全 文 ：© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 　艺 　学 　报 　2009, 36 (10) : 1457 - 1464
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2009 - 04 - 10; 修回日期 : 2009 - 07 - 13
基金项目 : 国家科技支撑计划项目 (2006BAD13B062324) ; 科技部科技基础性工作专项课题 ( 2006FY110708) ; 农业部园艺作物
遗传改良重点开放实验室项目3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: lee0612@ sina1com)
西双版纳黄瓜群体遗传多样性的 SSR分析
沈　镝 , 方智远 , 戚春章 , 赵金艳 , 宋江萍 , 李全辉 , 李锡香 3
(中国农业科学院蔬菜花卉研究所 , 北京 100081)
摘 　要 : 西双版纳黄瓜 (Cucum is sa tivus L1 var1 x ishuangbannanesis Q i et Yuan) 是我国特有的黄瓜变
种。以 20世纪 70年代末收集的 30份西双版纳黄瓜种质 273个样本为研究对象 , 利用 SSR技术从群体水平
分析其遗传多样性。273个样本的多态位点百分率、Neipis基因多样性指数 (H ) 和 Shannon信息指数 ( I)
分别为 92186%、011818和 012972。比较 30份种质的遗传多样性指标 , 显示种质间遗传变异 54106% , 种
质内遗传变异 45194%。17号种质的遗传多样性最高 (H = 011376, I = 012032, 多态位点百分率 37121% )。
聚类分析结果显示 , 大多数种质的分组与瓜皮色和瓜肉色基本一致。按不同来源地将种质分为 5个群体 ,
其中景洪群体的遗传多样性最高 , 其多态位点百分率、H值和 I值分别为 76119%、011562和 012516。群
体间遗传一致度在 019071～019889之间。聚类分析结果显示不同来源地的西双版纳黄瓜在遗传组成上存在
差异。群体遗传分化系数和基因流分别为 012201和 117718, 表明西双版纳黄瓜群体间基因分化不明显 , 基
因交流基本顺畅。
关键词 : 黄瓜 ; 西双版纳黄瓜 ; SSR; 遗传多样性 ; 群体
中图分类号 : S 64212　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2009) 1021457208
Genetic D iversity Ana lyses of C ucum is sa tivus L1 var1 xishuangbannanesis
Popula tion Ba sed on SSR M arkers
SHEN D i, FANG Zhi2yuan, Q I Chun2zhang, ZHAO J in2yan, SONG J iang2p ing, L I Quan2hui, and L I Xi2
xiang3
( Institu te of V egetables and F low ers, Ch inese A cadem y of A gricu ltura l Sciences, B eijing 100081, Ch ina)
Abstract: Xishuangbanna cucumber ( Cucum is sa tivus L1 var1 x ishuangbannanesis Q i et Yuan) is a
special variation in our country. Simp le sequence repeat ( SSR) analyses were conducted to assess the genetic
diversity of 30 germp lasm resources collected in Xishuangbanna p refecture in 1979 and 1980, which showed
that relatively abundant genetic diversity existed in Xishuangbanna cucumber population. The percentage of
polymorphic loci, Neipis gene diversity ( H ) and Shannon information index ( I ) of 273 samp les were
92186% , 011818 and 012972, respectively. The indexes of genetic diversity of 30 germp lasm showed that the
genetic variation among germp lasm was 54106% and thatwithin germp lasm was 45194%. The genetic diversi2
ty of No117 germp lasm was the highest among 30 germp lasm (H = 011376, I = 012032, percentage of poly2
morphic loci = 37121% ). Cluster analysis showed that the result of classification of most germp lasm was con2
sistent with fruit skin color and flesh color. Among 5 populations according to accession source, the genetic di2
versity of J inghong population was the highest, whose polymorphic loci, H value and I value were 76119% ,
011562 and 012516 respectively. Genetic identity of 5 populations was between 019071 and 019889. Cluster
analyses suggest that the difference of genetic background existed in 5 populations with different collecting
source. The coefficient of genetic differentiation (Gst) and gene flow (Nm ) were 012201 and 117718, which
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园 　　艺 　　学 　　报 36卷
indicated that the genetic differentiation was relatively low, with relatively larger gene flow in C1 sa tivus L.
var1 x ishuangbannanesis.
Key words: cucumber; Cucum is sa tivus L1 var1 x ishuangbannanesis; genetic diversity; SSR; population
西双版纳黄瓜 (Cucum is sa tivus L1 var1 x ishuangbannanesis Q i et Yuan) 是我国特有的黄瓜变种 ,
仅分布在我国云南省西双版纳州及周边地区 , 处于半栽培状态。其果实近圆至长圆形、果肉橙黄 , 这
些特征与普通黄瓜明显不同而与甜瓜相近 , 但对其染色体数、与普通黄瓜杂交的可育性、一代杂种的
表现和过氧化物酶同工酶酶谱等方面的鉴定 , 证明其属于黄瓜 (戚春章 等 , 1983)。西双版纳黄瓜已
被应用于黄瓜种质创新。Simon和 John (1997) 利用我国的 1份西双版纳黄瓜创新了 3份高胡萝卜素
加工类型黄瓜新种质。分子评价结果显示西双版纳黄瓜与普通栽培黄瓜的亲缘关系较远 (李锡香 等 ,
2004a, 2004b; 穆生奇 等 , 2008)。
SSR标记具有多态性丰富、共显性遗传等特性 , 已被用于黄瓜的遗传多样性分析和遗传连锁图谱
构建。Katzir等在 1996年即证实了 SSR在黄瓜中存在多态性 , 能够很好地揭示黄瓜属不同类型材料
间存在的明显差别 (陈劲枫 等 , 2003) , 但在分析黄瓜栽培品种内的遗传多态性时需更多的 SSR标
记 (Danin2Poleg et al. , 2001)。利用多态性 SSR引物分析栽培黄瓜材料的遗传多样性 , 主成分与系统
聚类分析结果均与形态学分类相吻合 (穆生奇 等 , 2008)。此外 , 部分 SSR标记已被用于黄瓜遗传
图谱构建 (Danin2Poleg et al. , 2000; 张海英 等 , 2004)。SSR标记对于黄瓜资源鉴别和遗传多样性
分析十分可靠和有效。
在以往黄瓜资源遗传多样性研究中 , 少数涉及到了西双版纳黄瓜种质 , 但主要作为黄瓜属内或种
内不同类型的代表性材料 , 份数较少。笔者通过对西双版纳黄瓜种质资源的形态鉴定和品质分析 , 初
步发现不同类型种质间具有明显差异。迄止尚未见以西双版纳黄瓜为研究对象的遗传多样性报道。本
研究中利用 SSR标记 , 以 20世纪 70年代末从云南收集的 30份西双版纳黄瓜种质为对象 , 从群体水
平探讨西双版纳黄瓜的遗传多样性及种质间亲缘关系 , 以期为西双版纳黄瓜的起源分化和资源的保存
利用提供理论依据。
1　材料与方法
111　试验材料
30份 (共种植 33份种质 , 其中 11、12和 18号种质因种子活力较低未能取样 ) 西双版纳黄瓜种
质 (表 1) 均收集自云南省西双版纳州的景洪市 (州府 ) 和勐腊县。景洪指景洪市区 , 攸乐公社即
现在的景洪市基诺山乡 , 小勐养位于景洪市境内的勐养镇。勐醒和勐伦均属勐腊县勐伦镇。
由于保存的种子数量较少 , 每份种质只播种 20粒 , 30份种质出苗 , 共 273个单株即为 273个样
本 (表 1)。
112 　D NA提取和 SSR分析
对 273个样本分别提取基因组 DNA。每个样本取 200 mg嫩叶放入离心管中 , 加液氮用玻璃棒磨
碎 , DNA提取采用改良的 CTAB法 (Clark, 1997)。
PCR反应主要参照 Katzir等 (1996) 的方法 : 20μL反应体系包括 1 U Taq酶 (天根公司 ) , PCR
10 ×buffer 210μL, 115 mmol·L - 1 MgCl2 , 015 mmol·L - 1 dNTP, 012 mmol·L - 1引物 , 20 ng模板
DNA。PCR反应在 PTC 200 PCR扩增仪中完成。PCR反应程序如下 , 94 ℃预变性 5 m in, 94 ℃变性
30 s, 55 ℃复性 30 s, 72 ℃延伸 60 s, 35个循环。最后 72 ℃延伸 7 m in。
PCR扩增产物在 6%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳 , 采用银染技术检测 (Charters et al. , 1996)。
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113 　数据统计分析
选择清晰、可重复的条带统计。有带记为 1, 无带记为 0。利用 Popgene 1132软件 ( Yeh et al. ,
1999) 计算 Neipis基因多样性指数 (H )、Shannon信息指数 ( I)、群体间基因分化系数 (Gst)、基因
流 (Nm )、多态性位点数 (NPL)、多态性位点百分率 ( PPL) 及不同种质和不同来源地群体间 Nei78
遗传距离 (GD ) , 群体间遗传距离聚类图的绘制用 MEGA311软件 ( Kumar et al. , 2004) 完成。
表 1　30份西双版纳黄瓜种质的编号、来源地及样本数
Table 1　The background informa tion of 30 X ishuangbanna cucum bers
编号
Code
种质
Germp lasm
来源地
Source
样本数
Samp les number
编号
Code
种质
Germp lasm
来源地
Source
样本数
Samp les number
1 西双版纳黄瓜 OT 11 19 白圆黄瓜 MX 3
Xishuangbanna Huanggua Baiyuan Huanggua
2 西双版纳黄瓜 JH 14 20 黄皮圆黄瓜 ML 15
Xishuangbanna Huanggua Huangp i Yuanhuanggua
3 西双版纳黄瓜 JH 3 21 圆形黄皮黄瓜 ML 12
Xishuangbanna Huanggua Yuanxing Huangp i Huanggua
4 黄皮圆黄瓜 YL 5 22 黄皮圆筒形黄瓜 Huangp i ML 3
Huangp i Yuan Huanggua Yuantongxing Huanggua
5 西双版纳黄瓜 JH 17 23 乳白皮圆黄瓜 MX 5
Xishuangbanna Huanggua Rubaip i Yuanhuanggua
6 西双版纳黄瓜 YL 13 24 黄皮长筒形黄瓜 Huangp i XMY 4
Xishuangbanna Huanggua Changtongxing Huanggua
7 圆形黄皮黄瓜 JH 9 25 白长圆黄瓜 MX 14
Yuanxing Huangp i Huanggua Baichangyuan Huanggua
8 圆黄皮黄瓜 YL 9 26 白长圆黄瓜 MX 11
Yuanhuangp i Huanggua Baichangyuan Huanggua
9 圆形黄皮黄瓜 YL 1 27 圆形黄皮黄瓜 ML 14
Yuanxing Huangp i Huanggua Yuanxing Huangp i Huanggua
10 西双版纳黄瓜 JH 6 28 圆黄瓜 MX 11
Xishuangbanna Huanggua Yuan huanggua
13 西双版纳黄瓜 JH 9 29 圆白黄瓜 MX 9
Xishuangbanna Huanggua Yuanbai huanggua
14 西双版纳黄瓜 JH 11 30 白皮圆黄瓜 MX 15
Xishuangbanna Huanggua Baip i Yuanhuanggua
15 西双版纳黄瓜 JH 4 31 乳白皮圆黄瓜 MX 10
Xishuangbanna Huanggua Rubaip i Yuanhuanggua
16 西双版纳黄瓜 JH 1 32 西双版纳黄瓜 OT 14
Xishuangbanna Huanggua Xishuangbanna Huanggua
17 西双版纳黄瓜 JH 9 33 西双版纳黄瓜 OT 11
Xishuangbanna Huanggua Xishuangbanna Huanggua
　　注 : OT: 西双版纳州 , 具体采集地不详 ; JH: 景洪市区 ; YL: 攸乐公社 ; MX: 勐醒 ; XMY: 小勐养公社 ; ML: 勐伦中寨。
Note: OT: Xishuangbanna Prefecture; JH: J inghong City; YL: Youle Country; MX: Mengxing Country; XMY: Xiaomengyang Country;
ML: Menglun Country.
2　结果与分析
211　SSR引物筛选及位点多态性
选表型性状差异较大的 1、10和 32号种质的 3个代表性样本筛选引物。从已报道的 135对黄瓜
(73对 ) 和甜瓜 (62对 ) SSR引物中筛选了重复性好、在西双版纳黄瓜中具多态性的 13对引物 (表
2)。其中来源于黄瓜和甜瓜基因组的引物分别为 3对和 6对 , 来源于黄瓜和甜瓜 EST序列的分别为 3
对和 1对。
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来源于甜瓜的 SSR引物占多态性引物总数的 53185% , 有效等位基因数占总数的 64110%。西双
版纳黄瓜在瓜形、瓜肉色等性状上具有与甜瓜相近而与普通黄瓜明显不同的表型特征。从比较基因组
学的角度暗示在西双版纳黄瓜群体内具有比普通黄瓜更为丰富且与甜瓜更为相近的等位变异位点。
表 2　多态性 SSR引物信息
Table 2　Polym orph ism pr im er informa tion of SSR used am ong X ishuangbanna cucum bers
编号 No1 引物 Primer 有效等位基因Effective allele 来源 O rigin 引物获得文献Reference of p rimer
T17 CMBR43 3 甜瓜基因组 Melon genome Patricia et al. , 2004
T18 CMBR49 3 甜瓜基因组 Melon genome Patricia et al. , 2004
T19 CMBR48 4 甜瓜基因组 Melon genome Patricia et al. , 2004
T20 CMBR39 6 甜瓜基因组 Melon genome Patricia et al. , 2004
T21 CMBR56 3 甜瓜基因组 Melon genome Patricia et al. , 2004
T22 CMBR42 2 甜瓜基因组 Melon genome Patricia et al. , 2004
F21 CSWCT12 3 黄瓜基因组 Cucumber genome Fazio et al. , 2002
F26 CSWCT15 4 黄瓜基因组 Cucumber genome Fazio et al. , 2002
F29 CSWCT19 1 黄瓜基因组 Cucumber genome Fazio et al. , 2002
CM55 DV635022 4 甜瓜 EST序列 Melon2EST Kong et al. , 2006
CS06 CK758791 3 黄瓜 EST序列 Cucumber2EST Kong et al. , 2007
CS41 DN909316 1 黄瓜 EST序列 Cucumber2EST Kong et al. , 2007
CS52 CK085473 2 黄瓜 EST序列 Cucumber2EST Kong et al. , 2007
利用上述 13对引物组合分析了 30份种质的 273个西双版纳黄瓜样本 (图 1) , 共获得 42个清
晰、可重复性条带 , 其中 39个为多态性条带 , 多态位点百分率为 92186% , 平均多态性条带为 310。
将 273个样本视为一个群体 , 其 H和 I值分别为 011818和 012972。
比较 273个样本的 SSR图谱发现 , 其中 73个样本具有各自特异的图谱类型 , 分属 25份种质。其
他 200个样本共有 40个类型 , 其中包含样本数最多的一种图谱类型有 32个样本。在 30份种质中 ,
除 22号、9号和 16号种质外 (后两份种质仅存 1份样本 ) , 其他 27份种质内的不同样本间均存在不
同程度的遗传差异。
上述分析表明 , 无论在群体水平还是种质内亚群体水平 , 作为黄瓜种内一个变种的西双版纳黄瓜
均具有一定的遗传多样性。
图 1　引物 T21 (上图 ) 和 CS06 (下图 ) 对西双版纳黄瓜扩增电泳图
F ig. 1　Am plif ica tion prof iles of X ishuangbanna cucum bers using pr im er T21 ( upper) and CS06 ( lower)
212　不同种质间遗传多样性及聚类分析
利用 Popgene 1132软件分析 30份种质的遗传多样性 , 总遗传多样性 (H t) 为 011380, 种质内基
因多样性 (Hs) 为 010634。种质间 Gst为 015406, 表明 30份种质间遗传变异为 54106% , 种质内遗
传变异为 45194%。通过比较 30份种质的 H值、 I值和多态性位点百分率 , 结果显示 , 17号种质的
遗传多样性最高 (H = 011376, I = 012032, 多态位点百分率 37121% ) , 其次为 7号、1号、20号等种
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　10期 沈 　镝等 : 西双版纳黄瓜群体遗传多样性的 SSR分析 　
质。遗传多样性较低的有 29号、24号、3号和 13号种质等。
30份种质的聚类分析结果如图 2所示 , 在遗传相似系数约 019的位置 , 可将所有种质分为 5组。
16和 19号种质分别单独归于第 1组和第 2组 , 与其他种质距离较远。两份种质均为浅色瓜皮类型 ,
SSR检测结果显示均具有特异图谱类型。两份种质保留的样本数较少 , 群体小可能突出了单个样本特
异性对群体的贡献 , 从而加大了与其他种质的遗传距离。第 3组和第 5组分别由 11份和 16份种质组
成。在第 3组中 , 有 7份种质均为圆白西双版纳黄瓜类型 , 除 21和 22号种质外 , 其他种质的单株后
代多表现为浅色瓜皮类型。在第 5组中 , 除 2、14、25和 26号种质外 , 其他种质基本均为棕黄皮西
双版纳黄瓜类型。第 4组仅有 10号 1份种质 , 这是惟一 1份果肉黄白色 , 与普通黄瓜无差异 , 而其
他农艺性状均与西双版纳黄瓜相近的种质类型。从不同种质的来源地看 , 来源于景洪市的大部分种质
被分别聚在第 1、4、5组 , 而来源于勐腊县的种质基本聚在了第 2组和第 3组。
图 2　30份西双版纳黄瓜种质聚类图
F ig. 2　C luster dendrogram of 30 X ishuangbanna cucum ber germ pla sm s
213　不同来源地西双版纳黄瓜群体的遗传多样性及遗传距离
按照不同来源地将 27份种质分为 5个群体 , 分别为景洪 (JH )、攸乐 ( YL )、勐醒 (MX)、勐
伦 (ML)、小勐养 (XMY)。各群体的样本数、多态性位点百分率、H值和 I值见表 3。JH群体的多
态性位点百分率 (76119% )、H值 (011562) 和 I值 (012516) 均位列第一 , 说明该群体的遗传多样
性最丰富 , 勐醒和勐伦群体分列第 2和第 3位。值得注意的是 , 采集自小勐养的 24号种质仅保留下
来了 4个样本 , 仍具有一定的遗传多样性。
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表 3　不同来源地群体遗传多样性分析
Table 3　Ana lyses of genetic d iversity am ong 5 popula tion s
群体
Pop
来源地
Samp le source
样本量
Samp le number H I N PL PPL /%
JH 景洪 J inghong 83 011562 012516 32 76119
YL 攸乐 Youle 28 011090 011731 19 45124
MX 勐醒 Mengxing 78 011475 012298 24 57114
ML 勐伦 Menglun 44 011342 012130 23 54176
XMY 小勐养 Xiaomengyang 4 010293 010424 3 7114
5个不同来源西双版纳黄瓜群体的遗传一致度和遗传距离分别在 019071～019889和 010112～
010975之间 (表 4) , 表明群体间相似程度较高 , 亲缘关系较近。
表 4　Ne ipis氏遗传距离和遗传一致度
Table 4　Ne ipis or ig ina l m ea sures of genetic iden tity and genetic d istance
Pop
ID 1 2 3 4 5
1 3 3 3 3 019889 019761 019789 019264
2 010112 3 3 3 3 019662 019825 019268
3 010242 010344 3 3 3 3 019743 019071
4 010214 010177 010261 3 3 3 3 019289
5 010764 010760 010975 010738 3 3 3 3
UPGMA聚类分析结果显示同属景洪市的京红和攸乐群体在遗传关系上更为相近 , 而勐醒与勐作
中寨县的 MX和 ML群体在遗传组成上存在差异。同属景洪市的小勐养群体被聚在与其他群体较远的
位置 , 说明该群体样本保留了自身的遗传特性 (图 3)。
5个不同来源地西双版纳黄瓜群体间的遗传分化系数 (GS T) 为 012201, 群体间基因流 (Nm )
为 117718。表明西双版纳黄瓜群体间遗传变异为 22101% , 群体内遗传变异为 77199%。群体间基因
分化不明显 , 基因交流基本顺畅。
图 3　西双版纳黄瓜群体聚类图
F ig. 3　C luster dendrogram of X ishuangbanna cucum ber popula tion s
3　讨论
本研究中利用 SSR标记首次从群体水平分析了西双版纳黄瓜的遗传多样性 , 结果显示西双版纳
黄瓜在不同样本、不同种质以及不同来源地群体间均存在一定的遗传差异 , 其结果与西双版纳黄瓜在
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　10期 沈 　镝等 : 西双版纳黄瓜群体遗传多样性的 SSR分析 　
形态鉴定和品质分析中表现出的多样性互为印证。对 30份种质的形态鉴定发现 , 西双版纳黄瓜的瓜
形主要分为近圆形和长圆形两大类 , 部分样本表现为两者的过渡类型。达到生理成熟度的老瓜皮色有
乳白、灰白和棕黄 3种主要类型 , 同一份种质后代中可分离出不同皮色的老瓜。果肉色基本为橙黄 ,
但 10号种质肉色为黄白。30 份种质的第一雌花节位 ( 23120 ±5151 )、雌花节率 ( 11119% ±
4129% )、第一侧蔓节位 (6133 ±2117) 和第一侧蔓长 (58168 cm ±25143 cm ) 等变异幅度大 , 差异
明显。分析还显示 , 18份不同类型西双版纳黄瓜的 β - 胡萝卜素、 Fe和 Zn含量变异幅度分别在
1134 ～ 261155、0124～2126和 0133～3127 mg·kg- 1 DW之间。上述分析说明西双版纳黄瓜群体不同
于一般的地方品种 , 尚处于比较原始的演化阶段 , 仅以少数种质或少量样本难以全面了解其遗传变
异。本研究的分析结果将有助于更全面地认识西双版纳黄瓜群体遗传多样性的存在形式 , 更好地保存
和利用资源。
群体遗传分化水平的高低与遗传漂变、选择和基因流等因素密切相关。随机性的遗传漂变和选择
的作用是群体产生遗传分化重要因素 , 强而大范围的基因流能够有效抑制由遗传漂变和选择作用引起
的遗传分化 , 使群体趋于一致 (杨泽宇 等 , 2007)。W right (1931) 认为 , 如果群体间 Nm > 1, 基因
流则能发挥均质化作用 , 能有效防止不同地区亚群体间遗传分化的产生。本研究中不同来源地群体
SSR位点的平均基因流值 Nm = 117718, 说明在 20世纪 70年代末期西双版纳黄瓜群体就存在较为广
泛的基因交流。西双版纳黄瓜的产品器官是果实 , 特别是达到生理成熟度的老瓜在当地非常受欢迎 ,
收获的产品不仅自家食用 , 还进入农贸市场自由买卖 , 这可能是西双版纳黄瓜种质基因交流的主要方
式。景洪市是西双版纳州的州府 , 也是 20世纪 70年代许多农产品的流通中心和集散地 , 汇集了来自
周边地区的西双版纳黄瓜资源 , 因此来源于景洪市的西双版纳黄瓜种质具有最丰富的遗传多样性。但
西双版纳州地处偏远 , 当时的交通条件又极不便利 , 与外界交流甚少 , 不仅外来黄瓜种质很少见 , 而
且各县市间的交流亦较少 , 导致不同来源地的西双版纳黄瓜种质在遗传组成上存在明显差异 , 使西双
版纳黄瓜群体内广泛的基因交流限制在一定地理区域内。
鉴于西双版纳黄瓜丰富的群体遗传多样性 , 在收集保存时应注意加强不同地理区域内不同类型种
质资源的收集保存 , 加大收集保存种子量。在选择育种亲本时应增大后代群体数量 , 在同一份种质内
选留多个变异类型 , 同时注意加强不同地区种质的收集和选择。
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