全 文 :书犇犗犐:10.11686/犮狔狓犫2015324 犺狋狋狆://犮狔狓犫.犾狕狌.犲犱狌.犮狀
陈仕勇,马啸,张新全,陈智华,周凯.不同来源SSR和EST-SSR在披碱草属和鹅观草属物种中的通用性分析.草业学报,2016,25(2):132
140.
CHENShiYong,MAXiao,ZHANGXinQuan,CHENZhiHua,ZHOU Kai.ThetransferabilityofSSRandEST-SSR markersofdifferent
originsin犈犾狔犿狌狊and犚狅犲犵狀犲狉犻犪intheTriticeae(Poaceae).ActaPrataculturaeSinica,2016,25(2):132140.
不同来源犛犛犚和犈犛犜-犛犛犚在披碱草属和
鹅观草属物种中的通用性分析
陈仕勇1,2,马啸1,张新全1,陈智华2,周凯1
(1.四川农业大学草业科学系,四川 成都611130;2.西南民族大学生命科学与技术学院,四川 成都610041)
摘要:披碱草属和鹅观草属是禾本科小麦族两个重要的多年生属,其种属界限及系统关系一直存在争议,是其种质
资源利用的难点。本研究基于小麦族中不同来源的已开发的SSR标记,筛选出在披碱草属和鹅观草属中高通用性
的SSR标记,为其生物系统关系研究提供重要参考。试验选用了来自小麦族小麦、大麦、披碱草属、拟鹅观草属及
赖草属5个属的230个SSR和EST-SSR标记对小麦族St、H、Y基因组的23个物种进行了SSR扩增及通用性分
析。结果表明,1)在筛选的230个标记中,163个(70.87%)SSR和EST-SSR标记能在所有的供试物种中扩增出
清晰的条带,在披碱草属和鹅观草属等物种中表现出了较高的通用性;2)在扩增出的163个标记中,EST-SSR
(87.60%)比基因组SSR(49.50%)标记在种属间表现出了较高的通用性,而基因组SSR标记(85.98%)则比
EST-SSR(79.37%)标记表现出更高的多态性;3)163个标记在供试物种中共扩增出579个清晰条带,其中多态性
条带为533个,多态性比率为92.05%;每个标记扩增的条带数变化为1~11条,平均扩增条带数为3.55条;4)基
于UPGMA聚类结果与供试物种的基因组之间表现出了较高的相关性,相同或相似基因组物种间表现出较近的亲
缘关系,其中 H基因组与St基因组的亲缘关系较远,H基因组二倍体物种与其他物种也表现出了较远的亲缘关
系。本研究选用的5个属的SSR和EST-SSR标记均能在披碱草属和鹅观草属物种中扩增,最后共筛选出了163
个高通用性的SSR和EST-SSR分子标记,揭示了供试物种及不同基因组间的亲缘关系,为下一步披碱草属和鹅
观草属的种属关系及系统学研究提供了重要参考。
关键词:SSR;披碱草属;鹅观草属;通用性;系统关系
犜犺犲狋狉犪狀狊犳犲狉犪犫犻犾犻狋狔狅犳犛犛犚犪狀犱犈犛犜-犛犛犚犿犪狉犽犲狉狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋狅狉犻犵犻狀狊犻狀犈犾狔犿狌狊犪狀犱
犚狅犲犵狀犲狉犻犪犻狀狋犺犲犜狉犻狋犻犮犲犪犲(犘狅犪犮犲犪犲)
CHENShiYong1,2,MAXiao1,ZHANGXinQuan1,CHENZhiHua2,ZHOUKai1
1.犇犲狆犪狉狋犿犲狀狋狅犳犌狉犪狊狊犾犪狀犱犛犮犻犲狀犮犲,犛犻犮犺狌犪狀犃犵狉犻犮狌犾狋狌狉犪犾犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔,犆犺犲狀犵犱狌611130,犆犺犻狀犪;2.犆狅犾犾犲犵犲狅犳犔犻犳犲犛犮犻犲狀犮犲犪狀犱
犜犲犮犺狀狅犾狅犵狔,犛狅狌狋犺狑犲狊狋犝狀犻狏犲狉狊犻狋狔犳狅狉犖犪狋犻狅狀犪犾犻狋犻犲狊,犆犺犲狀犵犱狌610041,犆犺犻狀犪
犃犫狊狋狉犪犮狋:犈犾狔犿狌狊and犚狅犲犵狀犲狉犻犪,twoimportantgenerainthetribeTriticeae,includemanyimportantforage
grasses,andalsocarryelitegenesforimprovingcerealcrops.However,thereisongoingdisputeonthespecies
boundariesandinterspecificsystematicrelationshipsinthetwogenera.Thebiosystematicrelationshipsinthe
groupareofkeeninteresttoagrostologistsaroundtheworld.BasedonknownSSRmarkersinTriticeae,the
132-140
2016年2月
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
第25卷 第2期
Vol.25,No.2
收稿日期:20150629;改回日期:20150825
基金项目:国家重点基础研究发展计划973项目(2014CB138705),四川省科技支撑计划(2015SZ0062)和四川省教育厅重点项目(15ZA0388)资
助。
作者简介:陈仕勇(1984),男,四川三台人,讲师,博士。Email:chengshi8827@163.com
通信作者Correspondingauthor.Email:zhangxq@sicau.edu.cn
objectiveofthisstudywastoscreenoutthehightransferabilitymarkersfor犈犾狔犿狌狊and犚狅犲犵狀犲狉犻犪,which
wouldprovideimportantinformationforunderstandingthebiosystematicrelationshipsofthetwogenera.Ato
talof230simplesequencerepeats(SSR)andSSRbasedonexpressedsequencetags(EST-SSR)markers
from5differentgeneraincludingwheat,barley,犈犾狔犿狌狊,犘狊犲狌犱狅狉狅犲犵狀犲狉犻犪and犔犲狔犿狌狊,wereusedtostudy
thetransferabilityto23speciescontainingtheSt,H,andYgenomes.Amongthe230SSR markers,163
(70.87%)markerscouldgenerateclearbands,whichshowedahightransferabilityforthosemarkers.The
EST-SSRmarkers(87.60%)showedahighertransferabilitythangenomicSSRmarkers(49.50%),butthe
genomicSSRmarkersshowedahigherpolymorphism (85.98%)thantheEST-SSRmarkers(79.37%).A
totalof579bandswereamplifiedfromthe163SSRmarkersabletogenerateclearbands,ofwhich533bands
werepolymorphic.Thenumberofamplifiedbandsofeachofthese163SSRmarkersrangedfrom1to11with
anaverageof3.55bands.Clusteranalysisusingtheunweightedpairgroupmethodwitharithmeticaverage
(UPGMA)showedthatthespecieswithsameorsimilargenomecouldbegroupedtogether.Additionaly,the
HgenomeshowedaratherdistantphylogeneticrelationshipwithStgenome,anddistantphylogeneticrelation
shipswerealsorevealedbetweenthediploidspeciescontainingtheHgenomeandotherspeciesinthestudy.
TheselectedSSRmarkersfrom5generacouldbeamplifiedsuccessfulyin犈犾狔犿狌狊and犚狅犲犵狀犲狉犻犪.Tosum
marise,atotalof163hightransferabilitySSRmarkerswerefoundtobesuitableforthefurtherphylogenya
nalysis,whichalsorevealedthephylogeneticrelationshipsamongthespecies.Theresultsfromthisstudypro
videimportantinformationforimprovingunderstandingofbiosystematicrelationshipsbetween犈犾狔犿狌狊and
犚狅犲犵狀犲狉犻犪.
犓犲狔狑狅狉犱狊:SSR;犈犾狔犿狌狊;犚狅犲犵狀犲狉犻犪;transferability;phylogeneticrelationship
披碱草属(犈犾狔犿狌狊)和鹅观草属(犚狅犲犵狀犲狉犻犪)是禾本科小麦族(Triticeae)两个重要的多年生属,它们不仅包
括很多重要的牧草资源和抗性基因资源,还是草原和草甸等的重要组成部分,具有重要的经济和生态价值[12]。
披碱草属和鹅观草属的种属界限等系统关系一直存在争议,已成为其种质资源研究利用中的难点。本研究通过
对小麦族近缘属SSR标记的筛选,为披碱草属和鹅观草属种属间系统关系的研究提供重要的参考,对该类群植
物资源的利用等具有重要意义。简单重复序列(simplesequencerepeats,SSR)由于其分布广、数量多、高多态
性、共显性及重复性好等优点,被广泛运用于植物研究的各个领域,特别在种质资源遗传多样性评价[3]、种属间亲
缘关系[4]研究等方面。虽然SSR和EST-SSR(基于表达序列标签的简单重复序列,SSRbasedonexpressedse
quencetags)标记在植物研究中具有强大的功能,由于SSR标记具有物种的特异性,其相关的引物开发难度较
大、成本较高,这些限制了SSR标记在不同植物研究中的广泛运用。但同时由于SSR两端的侧翼序列在近缘种
属物种间具有高度保守性,这就为SSR标记转移到近缘的种属间物种中提供了可能[5]。目前很多物种的SSR标
记已经成功的转移到其近缘的物种中,其已经被证实为一种简单、有效地获得SSR标记的方法[58]。目前也已经
有研究报道小麦(犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿)、大麦(犎狅狉犱犲狌犿狏狌犾犵犪狉犲)等物种的SSR标记在小麦族多年生物种中成功
运用,如冰草属(犃犵狉狅狆狔狉狅狀)、披碱草属、偃麦草属(犈犾狔狋狉犻犵犻犪)等[911]。在小麦族物种中,小麦和大麦等麦类作物
上拥有大量的SSR和EST-SSR标记,为小麦族近缘物种SSR标记开发提供了参考。另外,披碱草属物种如犬
草(犈.犮犪狀犻狀狌狊)、阿拉斯加披碱草(犈.犪犾犪狊犽犪狀狌狊)等也开发了部分SSR和EST-SSR标记[1214],其是否能在披
碱草属和鹅观草属物种中扩增也有待于进一步的分析。本研究选用了来自小麦族中小麦、大麦、拟鹅观草属
(犘狊犲狌犱狅狉狅犲犵狀犲狉犻犪)、赖草属、披碱草属的230个SSR标记,在小麦族披碱草属、鹅观草属(含有St、H、Y基因组)
物种中进行SSR分析和通用性研究,筛选出高通用性的SSR标记,以期为下一步该类群物种的系统关系等研究
提供参考。
1 材料与方法
1.1 供试材料
试验选用小麦族St、H、Y基因组物种共23个,其中包括来自拟鹅观草属St基因组二倍体3个,大麦属
331第25卷第2期 草业学报2016年
(犎狅狉犱犲狌犿)H基因组二倍体2个,披碱草属StH和鹅观草属StY四倍体材料各4个,披碱草属、鹅观草属六倍体
物种10个。供试材料由美国国家植物种质资源库(USDA-ARS)提供(表1),材料种植于四川红原西南民族大
学高原牧草种质资源圃内。
表1 材料列表
犜犪犫犾犲1 犜犺犲犿犪狋犲狉犻犪犾狊狌狊犲犱犻狀狋犺犲狊狋狌犱狔
编号No. 物种Species 基因组Genome 编号AccessionNo. 来源Origins
1 黎巴嫩拟鹅观草犘.犾犻犫犪狀狅狋犻犮犪 St PI330689 伊朗Iran
2 穗状拟鹅观草犘.狊狆犻犮犪狋犪 St PI232134 怀俄明,美国 Wyoming,USA
3 糙伏毛拟鹅观草犘.狊狋狉犻犵狅狊犪 St PI531753 乌克兰Ukraine
4 布顿大麦犎.犫狅犵犱犪狀犻犻 H PI499644 新疆,中国Xinjiang,China
5 窄穗大麦犎.狊狋犲狀狅狊狋犪犮犺狔狊 H PI266195 阿根廷Argentina
6 犬草犈.犮犪狀犻狀狌狊 StH PI639752 新疆,中国Xinjiang,China
7 老芒麦犈.狊犻犫犻狉犻犮狌狊 StH PI531644 甘肃,中国Gansu,China
8 糙秆披碱草犈.狋狉犪犮犺狔犮犪狌犾狌狊 StH PI232168 科罗拉多,美国Colorado,USA
9 蛇河披碱草犈.狑犪狑犪狑犪犻犲狀狊犻狊 StH PI563857 爱达荷,美国Idaho,USA
10 高加索鹅观草犈.犮犪狌犮犪狊犻犮狌狊 StY PI531573 亚美尼亚Armenia
11 格米宁鹅观草犈.犵犿犲犾犻狀犻犻 StY PI610898 新疆,中国Xinjiang,China
12 垂穗鹅观草犈.狆狊犲狌犱狅狀狌狋犪狀狊 StY PI639857 西藏,中国Tibet,China
13 强脉鹅观草犈.狊犲犿犻犮狅狊狋犪狋狌狊 StY PI269862 巴基斯坦Pakistan
14 披碱草犈.犱犪犺狌狉犻犮狌狊 StHY PI639853 西藏,中国Tibet,China
15 左波夫披碱草犈.犱狉狅犫狅狏犻犻 StHY PI314196 前苏联FormerSovietUnion
16 垂穗披碱草犈.狀狌狋犪狀狊 StHY PI499612 青海,中国Qinghai,China
17 筑紫披碱草犈.狋狊狌犽狌狊犺犻犲狀狊犻狊 StHY PI499623 日本Japan
18 阿根廷披碱草犈.狆犪狋犪犵狅狀犻犮狌狊 StHH PI297898 阿根廷Argentina
19 糙颖披碱草犈.狊犮犪犫狉犻犵犾狌犿犻狊 StHH PI331168 阿根廷Argentina
20 偃麦草犈.狉犲狆犲狀狊 StStH PI565006 俄罗斯RussianFederation
21 土库曼披碱草犈.狋狉犪狀狊犺狔狉犪狀狌狊 StStH PI383579 土耳其Turkey
22 苍白鹅观草犈.犵犾犪狌狊犻犮狌狊狊犻犿狌狊 StStY PI611142 哈萨克斯坦Kazakhstan
23 塔什干鹅观草犈.狋狊犮犺犻犿犵犪狀犻犮狌狊 StStY W614438 哈萨克斯坦Kazakhstan
1.2 DNA提取及SSR分析
试验于2012年进行供试材料的取样,每份材料选取10株左右单株并取幼嫩叶片混合提取DNA,DNA提取
采用植物DNA快速提取试剂盒DP305提取(北京天根)。
试验分别筛选来自小麦族不同属的SSR和EST-SSR标记共230个,其中SSR包括小麦55个[15]、大麦13
个[16]、披碱草属33个[1213],EST-SSR包括小麦25个[17]、大麦8个[18]、披碱草属51个[14]、拟鹅观草属25
个[14]、赖草属20个[19]。所有引物序列均由上海生工生物公司合成。PCR反应体系(20μL):10μL2×Mix混合
液(500μmol/LdNTPeach,20mmol/LTrisHCl,100mmol/LKCl,3mmol/LMgCl2),上下游引物各1.5μL
(10pmol/μL),Taq酶0.4μL(2.5U/μL),模板DNA2μL(10ng/μL),ddH2O补齐。PCR扩增程序参考相关
引物来源文献。PCR扩增产物采用6%的聚丙烯凝胶电泳进行分离,电泳结束后进行银染并用数码相机照相保
存图片。
1.3 数据分析
对本研究中各标记目标扩增区域的条带进行统计分析,将PCR扩增产物后每个条带视为1个位点,按条带
431 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.2
有或无分别赋值,有带记为1,无带记为0,构建相关二元数据矩阵。采用 NTSYSpc2.11x软件分析材料间的
Dice遗传相似系数(geneticsimilaritycoefficients,GS)[2021]。同时基于Dice遗传相似系数进行非加权成对算术
平均法(unweightedpairgroupmethodwitharithmeticaverage,UPGMA)聚类分析及主成分分析(principal
componentanalysis,PCA),聚类树形图节点分支的可靠性采用 Winboot软件进行bootstrap分析,设定重复抽
样次数为1000次[22]。
2 结果与分析
2.1 不同来源SSR的通用性分析
本研究筛选了230对引物在St、H及Y基因组物种进行通用性分析,其中163对引物能够扩增出清晰的条
带,标记通用率为70.87%(表2,表3,图1)。这其中包括基因组SSR标记101个,成功扩增50个标记,成功率
49.50%;EST-SSR标记129个,成功扩增113个标记,成功率87.60%。本研究中EST-SSR标记的通用性远
高于基因组SSR标记。在不同来源的基因组SSR标记中,披碱草属SSR通用性最高,在EST-SSR标记中,大
麦EST-SSR通用性最高,披碱草属EST-SSR次之。从扩增的多态性标记来看,来自拟鹅观草属的EST-
SSR标记的多态性标记最多,多态率为95.65%,而来自赖草属的EST-SSR标记的多态性标记率较低,为
57.14%。本研究中,基因组SSR标记的平均扩增多态性为85.98%,EST-SSR标记的平均扩增多态性为
79.37%,基因组SSR标记的扩增多态性高于EST-SSR标记。
表2 筛选的引物列表
犜犪犫犾犲2 犔犻狊狋狅犳狋犺犲狊犲犾犲犮狋犲犱狆狉犻犿犲狉狊
标记来源Origins 引物名称Primersname
小麦SSRWheatSSR WMS6、WMS43、WMS44、WMS55、WMS146、WMS156、WMS159、WMS190、WMS191、WMS205、WMS219、WMS257、
WMS264、WMS268、WMS272、WMS311、WMS382、WMS469、WMS471、WMS473、WMS494、WMS497、WMS498、
WMS544、WMS601、WMS608
大麦SSRBarleySSR HVM3、HVM15、HVM20、HVM22、HVM40
披碱草属SSR
犈犾狔犿狌狊SSR
ECGA22、ECGA210、ECGA114、ECGA125、ECGA11、ECGA89、ECGT36、EAGA13、EAGA15、EAGA22a、EAGA35、EA
GA51、EAGA62、EAGA101、EAGT14、EAGT51、ECGA4、ECGA1、ECGA51
小麦EST-SSR
WheatEST-SSR
Xcwem5、Xcwem6、Xcwem7、Xcwem13、Xcwem14、Xcwem15、Xcwem16、Xcwem17、Xcwem22、Xcwem35、Xcwem39、Xc
wem40、Xcwem42、Xcwem44、Xcwem47、Xcwem48、Xcwem49、Xcwem53、Xcwem56
大麦EST-SSR
BarleyEST-SSR
GBM1432、GBM1464、GBM1400、GBM1350、GBM1323、GBM1411、GBM1465、GBM1462
披碱草属EST-SSR
犈犾狔犿狌狊EST-SSR
Elw0300s019、Elw0449s027、Elw0525s031、Elw0646s041、Elw0669s043、Elw0840s052、Elw1154s068、Elw1197s069、
Elw1396s078、Elw1403s079、Elw1420s081、Elw1468s087、Elw2075s116、Elw2202s122、Elw2371s132、Elw2594s136、
Elw2644s144、Elw2676s146、Elw2695s151、Elw2698s152、Elw2702s153、Elw2807s159、Elw2968s165、Elw3163s175、
Elw3207s179、Elw3249s183、Elw3264s184、Elw3492s190、Elw3545s194、Elw3592s195、Elw3603s196、Elw3636s200、
Elw3695s204、Elw3824s213、Elw3830s215、Elw3869s219、Elw3972s224、Elw3994s225、Elw3995s226、Elw4021s228、
Elw4041s233、Elw4228s246、Elw4260s249、Elw4419s261、Elw5013s289、Elw5249s301、Elw5264s302
赖草属 EST-SSR
犔犲狔犿狌狊EST-SSR
Ltc0004、Ltc0210、Ltc0410、Ltc0633、Ltc0648、Ltc0903、Ltc1025、Ltc1118、Ltc1137、Ltc1179、Ltc1196、Ltc1305、Ltc1412、
Ltc1550
拟鹅观草属 EST-
SSR 犘狊犲狌犱狅狉狅犲犵狀犲
狉犻犪EST-SSR
B_002X1D01、B_003X1F04、B_007A2H08、B_014A2G09、B_018A2E07、B_019A1D11、B_025A2E01、B_027B2G09、B_
039B2E06、B_042A2E07、B_045A2C12、B_Contig1019、B_Contig1105、B_Contig1140、B_Contig1238、B_Contig1279、B_
Contig1490、B_Contig2069、B_Contig2151、B_Contig2541、B_Contig2758、B_Contig2842、B_Contig678
注:引物序列信息参考相关文献[1219]。
Note:Thesequencesofprimerswerereferredtotherelatedpapers[1219].
531第25卷第2期 草业学报2016年
表3 不同来源犛犛犚标记在小麦族犛狋、犎、犢基因组物种中的扩增情况
犜犪犫犾犲3 犘犲狉犳狅狉犿犪狀犮犲狊狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犛犛犚犿犪狉犽犲狉狊狅犳狊狆犲犮犻犲狊狑犻狋犺犛狋,犎,犢犻狀犜狉犻狋犻犮犲犪犲
标记来源
Origins
引物数
No.of
primers
成功扩增引物
No.ofsuccessful
amplifiedprimers
转移率
Transferability
(%)
多态性条带数
No.ofpolymorphism
bands
多态率
Rateofpolymorphism
(%)
小麦SSRWheatSSR 55 26 47.27 23 88.46
大麦SSRBarleySSR 13 5 38.46 4 80.00
披碱草属SSR犈犾狔犿狌狊SSR 33 19 57.58 17 89.47
小麦EST-SSRWheatEST-SSR 25 19 76.00 17 89.47
大麦EST-SSRBarleyEST-SSR 8 8 100.00 6 75.00
披碱草属EST-SSR犈犾狔犿狌狊EST-SSR 51 49 96.08 39 79.59
赖草属EST-SSR犔犲狔犿狌狊EST-SSR 20 14 70.00 8 57.14
拟鹅观草属EST-SSR犘狊犲狌犱狅狉狅犲犵狀犲狉犻犪EST-SSR 25 23 92.00 22 95.65
总计 Total 230 163 70.87 136 83.44
图1 不同来源犛犛犚标记在供试物种中的扩增电泳图
犉犻犵.1 犃犿狆犾犻犳犻犮犪狋犻狅狀犲犾犲犮狋狉狅狆犺狅狉犲狋狅犵狉犪犿狅犳犱犻犳犳犲狉犲狀狋犛犛犚犿犪狉犽犲狉狊犻狀狊犲犾犲犮狋犲犱狊狆犲犮犻犲狊
1~23列于表1中。No.1-23sampleswerelistedinTable1.M=marker.
2.2 不同来源SSR在不同基因组物种中的通用性分析
不同来源SSR标记在本研究中不同基因组类型中的扩增情况分析见表4。不同来源SSR标记在St、H、Y
基因组不同类型物种均能有效的扩增,在不同基因组物种中的扩增成功率变化为75.46%~96.32%。其中在 H
基因组的二倍体物种中的扩增成功率相对较低,为75.5%。在披碱草属和鹅观草属四倍体StH、StY及六倍体
StHY物种的扩增成功率相对较高,分别达到92.64%、95.09%、96.32%。
2.3 遗传相似系数
本研究中共选用230对SSR引物,其中163对引物成功扩增,其中多态性引物136对。进一步筛选的163
对引物在供试的23个物种材料中共扩增出579条带,其中多态性条带为533条,多态性条带比率为92.05%。
每对SSR引物扩增的条带数变化为1~11条,平均每对引物扩增条带数为3.55条。供试23个物种的NeiLi平
均遗传相似系数为0.630,其中最大值为0.954(同为StYY基因组的犈.犵犾犪狌狊犻犮狌狊狊犻犿狌狊与犈.狋狊犮犺犻犿犵犪狀犻犮狌狊之
间),最小值为0.383(具有H基因组的犎.狊狋犲狀狅狊狋犪犮犺狔狊与StY基因组物种犈.犮犪狌犮犪狊犻犮狌狊之间)。
2.4 聚类分析
基于Dice遗传相似系数对23个物种进行UPGMA聚类分析(图2)。供试的23个物种可以明显的被分成2
631 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.2
表4 不同来源犛犛犚标记在不同基因组物种中的通用性
犜犪犫犾犲4 犜狉犪狀狊犳犲狉犪犫犻犾犻狋狔狅犳犛犛犚犿犪狉犽犲狉狊犻狀狊狆犲犮犻犲狊狑犻狋犺犱犻犳犳犲狉犲狀狋犵犲狀狅犿犲犮狅狀狊狋犻狋狌狋犻狅狀狊
标记来源Origin 总数Total St H StH StY StHY StHH StStH StStY
小麦SSRWheatSSR 26 22 15 22 26 26 19 22 24
大麦SSRBarleySSR 5 5 5 5 5 5 5 5 5
披碱草属SSR犈犾狔犿狌狊SSR 19 14 12 17 15 15 13 12 13
小麦EST-SSRWheatEST-SSR 19 16 14 17 19 19 15 17 18
大麦EST-SSRBarleyEST-SSR 8 5 6 6 6 7 6 7 6
披碱草属EST-SSR犈犾狔犿狌狊EST-SSR 49 44 43 48 47 48 47 46 44
赖草属EST-SSR犔犲狔犿狌狊EST-SSR 14 14 13 14 14 14 13 14 14
拟鹅观草属EST-SSR犘狊犲狌犱狅狉狅犲犵狀犲狉犻犪EST-SSR 23 22 15 22 23 23 22 22 22
总计Total 163 142
(87.12%)
123
(75.46%)
151
(92.64%)
155
(95.09%)
157
(96.32%)
140
(85.89%)
145
(88.96%)
146
(89.57%)
图2 基于遗传相似系数的犝犘犌犕犃聚类图
犉犻犵.2 犇犲狀犱狉狅犵狉犪犿犫犪狊犲犱狅狀犛犛犚犱犪狋犪狌狊犻狀犵犝犘犌犕犃犿犲狋犺狅犱
图3 基于犇犻犮犲系数的主成分分析图
犉犻犵.3 犜犺犲犘犆犃犫犪狊犲犱狅狀犇犻犮犲犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋狊
大类(100%支持率),包括含有St基因组物种一类,H
基因组二倍体物种一类,表明St与 H 基因组具有相
关较远的亲缘关系。其中 H基因组聚类即第1类中
包括了两份材料,分别是具有H基因组的二倍体物种
犎.犫狅犵犱犪狀犻犻与犎.狊狋犲狀狅狊狋犪犮犺狔狊(100%的支持率)。
St基因组聚类中又能继续划分成3个亚类,包括St、
St+H及St+Y三类。首先第2类包括5个物种,具
有St与 H基因组物种,包括3个St基因组的二倍体
物种,StH四倍体和StStH六倍体物种各1个。第3
类包括6个物种,同样具有St及 H基因组,包括StH
四倍体物种3个及StHH和StStH六倍体物种3个。
第4类包括10个物种,该类物种均含有Y基因组,包
731第25卷第2期 草业学报2016年
括StHY的两个物种、StY的4个物种及StStY的两个物种,其中StStY物种犈.狋狊犮犺犻犿犵犪狀犻犮狌狊和犈.犵犾犪狌狊犻
犮狌狊狊犻犿狌狊表现出了较近的亲缘关系(100%的支持率)。聚类分析结果与物种的基因组组成表现出极高的相关性。
主成分分析与聚类分析结果基本保持一致,主成分分析图直观的反映了供试材料间的亲缘关系,其中前3个主成
分分别能解释总变异的65.07%,5.48%,3.82%(图3)。
3 讨论
3.1 SSR标记的通用性
目前,大量作物如小麦、大豆(犌犾狔犮犻狀犲犿犪狓)及棉花(犌狅狊狊狔狆犻狌犿犪狉犫狅狉犲狌犿)等SSR引物成功转移到近缘的野
生物种中成功运用[15,23],特别在小麦族物种中,大量的小麦、大麦等麦类作物SSR标记的成熟开发为该类群的
其他物种的SSR标记开发提供了参考,成为了一种较简便、快速的方法[8,17]。Hernández等[24]选择了36个小
麦、35个大麦SSR标记在犎狅狉犱犲狌犿犮犺犻犾犲狀狊犲进行通用性分析,其中13个(36.11%)小麦、10个(28.57%)大麦
SSR标记具有较好的扩增效果。MacRitchie和Sun[25]评价了25个大麦及3个小麦SSR标记在披碱草属四倍体
物种犈.狋狉犪犮犺狔犮犪狌犾狌狊复合群体中的通用性,其中13(52.00%)个大麦SSR、2(66.67%)个小麦SSR标记能成功
在供试材料中扩增出清晰和重复性好的位点,同时还表明小麦及大麦的SSR标记是小麦族相关物种遗传分析重
要的标记。本研究选用的230个不同来源的SSR标记,其中163个SSR(70.87%)能够成功扩增出位点,与前人
的研究报道结果相似。本研究筛选的引物表现了较好的通用性以及高效性,为下一步披碱草属、鹅观草属物种的
系统学等研究提供了重要的参考。
另外,就EST-SSR与基因组SSR通用性相比,在本研究中EST-SSR的通用性(87.60%)明显高于基因
组SSR标记(49.50%),但是其中基因组SSR标记的多态性(85.98%)高于EST-SSR(79.37%)。其中EST-
SSR的高通用性可能与EST-SSR来自功能基因序列有关,相关的功能序列在不同物种间具有较高的保守性。
两种类型SSR的比较分析结果与小麦族相关物种的研究结果相一致,Eufayl等[26]选用20个EST-SSR标记和
基因组SSR标记22个对A、B基因组类型的小麦材料进行扩增分析,结果基因组SSR标记的多态性(53.00%)
高于EST-SSR(25.00%)。同时需要指出的是,不同类型的SSR的通用性及其产生的多态性与物种的繁育方
式相关性较高,如在高羊茅(犉犲狊狋狌犮犪犪狉狌狀犱犻狀犪犮犲犪)、黑麦草属(犔狅犾犻狌犿)等异花授粉牧草中的SSR标记的通用性
及产生的多态性高于自花授粉的作物小麦、水稻(犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪)等[6]。
3.2 披碱草属、鹅观草属的种属关系
基于Dice遗传相似系数的聚类结果与供试物种的基因组组成表现出了极大的相关性,具有相同或者相似基
因组组成的物种能够聚在一起,其表现出了较近的亲缘关系。聚类分析首先将H基因组的二倍体物种与其他物
种分开,形成明显的St和H基因组两类,表明了St和H基因组之间表现出了较远的亲缘关系,这也与细胞遗传
学和分子系统学的研究结果一致[2728]。同时在St基因组分支中,供试材料又被分为St+H(StStH、StHH、
StH)、St+Y(StYY、StY、StHY)、St三类,这又很好的揭示了St、H、Y基因组不同组合类型物种之间的种属界
限,也体现了小麦族中基因组分类体系的合理性。在小麦族基因组分类体系中,披碱草属物种为含有St和 H基
因组的物种(StH、StHH、StStH),鹅观草属物种则为含有St和Y基因组的物种(StY、StYY),而StHY基因组
物种则归为曲穗草属(犆犪犿狆犲犻狅狊狋犪犮犺狔狊)[2930]。在本研究中,基于SSR标记的结果基本上支持该种分类体系,但
同时由于本研究不同基因组类型物种仅选取了少量代表物种,披碱草属和鹅观草属等种属界限还有待于基于更
多材料的进一步研究。
4 结论
本研究选用来自小麦、大麦、披碱草属、拟鹅观草属、赖草属的230个SSR和EST-SSR标记,其中163个
SSR标记能够成功在供试物种中扩增,其中EST-SSR的通用性远高于基因组SSR标记,但是基因组SSR标记
的多态性高于EST-SSR。基于SSR标记结果揭示了供试材料间的亲缘关系,具有相同或相似基因组的物种表
现出了较近的亲缘关系,其中St基因组与H基因组具有较远的亲缘关系。本研究结果为披碱草属、鹅观草属物
831 ACTAPRATACULTURAESINICA(2016) Vol.25,No.2
种的系统学研究提供了重要的参考。
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