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Study on the transferability of maize SSR and sugarcane EST-SSR markers to Miscanthus (Poaceae)

玉米SSR引物和甘蔗EST-SSR引物在芒属中的通用性研究



全 文 :书玉米犛犛犚引物和甘蔗犈犛犜-犛犛犚
引物在芒属中的通用性研究
卢玉飞,蒋建雄,易自力
(湖南农业大学生物科学技术学院,湖南 长沙410128)
摘要:芒属种质资源是芒属能源作物新品种育种的基础。为了给开展芒属的相关遗传分析提供基础,本研究以中
国芒属植物全部7个种类为材料,对382对玉米SSR引物和100对甘蔗EST-SSR引物的通用性进行研究以筛选
有效的微卫星分子标记。筛选分前期筛选以获得初步有效的引物和后期使用这些初步有效的引物对全部供试材
料进行扩增2个环节进行。结果表明,在全部84份供试材料中都能实现稳定PCR扩增且条带清晰、有多态性、能
准确判读的玉米SSR引物和甘蔗EST-SSR引物分别为39对(10.21%)和13对(13.00%)。这52对引物在所有
供试材料中扩增总共得到250条带。其中在芒属中产生220条带,而多态性条带为206条(93.64%),平均每对引
物获得3.96条多态性条带。在扩增条带中,出现了不少特异性条带。基于全部250条带计算得到的遗传相似度
(GS)为0.588~0.988。采用非加权类平均法聚类的结果表明,在GS=0.68水平上,中国芒属植物分为两大类:第
一类由尼泊尔芒、双药芒、红山茅构成,第二类由芒、五节芒同荻、南荻组成;在GS=0.82水平上,芒与五节芒同荻
与南荻分开;在GS=0.88时,芒与五节芒分开。结果初步表明中国芒属植物遗传多样性比较丰富。其中,芒、五节
芒、荻和南荻的相似性较高,相似度为0.780~0.988,说明它们之间的遗传距离较近,而尼泊尔芒、双药芒、红山茅
同这四者的遗传距离却较远。因此建议在中国芒属植物的遗传改良和新品种选育时,亲本选配可以适当考虑这三
者,以拓宽杂交种的遗传基础。
关键词:SSR;EST-SSR;引物通用性;中国芒属植物;遗传多样性
中图分类号:Q943;S543  文献标识码:A  文章编号:10045759(2012)05008610
  芒属(犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊)(禾本科Poaceae)是一类C4 高大禾草。因其具有适宜作为新一代非粮食能源植物开发利
用的潜力而备受关注[14]。按Chen和Renvoize[5]的分类体系,中国的芒属植物包含芒(犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊狊犻狀犲狀狊犻狊)、五
节芒(犕.犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊)、荻(犕.狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉狌狊)、南荻(犕.犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻狌狊)、尼泊尔芒(犕.狀犲狆犪犾犲狀狊犻狊)、双药芒(犕.
狀狌犱犻狆犲狊)和红山茅(犕.狆犪狀犻犮狌犾犪狋狌狊)等7个种。尽管我国的芒属植物资源丰富,但对其遗传多样性的了解并不
多。
微卫星,或言之简单序列重复(simplesequencerepeats,SSRs)以一种由短的碱基基序构成的长阵列形式广
泛分布于真核生物基因组内,长1~6bp(basepairs,bp)[6,7]。根据开发SSR标记所依据的序列的不同性质,
SSR标记可分为基因组SSR(genomicSSR,gSSR)和表达序列标签SSR(expressedsequencetagsSSR,EST-
SSR)[8]。EST是通过对cDNA文库中随机挑取的克隆进行大规模测序所获得的cDNA的5′或3′端序列,长度
一般为150~500bp[8]。EST-SSR是指EST序列中包含的SSR,因来源于编码DNA而与基因表达有关[9]。
作为功能基因的一部分,EST-SSR的侧翼区往往受到功能性约束而使得其歧化速率慢,所以该侧翼区序列在物
种间很保守。已有研究表明,这2种SSR标记在物种及其近缘种间,甚至在该物种与某些远缘种之间都具有比
较高的通用性[7,1012]。
由于通过文库筛选来开发SSR引物的成本高昂,并且因为通过公共数据库搜索来获得适用序列来开发芒属
SSR引物的机会也小,因此根据SSR侧翼区序列保守性的特点,从现有近缘种的SSR引物中筛选获取可用于芒
86-95
2012年10月
   草 业 学 报   
   ACTAPRATACULTURAESINICA   
第21卷 第5期
Vol.21,No.5
收稿日期:20120328;改回日期:20120428
基金项目:国家自然科学基金项目(30971832)和国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2011AA10020903)资助。
作者简介:卢玉飞(1976),男,广西贵港人,讲师,在读博士。Email:lyff1002@126.com
通讯作者。Email:yizili889@163.com
属植物扩增的SSR引物是一个现实选择[10]。Hernández等[10]考察了76对玉米(犣犲犪犿犪狔狊)SSR引物在2份芒
属杂交种中的扩增情况,并接着使用了11份材料开展多样性研究,结果表明玉米的微卫星引物在芒属中的通用
性很高。钟智林等[13]比较了30对玉米SSR引物在15份芒属材料中的扩增情况,结果表明玉米SSR引物适用
于芒属植物遗传多样性分析。Hung等[14]的研究则表明来自芒的9个微卫星位点在五节芒中能实现种间扩增。
马洪峥等[15]利用尼泊尔芒和双药芒的6份材料,筛选得到14对能产生稳定扩增的SSR引物,并进而评价认为所
获得的这14个SSR位点在双药芒组遗传学研究中的适用性强。Zhou等[16]从芒中开发了14个SSR位点,其中
12个在五节芒、荻、南荻中能实现种间扩增。Ho等[17]的研究则表明源自犕.狊犻狀犲狀狊犻狊fo.犵犾犪犫犲狉的转录区的12
个多态性微卫星位点能在芒的所有变种及五节芒中实现类群间扩增。
本研究以我国芒属植物的全部7个种为材料,对382对玉米SSR引物和100对甘蔗(犛犪犮犮犺犪狉狌犿狅犳犳犻犮犻狀犪
狉狌犿)EST-SSR引物的通用性进行研究,寻找适用于芒属相关遗传学研究的SSR引物,并在此基础上初步探讨
中国芒属种质资源的遗传多样性,为开展相关研究奠定基础。
1 材料与方法
1.1 植物材料
实验材料采自湖南农业大学芒属种质资源圃。80份芒属材料以及作为外类群的4份甘蔗属(犛犪犮犮犺犪狉狌犿)材
料的详细信息见表1。类群名称按Chen和Renvoize[5]的分类体系。
1.2 引物
382对玉米SSR引物为SigmaAldrich公司产品(St.Louis,MOUSA);100对甘蔗EST-SSR引物序列
由美国Ilinois大学ErikSacks博士提供,由北京奥科生物技术有限公司合成。
1.3 实验方法
1.3.1 基因组DNA提取 每份材料从一个单株里选取生长状况良好的新鲜健康嫩叶,总DNA提取方法参照
CTAB法[18]并稍加改良。所有DNA母液于-70℃保存。
1.3.2 引物筛选 引物筛选分2个环节进行:前期筛选以获得初步认为有效的引物、应用初步有效的引物对上
述84份材料进行扩增。在前期引物筛选(即初筛)环节,每次扩增电泳同时检测若干对引物,从芒属的每个类群
及每个外类群中各抽取1~3份材料来使用。扩增反应体系为15μL,含2μL(约50ng)模板 DNA、0.02
mmol/L引物、2.5mmol/LMg2+、0.2mmol/LdNTPs、0.5UTaqDNApolymerase(广州东盛生物技术有限公
司)、1.5μL10×PCRbuffer。扩增反应在PCR仪 (Biometra,Germany)上完成。扩增程序为:94℃预变性5
min;94℃变性30s,56~60℃退火30s,72℃延伸1min,循环数35;72℃保持7min。根据扩增结果和已有经验,
完全无带或仅有细带或弱带的引物都舍弃,认为该引物无效。其中,2008年11-12月完成玉米SSR引物的前期
筛选,这当中使用的部分供试材料不在上述84份材料之列,筛选时使用的退火温度通常为58℃,少量引物使用
60℃;甘蔗EST-SSR引物的前期筛选是于2010年1-2月使用上述84份材料中的部分材料来完成的,筛选时
所有引物使用的退火温度均为56℃。用于每次扩增的材料都同时包含了中国芒属植物的至少大部分种类。
然后,进一步应用初步认为有效的引物对上述84份材料进行扩增。扩增反应体系和程序同前期筛选所应用
的,但已根据初筛的扩增情况来适当调整了退火温度。扩增产物通过12%的非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离,
AgNO3 染色检测。选择扩增条带清晰且有多态性的引物来使用,舍弃扩增效果不佳或条带过于复杂而无法准确
判读的引物。每一对确定有效的引物在优化好退火温度后,都将保持相同条件再重复一遍扩增和电泳以检验扩
增条带的稳定性。根据在同一电泳迁移位置上稳定、清晰的扩增条带的有/无,记为1/0矩阵。为确保读带的误
差尽可能小,带型过于复杂而无法准确判读的扩增条带都舍弃不读。
1.3.3 数据处理 计算不同引物的多态性条带百分率(percentageofpolymorphicbands,PPB)。采用 NT
SYSpc-2.10e[19]软件计算遗传相似度(geneticsimilarity,GS),并按非加权类平均法(unweightedpairgroup
methodwitharithmeticaveraging,UPGMA)进行聚类。
78第21卷第5期 草业学报2012年
表1 84份供试材料
犜犪犫犾犲1 84犪犮犮犲狊狊犻狅狀狊狅犳狆犾犪狀狋犿犪狋犲狉犻犪犾狊
类群Taxon 材料序号AccessionNo. 采集号Serialnumber 采集地Samplinglocation
芒犕.狊犻狀犲狀狊犻狊(n=28) 1 4111 海南屯昌 Hainan,Tunchang
2 2068 广西凭祥 Guangxi,Pingxiang
3 6030 广西梧州 Guangxi,Wuzhou
4 6059 云南富宁 Yunnan,Funing
5 6087 云南文山 Yunnan,Wenshan
6 4098 云南勐海 Yunnan,Menghai
7 3023 福建霞浦Fujian,Xiapu
8 3120 广东梅县 Guangdong,Meixian
9 2209 贵州玉屏 Guizhou,Yuping
10 0057 四川自贡Sichuan,Zigong
11 4362 浙江洞头Zhejiang,Dongtou
12 4372 浙江舟山Zhejiang,Zhoushan
13 4333 江西广昌Jiangxi,Guangchang
14 0038 湖北秭归 Hubei,Zigui
15 4085 重庆渝北区Chongqing,Yubeiqu
16 4305 河南洛宁 Henan,Luoning
17 4445 河南林州 Henan,Linzhou
18 4031 陕西凤县Shaanxi,Fengxian
19 4025 陕西周至Shaanxi,Zhouzhi
20 4040 陕西城固Shaanxi,Chenggu
21 4147 山东青岛Shandong,Qingdao
22 2387 辽宁宽甸Liaoning,Kuandian
23 2351 吉林蛟河Jilin,Jiaohe
24 0035 湖北神农架 Hubei,Shennongjia
25 4142 山东日照Shandong,Rizhao
26 2442 辽宁丹东Liaoning,Dandong
27 2415 辽宁鞍山Liaoning,Anshan
28 2382 吉林吉安Jilin,Ji’an
五节芒犕.犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊(n=12) 29 6047 广西玉林 Guangxi,Yulin
30 2005 广西龙胜 Guangxi,Longsheng
31 3024 福建霞浦Fujian,Xiapu
32 2091 广东鼎湖 Guangdong,Dinghu
33 2203 贵州雷山 Guizhou,Leishan
34 0020 江西梅岭Jiangxi,Meiling
35 4022 湖南浏阳 Hunan,Liuyang
36 4154 湖南岳阳 Hunan,Yueyang
37 4163 湖北江厦 Hubei,Jiangxia
38 4136 江苏连云港Jiangsu,Lianyungang
39 4409 安徽金寨 Anhui,Jinzhai
40 4036 陕西勉县Shaanxi,Mianxian
88 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.5
 续表1 Continued
类群Taxon 材料序号AccessionNo. 采集号Serialnumber 采集地Samplinglocation
荻犕.狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉狌狊(n=21) 41 4464 湖北红安 Hubei,HongAn
42 4443 河南林州 Henan,Linzhou
43 4037 陕西城固Shaanxi,Chenggu
44 4030 陕西凤县Shaanxi,Fengxian
45 2487 甘肃泾川 Gansu,Jingchuan
46 4023 宁夏永宁 Ningxia,Yongning
47 4218 山西安泽Shanxi,Anze
48 4220 山西霍州Shanxi,Huozhou
49 4208 山西昔阳Shanxi,Xiyang
50 4451 河北阜平 Hebei,Fuping
51 4452 北京密云Beijing,Miyun
52 4146 山东青岛Shandong,Qingdao
53 4138 山东日照Shandong,Rizhao
54 4139 山东日照Shandong,Rizhao
55 4457 山东东营Shandong,Dongying
56 2463 辽宁康平Liaoning,Kangping
57 2427 辽宁盖州Liaoning,Gaizhou
58 2465 辽宁阜新Liaoning,Fuxin
59 2354 吉林安图Jilin,Antu
60 2228 黑龙江伊春 Heilongjiang,Yichun
61 4049 黑龙江佳木斯 Heilongjiang,Jiamusi
南荻犕.犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻狌狊(n=16) 62 0001 湖南长沙 Hunan,Changsha
63 0003 湖南长沙 Hunan,Changsha
64 4081 湖南长沙 Hunan,Changsha
65 2109 湖南华容 Hunan,Huarong
66 4169 湖南岳阳 Hunan,Yueyang
67 0032 湖北神农架 Hubei,Shennongjia
68 6009 重庆北碚Chongqing,Beibei
69 4129 江苏姜堰Jiangsu,Jiangyan
70 4122 江苏南京Jiangsu,Nanjing
71 5033 安徽黄山 Anhui,Huangshan
72 4300 河南淅川 Henan,Xichuan
73 4460 河南光山 Henan,Guangshan
74 4125 江苏泰州Jiangsu,Taizhou
75 4396 山东微山Shandong,Weishan
76 5005 江西修水Jiangxi,Xiushui
77 4133 江苏大丰Jiangsu,Dafeng
尼泊尔芒犕.狀犲狆犪犾犲狀狊犻狊(n=1) 78 3177 云南昆明 Yunnan,Kunming
双药芒犕.狀狌犱犻狆犲狊(n=1) 79 3178 云南昆明 Yunnan,Kunming
红山茅犕.狆犪狀犻犮狌犾犪狋狌狊(n=1) 80 3181 云南昭通 Yunnan,Zhaotong
河八王犛犪犮犮犺犪狉狌犿狀犪狉犲狀犵犪(n=2) 81 4106 海南琼海 Hainan,Qionghai
82 4076 湖南桂东 Hunan,Guidong
甜根子草犛.狊狆狅狀狋犪狀犲狌犿 (n=2) 83 6064 云南富宁 Yunnan,Funing
84 0046 四川峨眉Sichuan,Emei
98第21卷第5期 草业学报2012年
2 结果与分析
2.1 引物筛选
从382对玉米SSR引物和100对甘蔗EST-SSR引物中,初步筛选获得在供试类群中至少都能产生较清晰
主带的引物分别有92对(24.08%)和29对(29.00%),初步认为这些引物是有效引物。利用这些引物对上述84
份材料统一进行PCR扩增,条带较清晰且有多态性的分别为54对(14.14%)、19对(19.00%)。其中一些引物
因扩增条带不清晰或者因为其中某些条带过于复杂以致无法在所有供试材料中准确判读等因素而被放弃使用,
剩余39对(10.21%)玉米SSR引物和13对(13.00%)甘蔗EST-SSR引物,条带清晰稳定且能准确无误判读,
而用于进一步的遗传分析。
用筛选获得的这52对引物对上述84份材料进行PCR扩增,结果共得到250条带,平均每对引物获得4.81
条,每对引物扩增条带数为2~9条。部分引物的扩增图谱如图1和图2所示。其中在芒属中总共得到220条
带,绝大多数条带大小在100~200bp,平均每对引物获得4.23条;这当中多态性条带206条(93.64%),平均每
对引物3.96条。其中,在玉米SSR引物和甘蔗 EST-SSR引物中各有1对引物,即分别为pumc1170和
BQ537250a,它们在芒属材料中表现为单态性。
图1 玉米犛犛犚引物狆犿犿犮0132的扩增图谱
犉犻犵.1 犃犿狆犾犻犳犻犮犪狋犻狅狀狆狉狅犱狌犮狋狊犳狉狅犿狋犺犲犾狅犮狌狊狅犳狆犿犿犮0132犳狉狅犿犿犪犻狕犲犛犛犚
 该图谱由两块胶的电泳图片合并而成,因为一块胶仅有52个点样孔,每次电泳84份材料要分两块胶点样,把两块胶的图片组合到一块以方便比
较各材料的扩增条带。1:芒,2:五节芒,3:荻,4:南荻,5:尼泊尔芒,6:双药芒,7:红山茅,8:河八王,9:甜根子草;M:Marker;打的为芒荻杂交种,
不在84份供试材料之列,也不参与数据分析。下同。Inordertomaketheamplificationbandsofdifferentaccessionscomparable,theelectrophoret
icpatternwascombinedbytwoelectrophoretogramsofpolyacrylamidegelsfromthesamePCRamplificationandthesameelectrophoresis.Since
therewereonly52teethofonecomb,so84accessionshadtobeseparatedintwogelsforelectrophoresiseachtime.1:犕.狊犻狀犲狀狊犻狊,2:犕.犳犾狅狉犻犱狌
犾狌狊,3:犕.狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉狌狊,4:犕.犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻狌狊,5:犕.狀犲狆犪犾犲狀狊犻狊,6:犕.狀狌犱犻狆犲狊,7:犕.狆犪狀犻犮狌犾犪狋狌狊,8:犛.狀犪狉犲狀犵犪,9:犛.狊狆狅狀狋犪狀犲狌犿,M:
Marker.Asteriskdenotedtheaccessionthatwashybridof犕.狊犻狀犲狀狊犻狊and犕.狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉狌狊,whichwasnotincludedinthe84accessionsandwas
excludedfromthefinaldataanalysis.Thesamebelow.
图2 甘蔗犈犛犜-犛犛犚引物犅犙478949犪的扩增图谱
犉犻犵.2 犃犿狆犾犻犳犻犮犪狋犻狅狀狆狉狅犱狌犮狋狊犳狉狅犿狋犺犲犾狅犮狌狊狅犳犅犙478949犪犳狉狅犿狊狌犵犪狉犮犪狀犲犈犛犜-犛犛犚
2.2 特异性条带
这52对引物在对上述80份芒属供试材料进行PCR扩增时,扩增条带中出现了一些可能比较有利用价值的
特异性条带(表2)。在中国芒属植物中,它们仅为某一或某些类群所拥有,这些类群在本研究中称为专属类群。
2.3 玉米SSR引物与甘蔗EST-SSR引物扩增效果对比
这2种引物的扩增效率非常相近,但甘蔗EST-SSR引物的多态性稍强于玉米SSR引物的(表3)。倘若在
数据分析中去掉在内类群材料芒属中扩增结果无多态性的pumc1170和BQ537250a这2对引物,甘蔗EST-
SSR引物的扩增效率和多态性均略优于玉米SSR引物的。
2.4 聚类分析
采用NTSYSpc-2.10e软件计算得到的遗传相似系数(GS)为0.588~0.988。聚类结果(图3)表明,在GS
09 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.5
=0.68水平上,中国芒属植物分为两大类群:第一类由尼泊尔芒、双药芒、红山茅构成,第二类由芒、五节芒同荻、
南荻组成;在GS=0.82上,第二类又分成了由芒与五节芒构成的一支和由荻与南荻构成的另一支;在GS=0.88
上,芒与五节芒分开,各自成为一个分支。这些分支以及由荻和南荻构成的分支又各自形成了很多次级分支。
表2 39对玉米犛犛犚引物和13对甘蔗犈犛犜-犛犛犚引物在芒属中的扩增效果
犜犪犫犾犲2 犃犿狆犾犻犳犻犮犪狋犻狅狀犲犳犳犲犮狋狊狅犳39犿犪犻狕犲犛犛犚狆狉犻犿犲狉狆犪犻狉狊犪狀犱13狊狌犵犪狉犮犪狀犲犈犛犜-犛犛犚狆狉犻犿犲狉狆犪犻狉狊犻狀犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊
引物
Primer
条带大小
Productsize
range(bp)
退火温度
Annealing
temperature(℃)
扩增条带数
No.of
bands
多态性条带
No.ofpolymorphic
bands
多态性条带百分率(PPB)
Percentageofpolymorphic
bands(%)
特异性条带(专属类群)
Specificband
(Exclusivetaxonortaxa)
pbnlg125 280~330 60 5 5 100.00 280bp(3)
pbnlg1347 95~165 60 7 7 100.00 95bp(7),120bp(6)
pbnlg1601 145~190 60 5 5 100.00 160bp(7)
pbnlg2248 170~180 60 2 1 50.00 180bp(8)
pbnlg2323 130~165 54 5 5 100.00
pmmc0132 160~225 58 9 9 100.00 170bp(2)
pmmc0411 130~165 58 4 4 100.00 165bp(4)
pphi435417 190~205 56 4 4 100.00
pumc1069 85~135 58 7 7 100.00
pumc1073 75~95 60 4 4 100.00
pumc1126 110~125 52 2 2 100.00
pumc1170 130 56 1 0 0.00 130bp(8)
pumc1196 140~155 58 4 4 100.00
pumc1241 140~150 56 2 1 50.00 140bp(8)
pumc1245 160~170 60 2 2 100.00
pumc1265 100~140 56 3 2 66.67 140bp(6)
pumc1292 140~245 56 7 7 100.00 150bp(6)
pumc1301 90~130 58 5 5 100.00
pumc1325 120~170 54 5 5 100.00
pumc1358 100~175 60 6 6 100.00
pumc1366 125~165 56 3 2 66.67 125bp(8)
pumc1450 130~170 56 7 7 100.00
pumc1461 170~175 52 2 2 100.00 175bp(4)
pumc1472 150~170 60 4 4 100.00
pumc1500 125~185 60 6 6 100.00 185bp(5)
pumc1537 90~185 56 7 6 85.71 90bp(8),105bp(4),110bp(4)
pumc1542 110~145 50 4 4 100.00 110bp(5),130bp(1)
pumc1566 140~150 60 3 3 100.00
pumc1678 115~145 58 6 5 83.33 130bp(8)
pumc1738 85~135 54 5 5 100.00 85bp(5),135bp(4)
pumc1780 140~195 50 3 2 66.67 140bp(8),165bp(5),195bp(4)
pumc1941 60~100 54 3 2 66.67 60bp(6),95bp(8)
pumc1962 140~148 56 2 1 50.00 140bp(8),148bp(5)
pumc2036 140~165 56 5 5 100.00 150bp(3),160bp(7),165bp(6)
19第21卷第5期 草业学报2012年
 续表2 Continued
引物
Primer
条带大小
Productsize
range(bp)
退火温度
Annealing
temperature(℃)
扩增条带数
No.of
bands
多态性条带
No.ofpolymorphic
bands
多态性条带百分率(PPB)
Percentageofpolymorphic
bands(%)
特异性条带(专属类群)
Specificband
(Exclusivetaxonortaxa)
pumc2038 95~130 54 6 6 100.00 110bp(5)
pumc2226 90~95 62 2 2 100.00
pumc2266 120~150 56 3 3 100.00
pumc2277 150~170 52 2 1 50.00
pumc2323 150~165 52 4 4 100.00 153bp(4),158bp(6)
BQ478949a 195~270 56 6 6 100.00 225bp(7)
BQ531936a 160~185 58 5 5 100.00
BQ532639b 90~95 54 2 2 100.00
BQ533872a 250~290 58 4 4 100.00
BQ537250a 145 56 1 0 0.00 145bp(8)
CA066114a 145~185 54 8 8 100.00
CA066748a 170~190 60 5 5 100.00
CA067780a 178~250 58 5 5 100.00
CA068562a 145~195 56 3 2 66.67 145bp(8)
CA069343a 205~210 56 2 2 100.00
CA069343b 370~395 56 3 3 100.00 370bp(3)
CA070206a 60~85 54 4 3 75.00 60bp(8)
CA071318b 160~290 58 6 6 100.00 280bp(4)
均值 Mean 4.23 3.96
 括号中的数字代表的是专属类群,相应条带只为这些类群所拥有。比如280bp(3)表示280bp这条带仅出现在“3”所代表的类群里。各个数字
代表的类群分别是:1:芒与五节芒;2:荻与南荻;3:芒、五节芒、荻和南荻;4:尼泊尔芒;5:双药芒;6:红山茅;7:尼泊尔芒与双药芒;8:中国芒属植物的
全部7个类群。
  Thenumberrepresentedtheexclusivetaxonortaxaonlywhichpossessedthecorrespondingspecificband.Forexample,the“280bp(3)”mean
thattheamplificationbandwith280bpsizewasonlypossessedbythetaxarepresentedbythenumber“3”.Thedetailedexclusivetaxonortaxare
presentedbyeveryfigureweregivenbelow.1:犕.狊犻狀犲狀狊犻狊and犕.犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊;2:犕.狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉狌狊and犕.犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻狌狊;3:犕.狊犻狀犲狀狊犻狊,犕.
犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊,犕.狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉狌狊,and犕.犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻狌狊;4:犕.狀犲狆犪犾犲狀狊犻狊;5:犕.狀狌犱犻狆犲狊;6:犕.狆犪狀犻犮狌犾犪狋狌狊;7:犕.狀犲狆犪犾犲狀狊犻狊and犕.狀狌犱犻狆犲狊;
8:althe7taxaof犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊inChina.
表3 玉米犛犛犚引物与甘蔗犈犛犜-犛犛犚引物在芒属中的扩增效果对比
犜犪犫犾犲3 犆狅犿狆犪狉犻狊狅狀狅狀犪犿狆犾犻犳犻犮犪狋犻狅狀犲犳犳犲犮狋狊犫犲狋狑犲犲狀犿犪犻狕犲犛犛犚狆狉犻犿犲狉狆犪犻狉狊犪狀犱狊狌犵犪狉犮犪狀犲
犈犛犜-犛犛犚狆狉犻犿犲狉狆犪犻狉狊犻狀犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊
引物类型
Typeof
primers
引物数
Numberof
primers
扩增条带总数
Numberof
bands
每对引物扩增条带均值
Averagenumberof
bandsperprimer
多态性条带总数
Numberofpolymorphic
bands
多态性条带均值
Averagenumberof
polymorphicbandsperprimer
多态性条带百分率(PPB)
Percentageof
 polymorphicbands(%)
SSR 39(38) 166(165) 4.26(4.34) 155 3.97(4.08) 93.37(93.94)
EST-SSR 13(12) 54(53) 4.15(4.42) 51 3.92(4.25) 94.44(96.23)
 括号里的数据表示在相应引物里分别去掉在本研究的芒属材料中扩增结果无多态性的引物pumc1170或BQ537250a后再分析所得到的结果。
 Thedataintheparenthesesmeantheanalysisresultsinthe犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊formChinaaftergivinguptheprimerpairsofpumc1170orBQ537250a
whichwasnotpolymorphicin犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊ofChina.
29 ACTAPRATACULTURAESINICA(2012) Vol.21,No.5
图3 80份芒属材料的犝犘犌犕犃聚类图
犉犻犵.3 犝犘犌犕犃犮犾狌狊狋犲狉犻狀犵犳犻犵狌狉犲犳狅狉狋犺犲80犪犮犮犲狊狊犻狅狀狊犻狀犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊
 A:芒犕.狊犻狀犲狀狊犻狊,B:五节芒犕.犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊,C:荻和南荻犕.狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉狌狊and犕.犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻狌狊,D:尼泊尔芒犕.狀犲狆犪犾犲狀狊犻狊,E:双药芒犕.
狀狌犱犻狆犲狊,F:红山茅犕.狆犪狀犻犮狌犾犪狋狌狊,G:甜根子草犛.狊狆狅狀狋犪狀犲狌犿,H:河八王犛.狀犪狉犲狀犵犪.
3 讨论
3.1 SSR标记的通用性
Hernández等[10]的研究表明,76对玉米的SSR引物里有57对(75%)引物在芒属DNA中实现可重复扩增。
使用其中的17对引物扩增芒属的11份材料,遗传相似度为0.35~0.92,结果表明玉米的微卫星引物对芒属的
通用性很高。马洪峥等[15]的研究则表明,核心芒属的SSR位点在双药芒组中的同源扩增比率为52.17%。
本研究中,这382对玉米SSR引物以及100对甘蔗EST-SSR引物往往都能产生扩增条带,但一些引物因
扩增条带很细弱或者在全部84份供试材料中只产生一条带而被剔除。而且为了确保条带统计时的准确性,条带
过于复杂而无法准确判读的那些引物也被舍弃。经过这2次筛选,最后可用的引物不多,这导致了本研究中这2
种引物的通用性较低。已有研究表明EST-SSR引物较普通SSR引物的通用性效果更佳[20]。而从本研究结果
来看,总体上甘蔗EST-SSR引物较玉米SSR引物的通用性稍好一点,对揭示中国芒属种质资源的遗传多样性
更为有效。这反映了基于源自转录区的EST开发而来的EST-SSR标记比传统SSR标记更保守,通用性更强。
39第21卷第5期 草业学报2012年
3.2 特异性条带与芒属资源评价
当前中国芒属植物中的4个主要类群:芒、五节芒、荻和南荻是最为引人关注的,因为它们生物量大、分布广,
应用潜力大,尤其是南荻植株高大且冬季枯黄,极具应用潜力。本研究揭示的这些特异性条带将有可能为中国芒
属种质资源的评价、分子辅助育种提供可靠依据。比如,本研究表明在上述80份芒属的供试材料中,引物p
mmc0132扩增条带中的170bp这条带是仅荻与南荻共有的条带,引物pumc1542扩增条带中的130bp这条带
是仅芒与五节芒共有的条带,引物pbnlg125扩增条带中的280bp、引物pumc2036扩增条带中的150bp、引物
CA069343b扩增条带中的370bp等这些条带是仅芒、五节芒、荻和南荻共有的条带。这些条带将为这些类群的
杂交种鉴定及种质资源评价提供帮助。而对于那些中国芒属植物7个种类都共有的带,可以利用它们来帮助鉴
定一些疑似材料是否属于芒属。
3.3 芒属种质资源的遗传多样性
芒属种质资源及其遗传多样性是芒属能源作物遗传改良和新品种育种的基础。对中国芒属植物遗传多样性
的评价有利于了解其遗传背景、促进有利基因发掘、鉴定最优亲本组合。本研究结果初步表明中国芒属植物种质
资源蕴含比较丰富的遗传多样性。同时表明,芒、五节芒、荻和南荻的相似性较高,相似度为0.780~0.988,说明
它们之间的遗传距离较近,遗传基础可能相对较为狭窄。而尼泊尔芒、双药芒、红山茅同这4个大家平常都比较
容易关注到的种类的遗传距离却较远。它们主要分布于西南高山地区,具有一定程度的耐寒和抗旱特性。建议
在选育适宜作为能源作物开发利用的芒属新品种时,亲本选配可以适当考虑这三者,以拓宽遗传基础,发掘有利
基因,促进中国芒属植物的遗传改良和新品种培育。
致谢:感谢美国Ilinois大学的Erik博士提供了甘蔗EST-SSR引物序列。
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犛狋狌犱狔狅狀狋犺犲狋狉犪狀狊犳犲狉犪犫犻犾犻狋狔狅犳犿犪犻狕犲犛犛犚犪狀犱狊狌犵犪狉犮犪狀犲犈犛犜-犛犛犚犿犪狉犽犲狉狊狋狅犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊(犘狅犪犮犲犪犲)
LUYufei,JIANGJianxiong,YIZili
(ColegeofBioscience&Biotechnology,HunanAgriculturalUniversity,Changsha410128,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊germplasmresourcesarefundamentaltobreeditsnewvarietiesbettersuitableforbeing
utilizedasenergycrop.Inordertoscreentheeffectivemicrosatelitemolecularmarkerspriortotherelevant
geneticanalysisfor犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊,westudiedthetransferabilityof382maizeSSRprimerpairsand100sugarcane
EST-SSRprimerspairsusingtheaccessionsfromalthe7speciesof犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊inChina.Thescreeningin
cludedtwosections,whichwerepreliminaryscreeningtoobtainthoseprimerpairswhichwerepreliminarily
consideredtobeeffective,andthePCRamplificationforal84accessionsusingtheseprimerpairs.Thenum
berof39(10.21%)maizeSSRprimerpairsand13(13.00%)sugarcaneEST-SSRprimerpairswereobtained
throughscreening,respectively,whoseamplificationbandswerereproducible,strongandpolymorphic,and
couldbeexactlyscoredacrossal84accessions.Atotalof250amplificationbandswereproducedbythe52
primerpairs,ofwhich220bandswereproducedin犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊.Ofthe220bands,206(93.64%)werepoly
morphicwithanaverageof3.96,andsomeofthemwerespecific,whichwereonlypossessedbysometaxonor
taxainthegenus.Thegeneticsimilarity(GS)rangedfrom0.588to0.988basedontheal250amplification
bands.UPGMAclusteringanalysisshowedthat犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊inChinawasdividedintotwogroupsonthelevel
ofGS=0.68.Theformercontained犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊狀犲狆犪犾犲狀狊犻狊,犕.狀狌犱犻狆犲狊,and犕.狆犪狀犻犮狌犾犪狋狌狊,andthelatter
comprisedof犕.狊犻狀犲狀狊犻狊,犕.犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊,犕.狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉狌狊,and犕.犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻狌狊.OnthelevelofGS=
0.82,犕.狊犻狀犲狀狊犻狊and犕.犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊constitutedonesubgroup,and犕.狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉狌狊and犕.犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻狌狊
constitutedanothersubgroup.OnthelevelofGS=0.88,犕.狊犻狀犲狀狊犻狊and犕.犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊wereseparatedwith
eachother.Theresultspreliminarilyshowedthattherewasrichgeneticdiversityamongalthetaxaof
犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊inChina.Thegeneticsimilarityamong犕.狊犻狀犲狀狊犻狊,犕.犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊,犕.狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉狌狊,and犕.犾狌
狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻狌狊rangedfrom0.780to0.988,whichindicatedthereweresmalgeneticdistancesamongthem.
However,therewererelativelylonggeneticdistancesbetweenthegroupconsistingof犕.狀犲狆犪犾犲狀狊犻狊,犕.狀狌
犱犻狆犲狊,and犕.狆犪狀犻犮狌犾犪狋狌狊,andtheothergroupcomprisedof犕.狊犻狀犲狀狊犻狊,犕.犳犾狅狉犻犱狌犾狌狊,犕.狊犪犮犮犺犪狉犻犳犾狅狉狌狊,
and犕.犾狌狋犪狉犻狅狉犻狆犪狉犻狌狊,whichimpliedthat犕.狀犲狆犪犾犲狀狊犻狊,犕.狀狌犱犻狆犲狊,and犕.狆犪狀犻犮狌犾犪狋狌狊shouldbegiven
appropriateconsiderationwhenselectingparentsinthecourseofgeneticimprovementandbreedingof犕犻狊犮犪狀狋
犺狌狊fromChinainordertobroadenthegeneticbasisofvarieties.
犓犲狔狑狅狉犱狊:SSR;EST-SSR;transferability;犕犻狊犮犪狀狋犺狌狊;geneticdiversity
59第21卷第5期 草业学报2012年