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Establishment of SSR Fingerprinting on Autumn Cabbage Hybrids and Their Parents

秋甘蓝品种的SSR指纹图谱的构建



全 文 :园 艺 学 报 2011,38(1):159–164 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期:2010–08–05;修回日期:2010–11–23
基金项目:国家‘十一五’科技支撑项目(2008BADB1B02);中央级公益性科研院所基本科研业务费专项;国家自然科学基金项目
(30700543);北京市农业科技项目(20081210);农业部园艺作物遗传改良重点开放实验室项目基金项目;农业部大宗蔬菜产业技术体
系项目(nycytx-35)
* 通信作者 Author for correspondence(E-mail:zhuangmu@mail.caas.net.cn)
秋甘蓝品种的 SSR 指纹图谱的构建
陈 琛 1,2,张兴桃 3,程 斐 1,庄 木 2,*,刘玉梅 2,杨丽梅 2,张扬勇 2,
方智远 2
(1 青岛农业大学园艺学院,山东青岛 266109;2 中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京 100081;3 宿州学院生命科
学系,安徽宿州 234000)
摘 要:为实现对甘蓝品种进行快速准确鉴定,利用 SSR 分子标记技术对目前广泛栽培的‘京丰一
号’、‘晚丰’、‘中甘 8 号’、‘中甘 18’、‘中甘 19’和‘中甘 22’等 6 个秋甘蓝品种及其亲本共 18 份材
料构建指纹图谱。基于先前的甘蓝 EST-SSR 标记开发研究,选取 26 对多态性较好的甘蓝 EST-SSR 引物
对其进行扩增分析,通过对这 26 对 EST-SSR 引物的电泳检测统计分析,利用 BoE974、BoE916、BoE337、
BoE316 和 BoE222 等 5 对引物构建了这 6 个甘蓝杂交种及其亲本的指纹图谱,实现了这 18 份材料的分子
鉴定。利用引物 BoE222 对一份‘京丰一号’的商品种子进行纯度鉴定,结果显示 90 粒种子为真杂种,9
粒为假杂交种,种子纯度为 90%。
关键词:甘蓝;SSR 标记;指纹图谱;纯度鉴定
中图分类号:S 635.1 文献标识码:A 文章编号:0513-353X(2011)01-0159-06

Establishment of SSR Fingerprinting on Autumn Cabbage Hybrids and
Their Parents
CHEN Chen1,2,ZHANG Xing-tao3,CHENG Fei1,ZHUANG Mu2,*,LIU Yu-mei2,YANG Li-mei2,
ZHANG Yang-yong2,and FANG Zhi-yuan2
(1Horticulture College of Qingdao Agricultural University,Qingdao,Shandong 266109,China;2Institute of Vegetables
and Flowers,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China;3Department of Life Science,College of
Suzhou,Suzhou,Anhui 234000,China)
Abstract:For the purpose of cabbage cultivar identification,SSR technology was used to establish
fingerpringting for 18 cabbage accessions included six F1 hybrids(Jingfeng 1,Wanfeng,Zhonggan 8,
Zhonggan 18,Zhonggan 19 and Zhonggan 22)and their parents. Based on the previous research on
development of EST-SSR marker in cabbage,26 EST-SSR primer pairs were assessed validation of the
amplification in above cabbage accessions. Used five primer pairs BoE974,BoE916,BoE337,BoE316
and BoE222,SSR fingerprint was obtained for six cabbage F1 hybrids and their parents,which was able to
distinguish all of the 18 accessions. Moreover,Primer BoE222 was applied in purity identification of Jingfeng 1
hybrid,the result indicated that 90 of 99 were ture hybrid seeds,the purity was 90%.
Key words:cabbage;SSR marker;fingerprinting;purity identification

160 园 艺 学 报 38 卷
目前,我国生产上推广应用的甘蓝(Brassica oleracea var. capitata L.)品种基本上是一代杂种。
在其制种过程中,往往因为隔离不严、自交不亲和系或雄性不育系去杂不彻底、机械混杂等原因导
致种子纯度降低,造成生产损失。此外,市场上存在甘蓝品种同名异物、同物异名的现象;另外由
于少数骨干亲本和自交系的反复利用,使得品种间的遗传差异变小、遗传范围狭窄,这些均对甘蓝
品种鉴别及纯度鉴定方法提出了更高的要求。传统的形态学鉴定方法不仅需具备较强的专业基础知
识,而且耗时费力。因此,建立新品种的 DNA 指纹图谱,实现快速、准确地鉴定品种真实性及种
子纯度是十分必要的。
‘京丰一号’是我国培育的第1个甘蓝一代杂种,已在生产上推广应用近40年,当前仍然是我
国甘蓝的主栽品种之一;‘晚丰’和‘中甘8号’也是秋甘蓝主栽品种;‘中甘18’、‘中甘19’和‘中
甘22’是秋甘蓝新品种,栽培面积正逐年扩大。虽然已有‘京丰一号’、‘晚丰’和‘中甘8号’的
AFLP指纹图谱(田雷 等,2001;宋顺华 等,2006),但还需更为简单可靠的秋甘蓝种子纯度的快
速鉴定方法。‘中甘18’、‘中甘19’和‘中甘22’指纹图谱尚需新的研究。
本研究中在开发甘蓝EST-SSR标记(陈琛 等,2010)的基础上,拟利用SSR技术构建上述6个
秋甘蓝主栽品种及其亲本的指纹图谱,为快速鉴定这6个秋甘蓝品种的种子纯度和真伪提供科学依
据。
1 材料与方法
1.1 供试材料和 DNA 的提取
以目前广泛栽培的‘京丰一号’、‘晚丰’、‘中甘 8 号’、‘中甘 18’、‘中甘 19’和‘中甘 22’,
6 个秋甘蓝品种及其亲本共 18 份甘蓝材料为试材,与每个杂交种相邻的两份材料为其亲本(表 1),
2009 年秋季定植于中国农业科学院蔬菜花卉研究所试验农场,于定植后苗期取幼嫩叶片,采用改良
CTAB 法提取 DNA;另外,自 2007 年度山东生产的 1 份‘京丰一号’商品种子中随机取 100 粒,
表 1 供试甘蓝材料
Table 1 The cabbage accessions in this study
编号
Accession No.
名称
Name
性状
Mainly characters
1 21-3 扁圆球,晚熟 Flat head,late-maturing
2 京丰一号 Jingfeng 1 扁圆球,晚熟 Flat head,late-maturing
3 24-5 扁圆球,晚熟 Flat head,late-maturing
4 20-2-5 扁圆球,晚熟 Flat head,late-maturing
5 晚丰 Wanfeng 扁圆球,晚熟 Flat head,late-maturing
6 2-18-1 扁圆球,晚熟 Flat head,late-maturing
7 8282 扁圆球,晚熟 Flat head,late-maturing
8 中甘 8 号 Zhonggan 8 扁圆球,晚熟 Flat head,late-maturing
9 23202 扁圆球,晚熟 Flat head,late-maturing
10 秋德 Qiude 扁圆球,晚熟 Flat head,late-maturing
11 中甘 19 Zhonggan 19 扁圆球,晚熟 Flat head,late-maturing
12 DGMS23202 扁圆球,晚熟 Flat head,late-maturing
13 96-100 圆球,早熟 Round head,early-maturing
14 中甘 18 Zhonggan 18 圆球,早熟 Round head,early-maturing
15 99Z521-12 圆球,早熟 Round head,early-maturing
16 79-156 近圆球,早熟 Nearly round head,early-maturing
17 中甘 22 Zhonggan 22 近圆球,早熟 Nearly round head,early-maturing
18 CMS96-109 近圆球,早熟 Nearly round head,early-maturing
1 期 陈 琛等:秋甘蓝品种的 SSR 指纹图谱构建 161

于培养皿内的无菌滤纸上在室内催芽,5 d后取全株幼苗采用试剂盒(购自天根生化科技有限公司)
小量法提取DNA。
1.2 SSR 分析
试验所用引物为中国农业科学院蔬菜花卉研究所甘蓝青花菜课题新开发的甘蓝EST-SSR引物,
初步从55对多态性较好的的引物中选用26对(陈琛 等,2010),对18份材料进行扩增分析,从中选
取多态性高、条带清晰稳定、重复性好的用于构建指纹图谱(序列见表2)。
PCR反应体系为20 μL,其中包括:200 mol · L-1 dNTPs,上链和下链引物各4 pmol,1.0 U Taq
酶,1 × Buffer(内含1.5 mmol · L-1 MgCl2),50 ng DNA模板,所用试剂均购自博迈德公司。PCR扩
增反应条件是:94 ℃预性4 min;94 ℃变性30 s,合适温度退火30 s,72 ℃延伸1 min,30个循环;
72 ℃延伸7 min。各引物的合适退火温度根据引物合成报告单而定。8%聚丙烯酰胺凝胶电泳分离
PCR产物,160 V恒压。快速银染法染色(梁宏伟 等,2008)。
表 2 EST-SSR 引物序列
Table 2 The nucleotide sequence of EST-SSR primer pairs
引物
Primer
重复基元
Repeat motifs
正向引物(5′–3′)
Forward primer
反向引物(5′–3′)
Reverse primer
退火温度/℃
Tm
产物大小/ bp
Product size
BoE974 (TTTGTT)3 TAGATCGGACGGAGGAAGGAAGA TTGGGCTGGAGGTAGACGAAGAG 54.6 167
BoE916 (TCTCAT)3 CCTGTCTCGGGGATGATGCTAT GGCGCCGAACCCGAATGTAT 55.6 156
BoE337 (AAG)7 AACTGAGACTGAAAAAGACAAAC TTCAGCATCAATCAACTTATCAAT 49.3 166
BoE316 (AAACAA)3 CTCTCCCTCTTAATCCCCACAA AGGCAGGCTTTTTACAACTCAA 50.9 156
BoE222 (CTC)8 ACTACCCTCTCCGTTTACTCCACA GCCCCATAGCTTTCTCAA 53 180
1.3 数据分析
扩增条带在相同迁移率位置上,有带记为1,无带记为0。为保证数据的准确、可靠性,每块胶
板均由2人独立记录,然后比对,有争议的数据作缺失处理。多态性位点百分率p(%)=(k/n)× 100,
其中k是多态位点数目,n为所测位点总数。
2 结果与分析
2.1 SSR 扩增分析
26对EST-SSR引物对6个秋甘蓝品种及其亲本共18份材料的电泳检测显示:26对引物共产生99
条带,多态性带96条,多态性位点百分率为96.97%。杂交种的DNA电泳图谱类型可分为双亲型、偏
父型、偏母型、互补型、杂种型和缺失型等。其中,扩增出互补带型的引物在杂交种‘京丰一号’、
表 3 不同带型引物数统计
Table 3 Statistics of primers with different band types
带型
Band type
京丰一号
Jingfeng 1
晚丰
Wanfeng
中甘 8 号
Zhonggan 8
中甘 18
Zhonggan 18
中甘 19
Zhonggan 19
中甘 22
Zhonggan 22
互补型 Complementary type 5 8 10 9 6 6
偏父型 Paternal type 2 2 5 3 3 1
双亲型 Two-parent type 15 13 9 8 10 13
杂种型 Hybrid type 2 1 0 0 1 2
偏母型 Maternal type 2 2 2 6 6 4
162 园 艺 学 报 38 卷
‘晚丰’、‘中甘 8 号’、‘中甘 18’、‘中甘 19’和‘中甘 22’分别有 5 对、8 对、10 对、9 对、6 对
和 6 对(表 3),表明所应用的 EST-SSR 可有效地应用于这 6 个秋甘蓝品种的鉴别和纯度鉴定。
2.2 指纹图谱构建
从26对甘蓝EST-SSR引物中挑选多态性高、扩增带型稳定、清晰及重复性好的BoE974、BoE916、
BoE337、BoE316 和 BoE222 等 5 对引物,对 18 份甘蓝材料构建指纹图谱(图 1),特征条带长度在
160 ~ 180 bp 之间,并转化为数字指纹(图 2)。电泳结果显示,18 份甘蓝材料,可被引物 BoE974
鉴别为 6 组,结合 BoE916 后可被鉴别为 10 组,结合 BoE337 后可被鉴别为 13 组,结合 BoE316 可
分别被鉴别为 17 组;最终结合 BoE222 可将 18 个材料一一鉴别。

图 1 5 个 EST-SSR 引物对 6 个秋甘蓝杂交种及其亲本的扩增
1 ~ 18 依次为甘蓝材料 21-3,京丰一号,24-5,20-25,晚丰,2-18-1,8282,中甘 8,23202,秋德,中甘 19,DGMS23202,96-100,
中甘 18,99Z521-12,79-156,中甘 22 和 CMS96-109。
Fig. 1 Amplified bands of 5 EST-SSR primers in 6 autumn cabbage hybrids and their parents
1–18 represent the cabbage samples 21-3,Jingfeng 1,24-5,20-25,Wanfeng,2-18-1,8282,Zhonggan 8,23202,Qiude,
Zhonggan 19,DGMS23202,96-100,Zhonggan 8,99Z521-12,79-156,Zhonggan 22 and CMS96-109 respectively.
2.3 杂交种纯度鉴定
在杂交种DNA电泳图谱的多种类型中,互补型条带是鉴定杂交种纯度最直观可靠的方法。通过
分析所构建的指纹图谱,BoE222和BoE974能对‘京丰一号’、‘晚丰’、‘中甘8号’、‘中甘19’及‘中
甘22’扩增出互补带型,其它引物对‘京丰一号’未扩增出互补带型,选用BoE222对1份‘京丰一
号’的商品种子进行扩增分析。100粒‘京丰一号’种子经催芽后共得到99株小苗,扩增电泳结果显
1 期 陈 琛等:秋甘蓝品种的 SSR 指纹图谱构建 163

示,90株为真杂交种,9株为假杂交种(其中8株为母本自交、1株为父本自交),种子纯度为90%(图
3)。
BoE974-170bp + + - - - - + + - + + - + - - + + +
BoE974-165bp - - - - + + - - - - - - - + + - - -
BoE974-160bp - + + + + - - + + - + + - - - - - -
BoE916-180bp - - - - - - - - - - - - + + + - - -
BoE916-175bp + + + + + + - + + - + + - - - + + -
BoE916-170bp - - - - - - + - - + - - - + - - - +
BoE337-180bp - - - - - - - - - - + + + + + + - -
BoE337-170bp + + + + + + + + + + + + - - + - + -
BoE316-170bp - - - - + - + + + - + + + + + + + +
BoE316-160bp + + + + + + - - - + - - - - - - - -
BoE222-170bp + + - + + - - + + - + + + + + + + -
BoE222-160bp - + + - + + + + - + + - - - - - + +

图2 6个秋甘蓝品种及其亲本的SSR指纹图谱
+表示有泳带;- 表示无泳带;1 ~ 18依次为甘蓝材料21-3,京丰一号,24-5,20-25,晚丰,2-18-1,8282,中甘8,23202,秋德,中甘
19,DGMS23202,96-100,中甘18,99Z521-12,79-156,中甘22 和 CMS96-109。
Fig. 2 SSR fingerprints of 6 autumn cabbage hybrids and their parents
+:Bands; -:No bands;1–18 represent the cabbage samples 21-3,Jingfeng 1,24-5,20-25,Wanfeng,2-18-1,8282,Zhonggan 8,
23202,Qiude,Zhonggan 19,DGMS23202,96-100,Zhonggan 18,99Z521-12,79-156,Zhonggan 22 and CMS96-109 respectively.

图 3 引物 BoE222 对京丰一号的纯度鉴定
P1 和 P2 为‘京丰一号’的母本和父本,1 ~ 32 为‘京丰一号’的检测单株。
Fig. 3 Purity identification of Jingfeng 1 by amplification with primer BoE222
P1 and P2 represent the parents of Jingfeng 1,1–32 prepresent tested samples of Jingfeng 1.
3 讨论
在甘蓝的品种指纹图谱构建方面,已有基于PCR的RAPD技术(薄天岳 等,2006)和AFLP技术
(田雷 等,2001;宋顺华和郑晓鹰,2006)的应用研究报道。相比RAPD标记技术对扩增反应的条
件非常敏感、稳定性较差,以及AFLP标记技术的费时耗财、操作繁琐,SSR标记技术具有多态性高、
易检测、共显性和特异性等特点(Powell et al.,1996)。因此,SSR技术已广泛应用于马铃薯(Provan
et al.,1996)、番茄(栾雨时 等,1999)、油菜(许鲲 等,2008)、大白菜(李丽 等,2009)等多
种作物的指纹图谱构建。本研究在陈琛等(2010)开发的甘蓝EST-SSR标记基础上,从26对多态性
较好的甘蓝EST-SSR引物中选出5对扩增稳定、条带清晰地引物,成功构建了‘京丰一号’、‘中甘18’
等6个秋甘蓝主栽品种的指纹图谱,为这些品种快速、准确的分子鉴定奠定了良好基础。BoE916和
BoE222已应用于早熟春甘蓝主栽品种‘中甘11’、‘8398’、‘中甘15’和‘中甘21’的指纹图谱(陈
琛 等,2010),说明它们是高效的引物。利用BoE222对1份来源于山东的‘京丰一号’商品种子进
行分子鉴定,种子纯度为90%,与2007年秋季田间形态学鉴定结果相近(100株中约有8株为自交),
引物名
Primer name
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
164 园 艺 学 报 38 卷
表明可利用本研究构建的指纹图谱进行甘蓝品种纯度的快速鉴定。
甘蓝起源于欧洲地中海沿岸,我国的甘蓝种质资源相对不够丰富,导致部分育成品种的遗传背
景相似性较高。与宋顺华和郑晓鹰(2006)利用两对AFLP引物完全鉴别44个甘栽培品种相比,本研
究中利用5对EST-SSR引物方可将6个甘蓝主栽品种及其亲本材料全部区分开,表明这些甘蓝材料间
遗传差异较小,从一个侧面反映了甘蓝遗传育种需更加重视种质资源的遗传多样性。‘中甘8号’与
‘中甘19’的母本均来源于23202,区别在于前者为自交系,后者为显性雄性不育系,在本研究中只
有引物BoE337可将二者区分开,因此,标记BoE337-180bp可能作为该材料显性雄性不育基因的筛选
标记,但尚需进一步的验证。

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