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Screening and Evaluation of 23 High Polymorphism SSR Markers in Cucumber

黄瓜23对高多态性SSR标记的筛选与评价



全 文 :园 艺 学 报 2011,38(11):2140–2148 http: // www. ahs. ac. cn
Acta Horticulturae Sinica E-mail: yuanyixuebao@126.com
收稿日期:2011–07–04;修回日期:2011–08–31
基金项目:农业部‘948’项目(2008-Z42);国家自然科学基金项目(30972011);国家‘863’计划项目(2010AA10A108)
* 共同第一作者
** 通信作者 Author for correspondence(E-mail:huangsanwen@caas.net.cn)
黄瓜 23 对高多态性 SSR 标记的筛选与评价
吕 婧*,时秋香*,任 毅,张忠华,黄三文**
(中国农业科学院蔬菜花卉研究所,北京 100081)
摘 要:目前在黄瓜种质研究中仍然缺乏可用的引物。利用黄瓜基因组连锁遗传图谱开发的 995 对
备选 SSR 引物,挑出在 7 条染色体上均匀分布且能扩增出清晰稳定单一条带的多态性引物 23 对,并利用
这些引物对黄瓜种质遗传多样性进行了探讨。通过来自不同国家和地区的 30 份代表性黄瓜种质资源进行
SSR 扩增分析,从中能够得到 153 条多态性条带。不同引物分析得到的种质遗传多样性差异较大,供试
种质间平均期望杂合度为 0.57,平均 PIC 值(多态性信息量)为 0.60。23 对引物可以清晰检测出亚洲、
欧美和印度群体遗传多样性,较客观地反映了群体结构和地域性差异等信息。
关键词:黄瓜;基因组连锁遗传图谱;SSR 标记;种质遗传多样性
中图分类号:S 642.2 文献标识码:A 文章编号:0513-353X(2011)11-2140-09

Screening and Evaluation of 23 High Polymorphism SSR Markers in
Cucumber
Lü Jing*,SHI Qiu-xiang*,REN Yi,ZHANG Zhong-hua,and HUANG San-wen**
(Institute of Vegetables and Flowers,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Beijing 100081,China)
Abstract:At present,useful primers in the study of cucumber germplasm are scarce,in this study,
23 SSR primers are selected from the 995 primers of cucumber genome linkage map,the 23 SSR primers
distribute on the linkage map uniformly and can amplify clear,stable and single bands,using these
markers,the genetic diversity of 30 cucumber(Cucumis sativus L.)accessions from different countries or
regions was detected,and 153 polymorphism bands were got. Genetic diversity differs among 23 primers.
The expected heterozygosity of detected resources is 0.57,and the average of PIC(Polymorphism
information content)value is 0.60. The results distinctly prove the genetic diversity among Asian,
European and India resources by 23 primers and objectively reflect information including population
structure and regional differences.
Key words:cucumber;genome linkage map;SSR marker;germplasm genetic diversity

在国际黄瓜基因组计划完成的背景下(Huang et al.,2009),高密度的黄瓜连锁遗传图谱也已经
在全基因组序列的基础之上构建完成(Ren et al.,2009),共开发了 995 对 SSR 引物。SSR 引物具
有普遍性、高多态性、共显性等特点,是遗传分析中有用的分子标记(Tautz,1989),尤其在优良

11 期 吕 婧等:黄瓜 23 对高多态性 SSR 标记的筛选与评价 2141

种质资源挖掘方面具有准确快捷的作用(张广平 等,2006)。
目前对于利用分子标记手段对世界黄瓜资源进行遗传多样性分析还鲜有报道。李锡香等(2004)
采用表型性状分析的方法对于国家蔬菜种质资源库中的 1 434 份(1 393 份中国资源,41 份国外资
源)黄瓜资源的研究表明,中国资源多样性丰富。沈镝等(2009)用 13 个来自于黄瓜和甜瓜 EST
序列以及黄瓜和甜瓜基因组的引物,对 273 份西双版纳黄瓜种质群体进行遗传多样性的分析,发现
遗传差异在不同样本、不同种质以及不同来源地群体间均一定程度地存在,同时数量较多的样本有
利于全面了解其遗传变异,因此可以加强对不同地域、不同类型种质资源的收集。陈劲枫等(2003)
采用 SSR 和 RAPD 两种分子标记对 22 份黄瓜属不同类型材料的亲缘关系进行了研究。穆生奇等
(2008)从甜瓜基因组,甜瓜 EST 序列,黄瓜基因组,黄瓜 EST 序列中挑选 62 对多态性 SSR 引物
对 59 份栽培黄瓜进行分析,将供试材料分为 7 大类群,显示较好的区域性分布规律。
先前的研究多是根据文库、其他葫芦科 EST 序列与部分基因组序列的测序结果挑选引物。本研
究中利用从黄瓜基因组连锁图谱中综合挑选的 23 对引物,对于收集得到的 30 份黄瓜种质资源的遗
传多样性进行了分析,旨在验证所挑选的 23 对引物是否具备高多态性,为下一步的核心种质构建工
作奠定基础。
1 材料与方法
1.1 材料
选取黄瓜种质资源共 30 份,其中美国国家种质资源库资源 13 份、荷兰种质资源库资源 7 份和
中国农业科学院蔬菜花卉研究所种质资源室资源 10 份(表 1)。
1.2 方法
1.2.1 总 DNA 提取
每份材料随机选取 5 株,剪取一片小嫩叶,剪碎混合后,用 CTAB 法结合高通量的 Retsch 细胞
破碎仪(Retsch Inc.,Haan,Germany)和 96 孔 COSTAR 深孔板(Corning Inc.,New York)进行
DNA 快速提取。提取的 DNA 加水溶解,于–20 ℃保存。
1.2.2 标记来源和反应条件
用于进行资源分析的位点来自黄瓜基因组遗传图谱上的 995 个位点,标记位置、距离均由已发
表的黄瓜高密度遗传图谱上得到。
在检测 995 个 SSR 位点多态性时,采用了 11 份遗传差异明显的黄瓜自交系材料(Ren et al.,
2009),这 11 份材料包括:“中长”系列(228、9930 和新泰密刺);华南系列(白叶三和 00956);
西南系列(西双版纳–1、西双版纳–2);欧洲温室类型(65G 和 9110 Gt);美国切片类型(Marketmore
76)以及日本类型(185)。计算多态信息含量 PIC 值(Elston,2005)。
10 μL PCR 优化反应体系包括:5 × buffer 2 μL,dNTPs 0.3 μL(10 mmol · L-1),上下游引物各
0.2 μL(10 pmol · μL-1),TaqDNA 聚合酶 0.05 μL(5 U · μL-1),DNA 模板 5 μL(10 ng · μL-1),H2O
2.25 μL。扩增程序为 95 ℃预变性 2 min,95 ℃变性 30 s,57 ℃退火 30 s,72 ℃延伸 40 s,共循环
35 次,最后 72 ℃延伸 10 min。
设计荧光引物沿用以下标准:GC 含量为 40% ~ 60%,引物片段长度为 19 ~ 30 bp,正反引物退
火温度相差不超过 5 ℃,且正反引物退火温度分别要在 57 ℃以上,不形成二级结构,3′端没有 3 个
以上的连续 G 或 C。引物由上海生工生物工程服务有限责任公司合成。
将引物分为 7 组,分别标以不同的荧光,FAM 是蓝色,HEX 是绿色,TAMRA 是黄色,ROX
2142 园 艺 学 报 38 卷
是红色,每组内 4 对引物组合原则是:扩增片段长度差别大于 30 bp。
1.2.3 SSR 标记多态性检测
挑选 30 份来自不同国家种质资源库的材料以检测 995 个位点的多态性高低。扩增反应在
9700PCR 仪(Applied Biosystems Inc.)上进行。SSR 扩增产物利用银染法检测:PCR 反应结束后 10
μL 体系加入 6 × 加样缓冲液 3 μL,离心后用于电泳分析,用 8%非变性聚丙烯酰胺凝胶在 160 V 恒
功率下电泳 2 h。之后银染检测,显色后在荧光灯下统计引物多态性。
1.2.4 片段分析和数据统计
用 23 对荧光引物扩增 30 份黄瓜资源,利用 3130xl 测序仪测定 PCR 产物 DNA 片段数和片段大
小,在 GeneMapper(Applied Biosystems Inc.)软件上分析仪器运行的数据结果,将最终结果以文本
形式输出。
1.2.5 遗传多样性分析
应用 Powermarker(Liu & Muse,2005)软件计算 PIC 值并统计位点情况。期望杂合度值 He 根
据软件 POPGENE 计算得出,其中 He 值范围从 0(说明无多态性)到 1(说明无限多个等位形式具
有相同的频率)。
表 1 黄瓜收集材料
Table 1 Cucumber accessions used for this study
材料编号
No.
材料名称
Name
来源地
Source
类型
Type
1 北京小刺 Beijing Xiaoci 北京 Beijing 华北类型 North China type
2 青皮八杈 Qingpi Bacha 吉林浑江 Hunjiang,Jilin 华北类型 North China type
3 津研四号 Jinyan 4 天津 Tianjin 华北类型 North China type
4 黄铁无刺瓜 Huangtie Wucigua 山西永和县 Yonghe County,Shanxi 华北类型 North China type
5 叶三白 Yesanbai 河北遵化县 Zunhua County,Hebei 华北类型 North China type
6 青岛秋叶儿三 Qingdao Qiuyeersan 山东青岛 Qingdao,Shandong 华北类型 North China type
7 洪门黄瓜 Hongmen Huanggua 江苏连云港 Lianyungang,Jiangsu 华北类型 North China type
8 大刺黄瓜 Daci Huanggua 四川会理县 Huili County,Sichuan 华南类型 South China type
9 秋黄瓜 Qiuhuanggua 广东 Guangdong 华南类型 South China type
10 冷露黄瓜 Lenglu Huanggua 湖南郴州 Binzhou,Hunan 华南类型 South China type
11 Nemet Kigyo 匈牙利 Hungary 地方品种 Landrace
12 752 荷兰 Netherlands 黄瓜 group Cucumber
13 Muromskij 俄罗斯 Russian Federation 未知 Unknown
14 A-C-3 西班牙,特威尔 Spain,Teruel 栽培品种 Cultivar
15 Ames 1208 土耳其,开赛里 Turkey,Kayseri 地方品种 Landrace
16 Klinsky Mestnyj 前苏联 Union of Soviet Soc. Rep. 未知 Unknown
17 SC 53-B(6) 美国 United States 未知 Unknown
18 National Pickle 美国 United States 加工黄瓜 Gherkin
19 Rasht 伊朗 Iran 黄瓜 group Cucumber
20 N2/81 刚果 Dem. Rep. of the Congo 黄瓜 group Cucumber
21 Small Green 印度 India 栽培品种 Cultivated material
22 9162 印度,卡纳塔克邦 India,Karnataka 地方品种 Landrace
23 KSM 486 印度,中央邦 India,Madhya Pradesh 地方品种 Landrace
24 Balam Khiri 印度,中央邦 India,Madhya Pradesh 地方品种 Landrace
25 KSM 596 印度,中央邦 India,Madhya Pradesh 地方品种 Landrace
26 Kakri 印度,马哈拉施特拉 India,Maharashtra 地方品种 Landrace
27 USM 255 印度,拉贾斯坦邦 India,Rajasthan 地方品种 Landrace
28 USM 316 印度,拉贾斯坦邦 India,Rajasthan 地方品种 Landrace
29 USM 355 印度,拉贾斯坦邦 India,Rajasthan 地方品种 Landrace
30 Pradesh Khira 印度,北方邦 India,Uttar 地方品种 Landrace
11 期 吕 婧等:黄瓜 23 对高多态性 SSR 标记的筛选与评价 2143

2 结果与分析
2.1 引物筛选
根据黄瓜基因组连锁遗传图谱挑选位点时,主要考虑以下 4 个方面:(1)保证标记均匀分布在
7 条染色体上;(2)保证每条染色体的长臂、短臂上各有一个引物;(3)多态性信息量(PIC)较高;
(4)扩增条带清晰单一。
基于以上 4 个原则,首先挑选出 120 个位点进行引物的重新设计与扩增,根据扩增胶图的清晰
度进一步筛选,剔除掉扩增条带不理想的位点。在此基础上进一步在每个染色体上均匀挑选 3 ~ 4
个位点,原则上在染色体的两端挑选两个位点,中间挑选两个位点,遗传距离相近;分别查看这些
位点的 PIC 值情况,选择 PIC 值较高的位点组合,如果挑选的位点 PIC 值不够高,就稍微向上或下
移动位点。利用这个位点的序列设计引物,使扩增片段长度处于 90 ~ 500 bp 之间。
挑选出 23 对扩增多态性好的引物,编号、序列以及在染色体上的分布见表 2 和图 1。
图 1 显示 1 号与 2 号染色体上均匀分布 4 对引物,3 号到 7 号染色体均匀分布 3 对引物,每条
染色体长臂与短臂上至少分布了一对引物,引物之间的距离最小为 7.1 cM,最大为 53.7 cM,平均
距离为 29.4 cM,基本符合挑选原则(表 2)。在挑选得到的所有位点上平均多态性信息含量为 0.60
(结果未列出)。


图 1 23 对引物在黄瓜染色体上的分布
Fig. 1 The distribution of SSR in 7 chromosomes

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表 2 黄瓜遗传多样性分析的引物
Table 2 The primers screened out for the genetic diversity analysis of cucumber germplasm

2.2 SSR 引物的多态性
23 个引物在 30 份种质中共扩增出 153 条多态性带。平均每个引物产生 6.7 条多态性带。不同
引物扩增的多态性带数差异较大(图 2),产生多态性带数最多的引物是 SSR02895 和 SSR20852,
分别产生了 18 条和 13 条多态性带;产生片段差异最大的引物为 SSR10018、SSR20852 和 SSR02895,
PCR 产物片段长度从 94 bp 到 415 bp(表 3)。
Powermarker 结果显示,引物 SSR01738 在中国资源中有特异且唯一长度片段;引物 SSR23220、
SSR16226、SSR01738、SSR29620、SSR11340 在印度资源中有特异且唯一长度片段;SSR07543 在
欧美资源中有特异且唯一片段。引物 SSR14861 在 3 种资源中同时有特异片段。另外,SSR20852、
SSR13787、SSR10018、SSR02895、SSR16056 在中国和欧美资源中有特异片段;SSR05125、SSR16695、
SSR23370、SSR19998、SSR19998 在中国和印度资源中有特异片段;SSR31399、SSR16068、SSR11043
在欧美和印度资源中有特异片段(结果未列出),23 对引物能有效区分不同地域材料。
引物编号
Locus
染色体位置
Chromosomal location
重复序列类型
Repeat sequence type
引物序列(5′→3′)
Primer sequence
多态性信息含量
PIC value
SSR31399 6 (AT)18 F:AGCTCCGAGGATACCCATCT
R:AGAAGAACACCTGGAACAGACA
0.67
SSR23220 2 (AGAAGG)13 F:GGGATGGGATCTGGGTTTG
R:GTGTGGAAATATGTGGAGGGAG
0.50
SSR20852 6 (TA)30 F:GGTTTCCATTGAACTCGTAGC
R:GGCTGTCCATTTTGTAGAACC
0.74
SSR20218 6 (AGA)28 F:TCGCCCACGTCCTCTATATC
R:GCTAATGAAGGGGGAGGAGA
0.60
SSR16226 2 (TCTT)7 F:GCGTTAAAATTCCCAACGG
R:GGAGAGAAATTGGAATTCGGCAG
0.62
SSR16068 5 (AG)12(AAAGAG)5 F:GTGCAAAACGGAGTGAGGTG
R:GTTTGGGTTTGGTTCTGATG
0.57
SSR13787 4 (AT)18 F:GCAACTCCAACCAATCCCTC
R:GGCAGCTAAATTCAACTCACC
0.76
SSR10018 1 (AAG)19 F:GGGTCTAATATTTGGGGATGG
R:GGTTGTTCTTGTGGAATGTG
0.65
SSR05125 4 (CACCCT)6 F:GCACATTCAAATTTACTTGGGAG
R:GCTTTAAGTTTGATGGTAGGGTAG
0.68
SSR02895 5 (AT)19 F:GTGAAGAAATGAGTTGGCAAGTC
R:GGAGGGAATGTTGGATCAGC
0.88
SSR16695 1 (CAT)14 F:GGACTAGAAACACAATCCCACG
R:GTTTGGTTTGCTTCAAGTAGGTTC
0.39
SSR14861 7 (ATAC)19 F:CGGTAGTCTACTTGGTTGAAATG
R:GTAAATAGGACGAAGGAAAACCAC
0.70
SSR01738 3 (GAA)9 F:GCGTAGGGAAAGTAAATCAAATAGG
R:GGCATAAGAAATGATACGACC
0.42
SSR29620 7 (GAGATG)8 F:TGCTTGGAAGTTTGTCCTGTC
R:GGTTTATTGGATGATGGGTC
0.64
SSR23370 2 (TA)17 F:GATTATGAGGATGAACCACACC
R:GCCAACAACTCTCTCTTATCGAAC
0.76
SSR22653 2 (AG)20 F:TGAATTTCTTTGGTGGATTCAA
R:GGGAGAAGAAGGGGAGATTG
0.55
SSR19998 5 (AATC)12 F:CTTTGCCAAGCATCTCACC
R:GTTTGCGTCTGCGGTTCTG
0.30
SSR16056 3 (CACCCT)6 F:GGGTTTGATAGTGGAGATTATTCA
R:GGTCTTTTCCACTCAATCCATT
0.68
SSR11340 1 (AG)18 F:TTGTTTTTGTTGGGCACTCA
R:GTGCATCACTCACCCCTTC
0.76
SSR11043 4 (GAA)16 F:TACACCTCTGCGAAGCACC
R:GTTTCGCACTCACTCTTTACCG
0.64
SSR07543 4 (GA)13 F:GGTTTGGCTTTCCTTTCACTC
R:GGTTCCCCAAATCAAACTCAC
0.63
SSR05723 1 (AT)17 F:GGGTGTAATTGGCTTTTCTG
R:GGTTCTAATCCAACGAGTGC
0.38
SSR05012 3 (TCT)8 F:TTTAATGGCGTCGAAATGGT
R:GTTCCATTAACGAGCTTCCC
0.34
11 期 吕 婧等:黄瓜 23 对高多态性 SSR 标记的筛选与评价 2145


图 2 3 个 SSR 标记在欧洲黄瓜中的部分扩增情况
Fig. 2 Part results of the amplification of 3 SSR for Europe cucumber
1:Nemet Kigyo;2:752;3:Rasht;4:SC 53-B(6);5:National Pickle;6:A-C-3;7:Ames 1208;
8:N2/81;9:Klinsky Mestnyj;10:9162.

表 3 SSR 引物扩增黄瓜种质位点多样性
Table 3 Alleles diversity at different SSR loci


2.3 群体遗传多样性分析
23 对引物所揭示的 30 份黄瓜种质的所有位点的平均期望杂合度为 0.42。不同位点上杂合度的
差异很大。SSR11043 显示的杂合度为 0.61,而 SSR05723 显示的杂合度为 0.08。所有位点的平均
PIC 值(多态性信息量)为 0.32,最高 PIC 值为 0.52(SSR11043),最低为 0.06(SSR05723)。因此,
选用的引物能够有效表达种质的遗传多样性(表 4)。
表 4 表明印度黄瓜种质的大部分位点平均期望杂合度与 PIC 值均高于中国和欧美的种质。黄瓜
起源于喜马拉雅山南麓的印度北部地区(Staub et al.,1997),而西双版纳黄瓜(Cucumis sativus L. var.
xishuangbannanesis Qi et Yuan)是中国特有变种,黄瓜的次生起源中心一般认为是我国云南,其主
要分布区域西双版纳州与印度西部的气候条件相同。同时供试资源中,欧美黄瓜资源的遗传背景较
中国的和印度的都要狭窄。
引物编号
Locus
位点数
Number of
alleles
扩增位点最短
片段长度/bp
The smallest
alleles
扩增位点最长片
段长度/bp
The largest
alleles
引物编号
Locus
位点数
Number of
alleles
扩增位点最短
片段长度/bp
The smallest
alleles
扩增位点最长
片段长度/bp
The largest
alleles
SSR31399 6 183 204 SSR01738 4 123 132
SSR23220 4 293 311 SSR29620 6 350 380
SSR20852 13 108 160 SSR23370 9 160 184
SSR20218 4 231 256 SSR22653 7 395 415
SSR16226 5 260 275 SSR19998 6 327 353
SSR16068 4 357 373 SSR16056 9 127 166
SSR13787 9 280 324 SSR11340 7 373 403
SSR10018 7 94 151 SSR11043 7 201 240
SSR05125 7 235 263 SSR07543 5 119 133
SSR02895 18 200 249 SSR05723 4 289 299
SSR16695 3 174 195 SSR05012 2 207 216
SSR14861 7 368 395
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引物 SSR01738、SSR16056 和 SSR23370可以较高地显示中国资源的遗传多样性,引物 SSR11043
和 SSR13787 能较高水平地反应欧美资源的遗传多样性,引物 SSR22653 和 SSR23370 对于印度资源
效果较好。

表 4 SSR 引物扩增不同来源地黄瓜种质的遗传多样性
Table 4 Expected heterozygosity and PIC of 23 SSR loci for cucumber germplasm from different countries or regions

2.4 聚类树的构建
为了检测使用引物的数量对于资源划分群体的影响,分别选取 7 对、14 对、21 对和 23 对引物
对 30 份资源进行群体聚类分析,引物挑选时采取每条染色体上挑选相同数量的引物,比较不同引物
数量对于资源群体划分结果的影响,结果见图 3。
用 Powermarker 软件中的 Phylogeny 程序,选择 C. S. Chord1967 方法对 30 份资源计算遗传距离,
并用 Neighbor-Joining 法聚类。
如图 3 所示,仅用 7 对引物构建聚类树时,不同资源划分不清晰,不能明显区分不同来源地的
资源,当 SSR 数逐渐增加时,构建的聚类树能够逐渐区分出明显的 3 大类群。因此,选用 23 对引
物可以将所选资源明显分为 3 大类:中国、欧美和印度资源,总体划分结果与其地理划分有一定相
关性。


中国 China(10 份) 欧美 Europe and America(10 份) 印度 India(10 份)
平均值 Average
引物编号
Locus 期望杂合度
Expected
heterozygosity
PIC
期望杂合度
Expected
heterozygosity
PIC
期望杂合度
Expected
heterozygosity
PIC
期望杂合度
Expected
heterozygosity
PIC
SSR01738 0.60 0.52 0.39 0.30 0.53 0.38 0.51 0.40
SSR02895 0.58 0.48 0.55 0.48 0.19 0.16 0.44 0.37
SSR05012 0.53 0.38 0.53 0.37 0.19 0.16 0.42 0.30
SSR05125 0.28 0.25 0.21 0.18 0.39 0.30 0.29 0.24
SSR05723 0 0 0 0 0.23 0.19 0.08 0.06
SSR07543 0.39 0.30 0.22 0.19 0.44 0.33 0.35 0.27
SSR10018 0.44 0.40 0.69 0.59 0 0 0.38 0.33
SSR11043 0.33 0.26 0.76 0.65 0.74 0.66 0.61 0.52
SSR11340 0.36 0.27 0.30 0.24 0.6 0.52 0.42 0.34
SSR13787 0.36 0.40 0.73 0.66 0.39 0.30 0.49 0.45
SSR14861 0.28 0.25 0.43 0.37 0.26 0.21 0.32 0.28
SSR16056 0.59 0.51 0.39 0.34 0.27 0.22 0.42 0.36
SSR16068 0.44 0.33 0.19 0.16 0.36 0.33 0.33 0.27
SSR16226 0.29 0.24 0.39 0.30 0.65 0.54 0.44 0.36
SSR16695 0.35 0.30 0.34 0.27 0.50 0.44 0.40 0.34
SSR19998 0.42 0.35 0 0 0.34 0.27 0.25 0.21
SSR20218 0.48 0.35 0.47 0.35 0.53 0.38 0.49 0.36
SSR20852 0.55 0.45 0.36 0.31 0.10 0.09 0.34 0.28
SSR22653 0.17 0.14 0 0 0.80 0.72 0.32 0.29
SSR23220 0.34 0.27 0.40 0.30 0.43 0.37 0.39 0.31
SSR23370 0.62 0.48 0.13 0.11 0.84 0.78 0.53 0.46
SSR29620 0.26 0.21 0.50 0.36 0.72 0.63 0.49 0.40
SSR31399 0.21 0.18 0.23 0.19 0.31 0.27 0.25 0.21
平均 Mean 0.39 0.32 0.37 0.29 0.51 0.36 0.42 0.32
11 期 吕 婧等:黄瓜 23 对高多态性 SSR 标记的筛选与评价 2147


图 3 7 对(A)、14 对(B)、21 对(C)、23 对(D)SSR 引物构建的 30 份黄瓜资源聚类树比较
Fig. 3 Comparision of unrooted neighbor-joining tree based on C.S. Chord method of 30 accessions using 7 SSR(A),
14 SSR(B),21 SSR(C)and 23 SSR(D)respectively
3 讨论
开发微卫星标记可以充分地利用已有资源,但标记开发能否成功主要取决于 3 方面因素:一是
该物种数据库的规模;二是数据本身的质量;三是物种的特异性。目前对于给定物种,有效的遗传
多样性研究需要有在该物种基因组上均匀分布的高多态性引物,随着黄瓜全基因组测序的完成以及
序列信息的公开,SSR 标记已经可以大量开发利用。本试验中利用先前研究中高密度连锁遗传图谱
的 995 个 SSR 引物对 11 份不同生态类型黄瓜的遗传多样性进行调查,筛选出 23 对在黄瓜 7 条染色
体上均匀分布的高多态性 SSR 引物,可以扩增出清晰稳定单一的条带,同时可清楚地检测出亚洲、
欧美和印度群体的遗传多样性,更客观地反映群体结构和地域性差异等信息。
前人对于黄瓜种质遗传多样性的研究包括采用 21 对同工酶引物(Meglic et al.,1996;Staub et al.,
1997)。NPGS(国家植物种质系统)对于在 1992 年后从印度(Staub et al.,1997)和中国(Staub et
al.,1999)引进收录的资源进行同工酶评价分析,分别鉴定出两个不同的群体。2002 年 PCA(主成
分分析)研究显示近期收获的印度和中国资源形成了单一的群体。当有新的数据加入或移出资源库
以用于再分析时资源之间的关系会发生改变,同时分析中使用引物数量不同,资源关系也会发生改
变。
Staub 等(1997)提出中国是黄瓜多样性的次级中心,因此有必要把中国资源同美国国家种质
资源库的现有其他资源作比较。
所用的 30 份材料同前人的研究相比,外国种质材料代表性较高,印度黄瓜具有许多其他国家
和地区黄瓜栽培品种所没有的位点,欧洲种质也有少量特殊的位点。平均期望杂合度印度资源最高
(0.51),中国黄瓜种质(0.39)高于欧美种质(0.37),进一步证明了中国是黄瓜多样性的演化中心
2148 园 艺 学 报 38 卷
之一(李锡香 等,2004)。
本试验结果显示所用的标记开发效率较高,此外地域上的差异在一定程度上影响了群体上的遗
传多样性,各个地域是否可以进一步划分出亚群,还有待于更多的遗传变异分析。高多态标记能较
好地反映品种间表型多态性,可用于黄瓜种质资源筛选和核心种质构建和育种研究,未来研究将集
中在有关驯化过程的细节上的理解和全基因组关联性研究方面。

References
Chen Jin-feng,Zhuang Fei-yun,Lu Ming-hui,Qian Chun-tao,Ren Gang. 2003. Phylogenetic relationships in Cucumis(Cucurbitaceae)revealed
by SSR and RAPD analyses. Acta Phytotaxonomica Sinica,41 (5):427–435. (in Chinese)
陈劲枫,庄飞云,逯明辉,钱春桃,任 刚. 2003. 采用 SSR 和 RAPD 标记研究黄瓜属(葫芦科)的系统发育关系. 植物分类学报,41
(5):427–435.
Elston R C. 2005. Polymorphism information content. Encyclopedia of Biostatistics.
Huang S W,Li R Q,Zhang Z H,Li L,Gu X F,Fan W,William J L,Wang X W,Xie B Y,Ni P X,Ren Y Y,Zhu H M,Li J,Lin K,Jin
W W,Fei Z J,Li G C,Staub J,Kilian A,van der Vossen E A G,Wu Y,Guo J,He J,Jia Z Q,Ren Y,Tian G,Lu Y,Ruan J,Qian
W B,Wang M W,Huang Q F,Li B,Xuan Z L,Cao J J,Asan,Wu Z G,Zhang J B,Cai Q L,Bai Y Q,Zhao B W,Han Y H,Li Y,
Li X F,Wang S H,Shi Q X,Liu S Q,Cho W K,Kim J Y,Xu Y,Katarzyna H U,Miao H,Cheng Z C,Zhang S P,Wu J,Yang Y H,
Kang H X,Man L,Liang H Q,Ren X L,Shi Z B,Wen M,Jian M,Yang H L,Zhang G J,Yang Z T,Chen R,Liu S F,Li J W,Ma
L J,,Liu H,Zhou Y,Zhao J,Fang X D,Li G Q,Li Y G,Liu D Y,Zheng H K,Zhang Y,Qin N,Li Z,Yang G H,Yang S,Bolund
L,Kristiansen K,Zheng H C,Li S C,Zhang X Q,Yang H M,Wang J,Sun R F,Zhang B X,Jiang S Z,Wang J,Du Y C,Li S G. 2009.
The genome of the cucumber,Cucumis sativus L. Nature Genetic,41:1275–1281.
Li Xi-xiang,Zhu De-wei,Du Yong-chen,Shen Di,Kong Qiu-sheng,Song Jiang-ping. 2004. Studies on genetic diversity and phylogenetic
relationship of cucumber(Cucumis sativus L.)germplasm by AFLP technique. Acta Horticulturae Sinica,31 (3):309–314. (in Chinese)
李锡香,朱德蔚,杜永臣,沈 镝,孔秋生,宋江萍. 2004. 黄瓜种质资源遗传多样性及其亲缘关系的 AFLP 分析. 园艺学报,31 (3):
309–314.
Liu K,Muse S V. 2005. PowerMarker:An integrated analysis environment for genetic marker analysis. Bioinformatics,21 (9):2128–2129.
Meglic V,Serquen F,Staub J E. 1996. Genetic diversity in cucumber(Cucumis sativus L.):I. A reevaluation of the US germplasm collection.
Genetic Resources and Crop Evolution,43:533–546.
Mu Sheng-qi,Gu Xing-fang,Zhang Sheng-ping,Wang Xiao-wu,Wang Ye. 2008. Genetic diversity of cucumber(Cucumis sativus L.)germplasm
by SSR. Acta Horticulturae Sinica,35 (9):1323–1330. (in Chinese)
穆生奇,顾兴芳,张圣平,王晓武,王 烨. 2008. 栽培黄瓜种质遗传多样性的 SSR 鉴定. 园艺学报,35 (9):1323–1330.
Ren Y,Zhang Z H,Liu J H,Staub J E,Han Y H. 2009. An integrated genetic and cytogenetic map of the cucumber genome. PloS One,4:e5795.
Shen Di,Fang Zhi-yuan,Qi Chun-zhang,Zhao Jin-yan,Song Jiang-ping,Li Quan-hui,Li Xi-xiang. 2009. Genetic diversity analyses of Cucumis
sativus L. var. xishuangbannanesis population based on SSR markers. Acta Horticulturae Sinica,36 (10):1457–1464. (in Chinese)
沈 镝,方智远,戚春章,赵金艳,宋江萍,李全辉,李锡香. 2009. 西双版纳黄瓜群体遗传多样性的 SSR 分析. 园艺学报,36 (10):
1457–1464.
Staub J E,Serquen F C,Horejsi T,Chen J. 1999. Genetic diversity in cucumber(Cucumis sativus L.):IV. An evaluation of Chinese germplasm1.
Genetic Resources and Crop Evolution,46:297–310.
Staub J E,Serquen F C,Mccreight J D. 1997. Genetic diversity in cucumber(Cucumis sativus L.)III:An evaluation of India germplasm. Gentic
Resources and Crop Evolution,44:315–326.
Tautz D. 1989. Hypervariability of simple sequences as a genernal source for polymorphic markers. Nucleic Acids Research,17:6463–6471.
Zhang Guang-ping,Li Xi-xiang,Xiang Chang-ping,Shen Di,Wang Wen-ling,Song Jiang-ping. 2006. Studies on the methods of establishing
cucumber core collection based on RAPD analysis. Acta Horticulturae Sinica,33 (2):260–265. (in Chinese)
张广平,李锡香,向长萍,沈 镝,王文玲,宋江萍. 2006. 黄瓜种质核心样本构建方法初探. 园艺学报,33 (2):260–265.