采用ISSR技术对41份枇杷属植物材料进行分类和遗传多样性研究。从100条引物中筛选出20条引物共产生436条带,其中多态性带392条,占89.9%。平均有效等位基因数为1.3,平均Nei’s基因多样性指数为 0.208 5,平均Shannon信息指数为0.332 3,表明枇杷属植物中具有较丰富的遗传多样性。发现特异性条带33个,但并未发现春季开花或秋冬开花的特异标记,所用ISSR标记分析枇杷属植物的亲缘关系所得聚类结果表明,开花时期不能作为枇杷属植物的分类依据。相似系数0.722可将41份枇杷属植物分为野生类群和栽培类群,而栽培品种却不能按单一性状进行聚类。对枇杷属植物的分类方法进行讨论。
The genetic diversity of Eriobotrya was analyzed by ISSR markers. Twenty primers selected from 100 candidates were applied to the amplification which produced 436 bands. Of them 392 bands (89.9%) were polymorphic. The average effective number of alleles, Nei’s gene diversity and Shannon’s information index were 1.3, 0.208 5 and 0.332 3, respectively, suggesting that the accessions was comparatively great genetic diversity. There were 33 specific markers, but no specific markers for spring florescence or autumn-winter florescence were found. The spring florescence accessions could not be clustered to one group according to the dendrogram, suggesting that it might be inappropriate to use florescence as a criterion for the classification of Eriobotrya. The 41 loquat accessions could be divided into wild type and cultivated type with the similarity coefficient of 0.722, while the cultivated type could not be further classified according to a single trait. Based on the data, a discussion was made on the classification methods of Eriobotrya.
全 文 :第 !" 卷 第 ! 期 /U >(0"H"*(+,F
# $ % $ 年 ! 月
林 业 科 学
&’()*+(, &(-.,) &(*(’,)
./01 !",*/1 !
,234,# $ % $
枇杷属植物遗传多样性的 (&&5分析
王永清% 6 付6 燕# 6 杨6 芩7 6 罗6 楠% 6 邓群仙% 6 严6 娟% 6 曾建国! 6 阮光伦8
(%1 四川农业大学林学园艺学院 6 雅安 "#8$%!;#1 黔东南民族职业技术学院植物组培中心 6 凯里 88"$$$;
71 凯里学院环境与生命科学学院 6 凯里 88"$%%;!1 成都市龙泉驿区农村发展局 6 成都 "%$%$$;
81 重庆市涪陵区果品办公室 6 重庆 !$9$$$)
摘 6 要:6 采用 (&&5 技术对 !% 份枇杷属植物材料进行分类和遗传多样性研究。从 %$$ 条引物中筛选出 #$ 条引物
共产生 !7" 条带,其中多态性带 7:# 条,占 9:1 :;。平均有效等位基因数为 %1 7,平均 *<=’> 基因多样性指数为
$1 #$9 8,平均 &?@AA/A 信息指数为 $1 77# 7,表明枇杷属植物中具有较丰富的遗传多样性。发现特异性条带 77 个,
但并未发现春季开花或秋冬开花的特异标记,所用 (&&5 标记分析枇杷属植物的亲缘关系所得聚类结果表明,开花
时期不能作为枇杷属植物的分类依据。相似系数 $1 B## 可将 !% 份枇杷属植物分为野生类群和栽培类群,而栽培品
种却不能按单一性状进行聚类。对枇杷属植物的分类方法进行讨论。
关键词:6 枇杷属;(&&5;分类;遗传多样性
中图分类号:&B%91 !";&B%91 !:6 6 6 文献标识码:,6 6 6 文章编号:%$$% C B!99(#$%$)$! C $$!: C $:
收稿日期:#$$9 C %# C 7$。
基金项目:四川省“十一五”农作物育种攻关项目(#$$"DEFF C $B C %$)。
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6 6 枇 杷 属( >(0"H"*(+,)植 物 属 于 蔷 薇 科
(5/>@Q<@<)苹果亚科(^@0/=R<@<),原产中国( -=A $*
,#F,%:::),是我国主要果木类经济树种(胡芳名等,
#$$")。枇杷属植物约有 7$ 种,主要分布于亚洲亚
热带和温带地区,其中原产于中国的有 #% 个种(包
括种、变种和变型)(林顺权等,#$$!)。
研究枇杷属植物遗传多样性和分类对枇杷属植
物种质资源保护、遗传改良和种质创新及新品种培
育具有重要意义。关于枇杷属植物遗传多样性的研
究已有一些报道,但直到近年才有少量分子生物学
方面的研究报道,其结论也不尽一致。例如,潘新法
等(#$$#)、孟祥勋等(#$$7)对不同枇杷品种的基因
组 M*, 进行 5,_M 分析,结论是不同枇杷品种基因
型间存在着丰富的遗传多样性;蔡礼鸿等(#$$8)采
用等位酶和基因型指纹分析法研究普通枇杷
(>(0"H"*(+, I,D"-01,)及 ! 个野生近缘种,也表明有
丰富的遗传多样性;而 ]@R 等( #$$7)采用
5,_M 研究来自西班牙、日本、意大利和葡萄牙的普
林 业 科 学 !" 卷 #
通枇杷材料,却发现它们的遗传多样性很窄。关于
枇杷属植物分类,同样存在着争议。章恢志等
($%%&)根据开花时期将原产中国的枇杷属植物分
为春季开花类型和秋冬开花类型,但杨向晖等
(’&&())对此提出了质疑,认为以开花时期作为枇
杷属植物分类的依据值得商榷。大渡河枇杷( !"
#$%&’%()* *)+, (+(,&)&*%*)的分类地位也是迄今为止
悬而未决的问题。章恢志等($%%&)将其定为变种,
而唐蓓($%%()通过核型及过氧化物同工酶分析,认
为它 可 能 来 源 于 普 通 枇 杷 和 栎 叶 枇 杷( !"
#$%&’%()*)的杂种,杨向晖等(’&&(-)也支持大渡河
枇杷可能是普通枇杷与栎叶枇杷的杂交种的观点。
此外,传统的枇杷品种分类有依生态类型划分、依果
肉颜色划分、依果型划分、依用途划分、依成熟期划
分、依经济地位划分(邱武陵等,$%%"),.)/0102 等
(’&&&)还提出将枇杷品种按地理来源分为中国类
型和日本类型。因此,要澄清枇杷属植物遗传多样
性和分类上存在的问题,还需要开展更多的研究。
3445( 6170+ 2689:0 20;<01=0 +090)72,即简单重复
序列区间)利用人工合成的 $( > ’! 个核苷酸重复序
列作为引物,在引物的 ?’端或 @’端加上 ’ > ! 个随
机选择的简并核苷酸,对传统的 445 之间的 ABC
序列进行扩增,而不是扩增 445 本身( D60E60F6=G )-
+.",$%%!)。与 445 相比,3445 不需要预先获知序列
信息,操作简单;不需要酶切,其成本比 CHIJ 低;由
于重复序列在基因组中是变异最快的成分,又由于
3445 的引物比 5CJA 的引物($& 碱基)更长,可以
使用更高的退火温度(!@ > "& K),所以 3445 比
5CJA 拥有更高的重复性和可靠性。近年来,3445
技术已在芒果(/+&0%1)$+ %&(%2+)(L6)/7MN1O )- +.",
$%%%;王家保等,’&&()、梨(34$,* 2’55,&%*)(I<62)
)- +.",’&&$)、葡萄(6%-%* )(PN+01N )- +.",$%%Q;吴子
龙等,’&&")等多种果树上得到了广泛应用,证明其
结果稳定可靠,是研究果树植物遗传多样性和种质
资源鉴定的有效手段;但在枇杷属植物中的应用仅
见很少初步研究报道(R< )- +.",’&&";S< )- +.",
’&&")。本研究运用 3445 技术对 !$ 份枇杷属植物
材料进行分类和遗传多样性研究,旨在从分子水平
上为 澄 清 枇 杷 属 植 物 的 上 述 问 题 提 供 更 多
的依据。 # #
$# 材料与方法
!" !# 材料
试验材料采自华南农业大学枇杷种质资源圃、
四川省成都市龙泉驿区、四川省井研县和四川农业
大学园艺植物生物技术研究中心枇杷种质资源圃,
供试材料的种、品种(系)名称及原产地见表 $。采
集新梢未展开的嫩叶,用冰壶保存带回实验室,置于
T (& K冰箱中备用。
表 !# 试验材料
$%&’ !# $() *%+),-%./ 0/)1 -2 +() /+013
编号
BN,
种、品种(系)
490=602,=<:76*)+( :610)
原产地
U+6O61
$ 窄叶枇杷 # !" 7)&$4% 中国 VM61)
’ 台湾枇杷 # !" ()1.)8+ 中国 VM61)
?
台湾枇杷恒春变种 #
!" ()1.)8+ *)+, 9’*7,&)&*%*
中国 VM61)
! 南亚枇杷 # !" :)&0+.)&*%* 中国 VM61)
@ 广西枇杷 # !" 9;+&0*%)&*%* 中国 VM61)
" 香花枇杷 # !" 1$+0$+&* 中国 VM61)
( 栎叶枇杷 # !" #$%&’%()* 中国 VM61)
Q 大渡河枇杷 # !" #$%&’%()* *)+, (+(,&)&*%* 中国 VM61)
% ‘美满’# !" <+#’&%2+‘P068)1’ 中国 VM61)
$& ‘龙泉 @ 号’# !" <+#’&%2+‘IN1O;<)1 @’ 中国 VM61)
$$ ‘洛阳青’# !" <+#’&%2+‘I
$? ‘金钟’# !" <+#’&%2+‘ Y61GMN1O’ 中国 VM61)
$! ‘大五星’# !" <+#’&%2+‘A)F
$" ‘田中’# !" <+#’&%2+‘[)1)E)’ 中国 VM61)
$( ‘伍桥’# !" <+#’&%2+‘R<;6)N’ 日本 Y)9)1
$Q ‘房光’# !" <+#’&%2+‘H)1OO<)1O’ 日本 Y)9)1
$% ‘有间’# !" <+#’&%2+‘\N<]6)1’ 日本 Y)9)1
’& ‘长崎’# !" <+#’&%2+‘B)O)2)E6’ 日本 Y)9)1
’$ ‘改良田中’# !" <+#’&%2+‘^9[)1)E)’ 日本 Y)9)1
’’ ‘理见’# !" <+#’&%2+‘I6]6)1’ 日本 Y)9)1
’? ‘有永’# !" <+#’&%2+‘\N2M6’ 日本 Y)9)1
’! ‘茂木’# !" <+#’&%2+‘PNO6’ 日本 Y)9)1
’@ ‘汤川’# !" <+#’&%2+‘\NE)F)’ 日本 Y)9)1
’" ‘大房’# !" <+#’&%2+‘U-<2)’ 日本 Y)9)1
’( ‘解放钟’# !" <+#’&%2+‘ Y60_)1OGMN1O’ 中国 VM61)
’Q ‘白玉’# !" <+#’&%2+‘.)6W<’ 中国 VM61)
’% ‘川农 $ 号’# !" <+#’&%2+‘VM<)11N1O $’ 中国 VM61)
?& ‘川农 ’ 号’# !" <+#’&%2+‘VM<)11N1O ’’ 中国 VM61)
?$ ‘C:O0+60’# !" <+#’&%2+‘C:O0+60’ 西班牙 49)61
?’ ‘ 37)16)N’# !" <+#’&%2+‘ 37)16)N’ 意大利 37):W
?? ‘ Y)*60+61’# !" <+#’&%2+‘ Y)*60+61’ 西班牙 49)61
?! ‘.6)1=N’# !" <+#’&%2+‘.6)1=N’ 意大利 37):W
?@ ‘黄金块’# !" <+#’&%2+‘‘N:/01 B
?( ‘泸州 " 号’# !" <+#’&%2+‘I
?% ‘早红 ! 号’# !" <+#’&%2+‘D)NMN1O !’ 中国 VM61)
!& ‘华宝 ’ 号’# !" <+#’&%2+‘X<)-)N ’’ 中国 VM61)
!$ ‘川农 ? 号’# !" <+#’&%2+‘VM<)11N1O ?’ 中国 VM61)
!" 4# 567 提取
参照刘月学等(’&&@)V[C. !蛋白酶 a 法略有
改动,提取物用 $&& !I 去离子水溶解,核酸蛋白仪
测定 ABC 的浓度和纯度,并用 &b Q c琼脂糖凝胶电
泳检测其完整性,T ’& K保存。
!" 8# 引物选择
所用引物为加拿大哥伦比亚大学公布的第 $&
套 3445 引物,由上海生物工程有限公司合成。
&@
! 第 " 期 王永清等:枇杷属植物遗传多样性的 #$$% 分析
!" #$ %&’ 扩增
&’% 扩增总体积为 () !*,包括 +, -. 模板
/01,2, 3 &’% 456678 (9 ) !*,(9 , ::;<·* = 2 >.’<(,
,9 2) ::;<·* = 2 ?0@&A,,9 B !:;<·* = 2 引物,29 ) C
!"# 酶。&’% 反应在 &@’D(,, 型基因扩增仪(美国
E#FD%1/ 公司)中进行。扩增程序为:G" H预变性
) :I-;G" H变性 2 :I-,退火 J, A,J( H 延伸 29 )
:I-,", 个循环后再 J( H延伸 J :I-," H保存。扩
增产物用 29 )K 琼脂糖凝胶电泳 ( L,溴化乙锭染
色,$M-.7-7 凝胶成像仪观察拍照。
!" ($ 数据统计与分析
电泳图谱中的每一条带均代表了引物与模板
/01 互补的 2 对结合位点,可记为 2 个分子标记。
每个反应重复 ( 次,以 ( 次重复中稳定出现的扩增
带作为统计对象,有电泳带记为 <,无电泳带记为 ,,
形成 , N < 矩 阵 图 输 入 计 算 机。利 用 0@$O$PQ
((9 2,)软件进行分析,相似系数采用 /IQ7 系数,最
后用 C&R>1 方法聚类(姜静等,(,,()。采用
&F&RS0SB( 计算有效等位基因数($ 7),$LT--;- 信
息指数( %)与 07I’A 基因多样性指数(&)(O7L ’(
")*,2GGJ)。
(! 结果与分析
)" !$ 扩增结果
从 2,, 条 #$$% 引物中筛选出多态性效果好的
(, 条引物用于 #$$% 扩增。选出的 (, 条引物序列
及其扩增结果列于表 (。供试引物共扩增出了 "B+
个 /01 片段,平均每个引物获得 (29 U 条带,其中多
态性位点 BG( 个,占 UG9 GK。扩增条带最多的引物
为 CE’U,J 和 CE’UB+,均有 (+ 条扩增带;CE’U2"
扩增带最少,为 2( 条。CE’U)+ 和 CE’UGG 扩增的
多态性百分率最高,为 2,,K,而 CE’U2" 扩增的多
态性百分率最低,为 )U9 BK。扩增出的 /01 片段
大多在 (,, V 2 ),, 4P。所有供试材料具有相同的主
扩增带,多态性表现在次扩增带上。
)" ) *++’ 特异性标记
在本研究中,(, 条引物共产生了 BB 条特异性
条带,图 2 为引物 CE’U22 和 CE’UG) 对 "2 份枇杷
属植物材料基因组 /01 扩增带型,表 B 所列为具有
#$$% 特异性条带的种、品种(系)。可以看出,窄叶
枇杷的特异性标记最多,为 + 条,其次为台湾枇杷,
为 ) 条,栎叶枇杷 B 条,广西枇杷 ( 条,南亚枇杷、台
湾枇杷恒春变种、香花枇杷和大渡河枇杷各 2 条。
普通枇杷中只有部分品种(系)具特异性标记,其中
‘伍桥’、‘解放钟’、‘白玉’和‘川农 B 号’各 ( 条,
‘洛阳青’、‘房光’、‘川农 ( 号、‘泸州 + 号’和‘黄
金块’各 2 条。此外,还观察到特异性缺失带,如窄
叶枇杷在 CE’UU, 2 ,,, 4P、台湾枇杷在 CE’U2)
",, V ),, 4P、南亚枇杷在 CE’U"2 J,, 4P 各有 2 条
缺失带。
表 )$ *++’ 分析中优选的 ), 条引物的扩增结果!
-./0 )$ -12 .3456768.96:; <2=>59= :7 912 ), 4<632<=
>=2? 7:< *++’ .;.5@=6=
引物
&8I:78
序列 $7W57-Q7
()X—BX)
$4 $P4 + P4 N K
CE’U,J
CE’U2,
CE’U22
CE’U2"
CE’U2)
CE’UB"
CE’UB)
CE’UB+
CE’U",
CE’U"2
CE’U"(
CE’U)+
CE’U)J
CE’U+"
CE’UJB
CE’UJ+
CE’UU,
CE’UU2
CE’UG)
CE’UGG
总计 @;YT<
(1@)U R
(R1)U @
(R1)U ’
(’@)U 1
(’@)U R
(1R)U R@@
(1R)U R@’
(1R)U R@1
(R1)U R@@
(R1)U R@’
(R1)U R@R
(1’)U R@1
(1’)U R@R
(1@R)+
(R1’1)"
(R1@1)((R1’1)(
(RR1R1)B
(RRR@R)B
1R1R@@RR@1
R’@’@@R1@’
’1@RR@R@@RR
@’1@@R@@’’1
!
(+
(B
(,
2(
2G
()
(,
(+
()
(2
(B
2J
("
2U
(,
((
(2
("
()
()
"B+
()
2G
2U
J
2J
(B
2+
("
((
2J
(2
2J
(B
2+
2U
2G
2G
((
("
()
BG(
G+9 (
U(9 +
G,9 ,
)U9 B
UG9 )
G(9 ,
U,9 ,
G(9 B
UU9 ,
U,9 G
G29 B
2,,9 ,
G)9 U
UU9 G
G,9 ,
U+9 "
G,9 )
G29 J
G+9 ,
2,,9 ,
UG9 G
! ! "$4:扩增带数 05:478 ;6 T:P
从表 " 可以看出,"2 份枇杷属植物材料间的相
似系数为 ,9 +(2 + V ,9 G2, +,平均相似系数,9 JJ, B。
其中‘伍桥’和‘长崎’之间的相似系数最大,为
,9 G2, +;窄叶枇杷和‘房光’之间的相似系数最小,
为 ,9 +(2 +。野生资源与各栽培品种(系)之间的平
均相似系数都较小,其中台湾枇杷与栽培品种平均
相似系数最小,为 ,9 +JG U,大渡河枇杷与各栽培品
种之间的相似系数最大,为 ,9 J)" U。
)" #$ 遗传多样性
从表 ) 看出,同一引物组合所检测的不同位点
的遗传多样性程度存在较大差异。"2 份枇杷材料
的平均有效等位基因数为 29 B,平均 07I’A 基因多样
2)
! 第 " 期 王永清等:枇杷属植物遗传多样性的 #$$% 分析
为 &’( )*和 &+( ,*),说明谱带的叠加是由于杂交
的缘故,而不是来源于共同的祖先,这与杨向晖等
(’--./)的结果相一致。此外,#$$% 扩增出的特异
性条带表明,栎叶枇杷和普通枇杷的特异性扩增带
在大渡河枇杷中均存在(如栎叶枇杷在 012+.34’--
/5、普通枇杷在 &-- /5 和 "6- /5 左右的特异性扩增
带均在大渡河枇杷中出现),大渡河枇杷能囊括栎
叶枇杷和普通枇杷的特异性条带,而后二者却不能
分别囊括其他二者的特异性条带。 #$$% 标记是显
性标记,根据后代中含有父本和母本的特异性带,可
以确定杂种(王红霞等,’--3),这进一步支持了相
似系数与待定杂种谱带叠加性分析的结果。而唐蓓
(,)).)的核型分析结果也表明大渡河枇杷既有 &7
型(同普通枇杷),也有 ’7 型(同栎叶枇杷),这可能
是 8, 代自交后产生广泛分离的 8’ 代,在 8’ 代中出
现了类似于双亲的表型。
综上所述,本研究的多方面的证据均表明,大渡
河枇杷可能起源于普通枇杷和栎叶枇杷的杂种,这
与唐蓓( ,)).)的同工酶和核型分析、杨向晖等
(’--.)的 %79: 和 78;9 分析的结果相一致。
参 考 文 献
蔡礼鸿,李作洲,黄文宏,等 < ’--6< 枇杷属植物等位酶遗传变异及品
种基因型指纹 <武汉植物学研究,’&(6):"-3 = ",3<
陈义挺,赖钟雄,陈菁瑛,等 < ’--.< 36 份枇杷种质资源的 %79: 分
析 <热带作物学报,’+(,):36 = .,<
胡芳名,谭晓风,刘惠民 < ’--3<中国主要经济树种栽培与利用 <北京:
中国林业出版社,’&" = ’"3<
姜 ! 静,杨传平,刘桂丰,等 < ’--’< 利用 %79: 标记技术对桦树种间
亲缘关系的分析 <林业科学,&+(,):,6" = ,63<
李晓林,江宁拱,蒋建国 < ,))’<四川枇杷属 !"#$%$&"’( ;>?@A 植物种间
亲缘关系探讨 <西南农业大学学报,,"(3):6&) = 6"’<
林顺权,杨向晖,刘成明,等 < ’--"<中国枇杷属植物自然地理分布 < 园
艺学报,&,(6):63) = 6.&<
刘月学,杨向晖,林顺权 < ’--6< 枇杷属植物基因组 :B7 提取方法的
改进和应用 <果树学报,’’(’):,+’ = ,+6<
孟祥勋,潘新法,曹广力,等 < ’--&<枇杷栽培品种的随机扩增 :B7 多
态性(%79:)研究 <生物技术通报,("):&& = &.<
潘新法,孟祥勋,曹广力,等 < ’--’< %79: 在枇杷品种鉴定中的应用 <
果树学报,,)(’):,&3 = ,&+<
邱武陵,章恢志 < ,))3<中国果树志·龙眼枇杷卷 <北京:中国林业出版
社,)+ = ,,.<
唐 ! 蓓 < ,)).<普通枇杷、大渡河枇杷、栎叶枇杷的亲缘关系探讨 < 重
庆师范学院学报:自然科学版,(&):,+ = ’6<
王红霞,叶乃好,李文生,等 < ’--3<樱桃属种间杂种的早期鉴定 <中国
科学院研究生院学报,’&(6):3., = 3.6<
王家保,王令霞,杜中军,等 < ’--.<芒果部分品种亲缘关系的 #$$% 分
析 <园艺学报,&"(,):+. = )’<
吴子龙,方连玉,王 ! 军,等 < ’--3< ,6 份葡萄种质亲缘关系的 #$$%
分析 <果树学报,’&("):3-6 = 3-+<
杨向晖 < ’--6<枇杷属植物系统研究 < 广州:华南农业大学博士学位
论文 <
杨向晖,林顺权 < ’--.C< 枇杷属植物分类新探 < 中国南方果树,&3
(&):’+ = &,<
杨向晖,刘成明,林顺权 < ’--./<普通枇杷、大渡河枇杷和栎叶枇杷遗
传关系研究———基于 %79: 和 78;9 分析 < 亚热带植物科学,&3
(’):) = ,’<
章恢志,彭抒昂,蔡礼鸿,等 < ,))-<中国枇杷种质资源及普通枇杷起
源研究 <园艺学报,,.(,):3" = 3.<
1C@D?DE F ;,2C?GCHCE I,%JHDKJ 2,)& (*< ’--&< LD?DM>N @>ODKE>MG >?
PQKJ5DC? NJAADNM>J? JR AJSQCM( !"#$%$&"’( +(,$-#.( ;>?@A<)< 7NMC
TJKM>NQAMQKCD,3’-:,3) = ,."<
1C@D?DE F ;,FCKM>?DU V 2,;ACNDK L< ’---< 7?CAGE>E JR C WDKH5ACEH
NJAADNM>J? JR AJSQCM( !"#$%$&"’( +(,$-#.( ;>?@A<)< PQ5XGM>NC,,,":
,+. = ,)"<
P>C@MXJ?W Y,ZJ?DHJK> [,$QW>QKC 7,)& (*< ,)))< #@D?M>R>NCM>J? JR HC?WJ
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;>? $XQ?SQC?, $XCK5D % T,VC?>N\ V< ,)))( ;JSQCM:/JMC?G C?@
XJKM>NQAMQKD< TJKM>NQAMQKCA %DO>D]E,’&(+):’&& = ’.3<
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(责任编辑 ! 徐 ! 红)
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