全 文 ：园 艺 学 报 2008，35(9)：1323—1330
Acta Horticulturae Sinica
栽培黄瓜种质遗传多样性的 SSR鉴定
穆生奇，顾兴芳 ，张圣平，王晓武，王 烨
(中国农业科学院蔬菜花卉研究所，北京 100081)
摘 要：利用 62对多态性 SSR引物对 59份黄瓜材料进行了遗传多样性分析。聚类分析结果将供试材
料分为 7大类群，第 1类包含6个欧洲温室型材料，全为无刺瘤类型；第2类是4个美国类型种质，属于
小果型材料 ；西双版纳黄瓜 D59单独聚为第 3类，且与其他材料的遗传距离均大于0．33；疑为华南型种质
的 D38，单独聚为第 4类，其果实为乳白色；第 5类包括 D13及其父本 D39，两者含有欧洲和华北血缘；
第 6类为叶色突变材料 D28，是欧洲型和华北型黄瓜的后代 ；第 7类包括 33个华北型材料、7个华南型材
料和4个日本型材料。主成分分析与系统聚类分析结果基本一致。两种分析方法的分类结果与形态学分类
相吻合。
关键词：黄瓜；遗传多样性；SSR；聚类分析；主成分分析
中图分类号：S 642．2 文献标识码：A 文章编号：0513-353X (2008)09—1323-08
Genetic Diversity of Cucumber(Cucumis sativus L．)Germplasm by SSR
MU Sheng-qi，GU Xing-fang ，ZHANG Sheng-ping，WANG Xiao—WH，and WANG Ye
(Institute of Vegetables and Flowers，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Beijing 1 0008 1，China)
Abstract：Sixty-two polymorphic SSR primers were used to study the genetic relationships of 59 cucum-
ber materials．Germplasm used in this study were divided into 7 groups by cluster analysis． Six European
greenhouse ecotype materials with nO spines were in the 1 st group．Four American ecotype germplasm with
smal fruits belonged to the 2nd group．The Xishuangbanna cucumber D59 formed the 3th group．The genetic
distance between D59 and other materials were more than 0．33．The white fruited accession D38 belonged to
4th group．The accession D13 and its male parent D39 which were the progenies of European greenhouse eco-
type and North China ecotype were in the 5 th group．The leaf color mutant D28 was the only accession in the
6th group．The 7th group were consisted of 33 North China type materials，7 South China type accessions and
4 Japanese type germplasm．Results obtained from the principal coordinate analysis were consistent with those
from the cluster analysis，which were in according with the morphological taxonomy on cucumber．
Key words：cucumber；genetic diversity；SSR；cluster analysis；PCA
黄瓜 (Cucumis sativus L．)按照地理分布和生态学特性可分为华南型、华北型、欧洲温室型、欧
美露地型、加工型及野生型 (张海英 等，1998)。黄瓜遗传背景狭窄，通过研究不同生态型黄瓜间
的亲缘关系，可以为资源的搜集保存和有效利用提供理论依据。
以往黄瓜遗传多样性的研究多采用 RFLP(Dijkhuizen et a1．，1996)、RAPD (张海英 等，1998；
Thomas&Staub，1999；Mliki et a1．，2003)、AFLP(顾兴芳和杨庆文，2000；李锡香 等，2004)等
方法。但 RFLP和 AFLP方法操作繁琐，RAPD标记重复性差，其应用受到了限制。SSR标记是以2～
收稿日期：2008—03—21；修回日期：2008—05—07
基金项目：国家 ‘863’项目 (2006AAIOZ1A8，2006AA100108)；农业部园艺作物遗传改良重点开放实验室项 目；中国农业科
学院院所基金基本科研业务费专项；‘948’项目
}通讯作者 Author for correspondence(E-mail：guxf@mail．c,~as．net．en)
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5个核苷酸为基本单位的串联重复序列，广泛存在于基因组中，为共显性遗传，重复性好，并能在近
缘种属间通用，既具有 RFLP的遗传学优点，又避免了 RFLP方法中使用放射同位素的危害，重复性
比RAPD高，因而迅速被应用于黄瓜遗传关系的研究 (Danin—Poleg et a1．，2001；陈劲枫 等，2003；
Staub et a1．，2005)。但前人的报道中选用的引物数量均较少，对材料间的遗传关系研究也不够深入。
作者利用62对 SSR标记对59份不同生态类型的黄瓜种质进行了遗传亲缘关系分析，旨在从分子水
平上深入了解供试黄瓜种质问的亲缘关系，为今后黄瓜育种亲本的选配和黄瓜种质的改良提供参考。
l 材料与方法
1．1 材料
59份供试黄瓜材料均来源于中国农业科学院蔬菜花卉研究所黄瓜遗传育种课题组 (表 1)，2006
年 9月定植于 日光温室。
表1 供试黄瓜种质材料
Table 1 Cucumber materials used in this study
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9期 穆生奇等：栽培黄瓜种质遗传多样性的SSR鉴定 1325
1．2 基因组 DNA提取
采用 CTAB方法 (Clark，1997)，经 RNAse消化处理。利用紫外分光光度计测定 DNA的纯度和
含量，将浓度统一调至50 ng·tzL～，一20 c保存备用。
1．3 SSR扩增
所选的271对引物来自甜瓜基因组、甜瓜 EST序列、黄瓜基因组、黄瓜 EST序列 (表2)。
用4个植物学性状差异较大的材料 D28、D29、D38和IM9对271对 SSR引物进行筛选。反复筛
选 2～3次，确定条带清晰、重复性较好的多态性 SSR标记用于进一步遗传多样性分析。PCR扩增体
系如下：20 L反应体系含50 ng基因组 DNA，10×缓冲液 (含Mg )2 L，0．125 mmol·L～dNTP，
0．4 pmol·L 引物，1 U Taq DNA聚合酶，不足部分用 ddH O水补足。PCR扩增程序：94℃5 min；35
个循环 (94 1 min，55 C 1 nlin，72 c 1．5 min)；72 oC 10 min；16 clC保存。扩增产物用6％变性聚丙
烯酰胺凝胶电泳分离，70 w恒功率下在 l×TBE缓冲液中电泳 1．5 h，银染显色。待胶干后照相。
1．4 数据统计
选择清晰、可重复的条带统计，MEGA软件的录入方式：有带记为 1，无带记为0，未扩增出条
带记为 “?”。Ntsys-pc2．1录入方式为有带记为 1，无带记为0。
标记位点的多态信息量 (polymorphism information content，Jp，C)，按公式 c=l一∑ 计算
(Smith et a1．，1997)， 表示 i位点的基因频率。利用 MEGA软件的UPGMA方法进行聚类分析；利用
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Ntsys．pc2．1作主成分分析，根据引起变异最大的前 3个主成分作材料的分布图。
2 结果与分析
2．1 SSR扩增产物多态性
用4份黄瓜材料对271对SSR引物进行筛选，共选出62对多态性高、重复性好的引物用于进一
步研究 (表2，图 1)。
表2 多态性引物信息
Table 2 Polymorphism prime information of SSR used among 59 cucumber materials
注：MG．甜瓜基因组；cG．黄瓜基因组；ME．甜瓜 EST序列；cE．黄瓜 EST序列；CUGI．中国农业科学院蔬菜花卉研究所国际
黄瓜基因组计划。
Note：MG．Melon genome：CG． Cucumber genome；ME． Melon-EST；CE
． Cucumber—EST；CUGI．Cucumber genome initiative of Insitute
of Vegetables and Flowers，Chinese Academy of Agricultural Sciences
．
62对 SSR引物共扩增出213条清晰、可重复性条带，每对引物扩增条带数为 2～8，平均为
3．44。其中170个为多态性条带，多态性百分率为79．8％，平均多态性条带为2．74。这一结果高于
司曼星等 (2007)利用微卫星标记所得的值2．42，原因可能与所用材料不同有关，另外也说明本试
验所选SSR引物有较好的多态效率。
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9 期 穆生 奇等 ： 栽培黄瓜 种质遗传多样性 的 S S R 鉴定
图 1 59 份 黄瓜材 料 的扩增电泳图
引物 C S 24 扩增结果 (箭头所 指为材 料 D 38 的特异条带 )。
F ig． 1 A m plification of59 cucu m ber m aterials
S S R am plified result ofC S 24 prim er (T he arrow poin ts the specific band ofD 38)
标记 多态信息量 P IC > 0． 5 时 ， 该座位为高度
多态性信息座 位 ， 0． 25 < 尸，c < 0． 5 时 为 中度 多
态性信息座位 ， P ，c < 0． 25 时 为低 度 多态性 信息
座位 (B ostein et a1． ， 1980 )。 由表 2 计 算 可 知 ，
62 对 S S R 引 物 平 均 P IC 值 为 0． 3 1 ， 引 物
C S A T 214 、 C S 3 1 的 P IC 最 大 ， 均 为 0． 72 ，
C M T C 5 1 的 P IC 最 小 ， 为 0． 06 ， 所选 引物 大多数
为中度多 态性 信息 位 点 ， 共 34 个 ， 占 55 ％ ， 低
度的 占 34 ％ 。 高度 的仅 占 1 1％ 。
根据 表 2 计算不 同来源 引物 的 P IC 值 ， 来源
于甜 瓜基 因组 、 黄瓜 基 因组 、 甜瓜 E S T 序列 、 黄
瓜 E S T 序列 的 P IC 值 分别 为 0． 28、 0． 30 、 0． 36 、
0． 38， 利用 E S T 合成 的引物平均 P IC (0． 38) 明
显 大于 根 据基 因组 合成 的引物 (0． 29 )， 说 明 本
试验 中 E S T ． S S R 标记 比传统 S S R 标记 有更好 的多
态效率 。
某些 引物在部分 材料 中可 以 扩增 出特异条带
(图 1 )。 所选 引物 中有 9 对 在 8 份 材料 中扩增 出
特异条 带 ， 其 中材 料 D 59 扩 增 出 的 特 异 条 带 最
多 ， 共得到 3 条特异性条带 。
2． 2 黄瓜 的遗传 多样性及 聚类分析
由 M E G A 软件得 出遗传距 离 ， 59 个材料 间遗
传距 离 范 围 为 0． 04 ～ 0． 54 ， 平 均 遗 传 距 离 为
0． 26 。 其 中 D 59 与 134 0 的 遗 传 距 离 最 大 ， 为
0． 54 ； D 18与 D 19 的遗传距 离最小 ， 仅 0． 04 。
从 聚类 图 (图 2 ) 中可 以 看 出 ， 在遗 传距 离
为 0． 13 处可 以把供试 材料分成 7 类 。 第 1 类 6 个
全部是欧 洲温 室 型 材料 ， 均 为无 刺瘤类 型 ； 第 2
类是 4 个美 国类 型 种 质 ， 都 属 于 小 果 型 ； 西 双 版
纳黄瓜 D 59 单独聚 为第 3 类 ， 与其他材料 的遗 传
距离均大于 0． 33 ； 疑为华南型 种质 的 D 38， 单独
聚为第 4 类 ， 其 叶片形状 为特殊 的巨掌形 ， 瓜 白
0． 15 0 10 0 05 0 00
遗 传距 离 G enetic distance
图 2 59 份 黄瓜 材 料基 于 S S R 遗传 距 离的 U P G M A 聚类图
F ig． 2 U P G M A dendrogram for 59 cucum ber m ate rials
based on genetic distance by S S R m arker
6 6 7 0 ，‘ 5 l 7 8 ， L 5
l
7 l ，j 5 9 8 O 4 3 1 ，‘ 4 4 9 0 0 广r
．
6 5 4 ，L 7 0 9 8 9 ，j 8 9 7 8 5 6 6 1 J 4 1 ， L叻脚眦m叭毗吣叭阱阱观r古叫腿肼叭阱阱陇阱m叭胂阴Ⅲ毗阱阱m阱叭阱∞阱阱阱叭叭阱阱∞阱腿毗m阱Ⅲ阱脚∞∞阱∞叭阱m阱町阱
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l328 园 艺 学 报 35卷
色；第 5类包括 DI3和它的父本 D39，它们同属欧洲和华北的混合型；第 6类为叶色突变材料 D28，
它也是欧洲和华北混合型材料；余下的44份材料归为第7类。
在遗传距离约 0．1处将第7类进一步分为4个亚类：第 1亚类包括 4个日本材料和 1个华南材
料；第 2亚类包括4个华南型材料；I)43单独成为第 3亚类；第4亚类基本全部是华北材料，不能确
定生态性的材料的 D35、I)40、D22(瓜形似华北型，但刺瘤少)也属于此类。
2．3 材料遗传差异的主成分分析
对供试品种的原始矩阵进行主成分分析，前3个主成分所能解释的总变异分别为24．85％、7．39％
和5．6l％。根据3个主成分可把所有黄瓜材料大致分为两大类 (图3)。第 1类材料主要为西方类型，
它还可以分为6小类，分别为：西双版纳黄瓜 D59、疑为华南型的材料 D38、欧洲温室型的全部6个材
料、美国鲜食材料D57与美国加工材料 D58、美国加工材料 D55和D56、叶色突变材料 D28(说明其遗
传背景主要来自欧洲型，这与形态结果一致)。这一类集中在分布图的上半部分。位于分布图下半部分
的材料归为第2大类，这一类主要为东方类型材料，可以分为两小类，其中同为欧亚混合型的材料DI3
与其父本D39可以形成一小类 (说明遗传背景主要来自华北型)，第二小类包括33份华北类型材料、4
份日本类型材料和7份华南类型材料。
3 讨论
0 29
0 1
C3
．0
图3 供试品种的第1、2、3主成分散点图
Fig． 3 The scatter plot of the first，second and third components of
principal compo nent analysis on varieties studied
3．1 SSR的多态性效率
本研究应用的62对 SSR引物由基因组 SSR和 EST．SSR两部分组成，其中属中、高度多态性位点
的引物占了66％，说明所选的引物具较高的多态性。研究中发现部分材料扩增出特异条带，这些特
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9期 穆生奇等：栽培黄瓜种质遗传多样性的 SSR鉴定
异条带是否与特定性状相关，还需要进一步试验证明。
EST．SSR是从 EST序列中直接筛选得到的SSR标记，它比传统 SSR标记开发简便、通用性更好，
其揭示出的遗传多样性有可能和形态或生理生化特征联系起来，因而可以用于基因的筛选和发掘。
EST．SSR已用于大麦 (Kota et a1．，2001)、小麦 (Stack et a1．，2000)等作物的遗传多样性研究，而
在黄瓜遗传关系研究上还没有相关报道。本试验中引入 EST—SSR方法用于黄瓜的遗传多样性分析，
进而探究 EST．SSR与常规SSR多态性效率的差异。试验结果显示出EST—SSR较传统 SSR标记有更好
的多态效率，究其原因，可能是因为 SSR一般在基因组非编码区扩增，非编码区在不同材料间差异
较小；而EST．SSR来源于表达基因，可直接反映不同材料中相关基因的多样性。EST．SSR的开发对作
物重要新基因资源的开发、保存与利用均有重要意义。但 目前文献上能查到的黄瓜 EST-SSR较少，
仅20对 (Kong et a1．，2006)，因此，今后应加大对黄瓜 EST—SSR的开发和利用。
3．2 黄瓜遗传多样性及亲缘关系分析
本试验中栽培黄瓜种质间遗传距离的范围为0．04～0．54，大于李锡香等 (2004)基于AFLP技术
对70份野生和栽培黄瓜种质研究所得结果 (遗传距离为0．047～0．421)，表明本研究所选 SSR引物
能更好的体现黄瓜材料间的遗传多样性。
聚类结果显示供试材料存在较好的区域性分布规律，59份黄瓜材料按生态型大致分为7个类群
其中，日本类型、华南型、华北型黄瓜亲缘关系较近，它们被聚为一大类，进一步划分可将三类型区
分开。中国是黄瓜的次生起源中心，日本黄瓜种质有可能是从中国传人的 (李锡香，2002)，后来由
于气候、人为选育等原因造成一定程度的改变；供试的欧洲温室型与美国类型黄瓜也有较近的亲缘关
系，它们在遗传距离为0．14处可聚为一类，这些欧美黄瓜都有坐果较多、刺瘤较少的特点；西双版
纳黄瓜 D59与其它类型黄瓜遗传距离都较远，单独聚为一类。西双版纳黄瓜是较特殊的黄瓜种质，
果肉橙色，瓜形与甜瓜类似，李锡香等 (2004)认为西双版纳黄瓜是处在黄瓜较原始阶段的一类比
较特殊的群体。材料 D28主要为欧洲遗传背景并含叶色突变基因，单独聚为一类，这可能是由叶色
突变产生遗传变异导致的。材料 D38为四川白瓜类型，最初依形态特征怀疑其为华南型，分子角度
显示它与华南型材料亲缘关系较远 (遗传距离均大于0．3)，但其在遗传距离为0．18处可与西双版纳
黄瓜聚为一类，故推断其可能含有西双版纳黄瓜的血统。
3．3 主成分分析与聚类分析的比较分析
聚类分析和主成分分析是研究物种遗传多样性较常用的两种方法，本研究中两种方法都基本能按
区域分布把供试材料很好的分开，聚类的结果也基本一致。两种分析方法具有各自特点：聚类分析提
供的是量化的信息，可以从数据上 (如：遗传距离值)了解材料间的亲缘关系。另外，聚类分析得
到的树状图还可以大致了解材料问的进化方向。主成分分析主要是从空间上展示不同材料、特别是不
同分类群体之间的关系，能够更直观的表现类群间的遗传关系，但在美国材料的分类上两种分析存在
差别：聚类分析中所有美国材料聚成一类，而在主成分分析中把美国材料分为了两类 (D55、D56与
D57、D58)。当然从聚类图上也不难发现，D57、D58两份材料亲缘关系较近，与另外两份较远，只
不过没有主成分分析差异明显。因此研究材料问的遗传关系时，应把两种分析方法综合使用，相互验
证、相互补充，这样得到的结果才会更充分、准确。
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