全 文 :园 艺 学 报 2011,38(3):535–540 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期:2010–05–21;修回日期:2010–11–19
基金项目:河北省自然科学基金项目(C2006000542)
* 通信作者 Author for correspondence(E-mail:zhanglibin9364@163.com)
一个与桃成熟期 QTL 连锁的 SSR 标记
宋立琴,张立彬*,张吉军,于凤鸣,肖 啸
(河北科技师范学院园艺科技学院,河北秦皇岛 066604)
摘 要:以大久保桃自交后代为研究材料,对果实成熟期 QTL 进行了 SSR 标记。通过集群分离分析
法(BSA)对分布于桃基因组上的 165 对 SSR 引物进行筛选,确认第 4 连锁群上的‘BPPCT015’标记与
果实成熟期 QTL 有连锁关系。该标记在果实发育期 < 75 d 和果实发育期 > 120 d 的单株中所扩增出的带
型与其表现型的符合度分别达到 90%和 92%,在 88 个不同成熟期的品种资源中的符合度分别为 82%和
84%。在桃育种实践中‘BPPCT015’标记可用于对成熟期的预先选择。
关键词:桃;成熟期;SSR 分子标记;预先选择
中图分类号:S 662.1 文献标识码:A 文章编号:0513-353X(2011)03-0535-06
Identification of SSR Marker Link to Maturity QTL in Peach
SONG Li-qin,ZHANG Li-bin*,ZHANG Ji-jun,YU Feng-ming,and XIAO Xiao
(1Horticultural College of Science & Technology,Hebei Normal University of Science & Technology,Qinhuangdao,Hebei
066604,China)
Abstract:The self-crossed progeny of Okubo peach were used as material to mapping the maturity
QTL in peach. 165 SSR markers from the genome of Prunus persica were screened by Bulked Segregant
Analysis(BSA). BPPCT015,a SSR on the 4th linkage group,was found link to the maturity QTL in peach.
The conformity percentage(compared amplification band with phenotype)was 90% and 92% in early
maturity(Fruit development period < 75 d)and late maturity(Fruit development period > 120 d)
individuals respectively;In 88 peach accessions with different maturity date the conformity percentage was
82% and 84% respectively.
Key words:peach;maturity date;SSR molecular markers;preliminary selection
桃果实成熟期是其栽培和育种中的重要性状之一。桃果实成熟期由多个基因控制(景士西和吴
禄平,1996;俞明亮 等,1997;张立彬和肖啸,2004;张立彬 等,2004;韩明玉 等,2008),使
杂种群体各单株的成熟期广泛分离。如果在幼苗期能够预测实生树结果后的果实成熟期,则对提高
育种效率具有重要意义。桃的许多控制质量性状的基因已被定位,但对数量性状的研究相对较少(章
秋平 等,2009)。目前报道的与桃成熟期性状相关的分子标记有‘UDP96-003’、‘UDP98-406’、
‘OPAX8/0.3’ (Yamamoto et al.,2001),‘UDP97-402’、‘CC133’(Etienne et al.,2002),‘BPPCT009’
(张桂粉 等,2007),但是多数研究存在着研究群体小(最大 126 株)、成熟期跨度小(最大 60 d)
536 园 艺 学 报 38 卷
的问题,也缺乏不同成熟期桃品种间的验证,不足以在预先选择中应用。
针对以上问题,作者试图在大群体、大跨度成熟期的材料中筛选出与桃成熟期 QTL 连锁的并能
在不同品种资源中通用的 SSR 标记,为今后桃成熟期的分子标记辅助育种奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
以河北科技师范学院唐山桃育种基地的大久保桃自交后代(8 600 株,成熟期跨度 108 d)为基
础,参照成熟期调查数据,于 2009 年 5 月初取极端早熟和极端晚熟的单株各 50 株分别作为早熟群
体和晚熟群体用于构建早熟和晚熟近等基因池,另外再随机取 100 个单株作为随机群体;2009 年 9
月中旬在国家桃种质资源圃(北京市农林科学院林业果树研究所)取不同成熟期的品种资源 88 个(成
熟期跨度 105 d)作为验证群体(表 1)。
表 1 88 个桃品种名称
Table 1 The name of 88 peach varieties
编号
No.
材料
Material
编号
No.
材料
Material
编号
No.
材料
Material
编号
No.
材料
Material
1 春蕾 Chunlei 22 早星 Early star 44 卡林娜 Cullinan 66 绿化 7 号 Lühua 7
2 早花露 Zaohualu 23 雨花露 Yuhualu 45 北京 8 号 Beijing 8 67 武井白凤 Takeihakuo
3 端玉 Duanyu 24 朝霞 Zhaoxia 46 C4R5T123 68 红油桃 4 号 Nectared 4
4 早乙女 Saotome 25 B8R6T74 47 红顶 Redtop 69 白花 Baihua
5 Royalgold 26 砂子早生 48 早生黄金 75 秋香蜜 Qiuxiangmi
6 春时 Spring time Sunago Wase Zaoshenghuangjin 71 冈山白 Okayama
7 京春 Jingchun 27 Robin 49 弗扎罗德 Fazalode 72 金魁 Jinkui
8 曙光 Shuguang 28 一线红 Yixianhong 50 弗扎德 Fuzador 73 秋宝珠 Qiongbaozhu
9 艳光 Yanguang 29 NJN76 51 1-3 74 秋葵 Qiukui
10 华光 Huaguang 30 一线白 Yixiabai 52 Mecneely 75 颐红水蜜
11 NJN72 31 五月鲜 Wuyuexian 53 晚熟大蟠桃 Yihongshuimi
12 Armking 32 露香 Luxiang Wanshudapantao 76 玉露 Yulu
13 扁干 Biangan 33 早黄金 Triumph 54 兴津油桃 Okitsu 77 晚硕蜜 Wanshuomi
14 NJC106 34 山丹斯基 Sandasiji 55 维维安 Vivian 78 瑞蟠 4 号 Ruipan 4
15 D3R32T158 35 北京 5 号 Beijing 5 56 红油桃 6 号 Nectared 6 79 绿化 9 号 Lühua 9
16 法弗莱特 2 36 小白花 Xiaobaihua 57 冈山 500 号 Okayama 500 80 红皮 Redskin
Favolate 2 37 改良白凤 Kairyouhakuo 58 松森 Matsumori 81 NJ257
17 法弗莱特 3 38 早白蜜 Zaobaimi 59 NJ250 82 晚黄金 Wanhuangjin
Favolate 3 39 白凤 Hakuho 60 洛林 Loring 83 新白花 Xinbaihua
18 白香露 Baixianglu 40 都白凤 Tohakuo 61 NJ251 84 爱保太 Elberta
19 雪香露 Xuexianglu 41 图八德 Trubador 62 弗尔都娜 Fortuna 85 北京 19 号 Beijing 19
20 志贺白桃 42 长泽白凤 63 沙斯塔 Shasta 86 秋蜜 Qiumi
Zhihe Baitao Changzebaifeng 64 丽格兰特 Legrand 87 绿化 3 号 Lühua 3
21 兰选 1 号 Lanxuan 1 43 凤露 Fenglu 65 NJN69 88 晚蜜 Wanmi
1.2 方法
1.2.1 果实成熟期的表示
鉴于同一品种果实成熟期在不同地区有所差异而果实发育期相对一致,采用果实发育期表示果
实成熟期。果实发育期的分布见表 2。
3 期 宋立琴等:一个与桃成熟期 QTL 连锁的 SSR 标记 537
表 2 果实发育期的分布
Table 2 The distribution of fruit development period
不同发育期株数 Number of different fruit development period 群体
Population
总株数
Total number ≤ 75 d 76 ~ 90 d 91 ~ 105 d 106 ~ 120 d > 120 d
随机群体 Random population 100 10 12 39 27 12
验证群体 Validation population 88 12 20 18 18 20
注:随机群体果实发育期为 2005 年调查数据(唐山),验证群体果实发育期为 2007 年调查数据(北京)。
Note:The fruit development period of random population surveyed in 2005(Tangshan),The fruit development period of validation population
surveyed in 2007(Beijing).
1.2.2 早熟、晚熟基因池的构建
采用改良的 CTAB 法分别提取各单株基因组 DNA,经紫外分光光度计检测合格后,稀释至 50
ng · μL-1。根据 BSA 法的原理,在早、晚熟群体中各随机取 10 个单株的 DNA,等量混合组成早熟
基因池和晚熟基因池。
1.2.3 PCR 扩增及扩增产物的检测
165 对从桃中开发的 SSR 引物(Cipriani et al.,1999;Sosinski et al.,2000;Dirlewanger et al.,
2002;Aranzana et al.,2002;Yamamoto et al.,2005)由北京赛百盛生物有限公司合成。PCR 体系
25 μL,含 1 × PCR 缓冲液,2 mmol · L-1MgCl2,100 mmol · L-1 dNTPs,0.4 mmol · L-1 引物,50 ng DNA,
1 U Taq DNA 聚合酶。在 Biometra Gradient PCR 仪上进行扩增:94 ℃预变性 5 min;94 ℃变性 30 s,
56 ℃退火 30 s,72 ℃延伸 30 s,循环 35 次;72 ℃延伸 10 min。产物经 6%的变性聚丙烯酰胺凝胶
电泳,电泳缓冲液为 1 × TBE,800 V 恒压电泳 2 h,电泳结束后银染检测,干燥后扫描记录结果。
1.2.4 SSR 标记的筛选及其在不同成熟期品种中的验证
筛选出多态性稳定、带型清晰、重复性较好的 SSR 标记,在大久保桃自交后代随机群体(100
株)中进行扩增,记录扩增结果。根据扩增结果计算扩增带型与大久保桃自交后代成熟期实际表现
型的符合度(成熟期范围内具某带型个体数/该成熟期范围内总个体数 × 100)。用筛选出的 SSR
标记对 88 个桃品种资源分别进行 SSR 分析,计算扩增带型与成熟期实际表现型的符合度。
2 结果与分析
2.1 SSR 引物的筛选
用 165 对 SSR 引物在早、晚熟基因池上进行筛选,得到一个在早熟基因池(E)和晚熟基因池
(L)间差异明显的引物‘BPPCT015’;该引物在随机群体中扩增出 3 种带型,即早熟基因池特异
带型 A、晚熟基因池特异带型 B 以及同时具有早、晚熟条带的带型 H(图 1)。
图 1 引物‘BPPCT015’在早熟基因池(E)、晚熟基因池(L)及部分随机单株中(1 ~ 15)的扩增情况
A:早熟特异带型;B:晚熟特异带型;H:同时具有早熟、晚熟特异带型。下同。
Fig. 1 The amplification of‘BPPCT015’in early pool(E),late pool(L)and some random samples(1–15)
A:Specific band type of early maturity;B:Specific band type of late maturity;H:Both early and late maturity specific bands type. The same below.
538 园 艺 学 报 38 卷
‘BPPCT015’在随机群体(100 株)中扩增,在 96 株中有扩增条带,经统计 3 种带型的比例
(表 3)符合 1∶2∶1 的理论分离比例,表明该标记为共显性标记。与 Aranzana 等(2003)的分子
标记遗传图谱对比,该标记在桃的第 4 连锁群。
表 3 ‘BPPCT015’在随机群体中的分离
Table 3 Segregation of‘BPPCT015’in random population
具不同带型的株数
Number of plants with different band types
分离比 Ratio of sepreration χ2 test
A H B 实际比值 Observed 理论比值 Theoretical χ2 P-value
21 51 24 0.9∶2.1∶1 1∶2∶1 0.553 5.99
2.2 引物‘BPPCT015’的符合度分析
引物‘BPPCT015’在大久保桃自交后代随机群体中的扩增带型与实际表现型的符合度见图 2。
A 带型主要分布在早熟单株中,在果实发育期 < 75 d 的群体中,具有 A 带型的单株占 90%;B 带
型主要分布在晚熟单株中,在果实发育期 > 120 d 的群体中,具有 B 带型单株占 92%;H 带型主要
分布在中熟单株中,分布规律近似正态分布,在果实发育期 91 ~ 105 d 的群体中,具有 H 带型的单
株所占比例最高(64%)。通过上述结果推测,引物‘BPPCT015’标记的是控制桃成熟期的一个主
效 QTL。
图 2 引物‘BPPCT015’在大久保桃自交后代随机群体中的符合度
Fig. 2 The conformity degree in the random samples from self-crossed progeny of Okubo peach using‘BPPCT015’
2.3 引物‘BPPCT015’在不同成熟期品种资源中的验证
用筛选到的 SSR 引物‘BPPCT015’在 88 个具有不同成熟期的品种资源中进行验证,按照从早
熟到晚熟的顺序点样,电泳结果如图 3。
图 3 引物‘BPPCT015’在 88 个不同成熟期的桃品种资源中 PCR 扩增
Fig. 3 The amplification of‘BPPCT015’in 88 peach germplasm with different maturity dates
3 期 宋立琴等:一个与桃成熟期 QTL 连锁的 SSR 标记 539
图 3 表明,引物‘BPPCT015’在遗传背景不同的品种资源中也表现了与大久保桃自交后代随
机群体一致的 3 种带型。意味着引物‘BPPCT015’在桃品种间具有较好的通用性。
对‘BPPCT015’在 88 个品种资源中的扩增结果进行统计分析,结果见图 4。可以看出,用引
物‘BPPCT015’对 88 个不同成熟期品种资源中扩增后,A 带型主要分布在早熟品种中,在果实发
育期 < 75 d 的品种中,具有 A 带型的品种占 82%;B 带型主要分布在晚熟品种中,在果实发育期
>120 d 的品种中,具有 B 带型的品种占 84%;H 带型主要分布在中熟品种(90 ~ 120 d)中,分布
规律近似正态分布,在果实发育期 91 ~ 105 d 的品种中所占比例最高(57%)。
图 4 引物‘BPPCT015’在 88 个桃品种资源中的符合度
Fig. 4 The conformity degree of 88 peach varities using‘BPPCT015’
3 讨论
3.1 与前人研究结果的差异
前人筛选到的与桃成熟期相关的 SSR 标记有‘UDP96-003’、‘UDP97-402’、‘BPPCT009’、
‘UDP98-406’。在本试验的随机群体中‘UDP96-003’、‘UDP97-402’两个标记也表现了稳定差异,
但扩增带型与实际表型的符合度没有本试验中筛选出的‘BPPCT015’高;至于‘BPPCT009’标记,
被认为可能与控制桃熟性性状的多个基因之一相连锁(张桂粉 等,2007),虽然在本随机群体的早
熟、晚熟基因池上也表现出差异条带,但在混池的早晚熟单株中一致性较差;‘UDP98-406’在本研
究群体中没有表现出差异。上述差异可能与试验材料的遗传背景不同有关。
3.2 ‘BPPCT015’标记与控制桃成熟期基因的关系
前人的研究均表明桃成熟期是受多对基因控制的数量性状,但不排除多对基因中具有若干效应
较大的主效基因。‘BPPCT015’在大久保桃自交后代和不同成熟期的品种资源中扩增带型与表现型
在对应果实发育期的单株和品种中均具有较高的符合度,认为该标记的是控制桃成熟期的一个主效
QTL 位点。另外,在其它果实发育期的单株和品种中‘BPPCT015’扩增带型与表现型也有一定的
符合度,应该是受其它控制成熟期基因的影响所致。
3.3‘BPPCT015’标记在桃育种实践中的应用
早熟桃育种时,通过‘BPPCT015’对现有的候选亲本进行 DNA 检测,然后选择具有 A 带型
的品种做为亲本,有望提高杂交后代极早熟单株的比例;同样,晚熟桃育种时,选择具有 B 带型的
品种做为亲本,有望提高极晚熟单株的比例。
桃早熟(或晚熟)育种时,即使选择早熟(或晚熟)品种作亲本,其杂交后代也会出现非早熟
540 园 艺 学 报 38 卷
(或非晚熟)单株,如果利用‘BPPCT015’对营养钵幼苗进行 DNA 检测,可按照不同带型将后代
的成熟期区分开,然后按育种目标(早熟或晚熟)进行选留,这对节约育种成本具有重要作用。
杂种后代成熟期的广泛分离及其随机定植,使栽培管理(施肥、浇水、打药)不能统一进行,
进而影响人工选择的科学性(例如处于不同发育期的果实对同样肥水管理的反应不同,会影响株间
的可比性)。通过‘BPPCT015’标记对营养钵幼苗进行 DNA 检测,可将后代按照不同带型分出不
同成熟期群体,然后进行分区定植、分区管理,即可解决上述问题。
References
Aranzana M J,Garcia-Mas J,Carbo J,Arus P. 2002. Development and variability analysis of microsatellite markers in peach. Plant Breeding,121:
87–92.
Aranzana M J,Pineda A,Cosson P,Dirlewanger E,Aacasibar J,Cipriani G,Ryder C.D,Testolin R,Abbott A,King G J,Iezzoni A F,
Arus P. 2003. A set of simple-sequence repeat(SSR)markers covering the Prunus genome.Theor Appl Genet,106:819–825.
Cipriani G,Lot G,Huang W G,Marrazzo M T,Peterlunger E,Testolin R. 1999. AC/GT and AG/CT microsatellite repeats in peach[Prunus persica
(L.) Batsch]:Isolation,characterization and cross species amplification in Prunus. Theor Appl Genet,99:65–72.
Dirlewanger E,Cosson P,Tavaud M,Aranzana M J,Poizat C,Zanetto A,Arus P,Laigret F. 2002. Development of microsatellite markers in peach
[Prunus persica (L.) Batsch] and their use in genetic diversity analysis in peach and sweet cherry. Theor Appl Genet,121:127–138.
Etienne C,Rothan C,Moing A,Plomion C,Bodenes C,Svanella-Dumas L,Cosson P,Pronier V,Monet R,Dirlewanger E. 2002. Candidate
genes and QTLs for suger and organic acid content in peach[Prunus persica (L.) Batsch]. Theor Appl Genet,105:145–159.
Han Ming-yu,Zhao Cai-ping,Tian Yu-ming. 2008. Study on the genetic tendency of peach maturity date of crossed progenies. Journal of Northwest
A & F University:Nat Sci Ed,12:155–160. (in Chinese)
韩明玉,赵彩平,田玉命.2008.桃杂种后代果实成熟期遗传趋向的分析研究.西北农林科技大学学报:自然科学版,12:155–160.
Jing Shi-xi,Wu Lu-ping. 1996. Genetic basis of peach breeding. Annual Review of Horticultural Science,2:15–46. (in Chinese)
景士西,吴禄平. 1996. 桃育种的遗传学基础. 园艺学年评,2:15–46.
Sosinski B,Gannavarapu M,Hager L D,Beck L E,King G J,Cyder C D,Ragapakse S,Baird W V,Ballard R E,Abbott A G. 2000. Characteriation
of microsatellite markers in peach[Prunus persica (L.) Batsch].Theor Appl Genet,101:421–428.
Yamamoto T,Shimada T,Lmai T,Yaegati H,Haji T,Matsuta N,Yamaguchi M,Hayashi T. 2001. Characterization of morphological traits based
on a genetic linkage map in peach. Breeding Science,51:271–278.
Yamamoto T,Yamaguchi M,Hayashi T. 2005. An integrated genetic linkage map of peach by SSR,STS,AFLP and RAPD. Japanese Society
Horticultural Science,74:204–213.
Yu Ming-liang,Ma Rui-juan,Tang Xiu-lian. 1997. Inheritance of ripening season in F1 hybrids of peach. Jiangsu J Agr Sci,13 (3):176–181. (in
Chinese)
俞明亮,马瑞娟,汤秀莲. 1997. 桃杂种(F1)成熟期的遗传研究. 江苏农业学报,13 (3):176–181.
Zhang Gui-fen,Han Ming-yu,Zhao Cai-ping,Gao Yan,Song Jian. 2007. SSR markers of maturity gene in peach. Acta Agriculturae
Boreali-occidentalis Sinica,16 (3):112–115. (in Chinese)
张桂粉,韩明玉,赵彩平,高 妍,宋 健. 2007. 桃熟性性状的 SSR 标记. 西北农业学报,16 (3):112–115.
Zhang Li-bin,Xiao Xiao. 2004. Variability and Inheritance of some characters in self-crossed progeny of Okubo peach cultivar. Journal of Fruit
Science,21 (4):306–308. ( in Chinese )
张立彬,肖 啸. 2004. 大久保桃自交后代若干性状的变异和遗传倾向. 果树学报,21 (4):306–308.
Zhang Li-bin,Xiao Xiao,Wu Xue-ren. 2004. Variability and Inheritance of main characters in seedlings of Shenzhoumi peach. Acta Horticulturae
Sinica,31 (6):791–793. ( in Chinese)
张立彬,肖 啸,吴学仁. 2004. 深州蜜桃若干性状的变异与遗传倾向. 园艺学报,31 (6):791–793.
Zhang Qiu-ping,Wang Li-rong,Li Jiang,Cao Ke,Chen Chang-wen. 2009. Research advances on genetic linkage mapping construction of stone fruit
trees. Journal of Fruit Science,26 (4):532–538. (in Chinese)
章秋平,王力荣,李 疆,曹 珂,陈昌文. 2009. 核果类果树遗传连锁图谱的研究进展. 果树学报,26 (4):532–538.