全 文 ：© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 　艺 　学 　报 　2005, 32 (2) : 273～277
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2004 - 07 - 01; 修回日期 : 2004 - 10 - 22
美人蕉种质资源的 RAPD分析
黄国涛 1 　欧阳底梅 2 　向其柏 1 　朱伟华 2 　张寿洲 3
(1 南京林业大学风景园林学院 , 南京 210037; 2 深圳市城市绿化管理处 , 深圳 518035; 3 深圳市仙湖植物园 , 深圳
518004)
摘 　要 : 利用 RAPD技术对美人蕉属 4个种和 52个品种的亲缘关系进行研究 , 从 125个随机引物中筛
选出 27个多态性较高的引物 , 扩增出 223条 DNA带 , 其中 140条为多态带 , 占 62178% , 平均每个引物扩
增的 DNA带数为 8126条。3个种和 7个品种具有特异的位点 , 可作为种质鉴定的依据。根据 RAPD扩增结
果建立美人蕉 UPGMA聚类图 , 在 0111处将 56份种质划分为 4类。分子聚类结果与形态分类结果基本一
致 , 4个种分属 4个类群 , 52个品种分为大花美人蕉和兰花美人蕉。对美人蕉品种分类和品种演化进行了
初步探讨。
关键词 : 美人蕉属 ; RAPD; 分类 ; 亲缘关系
中图分类号 : S 68212 + 2　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2005) 0220273205
RAPD Ana lysis of Germ pla sm Resources on C anna
Huang Guotao1 , Ouyang D imei2 , Xiang Q ibai1 , Zhu W eihua2 , and Zhang Shouzhou3
(1 College of Landscape, N anjing Forestry U niversity, N anjing 210037, Ch ina; 2 Shenzhen U rban Garden A dm inistra tion,
Shenzhen 518035, Ch ina; 3 Shenzhen Fairy Lake B otanica l Garden, Shenzhen 518004, Ch ina)
Abstract: Taxonomy of four Canna species and 52 cultivars were analyzed using random amp lified poly2
morphic DNA. 27 p rimers were screened from 125 arbitrary 102mer p rimers, and a total of 223 DNA bands
were amp lified, 140 of which (62178% ) were polymorphic. The average numbers of DNA bands amp lified
by each p rimer were 8126. There were specific amp lified bands in three species and seven cultivars, and
these bands can be used in Canna germp lasm identification. The dendrogram constructed by UPGMA showed
that the 56 individuals were classified into four group s. Four species were grouped independently and 52 culti2
vars were classified into Canna ×genera lis Bailey and C1 ×orch ioides Bailey. This conclusion consisted with
the traditional Canna taxonomy. Phylogenetic relationship of Canna germp lasm was also discussed.
Key words: Canna L inn. ; RAPD; Taxonomy; Phylogenetic relationship
美人蕉属 (Canna L inn. ) 是美人蕉科 ( Cannaceae) 的单一属 , 约 25～60种〔1～4〕。该属植物
大部分原产美洲热带和亚热带地区 , 个别种原产亚洲和非洲 , 现已广泛分布于世界热带和温带地
区。由于美人蕉容易种间杂交 , 在长期人工培育下形成大量的新品种及中间类型 , 种的界限不清
楚 , 给花卉品种整理和研究带来困难。目前 , 美人蕉种一级分类存在 “大种 ”和 “小种 ”两种观
点 , 争议较大〔1, 5〕; 杂种美人蕉品种分为大花美人蕉 ( Canna ×genera lis Bailey) 和兰花美人蕉
(C1 ×orch ioides Bailey) , 但由于品种数量多 , 品种形态多变 , 一些品种形态特征介于两者之间 ,
因此形态分类存在一定的困难〔6, 7〕。利用分子生物学手段将它们系统地进行分类研究 , 国内外尚未
见报道。
一些与美人蕉科亲缘关系较近的植物如芭蕉属 (M usa)、赫蕉属 (Helicon ia) 等也运用此技术进
行了系统分类和品种鉴定研究 , 补充和改进了形态分类研究的不足〔8, 9〕。本试验用 RAPD分子标记研
究美人蕉分类 , 为其起源、品种鉴定及优良品种的选育提供科学理论依据。
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园 　　艺 　　学 　　报 32卷
1　材料与方法
111　材料
56份种质包括中国 4种、14品种 , 英国 25品种 , 泰国 13品种 , 保存于深圳城市绿化管理处沙
河苗木场。其中美人蕉 (C. ind ica L. ) 和蕉芋 (C. edu lis Ker. ) 分别采自海南儋州和广东阳江 , 柔
瓣美人蕉 (C. flaccida Salisb. )、粉美人蕉 (C. g lauca L. ) 采自广州 , 根据瓣化雄蕊宽度、颜色和
叶片形态 , 对照文献和图片资料确定种类〔3, 4, 10〕。各种质主要性状见表 1。
表 1　供试材料编号和主要性状
Table 1　L ist of sam ples used for RAPD ana lysis
编
号
No.
种名或品种名
Species or
cultivar name
花色
Flower
color
叶色
Foliage
color
株高
Height
编
号
No.
种名或品种名
Species or
cultivar name
花色
Flower
color
叶色
Foliage
color
株高
Height
1 美人蕉 Canna indica L. 红 Red 绿 Green 高 Tall 29 Corrida 红 Red 绿 Green 矮 Dwarf
2 蕉芋 C. edulis Ker. 红 Red 紫 Purp le 高 Tall 30 Trop ical Sunrise 粉 Pink 绿 Green 中 Medium
3 粉美人蕉 C. glauca L. 黄 Yellow 粉绿 Glaucous高 Tall 31 Pfitzer’s Cherry Red 深红 Deep red 绿 Green 中 Medium
4 柔瓣美人蕉 C. flaccida Salisb.黄 Yellow 绿 Green 中 Medium 32 Rosemond Coles 橙红 O range 绿 Green 中 Medium
5 Champ ion 粉 Pink 紫 Purp le 中 Medium 33 C. F. Cole 黄、红点 Yellow, red pot绿 Green 中 Medium
6 En Avant 黄 Yellow 绿 Green 中 Medium 34 Cleopatra 红黄复色 Red yellow紫绿 Green purple高 Tall
7 Prince Charmant 粉 Pink 绿 Green 高 Tall 35 大花面 Dahuam ian 红黄杂色 Red yellow绿 Green 中 Medium
8 O iseau D’or 黄 Yellow 绿 Green 中 Medium 36 泰国橙红 Taiguochenghong橙红 O range 绿 Green 中 Medium
9 Roi Soleil 深红 Crim son绿 Green 中 Medium 37 喷点紫红 Pendianzihong 紫红 Purp lish red绿 Green 中 Medium
10 Gnom 橙红 O range 绿 Green 矮 Dwarf 38 小花淡黄 Xiaohuadanhuang淡黄 Buff 绿 Green 中 Medium
11 Montagne 红 Red 紫 Purp le 中 Medium 39 柔瓣紫红 Roubanzihong 紫红 Purp lish red绿 Green 中 Medium
12 Centenaire 粉 Pink 绿 Green 中 Medium 40 垂花艳红 Chuihuayanhong红 Red 绿 Green 中 Medium
13 O iseau de feu 红 Red 绿 Green 中 Medium 41 小花黄 Xiaohuahuang 黄 Yellow 绿 Green 中 Medium
14 A ssaut 红 Red 紫 Purp le 高 Tall 42 粉叶小玫红 Fenyexiaomeihong红 Red 粉绿 Glaucous 中 Medium
15 Talisman 黄 Yellow 绿 Green 中 Medium 43 绿叶矮红 Luyeaihong 红 Red 绿 Green 矮 Dwarf
16 Magique 红 Red 紫 Purp le 中 Medium 44 印丽 Yinli 红 Red 绿 Green 高 Tall
17 Carnaval 黄 Yellow 绿 Green 中 Medium 45 紫叶橙红 Ziyechenghong 橙红 O range 紫 Purp le 高 Tall
18 J ivago 橙红 O range 绿 Green 中 Medium 46 铁十字 Tieshizi 红 Red 绿 Green 矮 Dwarf
19 Tafrtout 粉 Pink 绿 Green 矮 Dwarf 47 二乔 Erqiao 红黄复色 Red yellow紫绿 Green red中 Medium
20 Tchad 红 Red 紫 Purp le 高 Tall 48 垂花橙黄 Chuihuachenghuang橙红 O range 绿 Green 高 Tall
21 La Quiniinie 橙红 O range 紫 Purp le 中 Medium 49 Florence Vaughan 黄 Yellow 绿 Green 中 Medium
22 Corail 红 Red 紫 Purp le 矮 Dwarf 50 中花面 Zhonghuam ian 红黄杂色 Red yellow绿 Green 矮 Dwarf
23 L iberte 橙黄 O range 紫 Purp le 高 Tall 51 总统 President 红 Red 绿 Green 中 Medium
24 Picadore 红 Red 绿 Green 中 Medium 52 红花二乔 Honghuaerqiao 红 Red 紫 Purp le 中 Medium
25 Extase 橙红 O range 绿 Green 中 Medium 53 优丽 Eureka 淡黄 Pale yellow 绿 Green 矮 Dwarf
26 Cabarello 黄 Yellow 绿 Green 矮 Dwarf 54 绿叶红 Lüyehong 红 Red 绿 Green 高 Tall
27 Triomphe 红 Red 紫 Purp le 中 Medium 55 小花橙 Xiaohuacheng 橙红 O range 绿 Green 中 Medium
28 Stasbourg 红 Red 绿 Green 中 Medium 56 金脉 Pretoria 橙红 O range 黄绿 Green yellow中 Medium
注 : 1～4、43～56收集自中国 ; 5～29收集自英国 ; 30～42收集自泰国。
Note: 1 - 4, 43 - 56 were collected from China; 5 - 29 from England; 30 - 42 from Thailand.
112　方法
11211　DNA的提取和浓度测定 　DNA提取按 2 ×CTAB法〔11〕。DNA浓度采用紫外分光光度计测定。
11212　PCR扩增 　对购自 Sangon公司的 125个 10碱基随机引物进行了筛选 , 从中选取扩增条带清
晰、重复性较好的 27个引物用于 PCR扩增。 PCR反应体系总体积为 25μL, 其中无菌双蒸水 1612
μL, 10 ×buffer (100 mmol/L Tris2HCl, pH 813, 500 mmol/L KCl, 2715 mmol/L MgCl2 ) 215μL, 模
板 DNA (20～30 ng/μL) 2μL, 1 mmol/L dNTPs 2μL, 8 pmol/L p rimer 2μL, 115 U Taq DNA聚合酶。
扩增程序 : 94℃ 180 s, 1个循环 ; 94℃ 60 s, 37℃ 90 s, 72℃ 90 s, 42个循环 ; 最后 , 72℃延伸 10
m in。热盖温度设置为 105℃。
11213　电泳检测 　PCR扩增产物在 4 V /cm恒压条件下 , 于 115%琼脂糖凝胶 (含 015μg/mL溴化乙
啶 ) 中电泳 3 h。以 100 bp DNA ladder Plus (100～3000 bp, Fermentas公司 ) 作为相对分子质量标准。
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　2期 黄国涛等 : 美人蕉种质资源的 RAPD分析 　
电泳后于凝胶成像系统观察与照相。
11214　数据分析 　对照分子量标记 , 确定反应产物的分子量。强带记为 “1”, 重现性差的弱带及无
反应带记为 “0”, 得到原始数据。采用 MEGA程序中的 p2distance公式计算遗传距离 , 根据 UPGMA
法进行聚类分析 , 作出系统聚类图〔12〕。
2　结果与分析
211　D NA扩增结果
采用 S1、 S25、 S43、 S51、 S53、 S55、 S61、 S78、 S81、 S82、 S109、 S110、 S114、 S116、 S117、
S123、S161、S163、S173、 S181、 S184、 S191、 S194、 S203、 S205、 S212、 S214等 27条随机引物 ,
对 56份种质总 DNA进行 RAPD扩增。共扩增出 223条 DNA带 , 其中 , 多态性 DNA带 140条 , 占总
带数的 62178% , 单条引物扩增带数目为 4～16条 , 平均 8126条。扩增产物长度介于 250～1500 bp,
以 500～800 bp的扩增片段居多。S1引物扩增的 RAPD图谱如图 1。
图 1　引物 S1的 RAPD扩增结果
1～56. 不同材料的编号 , 详见表 1; M. Gene RulerTM 100 bp DNA ladder p lus。
F ig. 1　The RAPD prof ile genera ted w ith the pr im er S1
1 - 56. The number of materials, see Table 1; M. Gene RulerTM 100 bp DNA ladder p lus.
212　部分美人蕉种质特有 RAPD标记
56份材料中 , 柔瓣美人蕉在 S116 - 650 bp处、蕉芋在 S55 - 600 bp处有特异扩增带 ; 柔瓣美人
蕉和兰花美人蕉的 ‘印丽 ’、‘垂花橙黄 ’、‘L iberte’等 11个品种在 S163 - 400 bp处有扩增产物 , 而
其他材料都无扩增。除特异性产物外 , 还可观察到特异性缺失条带 , 如美人蕉在 S123 - 350 bp处、
‘Magique’在 S161 - 400 bp处、‘柔瓣紫红 ’在 S51 - 250 bp处、‘铁十字 ’在 S61 - 400 bp处缺失条
带。这些特异性扩增带和特有缺失带可作为美人蕉种质鉴定的重要依据。
213　种质亲缘关系分析
56份种质 UPGMA聚类结果见图 2, 种质间平均遗传距离为 01198。在树状图 0111处 , 56份种质
聚成 4类。第 1类只有 1个种 , 即美人蕉。第 2类包括 1个种 11品种 , 除 ‘金脉 ’、‘二乔 ’、‘红花
二乔 ’外 , 这些品种的形态特征属于杂种美人蕉的兰花美人蕉〔6〕。该类可进一步分为两个亚类 , 第 1
亚类包括柔瓣美人蕉 1个种和 ‘绿叶红 ’、‘金脉 ’、‘垂花橙黄 ’、‘Florence Vaughan’、‘二乔 ’、
‘红花二乔’、‘柔瓣紫红 ’及 ‘Cleopatra’等 8个品种 , 这一亚类花色较多 , 有红色、橙色、黄色及
红黄复色等 ; 第 2亚类包括 ‘印丽 ’、‘紫叶橙红 ’和 ‘L iberte’3个品种 , 这一亚类花色为橙红或深
红。第 3类只有蕉芋 1个种 , 该种花红色 , 花小 , 观赏价值不高 , 但其根茎可食 , 是中国华南地区及
东南亚各国常见的杂粮作物。第 4类包括粉美人蕉 1个种和 41个品种 , 其中 41个品种的花色、花型
变化多样 , 形态上属于杂种美人蕉类的大花美人蕉。第 4类可进一步分为 4个亚类 : 第 1、2亚类均
只有 1个品种 , 分别是 ‘垂花艳红 ’和 ‘Trop ical Sunrise’; 第 3亚类包括有粉美人蕉 1个种和 ‘粉
叶小玫红 ’、‘小花黄 ’、‘C. F. Cole’、‘小花淡黄 ’等 4个品种 , 这一亚类的形态特征与粉美人蕉
一些特征很相似 , 如花茎小、黄花、粉叶等 ; 第 4亚类包括 ‘Montagne’、‘Centenaire’和 ‘O iseau
de feu’等 35个品种 , 这个亚类类群最大 , 种质间距离系数小 , 但是种质间外部形态差别较大 , 花色
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园 　　艺 　　学 　　报 32卷
丰富 , 从红色到黄色及混色、相嵌等均有 , 有些
品种花朵还带有金边或斑点 , 花型有唐菖蒲型、
鸢尾型等 , 叶色有绿叶、粉叶和紫叶。
3　讨论
311　美人蕉种质的分类
对供试美人蕉种质聚类图中各类群形态特征
进行对比分析 , 发现第 2聚类群大部分品种花少 ,
花冠管长 (长约 2 cm ) , 花瓣在开放后即反折 ,
而瓣化雄蕊通常柔软下垂 ; 第 4聚类群的品种花
多 , 花冠管短 ( < 1 cm ) , 花瓣直立 , 瓣化雄蕊
少见下垂。这一聚类结果与按花的数量、花瓣及
瓣化雄蕊等形态特征分类的结果基本一致 , 因此
形态特征和 RAPD标记都可将供试的大部分品种
分为兰花美人蕉和大花美人蕉两个杂交种。第 2
聚类的 ‘金脉 ’、‘二乔 ’和 ‘红花二乔 ’3个品
种 , 除花径、瓣化雄蕊等特征与兰花美人蕉相似
外 , 其它形态介于两者之间 , 如花管长中等 , 花
瓣反折或不反折 , 过去这些品种被归为大花美人
蕉 , 本研究结果表明 , ‘金脉 ’、‘二乔 ’、‘红花
二乔 ’与兰花美人蕉各品种聚在一起 , 亲缘关系
密切 , 因此将该 3个品种归类为兰花美人蕉更能
反映真实的分类关系。
在大花美人蕉类群中 , 各品种聚类关系与形
态特征的相关性较小 , 如在第 4亚类的 ‘Mon2
tagne’、‘Centenaire’、‘O iseau de feu’等 35个
品种 , 并没有按照叶色、株高、花色、花的大小
图 2　56份美人蕉种质 RPD聚类图
F ig. 2　D endrogram of RAPD in Canna germ pla sm
等外部形态特征分开聚类。这表明 , 在大花美人蕉类群中 , 由于种质间杂交容易 , 经过长期频繁的杂
交育种 , 各小类群的遗传物质互相渗入 , 导致分子聚类结果与外部形态特征的相关性变得模糊 , 因
此 , 仅根据外部形态特征并不能完全反映大花美人蕉品种间的亲缘关系。
在种一级分类上 , 传统分类在美人蕉这个种上存在较大争议 , KR∋NZL IN等认为美人蕉、蕉
芋、紫叶美人蕉等形态性状稳定 , 应各自分开 ; 而 M aas等则认为蕉芋、紫叶美人蕉等多个种均是
美人蕉的变种或品种 , 属于同物异名 , 应予合并〔1〕。本试验结果表明 , 在树状图 0111处 , 美人
蕉、柔瓣美人蕉、蕉芋和粉美人蕉分属不同的聚类群 , 因此 , 分子水平的分类结果仍支持蕉芋应
分在种一级上。
312　美人蕉品种演化的探讨
杂交育种是培育美人蕉新品种的主要途径之一 , 从 1848年至今 , 通过杂交共培育出几千个美人
蕉品种 , 现存约 1 000多个。目前 , 一致认为杂种美人蕉分为 2个园艺杂交种 , 大花美人蕉和兰花美
人蕉。大花美人蕉原始亲本为美人蕉、粉美人蕉、鸢尾美人蕉 (C. irid if lora Ruiz & Pav. ) 和紫叶美
人蕉 (C. w arscew iczii A. ) ; 以上述 4个野生种的杂交种和柔瓣美人蕉为亲本 , 其后代组成了兰花美
人蕉〔6〕。本研究 RAPD聚类结果也说明大花美人蕉和兰花美人蕉的亲缘关系较远 , 亲本起源存在明
显的差别。另一方面 , 本研究聚类结果反映了供试的美人蕉品种与一些原始亲本的遗传关系 : 柔瓣美
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　2期 黄国涛等 : 美人蕉种质资源的 RAPD分析 　
人蕉处于兰花美人蕉类群中 , 与该类群各品种的遗传距离较小 , 说明兰花美人蕉类的品种均与柔瓣美
人蕉具有较近的亲缘关系 ; 粉美人蕉处于大花美人蕉类群中 , 与该类各品种亲缘关系较近 , 从而支持
了粉美人蕉是大花美人蕉类主要原始亲本之一的观点。
聚类图表明 , 美人蕉、柔瓣美人蕉、粉美人蕉和蕉芋等 4个野生种质与栽培品种的亲缘关系
各不相同 , 反映了不同野生种在美人蕉杂交育种中的参与程度不同。根据美人蕉品种的起源和演
变历史 , 美人蕉只在品种起源的初期 ( 1848～1868) 作为一个重要的育种亲本 , 到了后期 ( 1893
年后 ) , 由于美人蕉瓣化雄蕊细小 , 株型高 , 较少作为育种亲本。目前 , 品种的选育主要采用品种
自交和品种间杂交的手段 , 很少以野生种作为直接的育种材料〔6, 7〕。比较美人蕉原生种与栽培品种
的形态特征 , 可见二者在株型、瓣化雄蕊宽度 , 花色等方面均存在巨大差异〔10〕, 反映了美人蕉与
当前栽培品种的亲缘关系较远。本研究聚类图上 , 美人蕉在 0111处单独聚类 , 与大多数品种亲缘
关系较远 , 从分子水平上进一步证实当前美人蕉品种较少有美人蕉的血缘。在美人蕉品种选育过
程中 , 可以根据各原生种在育种上参与程度的不同 , 恰当增加新的种质 , 使之带来更大的变异 ,
创造更多的特异品种。
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