotechnology/InstituteofSubtropicalFruits,FujianAgricultureand
ForestryUniversity Fuzhou Fujian 350002
2DepartmentofBiology,QuanzhouNormalUniversity Quanzhou Fujian 362000
3FujianProvincialinVitroGermplasmBankofFujianandTaiwanFruits Fuzhou Fujian 350002
Abstract Inthisexperiment34accessionsofPhylanthusemblicaL.colectedinFujianProvincewereanalyzed
byRAPDtechnique.Therewere259sitestotalydetectedby20random10-meroligo-mucleotideprimers,alof
whichbelongedtopolymorphicsiteswithpolymorphismbeingupto100%.Eachprimerproduced12.95sites.In
23accessions47RAPDcharacteristicmarkerswereamplifiedwith19primers,and36commoncharacteristic
RAPDmarkerswithintwocultivarsorlineswereamplifiedin34accessionswith17primers.The34accessionsof
Fujianemblicgermplasmweredividedinto2groupsbyclusteringanalysiswithED(Euclideandistance)method:
onefromHuianandtheotherfromPutian.Thegeneticdistancesamongtheaccessionswerebetween0.00and
1.00,ofwhichthegeneticdistanceswere0.43~1.00betweencultivarsandthewild,and0.27~0.99between
PutianandHuiangroups.
Keywords PhylanthusemblicaL. RAPD majorcultivar clusteringanalysis geneticdiversity
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