全 文 :书结缕草属植物耐盐性犛犚犃犘分子标记研究
陈宣1,郭海林1,薛丹丹2,郑轶琦2,刘建秀1
(1.江苏省中国科学院植物研究所,江苏 南京210014;2.南京农业大学,江苏 南京210095)
摘要:本研究应用混合集群分析法,通过建立结缕草属植物耐盐性两极端类型材料DNA池对400对SRAP引物组
合进行筛选,得到111对多态性引物组合,再以日本结缕草耐盐两极端材料DNA对111对具有特异带的引物组合
进行进一步筛选,从中获得22对多态性引物组合,最后用群体各单株对具有耐盐特异带的引物组合进行验证,获
得了7个与结缕草属植物耐盐性紧密相关的SRAP分子标记,依据扩增条带的大小分别命名为:Me9Em4260、Me9
Em18720、Me13Em18500、Me5Em20180、Me14Em7220、Me6Em17600、Me2Em18260,以上筛选得到的SRAP分子标记
将为深入开展结缕草属植物分子标记辅助育种及耐盐基因克隆奠定基础。
关键词:结缕草;耐盐性;SRAP分子标记
中图分类号:S543+.903.4;Q945.7 文献标识码:A 文章编号:10045759(2009)02006610
土壤盐碱化是一个世界性的问题,而且有逐年增加的趋势,目前仅有部分盐碱地被利用,还有很大面积亟待
开发,而通过利用耐盐植物改良盐碱地土壤是长期而有效的方法[1]。目前,羊茅属(犉犲狊狋狌犮犪)植物[2]、偃麦草属
(犈犾狔狋狉犻犵犻犪)植物[3]、盐芥(犜犺犲犾犾狌狀犵犻犲犾犾犪)[4]、结缕草属(犣狅狔狊犻犪)植物[5]等针对盐碱胁迫下的抗盐机制都进行了研
究,结缕草属植物由于其叶片厚硬,比较耐磨,具有发达的地下茎和匍匐茎以及非常强的耐盐碱、抗旱[6]等特性和
再生能力,是非常值得重视开发的耐盐植物,通过开发、改良结缕草属植物,挖掘其自身的忍耐力,强化其耐盐性,
从而培育耐盐新品种,并在土壤盐碱化地区推广应用,对促进我国巨大人口压力下的耕地、资源与环境的和谐发
展具有深远的意义。
经研究发现,结缕草属植物种间耐盐性存在差异,结缕草属各品种按耐盐系数值可依次排列为:长花中华结
缕草(犣.狊犻狀犻犮犪var.nipponica)>细叶结缕草(犣.狋犲狀狌犻犳狅犾犻犪)>大穗结缕草(犣.犿犪犮狉狅狊狋犪犮犺狔犪)>沟叶结缕草
(犣.犿犪狋狉犲犾犾犪)>中华结缕草(犣.狊犻狀犻犮犪)>日本结缕草(犣.犼犪狆狅狀犻犮犪),种内不同种源之间的耐盐性也存在差异,
而且结缕草抗盐性强弱与叶片长度和质地有关,叶片短质地粗的耐盐性高,而叶片长质地细腻的对盐分很敏感,
并且同种子发芽率负相关;此外还与生存环境有关,生长于降水量低的地区结缕草植株耐盐性比较高[7,8]。在耐
盐机理研究方面,发现结缕草受NaCl胁迫时,Na+大量积累,K+浓度则下降,但是耐盐性强的品种吸收Na+少
而吸收K+多,由于区域化作用,K+主要分布于叶片中,有利于水分向叶子供应,Na+于液泡中积累,维持了细胞
质中较低的Na+/K+ [9,10],从而起到抗盐的作用。观察发现结缕草叶肉组织具有双细胞盐腺,盐离子在体内积
累,细胞内离子分层、通过根皮层排出、木质部薄壁细胞重新吸收、转移至枯萎叶片或通过盐腺排出体外[11,12]。
结缕草属植物的耐盐性存在非常丰富的遗传变异,要选择优质耐盐的新品系,其耐盐性鉴定非常重要,而目
前耐盐性鉴定多通过水培法和土培法进行,但是这2种方法非常费时费力,对于大批量材料筛选鉴定比较困难。
因此,应用分子生物技术,寻求一种快速有效的耐盐性分子标记鉴定方法显得非常必要[13,14],Hideki和 Masu
mi[15]通过PCR技术从耐盐细叶结缕草中成功分离到了cDNA编码的与耐盐性有关的BADH(betainealdehyde
dehydrogenase,甜菜碱醛脱氢酶)基因犣犅犇1,该基因全长1892bp,编码507个氨基酸,其中80%的氨基酸次序
与水稻BADH相似,因此寻找结缕草属植物中与耐盐基因紧密联系的分子标记是可能的。
目前在禾本科农作物小麦(犜狉犻狋犻犮狌犿犪犲狊狋犻狏狌犿)、水稻(犗狉狔狕犪狊犪狋犻狏犪)及其他植物中,已经找到与耐盐性相关
的分子标记,翁跃进和陈道明[16]与单雷等[17]分别获得了1个与小麦耐盐基因连锁的RAPD(randomamplified
66-75
2009年4月
草 业 学 报
ACTAPRATACULTURAESINICA
第18卷 第2期
Vol.18,No.2
收稿日期:20080603;改回日期:20080630
基金项目:江苏省高技术研究项目(BG2006320)和国家青年科学基金项目(30800759)资助。
作者简介:陈宣(1983),男,海南定安人,硕士研究生。Email:beidouling123@163.com
通讯作者。Email:turfunit@yahoo.com.cn
polymorphicDNA,随机扩增多态性DNA)标记OPZ09590和SSR(simplesequencerepeat,微卫星)标记Xgwm
304,丁海媛等[18]通过水稻耐盐突变系的研究,获得与水稻耐盐突变连锁的1kb的RAPD标记,杨青川和韩建
国[19]利用改良的BSA(bulkedsegregantanalysis)法和RAPD技术,成功筛选出1个与紫花苜蓿(犕犲犱犻犮犪犵狅狊犪狋犻
狏犪)耐盐基因紧密连锁的RAPD标记,该标记核酸序列与植物干旱、盐诱导半胱氨酸蛋白酶基因CysPrl序列有
93%的同源性,然而,到目前为止尚未见到与结缕草耐盐性有关的分子标记的研究报道。
相关序列扩增多态性(sequencerelatedamplifiedpolymerphism,SRAP)是一种新型的基于PCR的标记技
术。该标记技术由Li和Qios[20]于2001年在芸薹属(犅狉犪狊狊犻犮犪)作物中开发出来,通过设计独特的引物,主要对开
放阅读框进行扩增,因不同个体、物种的内含子、启动子及间隔区长度不同而产生多态性。该标记具有操作简便、
结果稳定、便于克隆测序目标片段、成本低廉等特点,目前已广泛应用于野牛草(犅狌犮犺犾狅犲犱犪犮狋狏犾狅犻犱犲狊)[21]、棉花
(犌狅狊狊狔狆犻狌犿犺犻狉狊狌狋狌犿)[22]、黄瓜(犆狌犮狌犿犻狊狊犪狋犻狏狌狊)[23]、葫芦(犔犪犵犲狀犪狉犻犪狊犻犮犲狉犪狉犻犪)[24]等植物的遗传图谱构建、比
较基因组学和遗传多样性分析等方面的研究。在草坪草研究方面,Budak等[25]应用SRAP技术对几种草坪草进
行了遗传多样性和种间关系的鉴定研究,但是将SRAP标记技术应用于结缕草属植物及其抗逆性的分析研究还
未见报道。因此,本研究通过混合集群分析(BSA)法和SRAP标记技术,对影响其耐盐性的基因类型进行分析,
筛选出与结缕草属植物耐盐基因紧密连锁的SRAP分子标记,为结缕草属植物的耐盐性鉴定和分子标记辅助育
种提供指导,以加速耐盐结缕草的育种进程。
1 材料与方法
1.1 试验材料
2007年5月选取30份不同品系的结缕草属植物材料,参照陈静波等[26]的方法在45L的周转箱中用 Hoag
land营养液进行液体培养,正常培养3个月后,进行3.4%的NaCl盐浓度处理1个月,为了防止NaCl的急性伤
害,每日以0.3%的浓度逐渐增加进行盐胁迫,最后通过目测各材料的黄叶面积占总叶面积的的百分比即为叶片
枯黄率(leavefiring,LF34),以此指标为依据,分别选取5份极端敏盐结缕草和7份极端耐盐结缕草为试验材料
(所有材料均取自江苏省中国科学院植物研究所草业研究中心的试验苗圃地)。
表1 供试的12份结缕草属材料
犜犪犫犾犲1 犔犻狊狋犲狉狅犳12犣狅狔狊犻犪犿犪狋犲狉犻犪犾狊
材料类型
Typeoftolerance
编号
No.
种源
Accession
采样点
Colectionsite
种名
Species
叶片枯黄率
LF34(%)
敏盐材料
Saltsensitive
materials
1 Z313 江苏省南京市Nanjing,Jiangsu 日本结缕草犣.犼犪狆狅狀犻犮犪×
沟叶结缕草犣.犿犪狋狉犲犾犾犪
41.8
2 Z049 安徽省滁州市Chuzhou,Anhui 日本结缕草犣.犼犪狆狅狀犻犮犪 50.0
3 Z135 美国引进Zenith品种America 日本结缕草犣.犼犪狆狅狀犻犮犪 43.8
4 Z129 山东省青岛市Qingdao,Shandong 日本结缕草犣.犼犪狆狅狀犻犮犪 51.3
5 Z008 浙江杭州水稻所 Hangzhou,Zhejiang 中华结缕草犣.狊犻狀犻犮犪 51.0
耐盐材料
Saltresistant
material
6 Z160 重庆渝北区Yubei,Chongqing 细叶结缕草犣.狋犲狀狌犻犳狅犾犻犪 6.3
7 Z123 美国引进Diammond品种America 沟叶结缕草犣.犿犪狋狉犲犾犾犪 6.5
8 Z095 中国台湾Taiwan,China 沟叶结缕草犣.犿犪狋狉犲犾犾犪 2.8
9 Z075 中国台湾Taiwan,China 沟叶结缕草犣.犿犪狋狉犲犾犾犪 13.0
10 Z077 美国引进兰引3号品种America 日本结缕草犣.犼犪狆狅狀犻犮犪 18.3
11 Z125 美国引进America 日本结缕草犣.犼犪狆狅狀犻犮犪 20.5
12 Z128 美国引进Crowne诱变品种America 日本结缕草犣.犼犪狆狅狀犻犮犪 19.8
注:LF34指盐浓度为3.4%时的叶片枯黄率;带为犣.犼犪狆狅狀犻犮犪种内建DNA池材料。
Note:LF34indicatedtherateofscorchinleavesundertheconcentrationsodiumchlorideat3.4%;犣.犼犪狆狅狀犻犮犪withshowedbuiltinDNApool
materialsinthesamespecies.
76第18卷第2期 草业学报2009年
1.2 试验方法
1.2.1 基因组总DNA的提取检测及DNA池的建立 分别选取以上5份极端敏盐材料(No.1~5)和7份极端
耐盐材料(No.6~12)共12份结缕草种源,参考郭海林等[27]的SDS提取DNA的方法,分别取5g材料的新鲜叶
片提取其基因组总DNA。
DNA质量和浓度采用0.8%的琼脂糖凝胶电泳进行检测,并以λDNA(50ng/μL)为标准,将其稀释至50
ng/μL,置于冰箱-20℃储存备用。12份材料各取等量DNA样品混合,材料 No.1~5建立敏盐DNA池(S
pool),材料No.6~12建立耐盐DNA池(Rpool)。
由于结缕草属植物的种或品种间基因型存在丰富的变异,为了排除其对试验的影响,选择结缕草属中的日本
结缕草这种材料进行种内两极端耐盐性分析,分别选取其中3份极端敏盐材料(No.2~4)和3份极端耐盐材料
(No.10~12),各取等量DNA样品混合,材料No.2~4建立种内敏盐DNA池(S1pool),材料No.10~12建立
种内耐盐DNA池(R1pool)。
1.2.2 SRAP分析 SRAP引物设计参考Li和Qios[20]的方法,合成20个正向引物和20个反向引物,如表2所
示(由上海博彩生物科技有限公司合成),共组合成400对引物(表3)。
(1)应用Spool和Rpool对400对引物进行筛选。
PCR扩增体系为:总体积10μL,Taq酶0.5U,DNA25ng,25mmol/LMg
2+0.6μL,10×Buffer1.0μL,
2.5mmol/LdNTP0.8μL,2mmol/L引物1.0μL,ddH2O6μL(Taq酶、Mg
2+、10×Buffer、dNTP、均购自上海
博彩生物科技有限公司)。
PCR扩增反应在TC412型扩增仪(TECHNE公司,英国)中进行,扩增程序为:94℃预变性4min;94℃变性
1min,37℃退火1min,72℃延伸10s,5个循环;94℃变性1min,50℃退火1min,72℃延伸10s,35个循环;循环
结束后72℃延伸7min,4℃保存。
表2 犛犚犃犘标记的正反向引物序列
犜犪犫犾犲2 犛犲狇狌犲狀犮犲狊狅犳犛犚犃犘犳狅狉狑犪狉犱(犕犲)犪狀犱狉犲狏犲狉狊犲(犈犿)狆狉犻犿犲狉狊
编号Code 正向引物Forwardprimers 编号Code 反向引物Reverseprimers
Me1 5′TGAGTCCAAACCGGATA3′ Em1 5′GACTGCGTACGAATTCAA3′
Me2 5′TGAGTCCAAACCGGAGC3′ Em2 5′GACTGCGTACGAATTCTG3′
Me3 5′TGAGTCCAAACCGGACC3′ Em3 5′GACTGCGTACGAATTGAC3′
Me4 5′TGAGTCCAAACCGGACA3′ Em4 5′GACTGCGTACGAATTTGA3′
Me5 5′TGAGTCCAAACCGGTGC3′ Em5 5′GACTGCGTACGAATTAAC3′
Me6 5′TGAGTCCAAACCGGAGA3′ Em6 5′GACTGCGTACGAATTGCA3′
Me7 5′TGAGTCCAAACCGGACG3′ Em7 5′GACTGCGTACGAATTGAG3′
Me8 5′TGAGTCCAAACCGGAAA3′ Em8 5′GACTGCGTACGAATTGCC3′
Me9 5′TGAGTCCAAACCGGAAC3′ Em9 5′GACTGCGTACGAATTTCA3′
Me10 5′TGAGTCCAAACCGGAAT3′ Em10 5′GACTGCGTACGAATTCAT3′
Me11 5′TGAGTCCAAACCGGAAG3′ Em11 5′GACTGCGTACGAATTAAT3′
Me12 5′TGAGTCCAAACCGGTAG3′ Em12 5′GACTGCGTACGAATTTGC3′
Me13 5′TGAGTCCAAACCGGTTG3′ Em13 5′GACTGCGTACGAATTCGA3′
Me14 5′TGAGTCCAAACCGGTGT3′ Em14 5′GACTGCGTACGAATTATG3′
Me15 5′TGAGTCCAAACCGGTCA3′ Em15 5′GACTGCGTACGAATTAGC3′
Me16 5′TGAGTCCAAACCGGGAC3′ Em16 5′GACTGCGTACGAATTACG3′
Me17 5′TGAGTCCAAACCGGGTA3′ Em17 5′GACTGCGTACGAATTTAG3′
Me18 5′TGAGTCCAAACCGGGGT3′ Em18 5′GACTGCGTACGAATTTCG3′
Me19 5′TGAGTCCAAACCGGCAG3′ Em19 5′GACTGCGTACGAATTGTC3′
Me20 5′TGAGTCCAAACCGGCAT3′ Em20 5′GACTGCGTACGAATTGGT3′
86 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.2
表3 20个正向引物和20个反向引物组合序列编号表
犜犪犫犾犲3 犛犲狉犻犪犾狀狌犿犫犲狉狊狅犳犛犚犃犘犳狅狉狑犪狉犱(犕犲)犪狀犱狉犲狏犲狉狊犲(犈犿)狆狉犻犿犲狉狊
引物
Primer
Me1 Me2 Me3 Me4 Me5 Me6 Me7 Me8 Me9 Me10 Me11 Me12 Me13 Me14 Me15 Me16 Me17 Me18 Me19 Me20
Em1 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20
Em2 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40
Em3 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60
Em4 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80
Em5 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100
Em6 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120
Em7 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140
Em8 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160
Em9 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180
Em10181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200
Em11201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220
Em12221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240
Em13241 242 243 244 245 246 247 248 249 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260
Em14261 262 263 264 265 266 267 268 269 270 271 272 273 274 275 276 277 278 279 280
Em15281 282 283 284 285 286 287 288 289 290 291 292 293 294 295 296 297 298 299 300
Em16301 302 303 304 305 306 307 308 309 310 311 312 313 314 315 316 317 318 319 320
Em17321 322 323 324 325 326 327 328 329 330 331 332 333 334 335 336 337 338 339 340
Em18341 342 343 344 345 346 347 348 349 350 351 352 353 354 355 356 357 358 359 360
Em19361 362 363 364 365 366 367 368 369 370 371 372 373 374 375 376 377 378 379 380
Em20381 382 383 384 385 386 387 388 389 390 391 392 393 394 395 396 397 398 399 400
扩增产物的检测:SRAP-PCR反应结束后,在扩增产物中加入2μL6×Loadingbuffer混匀,用10%的聚
丙烯酰胺凝胶,1×TBE电极缓冲液,250V电压进行电泳分析约2.0h(DYY8B型电泳仪,JYSCZ6型电泳槽,
北京六一)。然后银染:360mL水+40mL乙醇+2mL冰乙酸的固定液固定12min,400mL水+0.8gAgNO3
溶液染色,在摇床上放置12min;用蒸馏水冲洗1~2次,加入400mL水与10%硫代硫酸钠80μL,稍加晃动约
30s,最后置于4mL甲醛+6gNaOH+400mL水的染色液中,在摇床上放置约20~30min至带清楚为止,最
后进行拍照记录,分析结果。应用Spool和Rpool对400对引物进行筛选,每对引物重复扩增2次。
(2)应用S1pool和R1pool对(1)中筛选出的引物进一步筛选。
依照以上的操作方法,以日本结缕草种内耐盐两极端材料的DNA对(1)中筛选的具有特异带的引物进行进
一步筛选,每对引物重复扩增2次。
(3)应用建池群体各单株DNA的SRAP分析验证。
通过建池的各单株DNA,即5份极端敏盐材料(No.1~5)和7份极端耐盐材料(No.6~12),分别对以上经
过筛选获得的具有耐盐特异带的引物进行验证,以获得与结缕草属植物耐盐性紧密相关的SRAP分子遗传标
记,每对引物重复验证2次。
2 结果与分析
2.1 基因组总DNA质量的检测
基因组总DNA电泳检测结果如图1所示(λDNA为50ng/μL),基因组总DNA条带明亮,谱带整齐,无其他
杂带,说明提取的DNA量较多,DNA完整无降解。然后加适量TE,将其稀释至50ng/μL,再次检测结果如图2
所示(λDNA为50ng/μL),12份材料的基因组总DNA谱带整齐均一,亮度一致,符合试验要求,最后置于冰箱
-20℃储存备用。
96第18卷第2期 草业学报2009年
2.2 SRAP标记分析
2.2.1 应用Spool和Rpool的DNA对400对引物进行筛选 以Spool、Rpool两个基因池DNA为模板,对
400对引物进行PCR扩增,结果显示(图3),有368对引物都扩增出清晰的条带,占引物组合的92%,扩增产物大
小为100~800bp不等,另外的32对引物未扩增出任何产物。通过分析耐盐多态性的引物,368对引物中总共有
111对表现出耐盐池Rpool具有特异带,而敏盐池Spool无该特异带,而且带型清晰稳定,重复性比较好,说明
这111对引物中可能存在与结缕草属植物耐盐基因相关的遗传标记。
图1 基因组总犇犖犃质量的检测
犉犻犵.1 犈犾犲犮狋狉狅狆犺狅狉犲狊犻狊狅犳犵犲狀狅犿犻犮犇犖犃
图2 稀释后基因组总犇犖犃质量的检测
犉犻犵.2 犈犾犲犮狋狉狅狆犺狅狉犲狊犻狊狅犳犱犻犾狌狋犻狅狀狅犳狋犺犲犵犲狀狅犿犻犮犇犖犃
图3 361~384号18个引物组合在耐盐两极端材料犇犖犃间的多态性
犉犻犵.3 犘狅犾狔犿狅狉狆犺犻犮犫犪狀犱狊狅犳狋犺犲狆狉犻犿犲狉狊犖狅.361-384犫犲狋狑犲犲狀犛狆狅狅犾犪狀犱犚狆狅狅犾
奇数为SpoolDNA池TheoddnumberswereSpool,偶数为RpoolDNA池TheevennumberswereRpool,M:Marker
07 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.2
2.2.2 进一步对以上筛选出的引物进行种内筛选 为了排除结缕草种或品种间基因型本身差异对试验研究的
影响,应用S1pool和R1pool的DNA对以上(1)中筛选出的具有特异带引物再次进行BSA-SRAP标记分析,
电泳结果显示(图4),在以上筛选获得的111对引物中,共有22对引物扩增出与耐盐性相关的特异带,即Rpool
具有特异带而Rpool无该特异带,其多态性引物占19.82%。由此可见,结缕草属植物种或品种间具有非常大的
基因型差异,该结果排除了种或品种间基因型差异导致出现特异条带的影响,从而提高了标记筛选效率和获得目
的条带的准确性,可进一步分析获得与耐盐性紧密相关的特异带。
2.2.3 两极端耐盐性群体各单株的SRAP验证分析 通过建池群体的各单株DNA,即5份极端敏盐材料(No.
1~5)和7份极端耐盐材料(No.6~12),以极端耐盐材料都具有同一特异带而极端敏盐材料都没有该特异带为
依据,分别对以上(2)中的获得的22对引物进行SRAP标记分析。
结果显示,仅有7对引物最终符合筛选要求(图5~7),即在材料No.6~12中具有该特异带而材料,No.1~
5则无该特异带,这7对引物分别是 Me9Em4、Me9Em18、Me13Em18、Me5Em20、Me14Em7、Me6Em17、
Me2Em18,共扩增出37个位点,平均每个引物扩增5.4个位点,其中共有10个耐盐多态性位点,占总扩增位点
的29.7%(表4),每一对引物都符合筛选要求,证明了这7对引物扩增位点是与结缕草属植物耐盐基因紧密相关
的SRAP分子遗传标记,依据扩增条带的大小分别命名为:Me9Em4260、Me9Em18720、Me13Em18500、Me5
Em20180、Me14Em7220、Me6Em17600、Me2Em18260。
3 讨论
植物的耐盐性是一个极其复杂的性状,既受到环境的影响,又受植物发育时间和空间的限制,研究发现许多
植物体存在抗盐主效基因,因此通过寻找与耐盐主效基因紧密联系的分子标记,对于改善植物的抗盐性是可行且
十分必要的。
目前,常用的分子标记有RAPD,AFLP(amplifiedfragmentlengthpolymorphism,扩增片段长度多态性),
SSR,ISSR(intersimplesequencerepeat)等,这些分子标记已经在许多植物体抗盐基因研究中得到了成功应用,
图4 11个引物在种内耐盐两极端材料间的犇犖犃多态性
犉犻犵.4 犜犺犲狆狅犾狔犿狅狉狆犺犻犮犫犪狀犱狊狅犳狋犺犲狆狉犻犿犲狉狊犫犲狋狑犲犲狀犛狆狅狅犾犪狀犱犚狆狅狅犾
奇数为S1pool的扩增结果 TheoddnumberswereS1pool,偶数为R1pool的扩增结果 TheevennumberswereR1pool,M:Marker,引物对
Primers:Me8Em14、Me12Em14、Me18Em14、Me20Em14、Me5Em15、Me9Em15、Me12Em15、Me20Em15、Me3Em16、Me6Em16、Me9Em16
17第18卷第2期 草业学报2009年
图5 1~12,13~24分别为材料犖狅.1~12各单株犇犖犃对引物 犕犲9犈犿4,犕犲9犈犿18的扩增结果
犉犻犵.5 犖狅.1-12,13-24犻狀犱犻犮犪狋犲犱狋犺犲犪犿狆犾犻犳狔犻狀犵狉犲狊狌犾狋狊狅犳狆狉犻犿犲狉狊犕犲9犈犿4,犕犲9犈犿18狌狊犻狀犵狋犺犲犿犪狋犲狉犻犪犾狊犖狅.1-12
箭头所指为扩增特异条带。下同 Thearrowheadindicatedthepolymorphicbands.Thesamebelow
图6 1~12,13~24分别为材料犖狅.1~12各单株犇犖犃对引物 犕犲13犈犿18,犕犲5犈犿20的扩增结果
犉犻犵.6 犖狅.1-12,13-24犻狀犱犻犮犪狋犲犱狋犺犲犪犿狆犾犻犳狔犻狀犵狉犲狊狌犾狋狊狅犳狆狉犻犿犲狉狊犕犲13犈犿18,犕犲5犈犿20狌狊犻狀犵狋犺犲犿犪狋犲狉犻犪犾狊犖狅.1-12
然而,RAPD稳定性较差,SSR引物的开发成本很高,AFLP技术虽然多态性高,但假阳性高且操作复杂,也使其
应用受到限制。而SRAP分子标记技术是新发展的技术方法,其引物设计简单,具有通用性,通过正向引物和反
向引物的自由组合,可以在较少的引物基数中进行多种组合,提高了引物的使用率,大大降低成本,而且较长的引
物序列(17~18bp)和较高的退火温度保证了扩增结果的稳定性,扩增过程中采用复性变温扩增法,较低的退火
温度(35℃)有利于引物与DNA靶位点结合,随后的循环中退火温度升到50℃,保证前5个循环的扩增产物在余
下的循环中进行指数扩增,提高扩增条带的重复性,使用聚丙烯酰胺凝胶电泳进行检测,提高了检测效率。与使
用频率较高的AFLP标记和RAPD标记相比,SRAP标记不仅具有RAPD简单快捷之优点,同时还具有AFLP
的稳定性和多态性,是简单又经济、有效又可靠的分子标记系统。
27 ACTAPRATACULTURAESINICA(2009) Vol.18,No.2
图7 1~12,13~24,25~36分别为材料犖狅.1~12各单株犇犖犃对引物 犕犲14犈犿7,犕犲6犈犿17,犕犲2犈犿18的扩增结果
犉犻犵.7 犖狅.1-12,13-24,25-36犻狀犱犻犮犪狋犲犱狋犺犲犪犿狆犾犻犳狔犻狀犵狉犲狊狌犾狋狊狅犳狆狉犻犿犲狉狊犕犲14犈犿7,
犕犲6犈犿17犪狀犱犕犲2犈犿18狌狊犻狀犵狋犺犲犿犪狋犲狉犻犪犾狊犖狅.1-12
表4 耐盐多态性引物及其扩增带数
犜犪犫犾犲4 犘狅犾狔犿狅狉狆犺犻犮狆狉犻犿犲狉狊狅犳狊犪犾狋狋狅犾犲狉犪狀犮犲犪狀犱狋犺犲犻狉犪犿狆犾犻犮犪狋犻狅狀犫犪狀犱狊
引物名称
Primernames
引物序列
Primersequences
扩增总带数
Amplicationbands
耐盐性多态性带数
Polymorphicbandsofsalttolerance
Me9Em4 5′TGAGTCCAAACCGGAAC3′
5′GACTGCGTACGAATTTGA3′
7 2
Me9Em18 5′TGAGTCCAAACCGGAAC3′
5′GACTGCGTACGAATTTCG3′
3 1
Me13Em18 5′TGAGTCCAAACCGGTTG3′
5′GACTGCGTACGAATTTCG3′
5 1
Me5Em20 5′TGAGTCCAAACCGGTGC3′
5′GACTGCGTACGAATTGGT3′
6 2
Me14Em7 5′TGAGTCCAAACCGGTGT3′
5′GACTGCGTACGAATTGAG3′
6 2
Me6Em17 5′TGAGTCCAAACCGGAGA3′
5′GACTGCGTACGAATTTAG3′
4 1
Me2Em18 5′TGAGTCCAAACCGGAGC3′
5′GACTGCGTACGAATTTCG3′
6 1
合计Total 37 10
据植物抗逆性研究方面的报道,应用SRAP技术已经在小麦抗叶锈病基因、抗白粉病基因等领域得到成功
标记[28,29]。为了寻找抗盐基因分子标记,本研究总共筛选了400对引物,有368对引物都扩增出100~800bp不
等的清晰条带,占引物组合的92%,其中共有111对表现出耐盐特异带,而且带型清晰稳定,重复性比较好,可见
SRAP标记技术应用于结缕草属植物研究可以获得非常好的结果。由于不同结缕草属植物的种或品种间基因型
存在一定差异,因此在筛选具有耐盐特异带的引物时还必须考虑这种差异对试验结果的影响,通过日本结缕草种
内耐盐多态性进一步对多态性引物进行筛选,在111对引物中总共有22对表现出种内耐盐特异带,占耐盐多态
性引物组合的20%,其余80%是由于种间基因型差异所导致的,也证明了结缕草属植物种间基因变异非常大,因
37第18卷第2期 草业学报2009年
此在进行分子研究时必须考虑其影响,才能最终获得可靠的结果。
本研究首次应用SRAP分子标记技术对结缕草属植物耐盐性进行了遗传标记分析,通过混合集群分析法,
最终筛选获得7个与结缕草属植物耐盐基因紧密相关的SRAP分子标记,这说明了结缕草属植物的耐盐性存在
主效基因,同时耐盐标记的获得,为结缕草属植物的耐盐性鉴定提供一种快速有效的耐盐性鉴定方法,从而促进
结缕草属植物耐盐性分子标记辅助育种的进程,也为结缕草属植物耐盐基因的定位、克隆及其测序分析奠定了良
好的基础。
4 结论
4.1 获得结缕草SRAP-PCR扩增优化体系
PCR扩增体系为总体积10μL,Taq酶0.5U,DNA25ng,25mmol/LMg
2+0.6μL,10×Buffer1.0μL,2.5
mmol/LdNTP0.8μL,2mmol/L引物1.0μL,ddH2O6μL。
4.2 获得7个与结缕草属植物耐盐基因紧密相关的SRAP分子遗传标记,分别为:Me9Em4260、Me9Em18720、
Me13Em18500、Me5Em20180、Me14Em7220、Me6Em17600和 Me2Em18260。
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犐犱犲狀狋犻犳犻犮犪狋犻狅狀狅犳犛犚犃犘犿狅犾犲犮狌犾犪狉犿犪狉犽犲狉狊犾犻狀犽犲犱狋狅狊犪犾狋狋狅犾犲狉犪狀犮犲犻狀犣狅狔狊犻犪犵狉犪狊狊犲狊
CHENXuan1,GUOHailin1,XUEDandan2,ZHENGYiqi2,LIUJianxiu1
(1.InstituteofBotany,JiangsuProvinceandChineseAcademyofScience,Nanjing210014,China;
2.ColegeofHorticulture,NanjingAgriculturalUniversity,Nanjing210095,China)
犃犫狊狋狉犪犮狋:Inthispaper,bulkedsegregantanalysiswasusedtoidentifySRAPmolecularmarkerslinkedtosalt
tolerancein犣狅狔狊犻犪grassesusingtwosalttolerant,extremetypesofDNApools.From400pairsofSRAP
primercombinations,111werefoundwithpolymorphicbands.Thesewerefurtherscreenedusingtwoextreme
salttolerantsamplesof犣狅狔狊犻犪犼犪狆狅狀犻犮犪and22pairsofpolymorphismprimercombinationswereselected.Fi
naly,theprimercombinationswithspecificbandswereverifiedusingsalttolerantindividualsand7SRAPmo
lecularmarkerscloselylinkedtosalttolerancewereobtained.Basedonthesizeoftheamplifiedbandsthey
werenamed:Me9Em4260,Me9Em18720,Me13Em18500,Me5Em20180,Me14Em7220,Me6Em17550,Me2
Em18260.Thisresearchwilacceleratezoysiagrassmarkerassistedselectionbreedingandlaythefoundationfor
salttolerantgenecloning.
犓犲狔狑狅狉犱狊:犣狅狔狊犻犪;salttolerance;SRAPmolecularmarkers
57第18卷第2期 草业学报2009年