全 文 :·生物技术· 北方园艺2012(01):116~119
草原樱桃和对樱杂交后代的分子鉴定
王 晶,张 晓 明,闫 国 华,周 宇,张 开 春
(北京市农林科学院 林业果树研究所,北京100093)
摘 要:草原樱桃具有较强的抗寒、抗旱、抗病虫害性,而对樱是北京当地的中国樱桃品种。
为了培育出适合北京及华北地区的抗逆性强的砧木,分别在2005年和2006年将草原樱桃和对樱
杂交,共得到17个杂交后代。现采用SRAP技术验证了草原樱桃和对樱的17个杂交后代的杂种
真实性。聚类分析结果表明:17个杂交后代的遗传基础更多的来自于草原樱桃。
关键词:草原樱桃;对樱;SRAP;杂种鉴定
中图分类号:S 662.5 文献标识码:B 文章编号:1001-0009(2012)01-0116-04
草原樱桃(Prunus fruticosa Pal1.)属蔷薇科樱桃亚
属小乔木状的落叶灌木,原产于欧洲东部、中部至西伯
利亚的草原和森林草原中,具有较强的抗寒、抗旱、抗病
虫害等特点。野生种不仅可以作为干旱坡地保持水土
的树种,还可作为欧洲甜樱桃和酸樱桃的砧木[1]。对樱
(Prunus pseudocerasus Lind1.cv.Duiying)属樱桃亚属中
国樱桃种的半野生小乔木,分布在北京地区,其开花早、
花色艳、果酸甜可口、抗逆性强,是樱花和樱桃栽培品种
的优良砧木[2]。为了培育出适合北京及华北地区的抗
逆性强的樱桃砧木,将从东北引进的草原樱桃(具体名
称不详)作为母本,对樱作为父本,分别在2005年和2006
第一作者简介:王晶(1976-),女,博士,助理研究员,现从事樱桃遗
传育种工作。E-mail:sduwj@126.com。
责任作者:张开春(1965-),男,博士,研究员,现从事樱桃育种研究
工作。
基金项目:北京市科技新星资助项目(2007B042);北京市农林科
学院一般资助项目(2010A005);公益性行业(农业)科研专项经费
资助项目(200903019)。
收稿日期:2011-09-13
年进行杂交,一共得到17个杂交后代,形态表现均具有
双亲的特征并且分离明显。其中,17号后代表现出优良
的砧木特性,具有抗寒及抗旱性强、容易扦插、抗病虫
害、果实酸甜可口而且丰产等优点。相关序列多态性分
析(Sequence-related amplified polymorphism,SRAP)是
以PCR为基础的分子标记技术,由美国加州大学蔬菜作
物系Li等[3]于2000年发明,设计正向引物对富含GC
的外显子进行扩增,反向引物对富含AT 的内含子、启
动子区域进行特异扩增,因不同物种的内含子、启动子
与间隔长度不等而产生多态性。由于SRAP操作简便、
稳定可靠、多态性高、标记分布均匀等特点,被广泛应用
于植物遗传多样性分析、种质鉴定、遗传图谱构建、重要
性状基因标记及基因定位等诸多领域[4-6]。该文利用
SRAP技术,进一步验证了草原樱桃和对樱所有后代的
杂种真实性。
1 材料与方法
1.1 试验材料
草原樱桃、对樱及其17个杂交后代的嫩叶采自北
京市农林科学院林业果树研究所试验场后即放在冰盒中
[4] 陈跃中.“当代中式”景观的探索:上海世博中国园“亩中山水”设计
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局,2003.
New Chinese Style Landscape Inherit from the Traditional Landscape
YANG Li-yi,LI Juan,XU Xian-sheng
(Colege of Horticulture,Hainan University,Haikou,Hainan 570228)
Abstract:Based on‘Spirit’,‘Imagery’,‘Shape’as the breakthrough point,sumed up the idea that the new Chinese
landscape inherit from Chinese traditional landscape.Then took Acre park as an example to analysis,explored the
deduction how the Chinese traditional landscape was interpreted in modern language.
Key words:New Chinese Landscape;traditional Chinese landscape;spirit;imagery;shape
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带回实验室,立即用液氮冻存于-80℃冰箱,用于DNA
的提取。
1.2 试验方法
1.2.1 DNA提取 采用CTAB法提取樱桃叶片基因
组DNA[27]。琼脂糖凝胶电泳检测DNA浓度及纯度,调
整DNA浓度到10ng/μL,-20℃保存备用。
1.2.2 SRAP分析 SRAP引物采用Li G等[3]已发表
的序列,选择EM1分别和 ME1、ME2、ME3组成3对引
物(表1),引物由上海生物工程技术有限公司合成。20
μL的SRAP-PCR反应体系中包含20ng模板DNA、0.4
μmol/L引物、1×bufer、1UTaq(购自上海生物工程技
术有限公司)。扩增反应在Biometra PCR仪上进行。扩
增程序为:94℃预变性5min;94℃变性1min,34℃复性
1min,72℃延伸1min,5个循环;94℃变性1min,50℃复
性1min,72℃延伸1min,35个循环;最后72℃延伸10
min。PCR产物经6%的聚丙烯酰胺凝胶电泳分离。试
验重复3次,验证结果的稳定性。
表1 SRAP-PCR引物名称及序列
Table 1 Primers’names and sequences of SRAP-PCR
引物名称Primer name 序列(5’-3’)Sequence(5’-3’)
EM1 GACTGCGTACGAATTAAT
ME1 TGAGTCCAAACCGGATA
ME2 TGAGTCCAAACCGGAGC
ME3 TGAGTCCAAACCGGAAT
2 结果与分析
2.1 SRAP引物在草原樱桃、对樱及其后代中的扩增
情况
3对SRAP引物在草原樱桃、对樱及其后代中的扩
增产物,经6%PAGE胶电泳后,得到清晰稳定带型,可
以看出不同的引物组合扩出的带型不同(图1)。EM1+
ME1在草原樱桃和对樱中分别扩增出24和20条清晰
的带,17个杂交后代没有出现新带;EM1+ME2在草原
樱桃和对樱中分别扩增出22和25条清晰的带(图2a),3
条对樱的带在杂种后代中消失(图2b);EM1+ME3在草
原樱桃和对樱中分别扩增出26和23条清晰的带。3对
SRAP引物在草原樱桃和对樱中共扩增出74和69条
带,平均每对SRAP引物产生24条带,因此SRAP技术
可以应用在草原樱桃、对樱及其后代的分子鉴定中。另
外,有些杂交后代中出现了不同于双亲的新带(图2a)和
部分对樱的带在杂种后代中消失(图2b),说明草原樱桃
和对樱的遗传物质在后代中发生了重组。
图1 3对SRAP引物在草原樱桃、对樱及其后代中的扩增结果
注:Pf:草原樱桃;Pp:对樱 。
Fig.1 Amplification results of three pairs of SRAP primers in
Prunus fruticosa,Prunus pseudocerasus(Duiying)and 17hybrids.
Note:Pf:Prunus fruticosa;Pp:Prunus pseudocerasus(Duiying).
图2 后代中扩增出新带(a)及对樱带在后代中消失(b)
注:1~17:杂交后代;Pf:草原樱桃;Pp:对樱。
Fig.2 New band amplified in hybrids(a)and specific bands of Prunus pseudocerasus disappeared in hybrids(b)
Note:1~17:hybrids;Pf:Prunus fruticosa;Pp:Prunus pseudocerasus(Duiying).
2.2 草原樱桃和对樱杂交后代的真实性鉴定
对SRAP电泳结果读取时,分别用1、0记录特异性
条带的有、无,带型不清或数据缺失者记为“-”。结果
显示,3对SRAP引物在草原樱桃和对樱之间找到23个
差异带(表2,A~W),每1个差异带可以看做1个标记。
有11个标记(ABCDEFGHIJK)在对樱中出现,草原樱桃
中没有出现,是对樱的特异带。有12个标记(LM-
NOPGRSTUVW)在草原樱桃中出现,在对樱没有出现,
是草原樱桃的特异带。17个杂交后代都有草原樱桃的
特异带,其中3个特异带在所有后代和草原樱桃中出现
而对樱中不出现(MRT)。另外,有4个标记在所有后代
和草原樱桃中不出现而在对樱中出现(CGIJ)。因此,7
个标记的带型在所有后代和草原樱桃完全一致,占标记
总数的30.4%,充分说明17个后代来自草原樱桃。另
外,每一个后代都能找到对樱的特异带(表2):后代1
(CEI)、后代2(BCK)、后代3(DEI)、后代4(AEI)、后代5
(ACEDI)、后代6(CEIK)、后代7(ACI)、后代8(ABC-
DEK)、后代9(ACEK)、后代10(ABCEGHI)、后代11
(ABI)、后代12(A)、后代13(ACDEIK)、后代14(AB-
CEI)、后代15(BCEI)、后代16(ABCDEK)和后代17(AB-
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CDEK)。综上所述,3对SRAP引物的结果证明,17个
后代都是草原樱桃和对樱的真实杂种。
表2 草原樱桃和对樱及其杂种中SRAP
标记的多态性结果
Table 2 Polymorphism of SRAP markers in Prunus fruticosa,
Prunus pseudocerasus(Duiying)and hybrids
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 Pf Pp
A - - - 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 1 0 1
B 0 1 0 0 0 0 0 1 0 1 1 0 0 1 1 1 1 0 1
C 1 1 0 0 1 1 1 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1
D 0 0 1 0 1 0 0 1 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1
E 1 0 1 1 1 1 0 1 1 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1
G 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1
H 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1
I 1 0 1 1 1 1 1 0 1 1 1 0 1 1 1 0 0 0 1
K 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 0 0 1 0 0 1 1 0 1
M 0 0 0 0 1 0 0 0 1 0 1 1 0 1 0 1 1 1 0
P 0 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0 1 1 0 0 0 1 0
R 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0
S 1 0 1 1 1 0 1 0 1 1 1 1 0 1 0 1 0 1 0
U 1 1 1 0 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 0
V 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0
W 1 1 1 0 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 0 1 1 0
注:A~W为不同的SRAP标记;1~17为杂交后代;Pf为草原樱桃;Pp为对樱。
Note:A~W:diferent SRAP bands;1~17:hybrids;Pf:Prunus fruticosa;Pp:
Prunus pseudocerasus(Duiying).
2.3 草原樱桃、对樱及杂种后代的聚类分析
利用SRAP标记在草原樱桃、对樱及杂种后代中产
生的多态性表数据,用NTSYSpc version 2.1软件分析
草原樱桃、对樱及杂种后代的相似性系数。结果表明,
草原樱桃、对樱及杂种后代之间的相似性系数分布在
0.93~0.29。后代和草原樱桃的相似性系数为0.7,和
对樱的相似性系数为0.29。相似性系数越大说明遗传
相似程度越高,因此后代和草原樱桃的遗传相似程度更
高。此结果与30.4%的标记在17个后代中均表现和草
原樱桃一致的带型相符,进一步说明杂种后代中保留了
更多的草原樱桃的遗传物质。此结果可能由细胞质遗
传导致,也预示在杂交的过程中,草原樱桃的遗传力比
对樱更强。这种变化可能有利于樱桃杂种的快速进化、
遗传协调和遗传稳定性。另外,从图3可看出,和草原
樱桃相似性系数最大的杂种是11和14,和对樱相似性
系数最大的杂种是13和10。杂种1和5及杂种8和17
之间的相似性大于0.93。17个杂种可以分为三大类,杂
种1、5、3、6、15、11、14、2、8、17和草原樱桃的关系更为紧
密,分为一类,杂种4、7、12、9、16、10分为一类,杂种13
和对樱的关系最近,单独分为一类。
图3 草原樱桃、对樱及杂种后代的相似性分析
注:1~17:杂种后代;18:草原樱桃;19:对樱。
Fig.3 Cluster analysis of Prunus fruticosa,Prunus pseudocerasus(Duiying)and hybrids
Note:1~17:hybrids;18:Prunus fruticosa;19:Prunus pseudocerasus(Duiying).
3 结论与讨论
SRAP技术由于操作简单、结果稳定、多态性丰富,
被广泛应用于遗传连锁图谱构建、杂种鉴定和品种/居
群的聚类分析,已经在小麦、杨树、甘薯和樱桃等农作物
上应用[8-11]。该研究证明,SRAP技术可以运用到草原
樱桃中,平均每对SRAP引物产生26~20条带,多于提
莫菲维小麦的6条[8],接近于杨树[9]。
睢薇等曾经多次将草原樱桃和欧洲甜樱桃杂交,但
是没有成功,主要原因是倍性不同[12]。草原樱桃和对樱
虽然亲缘关系较远,但是二者都是四倍体[13],具有产生
杂种后代的遗传基础。通过2a的努力得到了草原樱桃
和对樱的17个种间杂种。多数杂种表现出抗病虫害的
特点,特别是17号后代兼具双亲的特征而且品质优良,
既可以作为砧木也可以作为加工樱桃品种。形态观察
虽然直观,但是不能排除表现受环境影响。试验中仅利
用3对SRAP引物就成功地鉴定了草原樱桃和对樱远
源杂交后代的真实性。
路娟等[11]研究了SRAP技术在甜樱桃和中国樱桃
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中的应用,但是没有用草原樱桃做试验。聚类分析表
明[10],草原樱桃和对樱的相似性为0.29。路娟的研究表
明,中国樱桃和欧洲甜樱桃的相似性为0.52,说明草原
樱桃和中国樱桃的遗传相似性比中国樱桃和欧洲甜樱
桃的遗传相似性更低。
聚类分析表明,17个杂种和草原樱桃的关系更为密
切,说明草原樱桃更容易将遗传物质传入下一代。这种
远缘杂交过程中双亲遗传物质不对等传递的现象,也发
生在提莫菲维小麦和葡萄牙野麦的远缘杂交后代及奥
利亚罗非鱼(♀)×鳜(♂)远缘杂交子代中[8,14],同时广
泛发生在原生质体融合产生的体细胞杂种中[15-16]。在
多种植物的自然形成或是合成的多倍体中都观察到了
不同的遗传和表观遗传的变化,例如序列消除、染色体
重排、基因沉默、DNA的甲基化和转座子的激活,一方亲
本的染色体片断化及丢失[17-19],导致杂种的基因组结构
发生改变[20],造成不同染色体组间的进一步快速分化,
这有利于染色体的二倍体化行为。该文中SRAP结果
揭示,草原樱桃和对樱远缘杂交后代的编码区及附近序
列经过多种遗传变化,保留了所有草原樱桃的特征带,
丢失了部分对樱的特征带,并出现了新的带型,可能有
利于杂种后代染色体的二倍化和正常的染色体配对。
17号杂种不仅品质优良而且丰产,充分说明该杂种的染
色体组已经可以正常精确配对。
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Molecular Identification of Hybrids between Prunus fruticosa and
Prunus pseudocerasus by SRAP Method
WANG Jing,ZHANG Xiao-ming,YAN Guo-hua,ZHOU Yu,ZHANG Kai-chun
(Institute of Forestry and Pomology,Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences,Beijing 100093)
Abstract:Prunus fruticosa Pal1.had the advantages in cold,drought,pest and disease resistance.Prunus pseudocerasus
Lind1.cv.Duiying is a Prunus pseudocerasus vairety adaptable to Beijing environment.Hybridizations between Prunus
fruticosaand Prunus pseudocerasus(Duiying)were done in 2005and 2006respectively to breed stress tolerant cherry
stock for Beijing and North China area.Total 17hybrids were obtained.The truth of the 17hybrids were identified by
SRAP.In addition,cluster analysis results showed that more genetic substances were from Prunus fruticosa than
Prunus pseudocerasus in 17hybrids.
Key words:Prunus fruticosa;Prunus pseudocerasus(Duiying);SRAP;hybrid identification
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