全 文 :七种菊科植物 SSR标记在大黄橐吾和奇形橐吾
杂交区类群中的通用性检测∗
张 荣1ꎬ2ꎬ 冯秀彦1ꎬ2ꎬ 龚 洵1∗∗
(1 中国科学院昆明植物研究所资源植物与生物技术重点实验室ꎬ 昆明 650201ꎻ 2 中国科学院大学ꎬ 北京 100049)
摘要: 牦牛山橐吾 (Ligularia × maoniushanensis) 是大黄橐吾 (L duciformis) 和奇形橐吾 (L paradoxa) 的一
个自然杂交种ꎮ 为了研究大黄橐吾和奇形橐吾杂交区类群的杂交关系和遗传结构ꎬ 本研究利用两个杂交区
杂交种及亲本的 94个个体ꎬ 从来自橐吾属、 大吴风草属、 千里光属和向日葵属 7 个种中已开发的 145 对
核 SSR引物进行筛选ꎮ 结果表明在所研究的三个类群中至少能在其中一个类群中成功扩增的位点有 54个ꎬ
都能扩增的位点 17个ꎮ 在这 17个位点中ꎬ 牦牛山橐吾中 11个位点具多态性ꎬ 每个位点有 2~14个等位基
因ꎬ 平均为 4 8个ꎬ 观测杂合度和期望杂合度分别为 0 053~1 000和 0 051~0 887ꎻ 大黄橐吾中 9个位点
有多态性ꎬ 每个位点有 3~12个等位基因ꎬ 平均为 7 4个ꎬ 观测杂合度和期望杂合度分别为 0 200~ 0 971
和 0 283~0 844ꎻ 奇形橐吾中 10个位点有多态性ꎬ 每个位点具 4~15个等位基因ꎬ 平均为 7 6个ꎬ 观测杂
合度的值为 0 025~0 974ꎬ 期望杂合度的值为 0 097~0 846ꎮ 以上结果对大黄橐吾和奇形橐吾杂交区类群
的杂交程度和遗传结构的进一步研究有重要作用ꎮ
关键词: 牦牛山橐吾ꎻ 大黄橐吾ꎻ 奇形橐吾ꎻ SSRꎻ 多态性ꎻ 通用性
中图分类号: Q 75 文献标志码: A 文章编号: 2095-0845(2015)04-416-07
The Transferability of SSR Markers in Seven Asteraceae
Species to Taxa in the Natural Hybrid Zone between
Ligularia duciformis and L paradoxa∗
ZHANG Rong1ꎬ2ꎬ FENG Xiu ̄yan1ꎬ2ꎬ GONG Xun1∗∗
(1 Key Laboratory of Economic Plants and Biotechnologyꎬ Kunming Institute of Botanyꎬ Chinese Academy of Sciencesꎬ
Kunming 650201ꎬ Chinaꎻ 2 University of Chinese Academy of Sciencesꎬ Beijing 100049ꎬ China)
Abstract: Ligularia × maoniushanensis (Asteraceae) is a natural hybrid species of L duciformis and L paradoxa. In
order to study hybridization and genetic structure of taxa in the hybrid zones between L duciformis and L paradoxaꎬ
cross ̄species SSR primers were screened using 94 individuals of two hybrid zones’ hybrids and its parents from 145
nuclear SSR primers which had been developed from Ligulariaꎬ Farfugiumꎬ Senecio and Helianthus. The results in ̄
dicated that 54 loci were successfully amplified at least one taxon of three taxa. A total of 17 loci were successfully
amplified at three taxaꎬ of which 11 were polymorphic in L. × maoniushanensisꎬ and the number of alleles (NA )
ranged from 2 to 14 ( average 4 8) and the ranges of observed (HO ) and expected (HE ) heterozygosities were
0 053~1 000 and 0 051~ 0 887ꎬ respectively. Of which 9 were polymorphic in L duciformisꎬ and the number of
alleles (NA) ranged from 3 to 12 (average 7 4) and the ranges of observed (HO) and expected (HE) heterozygosi ̄
ties were 0 200~0 971 and 0 283~0 844ꎬ respectively. Of which 10 were polymorphic in L paradoxaꎬ the number
植 物 分 类 与 资 源 学 报 2015ꎬ 37 (4): 416~422
Plant Diversity and Resources DOI: 10.7677 / ynzwyj201514144
∗
∗∗
基金项目: 国家自然科学基金 (31470336)
通讯作者: Author for correspondenceꎻ E ̄mail: gongxun@mail kib ac cn
收稿日期: 2014-11-04ꎬ 2014-12-23接受发表
作者简介: 张荣 (1988-) 男ꎬ 硕士研究生ꎬ 主要从事群体遗传学研究ꎮ
of alleles (NA) ranged from 4 to 15 (average 7. 6) and the ranges of observed (HO) and expected (HE) heterozy ̄
gosities were 0 025~0 974 and 0 097~0 846ꎬ respectively. The results will facilitate the further analysis of genetic
structure and hybrid extent about taxa in hybrid zone between L duciformis and L paradoxa.
Key words: L. × maoniushanensisꎻ L duciformisꎻ L paradoxaꎻ SSRꎻ Polymorphismꎻ Transferability
橐吾属 (Ligularia Cass.) 是菊科 (Asteraceae)
千里光族 (Tribe Senecioeae) 款冬亚族 (Tussilag ̄
ininae) 的一个大属ꎬ 约有 140 种ꎬ 其中我国有
123种 (刘尚武ꎬ 1989ꎻ 刘尚武等ꎬ 1994ꎻ Liu 和
Illarionovaꎬ 2011)ꎮ 该属具有较高的物种多样性ꎬ
种间二倍体杂交被认为是一个重要原因 (Liu等ꎬ
2001ꎻ Liu等ꎬ 2006)ꎮ 自然杂交在一些橐吾属同
域分布的地区普遍存在 (Liu 等ꎬ 2006ꎻ Yu 等ꎬ
2011)ꎬ 并形成杂交区 (Hybrid zone)ꎮ 近年来ꎬ
橐吾属内的杂交事件时有报道ꎬ Pan 等 (2008)
从形态学和分子数据 ( cpDNA 和 ISSR 标记) 证
实牦牛山橐吾 ( L. × maoniushanensis X. Gong &
Y Z. Pan) 是大黄橐吾 (L duciformis (C. Winkl.)
Hand. ̄Mazz.) 和奇形橐吾 ( L paradoxa Hand. ̄
Mazz.) 形成的一个杂交后代ꎮ 继而ꎬ Saito 等
(2011) 和 Shimizu等 (2014) 通过分析化学成分和
核 ITS片段分别对沼生橐吾 (L lamarum (Diels)
C C. Chang) 和穗序橐吾 (L subspicata (Bureau &
Franch.) Hand. ̄Mazz.) 之间、 穗序橐吾和棉毛橐
吾 (L vellerea (Franch.) Hand. ̄Mazz.) 之间的杂交
进行研究ꎻ Yu 等 (2011ꎬ 2014) 采用分子标记
ISSR结合 cpDNA和 ITS 片段等方法分别对莲叶
橐吾 ( L nelumbifolia ( Bureau & Fanch.) Hand. ̄
Mazz) 和穗序橐吾之间、 棉毛橐吾和穗序橐吾之
间的杂交进行了研究ꎮ 但运用 SSR 的方法研究
橐吾属的自然杂交还未见报道ꎮ
SSR (Simple sequence repeat) 为共显性标记ꎬ
具丰度高、 可变位点多、 条带一致、 客观、 准确
的特点 (Kalia等ꎬ 2011)ꎬ 可以用于揭示居群的遗
传结构、 检测居群内的遗传多样性 (邹喻苹等ꎬ
2001)ꎮ 然而ꎬ 基于 PCR和电泳检测的 SSR标记
需要根据已知 SSR 位点两侧的序列来设计 PCR
引物ꎬ 这些序列一般通过构建 SSR 基因文库、
筛选阳性克隆或直接测序筛选 SSR 位点来获得
(Zane等ꎬ 2002ꎻ Kalia等ꎬ 2011)ꎬ 开发新的 SSR
引物难度大ꎬ 且费用较高 (叶林江等ꎬ 2014)ꎮ
近年来大量的基因组序列也为设计微卫星引物带
来便利 (何平ꎬ 1998)ꎬ 但是大部分已测出的基
因组序列主要集中在栽培植物和有重要经济价值
的植物中ꎬ 野生植物的基因组序列还较为匮乏ꎬ
对大多数种类而言尚不足以用于设计微卫星引物
(Kalia等ꎬ 2011)ꎮ 来自于共同祖先的物种ꎬ 在
基因上往往具有很高的同源性ꎮ 因此ꎬ 在一些微
卫星引物开发较多的类群中ꎬ 从近缘种已经开发
出来的微卫星标记中筛选目标物种所需的标记成
为了一种快捷手段 (Wu 和 Tanksleyꎬ 1993ꎻ Bar ̄
bara等ꎬ 2007)ꎮ 例如ꎬ Heesacker 等 (2008) 利
用从向日葵 (Helianthus annuus L.) 开发的 SSR
引物用于同属 H argophyllus Torr. & A. Grayꎬ 菊
芋 (H tuberosus L.)ꎬ H anomalus S F. Blakeꎬ H pa ̄
radoxus Heiser 和 H deserticola Heiser 的通用性检
测ꎬ Yatabe等 (2007) 利用向日葵开发的 SSR引
物研究向日葵和 H petiolaris Nutt. 的遗传多样
性ꎻ Liu等 (2004) 和 Brennan等 (2012) 应用千
里光属 (Senecio) S squalidus L. 开发的引物研究
同属 S aethnensis Jan ex DC. 和 S chrysanthemifo ̄
lius Poir. 同倍体杂交物种形成以及它们与杂交
种之间的分子遗传和质量性状分化ꎮ
在橐吾属不同的杂交区中ꎬ 居群的遗传多样
性及杂交区内部组成存在较大差异ꎮ 因此ꎬ 为了
进一步研究大黄橐吾和奇形橐吾杂交的程度ꎬ 本
研究从同属、 同亚族、 同族到不同族查找到已开
发 145对 SSR 引物进行筛选ꎬ 对杂交区内三个
种进行 SSR 引物多态性的初步检测ꎬ 以期得到
研究大黄橐吾和奇形橐吾自然杂交区类群的遗传
多样性及遗传结构的 SSR引物ꎮ
1 材料和方法
1 1 实验材料
实验材料来源于大黄橐吾和奇形橐吾两个自然杂交
区内的 94个个体 (表 1)ꎬ 每株取 4 ~ 5 片幼嫩的叶片ꎬ
用变色硅胶干燥ꎬ 室温保存直到 DNA 的提取ꎮ 各类群
的凭证标本保存于中国科学院昆明植物研究所标本馆
(KUN)ꎬ 标本号分别为 X. Gong 22355 ( L duciformis)、
X. Gong 22356 (L paradoxa) 和 X. Gong 22357 (L. × mao ̄
7144期 张荣等: 七种菊科植物 SSR标记在大黄橐吾和奇形橐吾杂交区类群中的通用性检测
niushanensis)ꎮ PCR过程中用于筛选的引物来自国内外
对鹿蹄橐吾 (L hodgsonii J D. Hook.) (Mao等ꎬ 2009)ꎬ 大
吴风草 (Farfugium japonicum (L.) Kitam.) (Nomura 等ꎬ
2009)ꎬ 千里光属 S madagascariensis Poir. (Roux和Wiec ̄
zorekꎬ 2007)、 S macrocarpus F. Muell. ex Belcher (Ahrens
等ꎬ 2013)、 S squalidus 和欧洲千里光 ( S vulgaris L.)
(Liu等ꎬ 2004) 4个种ꎬ 及向日葵族 (Heliantheae) 向日
葵属 (Heesacker等ꎬ 2008) 研究开发出的 145 对核 SSR
引物ꎬ 由生工生物工程 (上海) 股份有限公司合成ꎮ
1 2 实验方法
1 2 1 总 DNA的提取
总 DNA 的提取采用改良的 CTAB 法 ( Doyle 等ꎬ
1991)ꎮ DNA浓度采用电泳和分光光度计检测后加水稀
释ꎬ 使各样品间浓度基本保持一致ꎮ 所有 DNA置-20 ℃
冰箱保存备用ꎮ
1 2 2 SSR引物筛选
1 2 2 1 SSR引物的初步筛选 从 2个杂交区的每个物
种的每个居群随机挑选 1个个体对 145 对 SSR 引物进行
初步筛选ꎬ 以文献中给定的退火温度为参考ꎬ 设立 6 个
温度梯度 (T+2ꎬ T+1ꎬ Tꎬ T ̄1ꎬ T ̄2ꎬ T ̄3ꎬ T 代表文献
中相应引物的退火温度)ꎬ 对所有 SSR 标记进行 PCR 扩
增ꎮ 以获取最优的 PCR 反应条件ꎮ 扩增体系为 25 μL:
ddH2O 13 5 μLꎻ 10 × Buffer 2 5 μLꎻ MgCl2 (25 mmol
L-1) 2 0 μLꎻ dNTP (10 mmolL-1) 0 5 μLꎻ Primer (10
μmolL-1) 0 5 μLꎻ Taq 酶 (5 UμL-1) 0 25 μLꎻ BAS
(20 gL-1) 1 μLꎻ 模板 1 5 μLꎮ 反应条件: 94 ℃预变性
5 minꎻ (94 ℃ 60 s变性ꎬ Ta 60 s退火ꎬ 72 ℃ 90 s延伸)
反应 35个循环ꎮ 其中 Ta 为退火温度ꎬ 不同引物退火温
度见表 2ꎻ 72 ℃延伸 12 minꎮ PCR 产物用 1 5%琼脂糖凝
胶电泳检测ꎮ
1 2 2 2 通用 SSR 引物多态性检测 对初步筛选出的
引物对中的一个引物做荧光染料修饰ꎬ 所用荧光染料为
6 ̄FAM、 HEX 和 ROXꎮ 利用牦牛山橐吾、 奇形橐吾和大
黄橐吾的 2个自然杂交区的 94个个体对荧光标记引物进
行多态性的筛选ꎮ 采用上述步骤中建立的反应体系ꎻ 因
降落 PCR法可以通过一次反应即顺利扩增出基因特异性
条带ꎬ 并且在模板浓度降低后也能扩增出产物ꎬ 为使初
筛引物对所有个体扩增ꎬ 故反应条件采用降落 PCR 法:
95 ℃ 预变性 3 minꎻ 95 ℃ 30 s 变性ꎬ 63 ℃ 30 s 退火ꎬ
72 ℃ 30 s延伸ꎬ 反应 10个循环ꎻ 95 ℃ 30 s变性ꎬ 58 ℃
30 s 退火ꎬ 72 ℃ 30 s 延伸ꎬ 反应 20 个循环ꎻ 72 ℃延伸
6 minꎮ PCR产物在 3730XL测序仪上检测ꎮ
1 2 3 数据整理与分析使用
Genemapper软件读出每个 SSR PCR 产物片段大小ꎻ
用 GenAlEx (V 6 5版) (Peakallr和 Smouseꎬ 2006) 进行
数据的整理及期望杂合度、 观察杂合度和 Hardy ̄Wein ̄
berg平衡检测ꎻ 等位基因数和连锁不平衡概率用 Pop ̄
Gene (V 1 32版) (Yeh等ꎬ 1997) 完成ꎮ
2 结果
2 1 SSR引物的初步筛选
通过对 145 对 SSR 引物进行初步通用性检
测 (部分引物 PCR 琼脂糖凝胶电泳检测结果见
图 1)ꎬ 发现至少有 54 对 (37 2%ꎻ 7 对来自鹿
蹄橐吾ꎬ 5 对来自大吴风草ꎬ 2 对来自 S mada ̄
gascariensisꎬ 14 对来自 S squalidusꎬ 2 对来自欧
洲千里光ꎬ 6对来自 S macrocarpusꎬ 18对来自向
日葵) 引物能在牦牛山橐吾、 大黄橐吾、 奇形橐
吾中的至少一个种中扩增ꎬ 其中 17 对引物 (表
2) 能在三个种中稳定扩增 (部分毛细管电泳图
谱见图 2)ꎮ
2 2 SSR引物多态性筛选
在初步筛选到的 17 对引物中ꎬ 6 个 SSR 位
点是单态的ꎬ 剩余 11 个为多态性位点 (表 2)ꎮ
在 11个多态性位点中ꎬ 牦牛山橐吾中均具有多
态性ꎬ 但位点 Lho40和 S24在大黄橐吾中、 Lho41
在奇形橐吾中是单态的 (表 3)ꎮ 通过软件 GenA ̄
lEx (V. 6 5) 和 PopGene (V. 1 32) 进行数据分
表 1 Ligularia duciformisꎬ L paradoxa和 L. ×maoniushanensis 2个采样点的具体信息和取样数
Table 1 Details of samples locations and sample size (n) of the 2 regions of Ligularia duciformisꎬ
L paradoxa and L. × maoniushanensis investigated in this study
物种 Species 编号No. 采集地点 Locality
纬度 (N)
Latitude
/ °
经度 (E)
Longitude
/ °
海拔
Altitude
/ m
个体数
Individual
number / n
牦牛山橐吾 MNS 云南省宁蒗县永宁乡牦牛山 100 554 27 811 4040 9
L. × maoniushanensis HH 云南省宁蒗县永宁乡黑海 100 530 27 806 4140 10
大黄橐吾 MNS 云南省宁蒗县永宁乡牦牛山 100 554 27 811 4040 15
L duciformis HH 云南省宁蒗县永宁乡黑海 100 530 27 806 4140 20
奇形橐吾 MMS 云南省宁蒗县永宁乡牦牛山 100 554 27 811 4040 20
L paradoxa HH 云南省宁蒗县永宁乡黑海 100 530 27 806 4140 20
814 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 37卷
析后得出ꎬ 牦牛山橐吾中ꎬ 每个位点的等位基因
数目在 2 (Lho41) 到 14 (S2) 之间ꎬ 平均为 4 8
个ꎻ 观测杂合度和期望杂合度分别为 0 053 ~
1 000和 0 051 ~ 0 887ꎬ 哈迪-温伯格平衡检验
显示ꎬ 位点 Lho64、 sm083、 S2 和 S24 偏离了哈
迪-温伯格平衡ꎮ 在大黄橐吾中ꎬ 每个位点的等
图 1 6个微卫星位点 PCR琼脂糖凝胶电泳图
Fig 1 PCR amplified profile of six microsatellite loci on the agarose electrophoresis
表 2 筛选出的 17对能在牦牛山橐吾中扩增的微卫星引物信息
Table 2 Details of 17 microsatellite loci with amplification screened for Ligularia × maoniushanensis
位点
Locus 重复单元 Repeat motif
引物 (5′-3′)
Primer sequence (5′-3′)
退火温度
Ta / ℃
片段大小
Size / bp 文献 References
多态的 SSR
Lho38 (AC) 5(AC) 4(AC) 7
F: CTTACACCTCCGAACTGATC
R: TCTAAAAGGGAAATGGAAACA 57 272~290 Mao等ꎬ 2009
Lho40 (CT) 6(TG) 4
F: ATCATACCTTGCCTCAAAGT
R: CAATAGTTCCGAACACCCT 57 192~202 Mao等ꎬ 2009
Lho41 (AG) 4AT(AG) 8(AG) 9
F: ACGAGTAGACACCCAACGTC
R: CCTTTCTTCCCCAACACAA 57 180~205 Mao等ꎬ 2009
Lho64 (ATG) 6(AG) rich
F: CGAATGACATGAACACCAC
R: CCTTCCTCCTTGAGCCTAT 57 160~195 Mao等ꎬ 2009
Lho77 (TG) 7
F: AGTTTTGTAGTAAAACGGAGTT
R: CGCATAAATAATGTAAGCA 55 178~198 Mao等ꎬ 2009
sm083 (AG) 5
F: GCGTAGCCAACCTTTGAGAG
R: GGAGTGGTTAACGGACATGC 60 313ꎬ 317 Ahrens等ꎬ 2013
S2 (A) 23-(GT) 13
F: GCCCTCTGTTTCTCCTCCAA
R: TACGCTCTTGAAATGGGTGAC 54 124 Liu等ꎬ 2004
S4 (GT) 13-(AG) 5
F: TGGTCAGTCATGTCGAACCA
R: GTTCAGAAAAGAGCATGTATACC 56 186 Liu等ꎬ 2004
S23 (GT) 23
F: GAGAATTCGGCTTGGGTGAC
R: CGAGGCGCGTGGACTAAC 55 190 Liu等ꎬ 2004
S24 (GT) 14-(AG) 18
F: AAGTCTTGGCCACATAACCT
R: TGCTCCAACATTTTCCTTCATAC 55 171 Liu等ꎬ 2004
V40 (GT) 28
F: AGACACAAGCCCACATGTCC
R: TCCCAACAGATGGTGGTGTA 54 230 Liu等ꎬ 2004
单态的 SSR
Lho154 (GT) 6(GT) 7 T(GT) 6
F: CACCTTCTCCTCCTACACG
R: CCTAGATCTTCATCTCTTTTCT 58 175~195 Mao等ꎬ 2009
sm069 (AAC) 5
F: TTGGGCCACTTTGCTAGAGA
R: TGTTTCATGCATGCTGGAGT 60 262 Ahrens等ꎬ 2013
sm077 (AT) 5
F: CCAAACATTAATTGGGCGTG
R: TGTTAATTGAGTGCCCGGTT 60 300 Ahrens等ꎬ 2013
sm095 (AG) 5
F: GACCAGGCCAACCAAGAGAT
R: TCTGTCCATTCCTTCCTCCA 60 374 Ahrens等ꎬ 2013
HT867 (AG) 5
F: ATAGATGCCCGGAAGCATATC
R: CTTCACCTCATTCAGCCACATC 57 132 Heesacker等ꎬ 2008
HT909 (CCA) 5
F: AAGAGGTGGTGGGACCATGCA
R: CAGGACAGTCGGCAAGATAGGG 62 196 Heesacker等ꎬ 2008
9144期 张荣等: 七种菊科植物 SSR标记在大黄橐吾和奇形橐吾杂交区类群中的通用性检测
位基因数目在 1 (Lho40、 S24) 到 12 (Lho41) 之
间ꎬ 平均为 7 4个ꎻ 观测杂合度为 0 000~0 971ꎬ
期望杂合度为 0 000 ~ 0 844ꎬ 除 Lho77、 S4 和
S23外ꎬ 其余位点都偏离了哈迪-温伯格平衡ꎮ
对于奇形橐吾ꎬ 每个位点的等位基因数目在 1
(Lho41) 到 15 (Lho64) 之间ꎬ 平均为 7 6个ꎻ
图 2 一个微卫星位点 (S24) 毛细管电泳图谱
Fig 2 Profile of one microsatellite locus (S24) on capillary electrophoresis
表 3 筛选的 11对多态性引物在大黄橐吾和奇形橐吾自然杂交区 3个类群中的遗传参数
Table 3 Population genetic parameters of three taxa of two hybrid zones of Ligularia duciformis and L paradoxa
wild populations detected by 11 polymorphic microsatellite markers
Locus
牦牛山橐吾 (L. ×maoniushanensis)
n= 19
NA HO HE F PHW
大黄橐吾 (L duciformis)
n= 35
NA HO HE F PHW
奇形橐吾 (L paradoxa)
n= 40
NA HO HE F PHW
Lho38 5 0 895 0 601 -0 488 0 256 9 0 457 0 736 0 379 0 001∗ 7 0 675 0 528 -0 278 0 000∗
Lho40 4 0 316 0 323 0 021 0 494 8 0 556 0 747 0 256 0 423
Lho41 2 0 053 0 051 -0 027 0 906 12 0 486 0 667 0 271 0 000∗
Lho64 3 1 000 0 525 -0 905 0 000∗ 3 0 971 0 527 -0 842 0 000∗ 15 0 816 0 756 -0 080 0 000∗
Lho77 6 0 789 0 792 0 003 0 085 7 0 781 0 782 0 001 0 026 6 0 974 0 720 -0 353 0 000∗
sm083 2 0 895 0 494 -0 810 0 000∗ 6 0 200 0 283 0 294 0 000∗ 8 0 211 0 618 0 660 0 000∗
S2 14 0 444 0 887 0 499 0 000∗ 11 0 441 0 844 0 477 0 000∗ 11 0 359 0 846 0 576 0 000∗
S4 3 0 842 0 508 -0 657 0 018 5 0 571 0 591 0 032 0 831 4 0 925 0 552 -0 675 0 000∗
S23 3 0 737 0 525 -0 404 0 193 5 0 829 0 601 -0 378 0 072 5 0 925 0 588 -0 574 0 000∗
S24 3 0 895 0 522 -0 714 0 006∗ 4 0 025 0 097 0 741 0 000∗
V40 8 0 789 0 798 0 010 0 095 9 0 879 0 685 -0 282 0 001∗ 8 0 342 0 625 0 453 0 082
注: NAꎬ 等位基因数目ꎻ HOꎬ 观测杂合度ꎻ HEꎬ 期望杂合度ꎻ Fꎬ 近交系数ꎻ PHWꎬ Hardy ̄Weinberg 平衡频率ꎻ ∗ꎬ 偏离 Hardy ̄
Weinberg平衡 (P < 0 01) 的多态性 SSR位点
024 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 37卷
观测杂合度和期望杂合度分别为 0 000 ~ 0 974
和 0 000~0 846ꎬ 除 Lho40和 V40外ꎬ 其余位点
都偏离了哈迪-温伯格平衡ꎮ 所有位点都没有严
重偏离 (P < 0 001) 基因型连锁不平衡 (Linkage
disequilibriumꎬ LD)ꎮ
3 分析与讨论
SSR标记被认为是群体遗传学研究的理想标
记 (邹喻苹等ꎬ 2001)ꎬ 在不同物种上的应用可为
近缘种的引物设计提供参考ꎬ 一旦微卫星位点在
某一物种中被分离并测序ꎬ 就可能被用于近缘种
的分析 (王丽和赵桂仿ꎬ 2005)ꎮ 从近缘种已经开
发出来的 SSR中筛选目标物种所需的标记ꎬ 成为
一种筛选微卫星标记的快捷手段ꎮ 本研究从已报
道的不同族到同属的 7个物种的 145对 SSR引物
进行筛选ꎬ 其中 54对 (37 2%) 引物在所研究的三
个类群中至少能在其中一个类群中成功扩增 (其中
17对能对三个种中稳定扩增ꎬ 11个为多态位点)ꎮ
在所用 145 对引物中ꎬ 从鹿蹄橐吾开发的
14对引物中ꎬ 7对在所研究的三个类群中至少能
在牦牛山橐吾中稳定扩增 (5 对具有多态性)ꎬ
引物通用性比例为 50%ꎮ 这一比例低于双子叶
植物 SSR 标记的平均通用性 [(71±2)%] (Bar ̄
bara等ꎬ 2007)ꎮ 这 14对引物在同属东俄洛橐吾
(L tongolensis) 的通用性较高ꎬ 为 85 7% (Mao
等ꎬ 2009)ꎮ 鹿蹄橐吾、 东俄洛橐吾、 大黄橐吾、
奇形橐吾在分类上都属于橐吾属伞房组 (刘尚
武ꎬ 1989)ꎬ 鹿蹄橐吾与大黄橐吾在款冬亚族系
统的发育关系中相对东俄洛橐吾亲缘关系较近
(Pelser等ꎬ 2007)ꎬ 但通用性在大黄橐吾中却相
对较低ꎬ 这说明引物通用性在亲缘关系较近的不
同类群间波动也较大 (Barbara 等ꎬ 2007)ꎮ 属外
类群大吴风草 8对 SSR引物 (5 对稳定扩增) 在
大黄橐吾和奇形橐吾杂交区类群的通用性较高ꎬ
为 62 5%ꎻ 所选的千里光属的 81 对 (24 对稳定
扩增) 和向日葵属的 42 对 (18 对稳定扩增) 的
SSR引物的通用性较低ꎬ 分别为 29 6% (其中在
S madagascariensis中引物通用性为 20%ꎬ 且其
在系统发育关系上离橐吾属相对较远) 和 42 9%ꎮ
引物来源不同的四个属中ꎬ 通用性最高的来自大
吴风草ꎬ 最低的为千里光属ꎮ 本研究中的三个物
种与大吴风草在系统位置上相近ꎬ 亲缘关系密切
(刘尚武等ꎬ 1994)ꎬ 甚至比同属鹿蹄橐吾还近
(Pelser等ꎬ 2007)ꎬ 与千里光属的亲缘关系较远
(Pelser等ꎬ 2007ꎬ 2010)ꎬ 所以来自亲缘关系可
能相对疏远种的引物通用性较低ꎮ 从而证实了
Barbara等 (2007) 的观点: 亲缘关系远的两个
种种间引物通用性较低ꎮ 而从向日葵中开发的
SSR引物比千里光属高ꎬ 这可能与向日葵为一年
生草本ꎬ 千里光属四种均为多年生草本的生活习
性、 世代长度相关 (Barbara等ꎬ 2007)ꎮ
在牦牛山橐吾中ꎬ 63 64%的位点有杂合子
过剩现象 (近交系数 F = -0 315ꎬ F < 0)ꎬ 大黄
橐吾中 66 67%的位点存在纯合子过剩现象 (F =
0 072ꎬ F > 0)ꎬ 奇形橐吾中杂合子和纯合子数
量均等 (F≈0)ꎬ 导致杂交种牦牛山橐吾杂合子
较多可能是其处于杂交种初期所致ꎮ 研究结果暗
示了在狭小的杂交区内ꎬ 有限的个体数量ꎬ 很可
能导致近亲交配ꎬ 产生种质纯质化ꎬ 就会导致大
黄橐吾和奇形橐吾纯合子较多 (Lade等ꎬ 1996)ꎬ
这就不难理解为何牦牛山橐吾、 大黄橐吾、 奇形
橐吾中分别有 4、 6、 8 个位点偏离了哈迪-温伯
格平衡ꎮ 总之ꎬ 研究中筛选出适合牦牛山橐吾的
11对多态性引物中ꎬ 虽然亲本物种大黄橐吾和
奇形橐吾分别有 2对和 1对引物为单态ꎬ 但等位
基因数、 观测杂合度和期望杂合度相对于其他植
物而言ꎬ 都接近平均水平 (Nybomꎬ 2004)ꎬ 这说
明这 11对引物有助于研究大黄橐吾和奇形橐吾
杂交区类群的杂交关系和其它近缘物种的遗传多
样性和居群结构ꎮ
致谢 感谢中国科学院昆明植物研究所的潘跃芝高级工
程师、 张启泰、 周魏、 何维颖及云南省宁蒗县林业局熊
在品在材料采集过程中给予的帮助ꎮ
〔参 考 文 献〕
邹喻苹ꎬ 葛颂ꎬ 王晓东ꎬ 2001. 系统与进化植物学中的分子标记
[M]. 北京: 科学出版社ꎬ 68—80
刘尚武ꎬ 1989. 菊科-千里光族 [A] / / 林镕ꎬ 刘尚武ꎬ 中国植物
志 第 77卷 第 2分册 [M]. 北京: 科学出版社ꎬ 4—115
Ahrens CWꎬ James EAꎬ 2013. Characterization of microsatellite mark ̄
ers for the vulnerable grassland forb Senecio macrocarpus (Aster ̄
aceae) [J] . Applications in Plant Sciencesꎬ 1 (11): 1300041
Barbara Tꎬ Palma ̄Silva Cꎬ Paggi GM et al.ꎬ 2007. Cross ̄species
transfer of nuclear microsatellite markers: potential and limita ̄
1244期 张荣等: 七种菊科植物 SSR标记在大黄橐吾和奇形橐吾杂交区类群中的通用性检测
tions [J] . Molecular Ecologyꎬ 16 (18): 3759—3767
Brennan ACꎬ Barker Dꎬ Hiscock SJ et al.ꎬ 2012. Molecular genetics
and quantitative trait divergence associated with recent homoploid
hybrid speciation: a study of Senecio squalidus ( Asteraceae)
[J] . Heredityꎬ 108 (2): 87—95
Doyle Jꎬ 1991. DNA protocols for plants ̄ CTAB total DNA isolation
[A] / / Hewitt GMꎬ Johnston A eds.ꎬ Molecular Techniques in
Taxonomy [M]. Berlin: Springerꎬ 283—293
He P (何平)ꎬ 1998. Abundanceꎬ polymorphism and applications of
microsatellite in eukaryote [ J] . Hereditas (遗传)ꎬ 20 ( 4):
42—47
Heesacker Aꎬ Kishore VKꎬ Gao WX et al.ꎬ 2008. SSRs and INDELs
mined from the sunflower EST database: abundanceꎬ polymor ̄
phismsꎬ and cross ̄taxa utility [ J] . Theoretical and Applied Ge ̄
neticsꎬ 117 (7): 1021—1029
Kalia RKꎬ Rai MKꎬ Kalia S et al.ꎬ 2011. Microsatellite markers: an
overview of the recent progress in plants [ J] . Euphyticaꎬ 177
(3): 309—334
Lade JAꎬ Murray NDꎬ Marks CA et al.ꎬ 1996. Microsatellite differen ̄
tiation between Philip Island and mainland Australian popula ̄
tions of the red fox Vulpes vulpes [ J] . Molecular Ecologyꎬ 5
(1): 81—87
Liu GQꎬ Hegarty MJꎬ Edwards KJ et al.ꎬ 2004. Isolation and charac ̄
terization of microsatellite loci in Senecio [J] . Molecular Ecology
Notesꎬ 4 (4): 611—614
Liu JQꎬ Liu SWꎬ Ho TN et al.ꎬ 2001. Karyological studies on the Sino ̄
Himalayan genusꎬ Cremanthodium ( Asteraceae: Senecioneae )
[J]. Botanical Journal of the Linnean Societyꎬ 135 (2): 107—112
Liu JQꎬ Wang YJꎬ Abbott RJ et al.ꎬ 2006. Radiation and diversifica ̄
tion within the Ligularia ̄Cremanthodium ̄Parasenecio complex
(Asteraceae) triggered by uplift of the Qinghai ̄Tibetan Plateau
[J] . Molecular Phylogenetics and Evolutionꎬ 38 (1): 31—49
Liu SW (刘尚武)ꎬ Deng DS (邓德山)ꎬ Liu JQ (刘建全)ꎬ 1994.
The originꎬ evolution and distribution of Ligularia Cass. ( Com ̄
positae) [ J] . Acta Phytotaxonomica Sinica (植物分类学报)ꎬ
32 (6): 514—524
Liu SWꎬ Illarionova IDꎬ 2011. Ligularia [ A] / / Wu ZYꎬ Raven
PHꎬ Hong DY eds.ꎬ Flora of China [M]. Beijing: Science Press
& St. Louis: Missouri Botanical Garden Pressꎬ 371—544
Mao CLꎬ Pan YZꎬ Wang JF et al.ꎬ 2009. Isolation and characteriza ̄
tion of microsatellite markers for Ligularia hodgsonii Hook. (As ̄
teraceae) [J] . Conservation Geneticsꎬ 10 (6): 1853—1855
Nomura Nꎬ Fujiwara Kꎬ Takaso T et al.ꎬ 2009. Development and
characterisation of microsatellite loci in Farfugium japonicum
(Asteraceae) [J] . Conservation Geneticsꎬ 10 (6): 1093—1095
Nybom Hꎬ 2004. Comparison of different nuclear DNA markers for es ̄
timating intraspecific genetic diversity in plant [ J] . Molecular
Ecologyꎬ 13 (5): 1143—1155
Pan YZꎬ Shi SHꎬ Gong X et al.ꎬ 2008. A Natural Hybrid Between
Ligularia paradoxa and L duciformis (Asteraceaeꎬ Senecioneae)
From Yunnanꎬ China [J] . Annals of the Missouri Botanical Gar ̄
denꎬ 95 (3): 487—494
Peakall Rꎬ Smouse PEꎬ 2006. GENALEX 6: genetic analysis in Ex ̄
cel. Population genetic software for teaching and research [ J] .
Molecular Ecology Notesꎬ 6 (1): 288—295
Pelser PBꎬ Nordenstam Bꎬ Kadereit JW et al.ꎬ 2007. An ITS phylog ̄
eny of tribe Senecioneae (Asteraceae) and a new delimitation of
Senecio L. [J] . Taxonꎬ 56 (4): 1077—1104
Pelser PBꎬ Kennedy AHꎬ Tepe EJ et al.ꎬ 2010. Patterns and causes of in ̄
congruence between plastid and nuclear Senecioneae (Asteraceae)
phylogenies [J]. American Journal of Botanyꎬ 97 (5): 856—873
Roux JJꎬ Wieczorek AMꎬ 2007. Isolation and characterization of poly ̄
morphic microsatellite markers from fireweedꎬ Senecio madagas ̄
cariensis Poir. ( Asteraceae) [ J] . Molecular Ecology Notesꎬ 7
(2): 327—329
Saito Yꎬ Hattori Mꎬ Iwamoto Y et al.ꎬ 2011. Overlapping chemical
and genetic diversity in Ligularia lamarum and Ligularia subspica ̄
ta. Isolation of ten new eremophilanes and a new seco ̄bakkane
compound [J] . Tetrahedronꎬ 67 (12): 2220—2231
Shimizu Aꎬ Watanabe Sꎬ Hanai R et al.ꎬ 2014. Chemical and genetic
studies on hybrid of Ligularia subspicata and Ligularia cyathiceps
collected in Yunnan Province of China [J] . Chemistry & Biodi ̄
versityꎬ 11 (9): 1438—1448
Wang L (王丽)ꎬ Zhao GF (赵桂仿)ꎬ 2005. Micro ̄satellite primers
shared by different plant species and genera [J]. Acta Botanica
Boreali ̄Occidentalia Sinica (西北植物学报)ꎬ 25 (8): 1540—
1546
Wu Kꎬ Tanksley SDꎬ 1993. Abundanceꎬ polymorphism and genetic
mapping of microsatellites in rice [ J] . Molecular and General
Genetics MGGꎬ 24 (1 ̄2): 225—235
Yatabe Yꎬ Kane NCꎬ Scotti ̄Saintagne C et al.ꎬ 2007. Rampant gene
exchange across a strong reproductive barrier between the annual
sunflowersꎬ Helianthus annuus and H petiolaris [ J] . Geneticsꎬ
175 (4): 1883—1893
Yeh FCꎬ Yang RCꎬ Boyle TBJ et al.ꎬ 1997. POPGENEꎬ the user friendly
shareware for population genetic analysis [R]. Molecular Biology
and Biotechnology Centreꎬ University of Albertaꎬ Canadaꎬ 10
Ye LJ (叶林江)ꎬ Wang J (王静)ꎬ Sun P (孙鹏) et al.ꎬ 2014. The
transferability of nuclear molecular markers in four Castanopsis
species to Castanopsis tibetana (Fragaceae) [J] . Plant Diversity
and Resources (植物分类与资源学报)ꎬ 36 (4): 443—448
Yu JJꎬ Kuroda Cꎬ Gong Xꎬ 2011. Natural hybridization and introgres ̄
sion in sympatric Ligularia species ( Asteraceaeꎬ Senecioneae)
[J] . Journal of Systematics and Evolutionꎬ 49 (5): 438—448
Yu JJꎬ Pan Lꎬ Pan YZ et al.ꎬ 2014. Natural hybrids between Ligular ̄
ia vellerea and L subspicata ( Asteraceae: Senecioneae) [ J] .
Plant Diversity and Resources (植物分类与资源学报)ꎬ 36
(02): 219—226
Zane Lꎬ Barglloni Lꎬ Patarnello Tꎬ 2002. Strategies for microsatellite
isolation: a review [J] . Molecular Ecologyꎬ 11 (1): 1—16
224 植 物 分 类 与 资 源 学 报 第 37卷