全 文 :园 艺 学 报 2006, 33 (6) : 1369~1372
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2005 - 12 - 23; 修回日期 : 2006 - 05 - 19
基金项目 : 河南省高校创新人才基金项目 ; 河南省高校优秀中青年骨干教师基金资助项目 ( G2002009) ; 河南省教育厅自然科学
基金资助项目 (2004601049)3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: fudeshang@ henu1edu1cn)
河南部分牡丹品种遗传多样性的 AFL P分析
刘 萍 王子成 尚富德 3
(河南大学生命科学学院 , 农业生物技术研究所 , 河南开封 475001)
摘 要 : 利用 AFLP技术对 30个牡丹品种的遗传多样性进行了研究。用 3对引物组合进行选择性扩
增 , 共产生 151个位点 , 其中 96个为多态性位点 , 占 6315%。其中 2个受试品种产生了特异性位点。聚类
分析结果显示 , 遗传距离 0125将 30个牡丹品种划分为 5个聚类组 , 与传统分类结果基本一致。
关键词 : 牡丹 ; 品种 ; 亲缘关系 ; AFLP
中图分类号 : S 685111 文献标识码 : A 文章编号 : 05132353X (2006) 0621369204
AFL P Ana lysis of Genetic D iversity of Paeon ia suffru ticosa Cultivars in
Henan Prov ince
L iu Ping, W ang Zicheng, and Shang Fude3
(College of L ife Science, A gricultural B iotechnology Institu te, Henan U niversity, Kaifeng, Henan 475001, Ch ina)
Abstract: AFLP analysis was app lied to study the genetic relationship among 30 Paeon ia suffru ticosa
cultivars. 3 pairs of p rimer combination were screened from 30 pairs of p rimer combination and generated 151
bands, 96 of which were polymorphic bands (6315% ). There are two cultivars which generated special DNA
fragments. Cluster analysis showed that 30 cultivars were divided into 5 cluster group s with a genetic distance
of 0125. The result is generally consistent with the traditional classified.
Key words: Paeon ia suffru ticosa; Cultivar; Genetic relation; AFLP
1 目的、材料与方法
牡丹组 ( Sect. Moutan DC. ) 隶属于芍药属 ( Paeon ia ) , 是落叶亚灌木类群。中国是牡丹起源、
品种培育、分化演变和多样性的中心。世界各地的牡丹均直接或间接从中国引进〔1, 2〕。目前对于牡丹
的研究 , 多集中在形态学〔3〕、孢粉学〔4〕、细胞学方面〔5〕及 RAPD分析〔6〕、 ITS序列分析〔7〕和基因序列
分析〔8〕等方面 , 为了充分开发利用我国丰富的牡丹种质资源 , 快速培育观赏价值高的新品种 , 本研
究利用 AFLP技术对 30个牡丹品种的亲缘关系进行了初步探索。
材料及 DNA的提取与检测 : 本研究选用的 30份供试材料分别来自洛阳牡丹园和洛阳农业科学研
究所 , 序号及品种名见图 1。每个品种取 5~10个单株的嫩叶或成熟叶片剪碎混合 , 硅胶迅速干燥 ,
- 70℃保存。DNA提取采用改良的 CTAB法〔9〕, 用 018%的琼脂糖凝胶检测 DNA的完整性及浓度 ,
紫外分光光度计检测纯度。
酶切与连接 : 采用 M seⅠ / EcoRⅠ组合 , 反应体系为 : 20μL的酶切体系包括 DNA 250 ng, 3 U
EcoRⅠ ( Fermentas) , 3 U M seⅠ ( Fermentas) , 1 ×buffer。37℃温浴 3 h, 65℃温浴 215 h。酶切完成后
马上进行连接反应。在每个酶切反应样品中加入 20μL反应液 (M seⅠ接头 50 pmol, EcoRⅠ接头 5
pmol, 112 U T4 DNA连接酶 , 410μL连接缓冲液 ) , 25℃连接 2 h。
AFLP反应 : 采用预扩增和选择性扩增两步反应 , 采用银染程序进行显色反应〔10〕。所有 PCR反
园 艺 学 报 33卷
应均在 PTC2100上进行。所用引物序列见表 1。
数据处理 : 扩增产物采用 “1”、“0”记带。易于辨认的多态性带记为 “1”, 空缺记为 “0”。应
用 DPS数据处理系统进行遗传距离和聚类分析 , 遗传距离采用 Nei2L i系数 , 聚类分析使用 UPGMA方
法。
表 1 接头及引物序列
Table 1 Adapter and pr im er sequences
接头
Name of adap ter
接头序列
Adaper sequence
引物
Name of p rimer
引物序列
Primer sequence
Ead1 5’2CTCGTAGACTGCGTACC EcoRⅠ ACA 5’2GTAGACTGCGTACCAATTCACA
Ead2 5’2AATTGGTACGCAGTCTAC EcoRⅠ AAG7 5’2GTAGACTGCGTACCAATTC AAG
Mad1 5’2GACGATGAGTCCTGAG M seⅠ CTC 5’2GACGATGAGTCCTGAGTAACTC
Mad2 5’2TACTCAGGACTCAT M seⅠ CTA 5’2GACGATGAGTCCTGAGTAACTA
2 结果分析与讨论
211 多样性分析
从邹喻苹等〔10〕的引物系统中选系统 I的 30对引物组合 , 从中选取 3对 : EcoRⅠ ACA +M seⅠ
CTC, EcoRⅠ AAG + M seⅠ CTA , EcoRⅠ ACA + M seⅠ CTA, 分别对 30个牡丹品种进行 AFLP分析
(图 1) , 得到 151个扩增位点 , 其中多态位点 96个 , 多态性位点比例平均为 6315%。统计结果表明 ,
金贵飘香和脂红产生了特异性标记。
图 1 牡丹品种 AFL P指纹图
1. 玉姬艳装 ; 2. 宫样妆 ; 3. 彩绘 ; 4. 朱砂垒 ; 5. 五心红 ; 6. 天衣 ; 7. 鲁光 ; 8. 海黄 ; 9. 芳纪 ; 10. 二乔 ;
11. 种生黑 ; 12. 洛阳红 ; 13. 青龙卧墨池 ; 14. 三变赛玉 ; 15. 紫兰葵 ; 16. 金玉交章 ; 17. 雪桂 ; 18. 青山贯雪 ;
19. 白雪塔 ; 20. 金贵飘香 ; 21. 锦绣球 ; 22. 盛丹炉 ; 23. 璎珞宝珠 ; 24. 火炼金丹 ; 25. 赤龙焕彩 ;
26. 凌花湛露 ; 27. 中秋月光 ; 28. 醉西施 ; 29. 乌龙捧盛 ; 30. 脂红。
F ig. 1 AFL P pa ttern of Paeon ia suffru ticosa cultivars am plif ied by E2ACA /M 2CTC
1. Yujiyanzhuang; 2. Gongyangzhuang; 3. Caihui; 4. Zhushalei; 5. W uxinhong; 6. Tianyi; 7. Luguang; 8. Haihuang; 9. Fangji;
10. Erqiao; 11. Zhongshenghei; 12. Luoyanghong; 13. Q inglongwomochi; 14. Sanbiansaiyu; 15. Zilankui; 16. J inyujiaozhang;
17. Xuegui; 18. Q ingshanguanxue; 19. Baixueta; 20. J inguip iaoxiang; 21. J inxiuqiu; 22. Shengdanlu; 23. Yingluobaozhu;
2 4. Huolianjindan; 25. Chilonghuancai; 26. L inghuazhanlu; 27. Zhongqiuyueguang; 28. Zuixishi; 29. W ulongpengsheng; 30. Zhihong.
0731
6期 刘 萍等 : 河南部分牡丹品种遗传多样性的 AFLP分析
212 亲缘关系分析
从聚类图 (图 2) 可以看出 , 牡丹品种之间
的亲缘关系比较复杂 , 不是一种平行分化的关系 ,
内部聚类清晰。依遗传距离 0125的水平 , 可以将
所研究的 30个牡丹品种分成 5组 : 第 1组为玉姬
艳装、宫样妆、彩绘、朱砂垒、种生黑 ; 第 2组
为二乔、洛阳红、雪桂、紫兰葵、金玉交章、青
山贯雪、白雪塔、金贵飘香、锦绣球、盛丹炉、
脂红、璎珞宝珠、中秋月光、醉西施、乌龙捧盛、
青龙卧墨池、火炼金丹、凌花湛露、赤龙焕彩 ;
第 3组为三变赛玉 ; 第 4组为五心红 ; 第 5组为
天衣、芳纪、海黄、鲁光。
前人根据花朵数目及其花瓣来源将牡丹品种
划分为单花类和台阁类〔11〕, 本试验中第 1组的 5
个品种与第 3~5组的都为单花品种 , 而第 2组的
大部分为台阁类 , 聚类结果与传统分类结果相符。
30个牡丹栽培品种之间相似系数在 0175以上 ,
表明品种间的遗传多样性不太丰富 , 盛丹炉和脂
红相似系数最大 , 表明其亲缘关系较近 , 二者同
属于台阁型。
图 2 牡丹品种个体表征聚类图
F ig. 2 D endrogram of Paeon ia suffru ticosa cultivars
3 讨论
本试验利用 3对引物组合在 30个供试的牡丹品种中共扩增出了 151个位点 , 96个多态性位点 ,
占 6315% , 说明在被检测的位点中有 6315%的位点品种间存在变异 , 并且有 2个品种产生了特异性
分子标记 , 充分显示出应用 AFLP技术可以有效地进行牡丹品种鉴别 , 澄清引种过程中出现的同物异
名、同名异物现象 , 为牡丹新品种的培育及亲本的选择提供依据 , 实现分子标记辅助育种。至于 2个
品种产生的特异性分子标记与表型之间的联系尚需更进一步的研究。
关于牡丹分子标记方面的研究 , 有裴颜龙等、邹喻苹等和陈向明等所做的 RAPD分析等。裴颜龙
等和邹喻苹等所做的都是关于野生牡丹的分析 , 而本试验仅涉及栽培牡丹的 AFLP分析。陈向明等所
做的栽培牡丹的 RAPD分析与本试验所选材料有 4种相同 , 包括种生黑 ( 11 )、青龙卧墨池 ( 13)、
紫兰葵 (15) 和凌花湛露 (26)。前者的聚类结果表明 , 种生黑与青龙卧墨池在一个聚类组中 , 紫兰
葵与凌花湛露聚为一支 ; 而本试验结果表明 , 种生黑在第 1聚类组 , 后三者同在第 2聚类组中。二者
结果有一致之处 , 但也有不同。据其所研究的花色来看 , 种生黑与青龙卧墨池都属黑色系 , 趋于聚为
一类 , 但若据花型来看 , 种生黑为蔷薇型 , 青龙卧墨池为托桂型 , 更趋于与托桂型的紫兰葵聚为一
类。
中国牡丹资源非常丰富 , 野生资源几乎全部在中国 , 栽培品种繁多。牡丹组的野生种与已研究过
的栽培品种染色体数目都是 2n = 10, 核型变异不大 , 因此 , 种间极易杂交。这可能是造成此类群分
类混乱的重要原因之一〔11, 12〕。目前大部分沿用王莲英提出的形态学分类方法 , 如按花型、花色、花
盘革质或肉质。虽然这些方法对牡丹进行了比较详细的分类 , 但这些形态特征受环境条件影响较大 ,
如有些品种在营养充足时为荷花型或菊花型 , 而在营养缺乏时则为单瓣型 , 还有些品种在初开时是一
种颜色 , 而在盛开时是另一种颜色 , 这些现象在牡丹中是十分常见的。本试验结果表明 , 在进行牡丹
分类时尽量将其形态特征与 AFLP相结合 , 其结果更科学 , 更合理 , 更准确。
1731
园 艺 学 报 33卷
参考文献 :
1 林启冰 , 周志钦 , 赵 宣 , 潘开玉 , 洪德元. 基于 A dh基因家族序列的牡丹组 ( Sect. Moutan DC. ) 种间关系. 园艺学报 , 2004,
31 (5) : 627~632
L in Q B, Zhou Z Q, Zhao X, Pan K Y, Hong D Y. Interspecific relationship s among the wild species of Paeonia sect. Moutan DC. based on
DNA sequences of A dh gene fam ily. Acta Horticulturae Sinica, 2004, 31 (5) : 627~632 ( in Chinese)
2 赵 宣 , 周志钦 , 林启冰 , 洪德元 , 潘开玉. 利用 PCR - RFLP和 GPAT基因技术研究芍药属牡丹组种间关系的分子生物学证据.
植物分类学报 , 2004, 42 (3) : 236~244
Zhao X, Zhou Z Q, L in Q B, Hong D Y, Pan K Y. Molecular evidence for the interspecific relationship s in Paeonia sect. Moutan: PCR -
RFLP and sequence analysis of glycerol232phosphate acyltransferase ( GPAT) gene. Acta Phytotaxonom ica Sinica, 2004, 42 (3) : 236~244
( in Chinese)
3 洪德元 , 潘开玉. 芍药属牡丹组的分类历史和分类处理. 植物分类学报 , 1999, 37 (4) : 351~368
Hong D Y, Pan K Y. Taxonom ical history and revision of Paeonia sect. Moutan ( Paeoniaceae) . Acta Phytotaxonom ica Sinica, 1999, 37
(4) : 351~368 ( in Chinese)
4 席以珍. 中国芍药属植物花粉形态学和花粉外壁的超微结构. 植物学报 , 1984, 26 (3) : 241~246
Xi Y Z. The pollen morphology and exine ultrastructure of Paeonia L. in China. Acta Botanica Sinica, 1984, 26 ( 3 ) : 241~246 ( in
Chinese)
5 唐启义 , 冯明光. 实用统计分析及其 DPS数据处理系统. 北京 : 科学出版社 , 2002. 68~120
Tang Q Y, Feng M G. Practical statistical analysis and DPS data managing system. Beijing: Science Press, 2002. 68~120 ( in Chinese)
6 陈向明 , 郑国生 , 张圣旺. 牡丹栽培品种的 RAPD分析. 园艺学报 , 2001, 28 (4) : 370~372
Chen X M, Zheng G S, Zhang S W. RAPD analysis of tree Paeonia cultivars. Acta Horticulturae Sinica, 2001, 28 (4) : 370~372
7 Sang T, Crawford D J, Stuessy T F. Documentation of reticulate evolution in peonies ( Paeoniaceae) using internal transcribed spacer se2
quences of nuclear ribosomalDNA: Imp lications for biogeography and concerted evolution. Proc. Natl. Acad. Sci. USA, 1995, 92: 6813~
6817
8 Tank D C, Sang T. Phylogenetic utility of the glycerol232phosphate acyltransferase gene: evolution and imp lications in Paeonia ( Paeoniace2
ae) . Molecular Phylogenetics and Evolution, 2001, 19: 421~429
9 Doyle J J, Doyle J L. A rap id DNA isolation p rocedure for small quantities of fresh leaf tissue. Phytochem ical Bulletin, 1987, 19: 11~15
10 邹喻苹 , 葛 颂 , 王晓东. 系统与进化植物学中的分子标记. 北京 : 科学出版社 , 2001. 110~111
Zou Y P, Ge S, W ang X D. Molecular mark in systematic & evolutionary botany. Beijing: Science Press, 2001. 110~111 ( in Chinese)
11 王莲英. 中国牡丹品种图志. 北京 : 中国林业出版社 , 1997. 15~17
W ang L Y. The collection of Paeonia suffruticosa cultivars in China. Beijing: Chinese Forestry Publishing House, 1997. 15 ~17 ( in
Chinese)
12 邹喻苹 , 蔡美琳 , 王子平. 芍药属牡丹组的系统学研究———基于 RAPD分析. 植物分类学报 , 1999, 37 (3) : 220~227
Zou Y P, CaiM L, W ang Z P. Systematic studies on Paeonia sect. Moutan DC. based on RAPD analysis. Acta Phytotaxonom ica Sinica,
1999, 37 (3) : 220~227 ( in Chinese)
2731