全 文 : 热带亚热 带植物学报 200 I 9(4):322一-328
m d I 。 Ⅱm Subtr, l Ⅲ£/h,t~mv
柚类品种遗传相互关系的 RAPD标记研究
张太平 彭少麟 王峥峰 ‘凌定厚 甘廉生2
【1中国科学院华南植物研究所,广东 广州 510650;2广东省农业科学院果树研究所 .广东 广州 5I~4O}
摘要:利用 22个经筛选在样品问具多态性的 1 0碱基随机引物,对抽 【出 “ (Burm.)Me~r,l的主
要品种及柚的一个野生近缘种云南红河橙 (c ^, elAsisY.M.ct a1.)、一个栽培近缘种葡萄抽 (c ×
par:di.~iMactad)共 79个样品的总 DNA进行 PCR扩增。在样 品蒯共产生 164条 RAPD标记带 .其中多态
性带 134条 多态性百分卑为 81 71%;以 NTSYS·pc(Version】 80)软件汁算样品 的 Jaccard遗传相似系
数 ,并进行 UPGMA聚类分析 结果表明野生近缘种云南红河橙及栽培近缘种葡萄柚与柚三个种种内聚合
良好 .种削分异明显,为柚 分尧上舶地位奠定 了遗传毕基础 特异性 RAPD分子标 记的研究为柚类 品触舶
.
鉴定提供 了重要指标
关键词:{flf;遗传分化;RAPD分子标记;UPGMA聚类分析
中圈分类号 :$666.3 文献标识{马:A 文章编号 :1005.一3395(2001)04一-0322—07
GENIETIC RELATIoNSHIPS AM oNG CULTⅣ ARS oF C玎 £
MAXIMA (BURM.)MERR.USING RAPD MARKER TECHNIQUE
ZHANG Tai·pjng PENG Shaa.·ljD w^ NG Zheng—fan g~ LING Ding-hou GAN Lian-sbeng
{1&nab Chi~uj l~titwe Botrmy,舳 Chine.~e Academy o1"&i~nces,Guan~hou 510650,China;
2 Pn舯 f ^ , “ of G哪 Academy of s^ “ Ⅱ Science,Guangzhou 510640.China)
Abstract:The relationships among cultivars ofPomelo【C/tru.~max/ma(Burm.)Merr.】and two related
species,Grapefruit(c X paradi.si Macfad)and Honghe PapeAa(C hongheensi.~Y.M.et a1.),were
investigated from 79 sam ples,which were probed using RAPD technique and statistical anaiysis.
Twenty-tw o random 10.-base primers were SCreened for the study. Th ey produced 164 RAPD marker
bandsamong79 accessions,inwhich134RAPD ban dswercpolymorphic.Th e rateofpolymorphicRAPD
bands was 8131% .UsingNTSYS.-pc pm~ tm an d the method ofUPGMA,Jaccard genetic similarity
coeficient am ong accessions was calculated.and the dendrograms were constructed.1the results show
thatthree species correspondwith three clustersofUPGM A dendrogram, supporting the spe cies stallls
of pomelo.Some cultivar-specific RAPD markers arc found as important markers for pomelo
identification.
Key words:Pomelo;Genetic diferentiation;RAPD marker;UPGMA cluster analysis
l瞄稿日期 :2000—10—24
基盍璃目:国家自然科学基金重大项 目(39g9370):中日美国际台作华南退化坡地绿色食品生产丑保护与提高生物多样性研 究项
目(】99906);中国科学皖院地合作项目《l999年度);中国科学院广州分院、广东省科学院科技计划项目(99B05蚍Ox)资助
·现工作地址 :华南理工大学环境科学与工程系,广州 5·10641
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第4期 张太平等:柚娄品种遗传相互关系的RAPD标记研究
我国是柑桔的起源中心和遗传多样性分布中心之一 ,资源极其丰富。柚 Citru.s maxinut(Burm.)
Men.为亚热带地 区柑桔属常绿果树 ,是一类重要的经济作物种质资源【1。据不完全统计 ,我国现有
轴的品种(系)120个以上,包括沙田柚、平和琅漂蜜柚、玉环文旦柚、梁平平顶柚等国内大面积栽培
的优良品种;旧季抛 、丝线轴 、金兰柚 、常山胡柚 、化卅l橘红柚 、八月柚 、大马八斤柚等我国珍稀品种 。
为栽 培变种 ,至今还未发现其野生种,围内外对其分类地位尚存争议【1一。由于栽培历史悠久,大部
分拙的品种遗传来源不清,同名异物或同物异名现象在柚中普遍存在,若仅根据其物候、形 态及部
分生化{l!I定来分类还难以确定。本研究利用 P,APD分子标记技术 , 柚的野生近缘种云南红河橙
栽培近缘种葡萄柚两个外类群作参照 ,探 时困内外轴的主要品种的遗传相互关系及其分 子系统分
类与鉴定 ,以解决柚在传统分类上的疑难 问题 .并为柚的种质资源保护及生产利用提供资料。
1 材料和方法
实验材料包括柚 【Citru.~maxima(Buro)Merr】、柚的野生近缘种云南红河橙 (红河大翼橙 )(C
honghee Y.M el al 1与葡萄抽(c X parmtiM Maefad)共 79份样品 ,其中柚的品种材料 75份 ,葡
萄柚的品种材料 3份,五南红河橙野生个体材料 l份。云南红河橙又叫红河大翼橙(HonghePapeda),
为 1976年云南红河地区发现的柑桔属大翼橙亚属~新种 。材料主要由中国农业科学院柑桔种质
资源圃(重庆)提供 ,部分为广东柚类种植园采集(表 1)。
试剂 TaqDNA聚合酶购 于宝 (TAKAIL~_)生物工程 (大连 )有 限公司 ,lO碱基 随机 引物 购于
Sangon Ltd Canada广州代理(表 2)
总 DNA 的提 取 取 实验材料 的舂梢 幼嫩叫 片 CC保鲜 带 回实 验室 ,一300C保存 .采用
Edwards等的方法 ,稍作修改 。分别取新鲜幼叶 I cm 左右 ,按 CTAB法提取 DNA,提取物溶于
200 TE中,以BECKMAN(DU.7)分光光度计测定 DNA含量,一30~C保存备用 使用前取部分稀
释为10 ng 。DNA溶液用于 PCR反应 .
PCR反应及其产物电泳 扩增反应柱 Biometra的 UNO-Thermerblock上进行 。25 反应
液中包括 10mmol几Tris-HCI(pH9 0,250c),50mmol/LKC1,0.0l% triton x_10,1.9mmol MgCI2,
0lmmol/L4×dNTP,0 2~mol/L10碱基随机引物 ,l单位 TaqDNA聚合酶 ,50 ng模板 DNA。反应
液上加约 20 矿物油防止反应过程中水分蒸发。反应过程共 45个循环 ,除第一个循环经 94~C预
变性 30 s,每一个循环都包括 92~C变性 1 rain,35~C~l物与模板结合 1 min,720C引物延伸 2 min,最
后~次循环还包括 72~C保温 5 min,降温至 10~C等候取出或直接取出样品在冰箱中4~C保存
扩增产物中加人 5 加样缓冲液(6×)混匀,取 l】 在 1.7%的琼脂糖凝胶、5V cFu 条件下
电泳, GeneRulerTM100 bpDNALadderPlus(100—3 000 bp)为分子标i~.(Marker),溴化乙锭染色,凝
胶在紫外灯下用 Polaroid 667照相记录 通过反复预备实验,保持每次PCR反应条件的严格一致,
必要时重复~次
RAPD标记的数据获得与分析 根据照相记录,以清晰可辨且可重复为标准,对每一引物
的 IL~PD扩增带进行样品问比较 ,在 Marker分子量 为 300-3 000bp之 间,样品间出现 DNA扩增
带的位置有带记为“1”,无带记为⋯0’ 扶取所有样品 22个 f物 的 RAPD分析结果 的二元数据矩
阵。以Jaccard(1908)系数公式 s = 舶+ 一回计算样品恻成对比较的遗传相似性,其中a和 d分别
代表样品 i和j所有 DNA扩增带有和无的数 目,b+c代表样品问非对应关系数 目之和。根据遗传
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324 热带亚热带植物学报 第 9卷
相似性矩阵对样品进行 UPGMA(unweighted pair-group method with arithmetic mea¨)聚类分析 ,并
绘制系谱图。以上由NTSYS.pc(Version 1.80)软件 在计算机上完成
表 1实验所用样品的名称与来源
Table l Pomelo cultivars used in the study
编 号
N0
柚名
Cultlvars
原产地
Origin
粱甲柚 1号 [,iangpingyou I 四川 Sichuan
! 粱 甲柚 2号 [iangpingyou 2 pq川 Sichuan
I 垫江白 0柚 I)ianjiangbaixinyou lnl JI』Sichuan
I 垫江红 柚 Dianjian ongxinyou 四川 Sichuan
; 北碚 柚 Beibeiyx+u 网J1I Sichuan
) 盎堂无接柚 J[ntangwuheyou 网川 Sichuan
金堂薄皮柚 Jintangbaopiyou 四川 Sichuan
台江 柚 I-lejiangyou 四川 Sichuan
毛化红柚 Maohuahongyou 阴川 Sichuan
10 锅魁柚 Guokuiyou 四川 Sichuan
1 I 太极 图柚 Taijituyou 四 I Sichuan
12 龙安柚 Longanyou 四川 Sichuan
13 垒 堂绿 柚 Jintangluyou 阴川 Sichuan
14 夔柚 Kuiyou 四川 Sichuan
15 通 贤柚 Tongxianyou 四川 Sichuan
l6 脐 柚 Qiyou !hillI Sichuan
l7 江北无棱柚 Jiangbei~ heyou 四川 Sichuan
】8 凤凰柚 Fen u~gyou 四川 Sichuan
I9 夔府红心柚 Kuifuhongxityou tm JIl Siehuan
20 冰糖柚 Bingtaagyou pq JI J Sichuan
21 蓬溪柚 pengxiyou 四川 Sichuan
22 江津红心柚 Jiangjinhongxinyou 硼川 Sichuan
23 五布红心柚 Wubuhongxlr~you 网IlI Sichuan
24 菊花心沙田柚 JuhuaxinshatJanyou 广西 Guangxi
25 冬m罔沙田柚 Dongguaquanshatianyou 广西 Guangxi
26 古老钱沙田柚 Gulac~qianshatianyou 广西 Guangxi
27 垫江沙田柚 Dkanjiangshatianyou 广西 Guangxi
28 I】争南沙田柚 Lingnanshatianyou 广西 Ouangxi
29 段 氏柚 l~mashlyou 广 西 Guangxl
30 无棱沙田柚 Wubeshatianyou 广西 Guangxi
3l 金香柚 JirLxiartgyou 瑚南 Hunan
32 安江香柚 Anjiangxiangyou 湖南 Hunan
33 安江橙 Anjiangchen 湖南 l-[u riah
34 安江红心柚 Anjlanghongxinyou 稍南 Hun
35 甜柚 Tianyou 湖北 Hubei
36 金 兰柚 Jinlanyou 江西 Jiangxi
37 古巴柚 Gubayou 古巴 Cuba
3g Reinking 美国 U SA
39 Chandler 美国 U SA
40 越南小柚VietNmmporaelo 垫童! 竺
宜安倭柚 Yi’anwoyou 越南 VietNam
早熟追 罗柚 Zaoshuxianluoyou 泰国 Thailand
暹 罗蜜柚 Xianluomiyou 辜国 Thailand
彭县追罗柚 Pengxianxianluoyou 泰国 Th ailand
缅甸柚 Burma pomelo 鲕 甸 Myanmar
晚白柚 Wanbai?x+u 马来西亚 Malaysia
福建文日 Fujianwendan 福建 Fujian
坪山柚 Pingsh~myou 福建 Fujian
盂古文旦 Mengguwendan 福建 Fuji~.
世界蜜柚 Shijiemiyou 浙江 Zhejiang
楚门文旦 Chumenwendan 浙江 Zhejiang
马叔葡萄柚 Marsh grapefruit 美 国 U.S A
汤普森葡萄柚 Thompson grapefruit 美国 U S A一
星踣比葡萄柚 StarRubygr~pefruit 美 国 USA一
云南红河橙 Honghe Papeda 云南 Vunnan
四季抛 1 Sijipao【 衙江 Zhejiang
四季抛2 Sijipao 2 浙江Zhejiang
四季抛 3 Si ipao 3 浙江 z~ejiax*
香蜜柚 Xiangmiyou 福建 Fujian
扁形文旦 Bianxingwendan 福建 Fujian
珀溪蜜柚Guanximi?~u 福建 Fujian
渡 口盎柚 Dukoumiyou 福建 Fujlan
泰国柚 Thailand pomel~ 泰国 Tbmla~d
梅州盘柚 Meizhoujinyou 广西 Guan~xi
梅花早柚 Meihuazaoyou 广西 Guan~xi
软杖沙田柚 Ruanzhishatianyou 广西 Ouangxi
沙 瑚抽变异株 Shafianyou muta/lt 广西 Guangxi
沙出抽早熟株 Prematared Shatimayou 广西 Guaagni
白宫早柚 Baigongzaoyou 广东 Guangdong
砧板柚 Zh~banyou 广东 Guangdon8
水晶柚 Shuijingyou 广东 Guangdotg
白芽柚 Bai you 广东 Guangdong
丝线柚 Sixianyou 广东 Guangdong
金兰柚 Jinlnnyou 广东 Guangdong
桑麻柚 Sangmayou 广东 Ouangdong
化州橘红柚 Huazboujuhong~u 广东 Guangdong
酸柚c授粉树 )sua“you(polinationtree】1 东 Guangdong
酸柚(砧木)Suanyou(root-stock) 广东 Ouangdong
酸柚 c半野生)Suanyou(semi-wild) 广东 Guangdotg
样品 1—58采 自中国农业科学院柑桔种质资源圃【重庆):样品 59-79采 自广东省柚娄种植园。
S锄 嚣 No l一58 e obt出 亡d from the National Citrus Nursery (Chongqlng~ China). No-59 79 fiom P岬 eIn Planmt 曲 o f
6I|抓 g g vin ce.China All II-e na邝es listed in the Table are~ultivars of grand~ except that No.52 to 54 邮
C paradisi and No.55 b a spcies
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第 4期 张太平等 :柚娄品种凿传相互关系的 RAPD标记研究
2 结果和分析
2.1 PCR扩增反应 结 果
利用所购 10碱基随机引物 I∞ 个 ,筛选出扩增效果好 、样品问具 多态性的引物 22个 ,用于
所有样品的 PCR扩增反腑,22个有效引物在所有 79个样品间共获得清晰可重复的 RAPD扩增带
164条 .其中表现为多态性的扩增带为 I 34条.RAPD扩增带的多态性 分率为 81.71% (表 2)一图
I为引物 s8、$79部分样 品的 PCR反应结果
表 2 实验所 用 引物 殛其序 列
"Fab Le 2 Primers used in the stu and their sequences
括 l|的数字 多志性 RAPD扩增带 The numbersin parentheses a polymorphic RAPD bands
aoo0
1如 0
5∞
【0I物 S8、S79对样品 I—1 0的 PCR产物 电泳结果
Fig I Electophoresis profiles showing products of PCR ofthe total DNA of samples I—IO(/or sample no see Table
using primers S8、$79 M i smarkerGeneRuler。 L00 bpDNA LadderPluslIO0 3 000bp)
2.2 柚类品种间的聚类分析
利用 N1、SYS.pc软件 分析柚类 79个 样品问 的 RAPD标记 数据 矩 阵 ,并根据 相似 系数 作
UPGMA聚娄图 、结果如 2
由图 2可知 ,丰H似性系数在 0 73以 钠的各品种聚为一类 ;在 O.65左右 ,葡萄柚与柚聚存一
起 ,而柚的品f『}r古老钱沙 l}_柚与 l廿界蜜舳 ,卜于柚 葡萄柚之问,古老钱沙 田柚与柚稍靠近 .世界蜜
柚刚更接近十葡萄柚;柚的野生近缘种 云南红河橙 与柚及葡萄柚的相似系数 为 0.50。由此可知 ,通
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326 热带 亚 热 带植 物 学 报 第 9卷
圈 2抽娄 RAPD标 记耋杰性 LI~MA分析树彤图
Fig 2 Dendrogram of pol~Tnorphic RAPD n1a_ke ofpomelo cultivars grapefruit cultivam and
Honghe Papeda ⋯ Ⅲ )using UPGMA
过 RAPD标记研究 ,可明显区分柚类野生近缘种云南红河橙 、柚及葡萄柚三个不同种 。柚的各品种
中沙 田柚系列的绝人部分品种在相似性系数夫于 0.80以上聚为一大类 .其他在此水平上聚类比较
典型的包括垫江红心柚、夔府红心柚、坪山枘、Reinking柚聚为一类;金兰柚(江西)、水晶柚、金兰柚
(广东)、梅花早柚 、白宫早柚 、白芽柚 、桑麻柚聚为一类;Chandler柚 、暹罗蜜柚 、丝线柚 、瑁溪蜜柚 、
,
知;;.嚣势 儿 持嚣翌嚣。_嚣 嚣嚣 嚣强 嚣器耗 卜= 嚣 嚣 靠柏静
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第 4期 张太平等:柚类品种遗传相互关系的 RAPD标记研究 327
渡 口蜜柚 沙 柚 园变异树 、酸柚(砧木)聚为一类;楚f1tic旦 、香蜜柚 、扁形文旦、四季抛 (1—3)、甜
柚聚为一类 。在相似性系数 0.90以上聚为一类的包括梁平柚 l号 、毛化红柚 、菊花心沙田柚与冬瓜
圈沙田柚 ;合江柚、岭南沙用柚 、梅州金柚与软枝沙用柚 ;垫江红心柚与夔府红心柚 ;金堂无核柚与
北汀无核柚 ;垫江自心柚与江津红心柚
根据 已知的系谱关系及历史记录,相似性系数在 0.90以上聚为一类 的基本上为无性繁殖变异
品系 ;同一品种的实生树如四季抛 l-3相似性系数在 0.88—0.89之问,说 明植株 间有一定的遗传差
异 但介于无性繁殖变异品系与品种间
2.3 柚类品种 RAPD特异性分子标记
在所获得的所有 RAPD扩增带中,部分为不同品种所特有 ,称为特异性 RAPD分子标记,是作
物品种鉴定的重要分子性状 ,任意一个或多个特异性 RAPD分子标记都能作 为一个品种的标志性
状 云南红河橙为柚类的野生先头近缘种 ,亲缘关系相对较远 ,所以相对于柚类栽培品种存在较多
的特异性 RAPD分子标记,这里不作分析 ,而主要讨论在柚及葡萄柚的品种鉴定中具有重要意义
的特异性 RAPD分子标记
一 般认 为葡萄柚由柚演化而来 ,二者遗传物质具有较高的同源性 ,但相对于柚而言仍然存在
较丰富的特异性 RAPD分子标记 ,如 sl一】oo0(SI为引物 ,1000为扩增片段长度的 bp数 ,下同)、
$75—2500、$79—2000、$90一l400、$92—1500,基奉上为葡萄柚所特有(部分也存在于世界蜜柚中),这
也说明葡萄柚作为有别于柚的另一个种的遗传特异性。
作为同一栽培种的柚 的各品种 间遗传物质 同源性更 高 ,但其 品种 间仍存 在丰富的特异性
RAPD分子标记,如北碚柚的 s8—700、$39—520,世界蜜柚的 $20—1500,古老钱沙田柚的 $39-
1300、$73—1800、$75—1600,酸柚(授粉树)的 $42—600,楚门文旦的 $75—2500,龙安柚的 $80-1300,
安江红心柚的 $91—1800,金堂薄皮柚的 $92—650等。以上特异性 RAPD分子标记为单一品种所特
有,即可作为该品种的标志性分子性状 除此以外,存在于两个或几个或一类柚的品种内的 RAPD
分子标记还很多,这里不一一列举 如果将 RAPD分子标记与传统分类群结合起来,将能更有效地
进行枘类品种的鉴定 这里需要说明的是这些特异性 RAPD标记的对应的DNA片段长度是根据
标记 DNA(M~kcr)的估计值,其精确长度及结构,需进一步作遗传分析。考虑到清晰可辨与可重复
性 可能低估或漏掉部分柚类品种的 RAPD特异性遗传标记,要想更加明确其特异性标记,需进一
步的重复实验。
3 讨论
3.1 柚类部分品种间的遗传相互关系
沙田柚是我国名优古老品种,通过对其天然杂交、人工杂交及芽变的选育,已形成了包括岭南
沙 柚 、梅州金柚、菊花心沙阿柚、冬瓜圈沙 柚、无核沙f珂柚、古老钱沙用柚、沙阳柚早熟株等多
个品种(系)在内的沙 柚系列。从图2可以看出,合江柚也应为沙田柚的无性繁殖系;段氏柚被认
为是沙用柚的变异品系 却与福建文旦聚为一类,可能为它们间的杂交实生系;生产中发现沙 抽
园出现变异树 实际应为酸柚(砧木)混杂;垫江沙 柚及古老钱沙用柚与沙用柚其他品种遗传关
系较远,但却保存了沙开_1柚的部分经济性状,直为人工多次杂交、多次选育而来。梅花早柚应为n
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328 热 带 业 热 带植 物 学报 9卷
宫早柚的变异品系
金 : 柚为广东传统古老品种,被广泛栽培 。江西金兰柚 、梅州水 晶柚与广东珠一:角金兰柚应为
其实牛变异 ;文旦柚包含多个 品种 ,福建浙江一带广为种植 ,除部分文旦类 品种聚类外 ,大部 分遗
传关系较远,所 以文旦虽为一大类 ,实际只是当地对柚的习惯称谓。
美州柚的三个品种古巴柚、Reinking、Chandler,相互问遗传关系疏远,难成一类 ,很明显来源各
不相同,但一般认为美洲柚来源于亚洲 。际古巴柚 自成一类 ,其来源不确定外 ,Reinking与中国的
夔府红心柚 、挚江红心柚遗传关系较近 ,说 明其应来源于中国 ;而 Chandler与暹罗蜜柚聚为一类 ,
|兑明其祖先应在泰国。
另外 ,有的柚品种游离在柚 的大的聚类群之外 ,如古老钱沙r日柚 、世界蜜柚 ,它们 为实生变异 .
但其父系来源不清 ,推测为柚与其他柑桔属植物的种间杂种 (系 )。
3,2 柚的品种与其近缘物种云南红河橙及葡萄柚的相互关 系
袖 Citr~ maxima(Burn.)Merr.为柑桔属的一个种,目前尚未发现其野生种,所以有人埘其种
的地位提出质疑 ,但从 其野生近缘种 南红河橙及栽培 近缘种葡萄柚与柚的遗传 相互关系 的
RAPD标记研究来看 ,种内聚合 良好 ,种问分异明显 ,为柚的种的地位奠定 了不可动摇的遗传学基
础 .另,一方面,有人将柚的品种上升到种的地位 ,似乎又夸大了柚品种问的遗传差异 ,
3.3 柚的品种聚类与传统分类的相互关系
几乎所有的沙田柚及其衍生品种、品系、类型在相似性系数 0.8O聚在一类;楚门文旦、香蜜柚、
扃形文旦 、四季抛 (1—3)、甜柚在此水平上聚类,主要为文旦类品种 ;古老钱沙田柚 、世界蜜柚为实
生变异品种,但其父系来源不清,推测为柚与其他柑桔属植物的种问杂种,游离在柚的大的聚类群
之外 但已知的种问杂种夔柚却并未游离 ,原 因有待进一步探讨。一般将中国柚按大的品种群可分
为涉 m釉 、文旦柚和杂种釉(种问 ),但有意见认为文旦柚品种群应细分为真正文旦柚和普通柚两
类 ,这与 RAPD标记分析所反映的遗传相互关系在一定程度上相辅相成 。
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