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Genetic diversity markers detected by inter-simple sequence repeats (ISSRs) in Crotalaria latifolia in Yunnan

云南猪屎豆属遗传多样性的ISSR分析



全 文 :书云南猪屎豆属遗传多样性的犐犛犛犚分析
刘忠辉1,刘国道2,黄必志3,罗富成1
(1.云南农业大学草业科学系,云南 昆明650201;2.中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所,
海南 儋州571737;3.云南省草地动物科学研究院,云南 小哨650212)
摘要:以云南41份野生猪屎豆属种质为材料,用ISSR进行分析,结果表明,100个ISSR引物中共筛选出16个多
态性明显、反应稳定的引物,41份材料DNA共扩增出164条条带,平均每个引物的扩增条带数为10.3条,其中多
态性条带总数为159条,多态性比率为99.3%。材料间遗传相似系数范围在0.4817~1.0000,表现出丰富的遗传
多样性;通过正交设计优化,得出适合猪屎豆属野生植物的ISSR-PCR反应体系为:40ng模板DNA、引物0.2
μmol/L、200μmol/LdNTP、1×Buffer(Mg
2+ plus)、0.5UTaq酶(TaKaRa);ISSR引物最佳退火温度为50或
53℃;通过聚类分析,可将41份猪屎豆属种质分为5大类,同一种的种质可以很好的聚成一类;通过对思茅猪屎豆
ISSR鉴定,得出它与猪屎豆属的遗传相似系数接近,然而确定该物种属于猪屎豆属需要做更多的鉴定。
关键词:猪屎豆属;ISSR;遗传多样性分析
中图分类号:Q943  文献标识码:A  文章编号:10045759(2009)05018408
  猪屎豆属(犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪)是蝶形花科中的一个大属,草本,亚灌木或灌木。约550种,分布于美洲、非洲、大洋洲
及亚洲热带、亚热带地区,我国产40种3变种[1],云南有27种(包括外来4种)[2]。猪屎豆植物可用来做纤维原
料[3],固氮绿肥和覆盖植物[4]及装饰物[5],不少种类可供药用和工业应用[6];一些猪屎豆属植物还可做牛,马,兔
的饲料[7,8],用于公路(矿山、堤坝)边坡水土保持及生态恢复工程[9]。但是直到现在人们对这个属植物的潜在的
经济价值、进化分类学上的重要意义和种间的关系还是知之甚少。
ISSR(intersimplesequencerepeats,简单序列重复区间扩增多态性)是由Zietkiewicz等[10]于1994年提出
的一种以PCR(多聚酶链反应,polymerasechainreaction)扩增为基础的分子标记技术,采用17~22碱基的重
复锚定引物扩增重复序列之间的片段。ISSR标记使用比 RAPD(随机扩增多态性 DNA ,randomamplified
polymorphicDNA)引物更长的引物,克服了RAPD标记稳定性和重复性差等缺点,操作简单,重复性好,多态性
丰富。目前,ISSR标记技术已被广泛应用于品种鉴定[11]、多样性分析[12,13]、指纹图谱的构建[14]等研究中。
在国内外猪屎豆属植物分子研究很少,它的ISSR研究还未见报道。Wang等[15]运用EST-SSR(表达序列
标签-简单重复序列,expressedsequencetag-simplesequencerepeat)分子标记结合形态学对从美国农业部、
植物基因资源保存所等4个机构得到的26份猪屎豆属材料进行了研究,发现了3个材料在分类上出现了严重的
错误。本研究应用ISSR标记,从分子水平上探讨了41份云南野生猪屎豆属资源的遗传多样性与亲缘关系,为
有效利用DNA标记评价猪屎豆属种质资源亲缘关系,合理保护利用资源提供理论依据,也为猪屎豆属指纹图谱
的构建奠定了基础。
1 材料与方法
1.1 材料
材料均由中国热带农业科学院热带作物品种资源研究所收集和提供(表1)。
1.2 DNA提取
先将试验种子用60℃水浴处理5min,然后把这些处理过的种子种在热带作物品种资源研究所牧草基地的
温室中,待其长出3~4片叶时,取叶放入冰盒带回实验室备用。DNA用TaKaRa的 UniversalgenomicDNA
extractionkitver.3.0提取。
184-191
2009年10月
   草 业 学 报   
   ACTAPRATACULTURAESINICA   
第18卷 第5期
Vol.18,No.5
 收稿日期:20081208;改回日期:20081229
作者简介:刘忠辉(1983),男,河北邯郸人,在读硕士。Email:herozerro2002@yahoo.com.cn
通讯作者。Email:hbz@ynbp.cn
表1 云南猪屎豆属材料编号及来源
犜犪犫犾犲1 犛犪犿狆犾犲犱犾狅犮犪狋犻狅狀狊犪狀犱犺犪犫犻狋犪狀狋狅犳犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪犻狀犢狌狀狀犪狀
序号
No.
编号
Code
种名
Latinname
采集地点
Colectionlocation
海拔
Altitude(m)
1 050227325 猪屎豆犆.犿狌犮狉狅狀犪狋犪 云南勐海县勐遮乡 MengzhetownMenghaicountyYunnanprovince 1192.0
2 040301027 猪屎豆犆.犿狌犮狉狅狀犪狋犪 云南保山龙陵LonglingcountyBaoshancityYunnanprovince 799.0
3 050217027 猪屎豆犆.犿狌犮狉狅狀犪狋犪 云南保山潞江坝LujiangbaBaoshancityYunnanprovince 885.2
4 050225272 猪屎豆犆.犿狌犮狉狅狀犪狋犪 云南沧源县214国道小黑江Xiaoheirivernationalroad214CangyuancountyYun
nanprovince
853.0
5 050222172 猪屎豆犆.犿狌犮狉狅狀犪狋犪 云南德宏潞西市LuxicityDehongstateYunnanprovince 862.9
6 070312039 猪屎豆犆.犿狌犮狉狅狀犪狋犪 云南隆林县旧州城JiuzhoutownLonglincountyYunnanprovince 538.1
7 050219110 猪屎豆犆.犿狌犮狉狅狀犪狋犪 云南芒市旧城镇JiutownMangcityYunnanprovince 902.6
8 060402007 猪屎豆犆.犿狌犮狉狅狀犪狋犪 云南思茅地区213国道Nationalroad213SimaocityYunnanprovince 1520.0
9 050221145 猪屎豆犆.犿狌犮狉狅狀犪狋犪 云南盈江县姐冒乡JiemaotownYingjiangcountyYunnanprovince 815.1
10 050222177 针状野百合犆.犪犮犻犮犻犾犪狉犻狊 云南德宏潞西市LuxicityDehongstateYunnanprovince 944.6
11 060403012 响铃豆犆.犪犾犫犻犱犪 云南元江YuanjiangcountyYunnanprovince 1587.0
12 050223199 假地蓝犆.犳犲狉狉狌犵犻狀犲犪 云南龙陵县苏帕河SupariverLonglingcountyYunnanprovince 1197.0
13 050223208 四棱猪屎豆犆.狋犲狋狉犪犵狅狀犪 云南保山龙陵勐糯 MengrutownLonglingcountyBaoshancityYunnanprovince 604.8
14 060330042 四棱猪屎豆犆.狋犲狋狉犪犵狅狀犪 云南景洪勐腊县 MenglacountyJinghongcityYunnanprovince 973.0
15 050227354 四棱猪屎豆犆.狋犲狋狉犪犵狅狀犪 云南景洪市JinghongcityYunnanprovince 584.7
16 050303460 四棱猪屎豆犆.狋犲狋狉犪犵狅狀犪 云南玉元高速213国道Nationalroad213YuyuanhighwayJinghongcityYunnanprovince1222.0
17 050301420 响铃豆犆.犪犾犫犻犱犪 云南景洪普文PuwencountyJinghongcityYunnanprovince 904.0
18 060326019 三尖叶猪屎豆犆.犪狀犪犵狔狉狅犻犱犲狊 云南思茅SimaocityYunnanprovince 1428.0
19 060330028 毛果猪屎豆犆.犫狉犪犮狋犪犲犪狋犪 云南景洪县勐腊镇 MenglatownJinghongcountyYunnanprovince 817.9
20 050227339 假地蓝犆.犳犲狉狉狌犵犻狀犲犪 云南勐海县 MenghaicountyYunnanprovince 1168.0
21 050216021 假地蓝犆.犳犲狉狉狌犵犻狀犲犪 云南保山市BaoshancityYunnanprovince 1747.0
22 070303027 假地蓝犆.犳犲狉狉狌犵犻狀犲犪 云南河口瑶族自治县 HekouYaoautonomouscountyYunnanprovince 121.6
23 060401026 假地蓝犆.犳犲狉狉狌犵犻狀犲犪 云南景洪普文镇PuwentownJinghongcityYunnanprovince 909.0
24 050223197 假地蓝犆.犳犲狉狉狌犵犻狀犲犪 云南龙陵县苏帕河SupariverLonglingcountyYunnanprovince 1197.0
25 050219115 三尖叶猪屎豆犆.犪狀犪犵狔狉狅犻犱犲狊 云南芒市旧城镇JiutownMangcityYunnanprovince 902.6
26 050223244 假地蓝犆.犳犲狉狉狌犵犻狀犲犪 云南镇康勐棒镇 MengbangtownZhenkangcountyYunnanprovince 1277.0
27 050228385 光萼猪屎豆犆.狌狊犪狉犪犿狅犲狀狊犻狊 云南西双版纳勐仑镇 MengluntownXishuangbannaYunnanprovince 540.3
28 060401011 光萼猪屎豆犆.狌狊犪狉犪犿狅犲狀狊犻狊 云南景洪勐养镇 MengyangtownJinghongcityYunnanprovince 785.8
29 050224254 光萼猪屎豆犆.狌狊犪狉犪犿狅犲狀狊犻狊 云南永德县勐永镇 MengyongtownYongdecountyYunnanprovince 997.5
30 060401048 大猪屎豆犆.犪狊狊犪犿犻犮犪 云南思茅SimaocityYunnanprovince 1001.0
31 050221158 大猪屎豆犆.犪狊狊犪犿犻犮犪 云南陇川县章风镇ZhangfengtownLongchuancountyYunnanprovince 968.1
32 050227330 大猪屎豆犆.犪狊狊犪犿犻犮犪 云南勐海县城 MenghaicountyYunnanprovince 1170.0
33 050303462 大猪屎豆犆.犪狊狊犪犿犻犮犪 云南玉元高速213国道Nationalroad213YuyuanhighwayJinghongcityYunnanprovince1246.0
34 050220141 大猪屎豆犆.犪狊狊犪犿犻犮犪 云南盈江县榕树王景区RongshuwangscenicspotYunnanprovince 918.3
35 060330024 大猪屎豆犆.犪狊狊犪犿犻犮犪 云南景洪县勐腊镇 MenglatownJinghongcountyYunnanprovince 817.9
36 050224257 大猪屎豆犆.犪狊狊犪犿犻犮犪 云南永德县勐永镇 MengyongtownYongdecountyYunnanprovince 997.5
37 050223213 翅托叶猪屎豆犆.犪犾犪狋犪 云南镇康怒江大桥ThebridgeofNujiangriverZhenkangcountyYunnanprovince 689.3
38 050222173 长果猪屎豆犆.犾犪狀犮犲狅犾犪狋犪 云南德宏潞西市LuxicityDehongstateYunnanprovince 862.9
39 050228380 长萼猪屎豆犆.犮犪犾狔犮犻狀犪 云南213国道Nationalroad213Yunnanprovince 746.3
40 050224255 头花猪屎豆犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪spp. 云南永德县勐永镇 MengyongtownYongdecountyYunnanprovince 997.5
41 050226299 思茅猪屎豆犆.狊狕犲犿狅犲狀狊犻狊 云南勐海214国道Nationalroad214MenghaicountyYunnanprovince 1052.0
581第18卷第5期 草业学报2009年
1.3 ISSR反应体系的建立及优化
试验采用20μL体系,对影响ISSR的因素进行了正交设计研究
[16,17]。DNA模板量为10,40,70,100ng;
Taq酶为0.5,1.0,1.5,2.0U;dNTP浓度为100,150,200,250μmol/L;引物浓度0.05,0.20,0.35,0.50
μmol/L;10×buffer(Mg
2+plus,15mmol/L)2μL。Taq酶、dNTP、10×buffer均购自大连宝生物公司(TaKa
Ra)。
PCR反应程序如下。第1步:94℃,5min,1个循环。第2步:94℃,45s,一个特定退火温度1min,72℃,
90s共38个循环。第3步:72℃,7min,然后在4℃保存。
1.4 猪屎豆属ISSR引物的筛选和引物退火温度的梯度优化
引物参照加拿大哥伦比亚大学(UBC)公布的100条ISSR引物序列,由上海英俊生物有限公司合成。每个
引物取少量稀释成10pmol/μL,用6,14,35号3份材料的DNA作为模板,在100个引物中筛选出多态性高的引
物,再对全部材料进行PCR扩增。
用50,53,57,60℃4个温度梯度对筛选的引物进行引物退火温度的优化。
1.5 PCR扩增及电泳
PCR扩增在TaKaRaPCRthermalcyclerdice上进行。PCR反应结束后向扩增产物中加入4μL的6×
loadingbuffer(6倍的上样缓冲液),用1.5%的琼脂糖凝胶电泳,凝胶中溴化乙锭浓度为0.5μg/mL,用120V电
压电泳1h后,用Uvidoc凝胶成像系统对凝胶板检测并照相分析。
1.6 数据统计
对ISSR引物在41份猪屎豆材料中扩增的多态性条带,在相同迁移位置有带记为1,无带记为0,依此构成原
始数据矩阵。参照Nei-Li相似系数公式[18],犛狀=2犖犪犫/(犖犪+犖犫),其中,犛狀指相似性系数,犖犪表示样品犃 具
有的总带数,犖犫表示样品犅 具有的总带数,犖犪犫表示样品A和B共有的条带数。利用NTSYS-PC2.10软件
计算Dice遗传相似系数,根据UPGMA法 (unweightedpairgroupmethodarithmeticaverages)进行聚类分析。
2 结果与分析
2.1 猪屎豆属ISSR体系的优化
通过正交设计,得出适合猪屎豆ISSR扩增的反应体系。PCR反应体系为20μL,其中包含40ng模板
DNA、引物0.2μmol/L、200μmol/LdNTP、1×Buffer(Mg
2+plus)、0.5UTaq酶(TaKaRa)。
2.2 筛选引物和引物退火温度优化
从100条引物中共筛选出16条多态性好、条带清晰的引物,这16条引物的最佳退火温度是50或53℃(表
2)。
表2 用于猪屎豆属犐犛犛犚分析的引物序列及退火温度
犜犪犫犾犲2 犘狉犻犿犲狉狊犲狇狌犲狀犮犲狊犪狀犱犪狀狀犲犪犾犻狀犵狋犲犿狆犲狉犪狋狌狉犲狌狊犲犱犻狀犐犛犛犚犪狀犪犾狔狊犻狊狅犳犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪
引物代号
Primercode
引物序列(5′3′)
Primersequence
退火温度
Annealingtemperature(℃)
引物代号
Primercode
引物序列(5′3′)
Primersequence
退火温度
Annealingtemperature(℃)
808 (AG)8C 53 848 (CA)8RG 50
811 (GA)8C 50 849 (GT)8YA 53
814 (CT)8A 50 850 (GT)8YC 50
827 (AC)8G 50 853 (TC)8RT 50
834 (AG)8YT 53 855 (AC)8YT 53
835 (AG)8YC 50 856 (AC)8YA 50
846 (CA)8RT 50 857 (AC)8YG 50
847 (CA)8RC 53 864 (ATG)6 50
 R=(A,G);Y=(C,T)
681 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.5
2.3 ISSR扩增结果及多态性分析
筛选出的16条引物都能对41份猪屎豆属材料扩增出很好的条带(图1)。16个引物共扩增出164条带,平
均每个引物的扩增条带数为10.3条,其中多态性条带总数为159条,平均每个引物能扩增出9.9条,引物的平均
多态性比率为99.3%(表3)。扩增片段大小主要在250~2000bp。不同引物扩增出来的片段数不同,其中最多
能得到14条清晰带(808),最少有7条(853);这16条引物全部是二核苷酸重复序列类型的引物,其中(AG)n有
3条,(AC)n有4条,(CA)n有3条,(GT)n有2条,说明猪屎豆属基因组中存在大量的(AG)、(AC)、(CA)二核
苷酸重复序列。结果表明猪屎豆属种质间的遗传多样性十分丰富,利用ISSR分子标记可以检测猪屎豆属种质
间的亲缘关系,其引物最好选二核苷酸重复序列类型的引物。
图1 864号引物对41份猪屎豆属材料犇犖犃的犐犛犛犚扩增图谱
犉犻犵.1 犐犛犛犚犳犻狀犵犲狉狆狉犻狀狋犪犿狆犾犻犳犻犲犱狑犻狋犺狆狉犻犿犲狉犖狅.864犻狀41犇犖犃狅犳犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪
M:DL2000DNA标记DNAmarker
2.4 遗传相似性分析
利用NTSYS软件计算出41份猪屎豆属材料间
Nei-Li相似系数(GS),得到供试材料相似性矩阵(表
4,5)。猪屎豆属的GS值在0.4817~1.0000,平均
GS值为0.653。由相似系数矩阵可以看出,在41份
猪屎豆属材料中,19号与所有其他猪屎豆属材料的遗
传相似系数均小于平均值0.653,其遗传距离均较大,
遗传相似性较小,而遗传系数最小的是15号与41号,
为0.4817,即15号与41号的亲缘关系最小。遗传相
似性分析可知,种间有较大的遗传差异性和种内遗传
相似性,再次表明,云南野生猪屎豆属植物有非常丰富
的遗传多样性。
2.5 聚类分析
进一步采用 UPGMA法对猪屎豆属材料进行聚
类分析(图2)。在GS=0.60处,可把41份猪屎豆属
植物聚为5个类。其中19号(毛果猪屎豆)与其余材
料差异非常明显,单独聚为一类(Ⅳ类);1号(猪屎
豆)、3号(猪屎豆)、5号(猪屎豆)、6号(猪屎豆)、7号
(猪屎豆)、8号(猪屎豆)、4号(猪屎豆)、9号(猪屎
豆)、2号(猪屎豆)、10号(针状野百合)聚为一类(Ⅴ
类);第Ⅲ类是包含种质资源最多的,有22份,包括12
表3 猪屎豆属犐犛犛犚标记的多态性分析
犜犪犫犾犲3 犘狅犾狔犿狅狉狆犺犻狊犿犪狀犪犾狔狊犻狊犳狅狉犫犪狀犱犻狀犵狆犪狋狋犲狉狀狊犪犿狆犾犻犳犻犲犱
狅犳犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪犫狔犱犻犳犳犲狉犲狀狋犐犛犛犚狆狉犻犿犲狉狊
引物
Primer
扩增总条带
Totalnumbersof
polymorphism
bands
多态性条带数
Numbersof
polymorphism
bands
多态性比率
Thepercentof
polymorphism
bands(%)
808 14 14 100.0
811 11 11 100.0
814 9 8 88.9
827 9 9 100.0
834 10 10 100.0
835 10 10 100.0
846 11 11 100.0
847 9 8 88.9
848 10 10 100.0
849 11 11 100.0
850 8 8 100.0
853 7 6 85.7
855 12 12 100.0
856 9 7 77.8
857 12 12 100.0
864 12 12 100.0
合计Sum 164 159
平均 Mean 10.3 9.9 99.3
781第18卷第5期 草业学报2009年
表4 41份猪屎豆属种质的遗传相似系数矩阵-1
犜犪犫犾犲4 犌犲狀犲狋犻犮狊犻犿犻犾犪狉犻狋狔犿犪狋狉犻狓犫犪狊犲犱狅狀犐犛犛犚狆狅犾狔犿狅狉狆犺犻狊犿犪犿狅狀犵41犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪犵犲狉犿狆犾犪狊犿狊-1
 号No.1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
1 1.0000
2 0.85981.0000
3 1.00000.85981.0000
4 0.99390.85370.99391.0000
5 1.00000.85981.00000.99391.0000
6 1.00000.85981.00000.99391.00001.0000
7 1.00000.85981.00000.99391.00001.00001.0000
8 1.00000.85981.00000.99391.00001.00001.00001.0000
9 0.97560.85980.97560.96950.97560.97560.97560.97561.0000
100.62800.62200.62800.62200.62800.62800.62800.62800.61591.0000
110.57930.57320.57930.57320.57930.57930.57930.57930.57930.60981.0000
120.54270.54880.54270.53660.54270.54270.54270.54270.53050.58540.62201.0000
130.56710.58540.56710.57320.56710.56710.56710.56710.55490.57320.63410.60981.0000
140.56100.59150.56100.56710.56100.56100.56100.56100.54880.56710.62800.60370.99391.0000
150.56710.59150.56710.57320.56710.56710.56710.56710.55490.56710.61590.59150.98170.98781.0000
160.56100.59150.56100.56710.56100.56100.56100.56100.54880.56710.62800.60370.98170.98780.98781.0000
170.57930.56100.57930.58540.57930.57930.57930.57930.59150.57320.92680.60980.65850.65240.64020.65241.0000
180.58540.59150.58540.59150.58540.58540.58540.58540.59760.60370.61590.56710.59150.58540.59150.58540.65241.0000
190.54880.56710.54880.55490.54880.54880.54880.54880.53660.60370.55490.60370.59150.59760.59150.58540.57930.59761.0000
200.56100.55490.56100.55490.56100.56100.56100.56100.54880.54270.57930.85980.64020.63410.62200.63410.57930.59760.58541.0000
210.55490.54880.55490.54880.55490.55490.55490.55490.54270.53660.58540.85370.63410.62800.61590.62800.58540.59150.57930.9939
220.54880.56710.54880.54270.54880.54880.54880.54880.53660.53050.57930.79880.60370.59760.59760.60980.57930.58540.57320.9390
230.54270.56100.54270.53660.54270.54270.54270.54270.53050.52440.58540.80490.59760.59150.59150.60370.58540.57930.56710.9329
240.55490.54880.55490.54880.55490.55490.55490.55490.54270.52440.59760.85370.62200.61590.60370.61590.59760.56710.57930.9695
250.58540.56710.58540.57930.58540.58540.58540.58540.59760.56710.57930.61590.55490.54880.54880.54880.60370.91460.54880.6707
260.58540.56710.58540.57930.58540.58540.58540.58540.57320.51830.60370.82320.62800.62200.60980.62200.60370.59760.58540.9512
270.60980.59150.60980.61590.60980.60980.60980.60980.59760.57930.59150.66460.62800.62200.62200.63410.65240.62200.60980.6829
280.59150.57320.59150.59760.59150.59150.59150.59150.57930.58540.58540.67070.62200.61590.61590.62800.64630.61590.62800.6768
290.72560.67070.72560.73170.72560.72560.72560.72560.71340.58540.60980.59760.62200.61590.61590.62800.65850.60370.57930.6159
300.59150.62200.59150.58540.59150.59150.59150.59150.56710.59760.63410.63410.59760.59150.57930.57930.64630.59150.55490.6280
310.57930.60980.57930.57320.57930.57930.57930.57930.55490.58540.62200.64630.59760.59150.57930.57930.63410.57930.54270.6402
320.57930.60980.57930.57320.57930.57930.57930.57930.55490.58540.62200.64630.59760.59150.57930.57930.63410.57930.54270.6402
330.57320.59150.57320.56710.57320.57320.57320.57320.54880.57930.61590.65240.60370.59760.58540.58540.62800.58540.56100.6463
340.57930.60980.57930.57320.57930.57930.57930.57930.55490.58540.62200.64630.59760.59150.57930.57930.63410.57930.54270.6402
350.58540.61590.58540.57930.58540.58540.58540.58540.56100.59150.61590.65240.59150.58540.57320.57320.62800.58540.54880.6341
360.58540.61590.58540.57930.58540.58540.58540.58540.56100.59150.62800.65240.59150.58540.57320.57320.64020.58540.54880.6463
370.56100.60370.56100.55490.56100.56100.56100.56100.56100.61590.57930.67680.54270.53660.53660.53660.57930.58540.63410.6707
380.59150.63410.59150.58540.59150.59150.59150.59150.59150.67070.60980.64630.56100.56710.56710.57930.60980.62800.62800.6402
390.56710.57320.56710.56100.56710.56710.56710.56710.54270.54880.60980.64630.54880.54270.53050.54270.59760.55490.59150.6402
400.56710.56100.56710.56100.56710.56710.56710.56710.55490.52440.59760.58540.54880.54270.53050.53050.56100.57930.55490.6524
410.57930.54880.57930.57320.57930.57930.57930.57930.56710.57320.58540.68290.50000.49390.48170.49390.54880.54270.57930.6768
881 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.5
表5 41份猪屎豆属种质的遗传相似系数矩阵-2
犜犪犫犾犲5 犵犲狀犲狋犻犮狊犻犿犻犾犪狉犻狋狔犿犪狋狉犻狓犫犪狊犲犱狅狀犐犛犛犚狆狅犾狔犿狅狉狆犺犻狊犿犪犿狅狀犵41犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪犵犲狉犿狆犾犪狊犿狊-2
 号No. 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41
211.0000
220.94511.0000
230.93900.99391.0000
240.97560.93290.93901.0000
250.66460.65850.65240.64021.0000
260.95730.90240.89630.95730.65851.0000
270.67680.67070.66460.67680.63410.67071.0000
280.67070.65240.65850.68290.62800.65240.96951.0000
290.60980.64020.63410.62200.61590.62800.84760.82931.0000
300.62200.62800.63410.62200.56710.62800.51830.53660.57321.0000
310.63410.64020.64630.63410.56710.64020.53050.54880.58540.98781.0000
320.63410.64020.64630.63410.56710.64020.53050.54880.58540.98781.00001.0000
330.64020.62200.62800.62800.57320.64630.53660.55490.57930.96950.98170.98171.0000
340.63410.64020.64630.63410.56710.64020.53050.54880.58540.98781.00001.00000.98171.0000
350.62800.63410.64020.62800.57320.63410.53660.55490.59150.98170.99390.99390.97560.99391.0000
360.64020.64630.65240.64020.57320.64630.53660.55490.59150.98170.99390.99390.97560.99390.98781.0000
370.66460.67070.67680.66460.59760.64630.64630.66460.61590.62800.64020.64020.64630.64020.64630.64631.0000
380.63410.64020.63410.62200.60370.62800.66460.68290.65850.62200.63410.63410.62800.63410.64020.64020.78661.0000
390.63410.62800.63410.63410.54270.65240.54270.57320.57320.68290.68290.68290.68900.68290.67680.67680.65240.65851.0000
400.64630.61590.62200.64630.59150.65240.59150.60980.58540.64630.65850.65850.66460.65850.66460.65240.65240.64630.71951.0000
410.67070.67680.67070.65850.55490.65240.57930.58540.59760.63410.63410.63410.61590.63410.64020.62800.67680.67070.70730.69511.0000
号(假地蓝)、20号(假地蓝)、21号(假地蓝)、24号(假地蓝)、26号(假地蓝)、22号(假地蓝)、23号(假地蓝)、27
号(光萼猪屎豆)、28号(光萼猪屎豆)、29号(光萼猪屎豆)、30号(大猪屎豆)、31号(大猪屎豆)、32号(大猪屎
豆)、34号(大猪屎豆)、35号(大猪屎豆)、36号(大猪屎豆)、33号(大猪屎豆)、37号(翅托叶猪屎豆)、38号(长果
猪屎豆)、39号(长萼猪屎豆)、40号(头花猪屎豆)、41号(思茅猪屎豆);第Ⅱ类有2份种质,包括18号(三尖叶猪
屎豆)、25号(三尖叶猪屎豆);第Ⅰ类含有6份种质,11号(响铃豆)、17号(响铃豆)、13号(四棱猪屎豆)、14号
(四棱猪屎豆)、15号(四棱猪屎豆)、16号(四棱猪屎豆)。从中可以看出猪屎豆的同一个种可以很好的聚成一类。
3 结论
3.1 猪屎豆属ISSR-PCR体系的建立
在PCR扩增中模板DNA、引物、dNTP浓度、Taq酶、Mg2+浓度都会影响PCR扩增的条带。本研究对模板
DNA含量、引物含量、dNTP浓度、Taq酶含量4个因素进行了4个水平的优化分析,建立了适合猪屎豆ISSR扩
增的反应体系并对引物的退火温度进行了梯度筛选,最后得出比较适合猪屎豆属野生植物的ISSR-PCR体系
为:40ng模板DNA、引物0.2μmol/L、200μmol/LdNTP、1×Buffer(Mg
2+plus)、0.5UTaq酶(TaKaRa);IS
SR引物最佳退火温度为50或53℃。
3.2 遗传相似性和多样性
对41份猪屎豆属野生材料用筛选出的16条引物进行ISSR分子标记遗传多样性分析,结果表明,平均每个
引物扩增的多态条带数为9.9条,多态性条带比率为99.3%;材料间遗传相似系数范围在0.4817~1.0000,平
均GS值为0.653。不同种间的遗传相似系数差异很大,即使是在同一种内不同海拔的种质之间的遗传相似系数
也出现了差异,这可能是猪屎豆属植物对环境的适应造成了基因的表达差异,这在DNA分子水平上说明了不同
猪屎豆属植物材料之间的遗传差异较大,遗传多样性较丰富。
981第18卷第5期 草业学报2009年
图2 猪屎豆属植物的犝犘犌犕犃聚类图
犉犻犵.2 犝犘犌犕犃犱犲狀犱狉狅犵狉犪犿犳狅狉犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪犫犪狊犲犱狅狀犇犻犮犲犮狅犲犳犳犻犮犻犲狀狋
3.3 亲缘关系分析
从构建的分子树状图及遗传相似系数矩阵可以看出,19号与所有其他猪屎豆属材料的亲缘关系最远;种内
遗传既有相似性又有差异性,种间遗传差异性极其显著,表明猪屎豆属野生种质间的遗传关系复杂,这个情况的
出现可能是由于环境的适应性和差异性所造成的。聚类分析结果显示物种之间的亲缘关系和形态学分类上有些
不一致性,在Ⅴ类中猪屎豆和针状野百合在形态上分属于长果组和唇萼组;第Ⅲ类中除了长果猪屎豆和光萼猪屎
豆是长果组外,其他的都是唇萼组;毛果组的毛果猪屎豆和三尖叶猪屎豆被分别分成了2类;第Ⅰ类中的响铃豆
和四棱猪屎豆都属于唇萼组,这又是ISSR的一致性,这些原因可能和基因表达的多样性有关,还有待于进一步
研究。
3.4 物种的鉴定
本试验所用的41号材料思茅猪屎豆在中国植物志和云南植物志上都未有记载,从树状图及遗传相似系数矩
阵可以看出,41号(思茅猪屎豆)材料和其他猪屎豆属资源有很大的相似性,相似系数在0.4817~0.6951,并且
把41号归于第Ⅲ大类,但该物种是否属于猪屎豆属需要做进一步的工作。可以看出ISSR为形态上的鉴定提供
了一定的依据,这说明利用ISSR鉴定物种是一种有效的方法。
3.5 ISSR的扩增反应
猪屎豆属植物作为一种重要的资源,从本研究的结果来看,利用ISSR标记技术可以获得清晰且多态性高的
猪屎豆属DNA电泳图谱,利用单独一个多态性好的引物基本上能将41份材料分开,且各材料特征带明显,而且
操作简单,耗时少,说明ISSR标记用于猪屎豆属种质遗传多样性研究及不同材料的DNA水平识别是可靠的,这
为利用ISSR技术构建猪屎豆属种质的指纹图谱,品种的识别,杂交育种组合亲本的选择及种质的开发利用都有
很大的应用价值。
091 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.5
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犌犲狀犲狋犻犮犱犻狏犲狉狊犻狋狔犿犪狉犽犲狉狊犱犲狋犲犮狋犲犱犫狔犻狀狋犲狉-狊犻犿狆犾犲狊犲狇狌犲狀犮犲狉犲狆犲犪狋狊(犐犛犛犚狊)犻狀犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪犾犪狋犻犳狅犾犻犪犻狀犢狌狀狀犪狀
LIUZhonghui1,LIUGuodao2,HUANGBizhi3,LUOFucheng1
(1.DepartmentofGrasslandScience,YunnanAgriculturalUniversity,Kunming650201,China;
2.TropicalCropGeneticResourcesInsitute,CATAS,Danzhou571737,China;3.Yunnan
AcademyofGrasslandandAnimalScience,Xiaoshao650212,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Fortyone犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪犾犪狋犻犳狅犾犻犪wildresourcesinYunnanwereanalyzedusingintersimplesequence
repeats(ISSR).Sixteenof100primerswereselected,and164DNAfragmentswereamplifiedfrom41samples
togive159fragments(99.3%)thatwerepolymorphic,anaverageof10.3DNAbandsperprimer.Thegenetic
similarityamongalaccessionsrangedfrom0.4817to1.0000,indicatingacomparativelyrichgeneticdiversity
amongthetestedaccessions.AbetterPCRreactionsystemwasobtainedusinganorthogonaldesign:DNA40
ng,primer0.2μmol/L,dNTP200μmol/L,1×Buffer(Mg
2+plus),Taqpolymerase0.5U(TaKaRa).The
bestannealingtemperatureforISSRprimerswas50or53℃.UPGMAclusterbasedongeneticsimilaritydivid
edtheaccessionsintofivegroups,withcloseintraspecificgermplasm.犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪狊狕犲犿狅犲狀狊犻狊wasidentifiedby
ISSRanditsgeneticsimilaritywascloseto犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪butmoreworkisneededtoidentifythisspecies.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犆狉狅狋犪犾犪狉犻犪;ISSR;geneticdiversityanalysis
191第18卷第5期 草业学报2009年