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Analysis on different populations of Cynodon dactylon by RAPD

不同居群狗牙根RAPD分析



全 文 :书不同居群狗牙根犚犃犘犇分析
梁慧敏
(江苏农林职业技术学院,江苏 句容212400)
摘要:利用RAPD分子标记和形态特征观察研究了中国部分地区野生和坪用型及国外引进商业品种狗牙根28个
居群的遗传差异。20个寡聚核苷酸引物扩增共得到326个标记条带,其中314条为多态性带,占96.32%,平均每
个引物15.7个多态位点,证明试验材料之间存在复杂的遗传背景,有丰富的遗传多样性。聚类结果结合形态学特
征分析,28个狗牙根居群可划分为A、B、C三大类型,A类包含12个居群,相似系数0.2510~0.0541,证明遗传
差异较大,多态性较为丰富,从外部形态看这类叶片长而宽、质地较粗,主要包括广州、浙江、无锡、南京及青岛等地
的野生类型;B类有9个居群,相似性系数0.2339~0.1216,说明遗传基础比较狭窄,相对遗传距离较近,外部形
态看这类叶片短而中长、质地纤细,主要为从国外和国内其他城市引进的草坪型居群;C类包括7个居群,相似系
数范围0.500~0.143,说明各居群间变异范围更大,主要为山东内陆不同地区的居群。
关键词:狗牙根;RAPD分子标记;遗传多样性;聚类分析
中图分类号:S543+.903.2;Q943  文献标识码:A  文章编号:10045759(2010)01025805
  本项研究以收集到的28份国内野生和坪用型及国外引进商业品种种质资源(居群)为材料,通过随机扩增多
态性DNA(randomlyamplifiedpolymorphicDNA,RAPD)技术进行居群之间的遗传差异分析并结合形态学观
察划分出不同的类型,为狗牙根(犆狔狀狅犱狅狀犱犪犮狋狔犾狅狀)的遗传分类学研究提供分子水平的参考,并为开展狗牙根分
子育种研究奠定基础。
1 材料与方法
1.1 植物材料
供试的28个狗牙根居群来源地及编号列于表1。其中1~12号,22~28号为中国普通野生型,13~21号为
坪用型品种。
1.2 RAPD分子标记
1.2.1 植物基因组DNA的提取 从种质圃中的28个狗牙根居群中,每个居群随机选取10个单株,混和剪取
新鲜幼嫩叶片10~20mg,用冰壶带回实验室流水冲洗干净,灭菌ddH2O冲洗3遍,吸水纸吸干水分后用改良的
CTAB方法[1](cetyltrimethylammoniumbromide,十六烷基三甲基溴化胺)提取总DNA。
1.2.2 RAPD的PCR扩增与检测 DNA 扩增在PTCDNAEngineTMsystemsPCR(DNA聚合酶反应技术)
仪上进行,PCR反应体系为20μL
[2,3],反应条件:94℃预变性5min,94℃变性1min,36℃复性1min,72℃延伸2
min,共45个循环,最后72℃延伸10min,PCR扩增产物在1%浓度的琼脂糖凝胶中电泳,溴化乙锭染色,在凝胶
成像系统中拍照,保存图片。
1.2.3 引物筛选 筛选了Opron公司生产的220个10bp的随机引物,选择扩增条带丰富、重复性好的20个引
物进行RAPD试验,所使用的引物序列及扩增结果见表2。
1.2.4 数据分析 对重复性好的扩增片段在0.25~2.00kb收集RAPD数据。记录时只记录那些谱带清晰、
并在重复试验中稳定出现的带,不分强弱,并设对照。每个样品的扩增条带按有或无记录,存在时赋值为1,否则
赋值为0。统计多态性位点,计算多态位点百分率,并计算各居群RAPD分子标记的遗传相似系数,所有数据统
计均由NTSYS-pc(Version1.8)软件完成,采用类平均法(UPGMA)对遗传距离矩阵进行聚类分析,建立遗传
关系聚类图。
258-262
2010年2月
   草 业 学 报   
   ACTAPRATACULTURAESINICA   
第19卷 第1期
Vol.19,No.1
 收稿日期:20090105;改回日期:20090226
基金项目:江苏高技术研究项目(No.BG2007317),江苏“六大人才高峰”项目(07G002)和农业部草地农业生态系统学重点开放实验室开放
课题基金资助。
作者简介:梁慧敏(1962),女,宁夏银川人,研究员,博士。Email:lianghuimin0218@126.com
表1 供试材料的名称与来源
犜犪犫犾犲1 犖犪犿犲狊犪狀犱狊狅狌狉犮犲狊狅犳犲狓狆犲狉犻犿犲狀狋犪犾犿犪狋犲狉犻犪犾狊
编号
Numbers
种(品种)名
Species
(Varites)
材料
Materials
来源
Origin
编号
Numbers
种(品种)名
Species
(Varites)
材料
Materials
来源
Origin
S1 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 GZ 贵州贵阳Guiyang,Guizhou S15 Tifgreen NJ5 江苏句容Jurong,Jiangsu
S2 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 WX 江苏无锡 Wuxi,Jiangsu S16 Tifgreen NJ6 江苏溧阳Liyang,Jiangsu
S3 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 GZ1 广东广州Guangzhou,Guangdong S17 Tifgreen NJ7 江苏扬州Yangzhou,Jiangsu
S4 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 GZ2 广东清远Qingyuan,Guangdong S18 TifwayⅠ NJ8 江苏泰洲Taizhou,Jiangsu
S5 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 GZ3 广东肇庆Zhaoqing,Guangdong S19 Tifgreen GZ5 广东广州Guangzhou,Guangdong
S6 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 GZ4 广东东莞Dongguan,Guangdong S20 TifwayⅠ GZ6 广东深圳Shenzhen,Guangdong
S7 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 ZJ1 浙江杭州 Hangzhou,Zhejiang S21 TifwayⅠ QD3 山东青岛Qingdao,Shandong
S8 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 ZJ2 浙江临安Linan,Zhejiang S22 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 DY 山东东营Dongying,Shandong
S9 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 QD1 山东青岛Qingdao,Shandong S23 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 JN1 山东济南Jinan,Shandong
S10 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 QD2 山东胶洲Jiaozhou,Shandong S24 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 JN2 山东章丘Zhangqiu,Shandong
S11 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 NJ1 江苏南京Nanjing,Jiangsu S25 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 JN3 山东历城Licheng,Shandong
S12 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 NJ2 江苏句容Jurong,Jiangsu S26 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 JN4 山东长清Changqing,Shandong
S13 Tifgreen NJ3 江苏南京Nanjing,Jiangsu S27 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 TN1 山东泰安Tai’an,Shandong
S14 Tifgreen NJ4 江苏江宁Jiangning,Jiangsu S28 犆.犱犪犮狋狔犾狅狀 TN2 山东淄博Zibo,Shandong
表2 引物、序列和扩增结果
犜犪犫犾犲2 犔犻狊狋狅犳狆狉犻犿犲狉狊,狋犺犲犻狉狊犲狇狌犲狀犮犲狊犪狀犱犪犿狆犾犻犳犻犲犱狉犲狊狌犾狋狊
引物Primer 序列Sequence(5′~3′) 总带数Totalbands 多态性带数Percentagebands 多态位点比率Polymorphic(%)
OPG10 AGGGCCGTCT 13 11 84.62
OPJ5 CTCCATGGGG 11 11 100.00
OPJ10 AAGCCCGAGG 13 13 100.00
OPJ13 CCACACTACC 16 16 100.00
OPJ15 TGTAGCAGGG 13 12 92.31
OPG18 TGGTCGCAGA 17 17 100.00
OPN2 ACCAGGGGCA 16 15 93.75
OPN6 GAGACGCACA 12 12 100.00
OPN8 ACCTCAGCTC 17 17 100.00
OPN9 TGCCGGCTTG 20 19 95.00
OPN10 ACAACTGGGG 12 11 91.67
OPN12 CACAGACACC 22 21 95.45
OPN14 TCGTGCGGGT 19 18 94.74
OPN15 CAGCGACTGT 16 16 100.00
OPN16 AAGCGACCTG 22 19 86.36
OPN18 GGTGAGGTCA 14 14 100.00
OPS11 AGTCGGGTGG 22 21 95.45
OPS12 CTGGGTGAGT 14 14 100.00
OPS13 GTCGTTCCTG 21 21 100.00
OPS19 GAGTCAGCAG 20 20 100.00
952第19卷第1期 草业学报2010年
图1 引物(左图:犗犘犖2、右图:犗犘犖10)扩增的犚犃犘犇带型
犉犻犵.1 犚犃犘犇狆狅犾狔犿狅狉狆犺犻狊犿狊犵犲狀犲狉犪狋犲犱犫狔狆狉犻犿犲狉狊(犾犲犳狋:犗犘犖2,狉犻犵犺狋:犗犘犖10)
 M为DGL2000标准分子量;CK1和CK2分别为无样和无Taq酶的对照;数字1~28所代表的材料名称见表1MisDGL2000DNAmarker;CK1
andCK2arecontrolofnosampleandnoTaqenzyme;1-28isthenumberofexperimentmaterial(seetable1)
2 结果与分析
2.1 RAPD标记
首先用2个不同生态点的野生狗牙根和1个坪用型狗牙根为材料,筛选合适的引物。再用初选出来的引物
对供试的28份材料进行扩增,最后选取20个具有多态性且扩增效果重复性好的引物进行RAPD分析。为了保
证在不同次反应中条件的一致性和可比性,在每次扩增时,都选取同样2个样品作对照,以确定RAPD反应结果
的稳定性,在本研究中,RAPD反应的平均稳定性为80%左右。
2.2 不同居群狗牙根的多态性
所有引物均产生多态性DNA,多态位点共计314个,范围为11~21个,平均15.7个多态位点/引物(图1)。
在本项试验中平均96.32%的有记录的带是多态的(表2)。由于这28份材料分别来源于国内多个市县的不同地
理位置,代表了国内野生狗牙根的部分区域,另外也包括少部分国外育成品种(主要三倍体),但这些育成品种由
于引进中国时间较长又在国内不同地区之间进行交换种植,很难说它们遗传性状不会发生变异。以上试验结果
揭示出中国野生狗牙根不同居群间,国外引进品种的不同居群间存在着复杂的遗传背景,也存在着丰富的遗传多
样性。
2.3 狗牙根居群间遗传关系聚类分析
在由326个RAPD标记获得的Nei相似系数矩阵中各居群间的相似性系数分布范围为0.5000~0.0541。
在28个供试材料中,根据相似系数做的树状分支图可将狗牙根分为A、B、C三大类群(图2)。A类包括12个狗
牙根居群,Nei相似性系数分布范围在0.2510~0.0541,说明这12个居群之间的遗传多态性较为丰富;B类包
括9个居群,Nei相似性系数分布范围在0.2339~0.1216,比起A类其基因型之间的遗传基础比较狭窄,相对
遗传距离较近;C类包括7个居群,Nei相似性系数分布范围在0.5000~0.1430,比起前2类变异范围更大,相
对遗传距离更远。
12个野生型狗牙根居群所聚成的A类,尽管它们来自于不同的地区,但在外部形态方面较相似,主要是质地
较粗、叶长而宽,如果按照地理位置细分,来自于广州的4个居群遗传距离较近,被聚为一类,其次是浙江的2个
居群,它们又和无锡居群聚为一类,之后是南京的2个居群,最后是青岛的2个居群Nei相似系数较接近,来自贵
州的居群与它们之间遗传关系最远。B类质地纤细、叶短或细中长,主要为各地从国外、全国其他城市引进的草
坪型居群,所以变异范围较小,遗传距离较近。C类主要为山东内陆不同地区居群、各居群间变异范围也很大,但
相近生境遗传距离较近,如果按地理分布,来自于济南周边的4个居群聚为一类,泰安的聚为一类,东营的和它们
的遗传距离稍远一些。
062 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.1
图2 狗牙根犝犘犌犕犃聚类分析
犉犻犵.2 犝犘犌犕犃犮犾狌狊狋犲狉犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳犆.犱犪犮狋狔犾狅狀
3 讨论
狗牙根属分类很困难,至今没有一个完全满意的分类方法[4]。其种内营养器官的变异远比种内生殖器官的
特征变异大[5]。刘建秀等[6]指出华东地区狗牙根的外部形态特征与犆.犱犪犮狋狔犾狅狀var.犱犪犮狋狔犾狅狀很相近,两者均
有粗状到纤细的种源存在,体细胞染色体倍数为4倍或6倍,由此认为华东地区的狗牙根可能属于犆.犱犪犮狋狔犾狅狀
var.犱犪犮狋狔犾狅狀。由于狗牙根属是一个种类繁多、形态变异复杂、含有二倍体、三倍体、四倍体和六倍体的多年生禾
草,无论是从形态学还是细胞学水平上进行的分类都是受几个形态特征或生理生化特性的基因控制,它们在整个
遗传信息中所占比例很小,所以这些分类都有不近如人意之处。近年来发展起来的RAPD技术可以对基因组的
所有序列直接分析,检测基础序列的变化,在DNA水平上揭示群体的遗传变异,所以利用RAPD指纹图谱建立
的UPGMA系统树可以反映种内或种间关系、居群间关系和基因组间的关系[714]。
本试验结果表明,20个引物在28份材料之间均具有多态性,其RAPD扩增的总多态位点百分率达96.34%,
对于狗牙根基因组DNA多态性明显偏高的特点,可以进一步证实众多研究者从生态等角度发现的狗牙根种内
拥有大量可供遗传变异选择的基因型,这些丰富的遗传变异的存在,正是狗牙根能形成众多品种的分子基础[15]。
狗牙根广泛地分布于我国黄河流域及其以南地区,在新疆亦有较广泛的分布,其种质资源非常丰富,在外部
性状和抗逆性等方面差异也很大。但近年来由于人类的活动使狗牙根居群范围在迅速缩小,所以很难沿着一个
土壤梯度集中取样形成一个渐变群。本试验结果将狗牙根明显地分为3类,各类型扩增出了多个特异性片段,且
形态相似,地理分布相近的物种聚类在一起[1618],暗示着性状表现相似的类型在聚类分析中常常比较靠近,坪用
性状表现相近的草坪草品种常有聚类在一起的趋势[19]。
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LIANGHuimin
(JiangsuAgricultureandForestryProfessionTechnologyColege,Jurong212400,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Geneticdifferencesof28犆狔狀狅犱狅狀犱犪犮狋狔犾狅狀populationswereexaminedbyRAPDandmorphological
observation.Using20ologonucleotideprimers,326bandswereobtainedofwhich314(96.32%)werepoly
morphic,anaverageof15.7perprimer.Acomplicatedgeneticbackgroundandabundantgeneticdiversitywere
foundintheexperimentalgermplasms.Accordingtoclusterandmorphologicalanalysis,the28犆.犱犪犮狋狔犾狅狀
populationscouldbeclassifiedintothreetypesofwhichtypeA(12populations)hadageneticsimilaritycoeffi
cientrangingbetween0.2510and0.0541.Thecomparativegeneticdifferencesofthistypewerelargerwith
moreabundantpolymorphismsthantheothertypes.TheleavesoftypeAwerelongandwidewithahardtex
ture.ThistypeincludedgermplasmsfromGuangzhou,Zhejiang,Wuxi,Nanjing,Qingdao.TypeBinvolved9
populationswithageneticsimilaritycoefficientof0.2339-0.1216.Thegeneticdifferencewaslessandgenet
icrelationshipcloserthanintypeA.Theleaveswereshorterandthetexturefiner.TypeBincludedvarieties
introducedfromothercitiesandothercountries.TypeCconsistedof7populationscolectedfrominterlandre
gionsofShandongprovince.Theyhadageneticsimilaritycoefficientof0.500-0.143showingalargegenetic
difference.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犆狔狀狅犱狅狀犱犪犮狋狔犾狅狀;RAPDmarker;geneticdiversity;clusteranalysis
262 ACTAPRATACULTURAESINICA(2010) Vol.19,No.1