全 文 ：植物科学学报　 ２０１４ꎬ ３２(１): ４０~ ４９
Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉｅｎｃｅ Ｊｏｕｒｎａｌ
　 　 ＤＯＩ:１０􀆰 ３７２４ / ＳＰ􀆰 Ｊ􀆰 １１４２􀆰 ２０１４􀆰 １００４０
栽培种甘薯及其近缘野生种 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列分析
俞立璇１ꎬ２ꎬ 刘美艳１ꎬ２ꎬ 曹清河３ꎬ 余益成１ꎬ２ꎬ 谢逸萍３ꎬ
罗永海１ꎬ２ꎬ 韩永华１ꎬ２∗ꎬ 李宗芸１ꎬ２∗
(１􀆰 江苏师范大学生命科学学院ꎬ 整合植物生物学研究所ꎬ 江苏徐州 ２２１１１６ꎻ ２􀆰 江苏师范大学ꎬ 江苏省药用植物生物
技术重点实验室ꎬ 江苏徐州 ２２１１１６ꎻ ３􀆰 中国农业科学院甘薯研究所徐州甘薯研究中心ꎬ 江苏徐州 ２２１１２１)
摘　 要: 采用核糖体 ＤＮＡ内转录间隔区(ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ)序列比较分析了甘薯及其近缘野生种的遗传多样性及系统
进化关系ꎬ 首次报道了栽培种甘薯‘徐薯 １８’( Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’)及其近缘野生种 Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ (ＤＯＭ)ꎬ
Ｉ. ｃｏｒｄａｔｏｔｒｉｌｏｂａ (ＭＥＸ)ꎬ Ｉ. ｎｉｌ (ＰＥＲ)ꎬ Ｉ. ｎｉｌ (ＪＰＮ)ꎬ Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｊａｃｑ. (ＵＳＡ)ꎬ Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｊａｃｑ. (ＨＫ)
和种间杂交种 ６７￣１ ( Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’ × Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｊａｃｑ.)及回交种 (６７￣１ × Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’)的
ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列ꎮ 序列分析表明ꎬ 栽培种甘薯及其近缘野生种 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列长度为 ５７０~６００ ｂｐꎮ 其中ꎬ ＩＴＳ１
序列为 １８５ ~ ２０９ ｂｐꎬ ＧＣ 含量为 ５３􀆰１１％ ~ ６１􀆰 ８３％ꎻ ＩＴＳ２ 序列为 ２１４ ~ ２２６ ｂｐꎬ ＧＣ 含量为 ６１􀆰 ２１％ ~
７２􀆰 ８９％ꎻ ５􀆰 ８Ｓ序列均为 １６５ ｂｐꎬ ＧＣ含量为 ５４􀆰 ５５％~ ５５􀆰 ７６％ꎮ 此外ꎬ 栽培种甘薯及其近缘野生种 ＩＴＳ 序列
信息位点均集中在 ＩＴＳ１和 ＩＴＳ２区ꎻ 与其他甘薯属植物相比ꎬ Ｉ. ｗｒｉｇｈｔｉｉ ＩＴＳ２ 的末端缺失了 ６~ ８ 个碱基ꎮ 系统
进化分析表明ꎬ 栽培种甘薯‘徐薯 １８’( Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’)和野生种 Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ、 Ｉ. ｃｏｒｄａｔｏｔｒｉｌｏｂａ、 Ｉ. ｌａｃｕｎｏ￣
ｓａ、 Ｉ. ｔｒｉｆｉｄａ的亲缘关系较近ꎬ 与 Ｉ. ｗｒｉｇｈｔｉｉ、 Ｉ. ｐｅｓ￣ｔｉｇｒｉｄｉｓ、 Ｉ. ｇｒａｎｄｉｆｏｌｉａ、 Ｉ. ｎｉｌ、 Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｊａｃｑ.、 Ｉ. ｐｕｒ￣
ｐｕｒｅａ的亲缘关系较远ꎻ 杂交后代与栽培种甘薯‘徐薯 １８’( Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’)亲缘关系较近ꎬ 与野生种父本
Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｊａｃｑ. 的亲缘关系较远ꎮ
关键词: 甘薯ꎻ ｎｒＤＮＡ ＩＴＳꎻ ＢＬＡＳＴꎻ 遗传距离ꎻ 系统发育树
中图分类号: Ｓ６３２　 　 　 　 　 文献标识码: Ａ　 　 　 　 　 文章编号: ２０９５￣０８３７(２０１４)０１￣００４０￣１０
　 　 　 收稿日期: ２０１３￣０７￣０１ꎬ 修回日期: ２０１３￣１１￣０８ꎮ
　 基金项目: 江苏省高校自然科学研究重大项目(１２ＫＪＡ１８０００１)ꎻ 江苏省基础研究计划(自然科学基金)资助项目(ＢＫ２０１２５７９)ꎻ 江苏
省普通高校研究生科研创新计划项目(ＣＸＬＸ１２０９８７)ꎻ 国家甘薯产业技术体系(ＣＡＲＳ￣１１￣Ｂ￣０９)ꎮ
　 作者简介: 俞立璇(１９８８－)ꎬ 女ꎬ 硕士研究生ꎬ 主要从事植物遗传学研究(Ｅ￣ｍａｉｌ: ８７５８８１５７３＠ｑｑ􀆰 ｃｏｍ)ꎮ
　 ∗通讯作者 ( Ａｕｔｈｏｒ ｆｏｒ ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｅｎｃｅ ): 李宗芸ꎬ 教授ꎬ 博士生导师ꎬ 主要从事植物遗传学研究 ( Ｅ￣ｍａｉｌ: ｚｏｎｇｙｕｎｌｉ ＠
ｊｓｎｕ􀆰 ｅｄｕ􀆰 ｃｎ)ꎻ 韩永华ꎬ 副教授ꎬ 硕士生导师ꎬ 主要从事植物遗传学研究(Ｅ￣ｍａｉｌ: ｈａｎｙｏｎｇｈｕａ＠ｊｓｎｕ􀆰 ｅｄｕ􀆰 ｃｎ)ꎮ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ Ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｉｎ Ｉｐｏｍｏｅａ
ｂａｔａｔａｓ ａｎｄ ｉｔｓ Ｒｅｌａｔｉｖｅ Ｗｉｌｄ Ｓｐｅｃｉｅｓ
ＹＵ Ｌｉ￣Ｘｕａｎ１ꎬ ２ꎬ ＬＩＵ Ｍｅｉ￣Ｙａｎ１ꎬ ２ꎬ ＣＡＯ Ｑｉｎｇ￣Ｈｅ３ꎬ ＹＵ Ｙｉ￣Ｃｈｅｎｇ１ꎬ ２ꎬ ＸＩＥ Ｙｉ￣Ｐｉｎｇ３ꎬ
ＬＵＯ Ｙｏｎｇ￣Ｈａｉ１ꎬ ２ꎬ ＨＡＮ Ｙｏｎｇ￣Ｈｕａ１ꎬ２∗ꎬ ＬＩ Ｚｏｎｇ￣Ｙｕｎ１ꎬ２∗
(１. Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｖｅ Ｐｌａｎｔ Ｂｉｏｌｏｇｙꎬ Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ｌｉｆｅ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｘｕｚｈｏｕꎬ Ｊｉａｎｇｓｕ ２２１１１６ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ
２. Ｊｉａｎｇｓｕ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙꎬ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｂｉｏｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｆｏｒ Ｍｅｄｉｃｉｎａｌ Ｐｌａｎｔｓ ｏｆ Ｊｉａｎｇｓｕ Ｐｒｏｖｉｎｃｅꎬ Ｘｕｚｈｏｕꎬ
Ｊｉａｎｇｓｕ ２２１１１６ꎬ Ｃｈｉｎａꎻ ３. Ｘｕｚｈｏｕ Ｓｗｅｅｔ Ｐｏｔａｔｏ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｃｅｎｔｒｅꎬ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｓｗｅｅｔ Ｐｏｔａｔｏꎬ Ｃｈｉｎｅｓｅ
Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎬ Ｘｕｚｈｏｕꎬ Ｊｉａｎｇｓｕ ２２１１２１ꎬ Ｃｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙꎬ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｔｒａｎｓｃｒｉｂｅｄ ｓｐａｃｅｒ ｏｆ ｎｕｃｌｅｕｓ ｒｉｂｏｓｏｍｅ ＤＮＡ (ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ)
ｃｏｐｉｅｓ ｆｒｏｍ Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａｔａｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｗｉｌｄ ｒｅｌａｔｉｖｅｓ ｗｅｒｅ ｃｌｏｎｅｄ ａｎｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ｔｈｅｉｒ
ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ. Ｆｏｒ ｔｈｅ ｆｉｒｓｔ ｔｉｍｅꎬ ｗｅ ｒｅｐｏｒｔ ｏｎ ｔｈｅ ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｉｓｏｌａｔｅｄ
ｆｒｏｍ Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’ ａｎｄ ｉｔｓ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｗｉｌｄ ｓｐｅｃｉｅｓ ( Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ (ＤＯＭ)ꎬ Ｉ. ｃｏｒｄａｔｏｔｒｉｌｏｂａ
(ＭＥＸ)ꎬ Ｉ. ｎｉｌ (ＰＥＲ)ꎬ Ｉ. ｎｉｌ (ＪＰＮ)ꎬ Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｊａｃｑ. (ＵＳＡ)ꎬ Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｊａｃｑ. (ＨＫ))ꎬ
ａｎ ｉｎｔｅｒｓｐｅｃｉｆｉｃ ｈｙｂｒｉｄ ６７￣１ ( Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’ × Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｊａｃｑ.)ꎬ ａｎｄ ａ ｂａｃｋｃｒｏｓｓ
ｌｉｎｅ (６７￣１ × Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’) . Ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｒａｎｇｅｄ
ｆｒｏｍ ５７０ ｂｐ ｔｏ ６００ ｂｐ. Ａｍｏｎｇ ｔｈｅｍꎬ ｔｈｅ ＩＴＳ１ ｆｒａｇｍｅｎｔｓ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ １８５ ｂｐ ｔｏ ２０９ ｂｐꎬ ｗｉｔｈ
ＧＣ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ５３􀆰１１％－ ６１􀆰８３％ꎻ ｔｈｅ ＩＴＳ２ ｒｅｇｉｏｎｓ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ２１４ ｂｐ ｔｏ ２２６ ｂｐꎬ ｗｉｔｈ ＧＣ
ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ６１􀆰 ２１％－７２􀆰 ８９％ꎻ ｔｈｅ ５􀆰８Ｓ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｗｅｒｅ １６５ ｂｐꎬ ｗｉｔｈ ＧＣ ｃｏｎｔｅｎｔ ｏｆ ５４􀆰 ５５％－
５５􀆰 ７６％􀆰 Ｆｕｒｔｈｅｒｍｏｒｅꎬ ｔｈｅ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｖｅ ｓｉｔｅｓ ｏｆ Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｗｉｌｄ ｒｅｌａｔｉｖｅｓ ｌａｙ ｉｎ ｔｈｅ ＩＴＳ１
ａｎｄ ＩＴＳ２ ｒｅｇｉｏｎｓꎻ ｉｎ ｃｏｎｔｒａｓｔ ｔｏ ｏｔｈｅｒ Ｉｐｏｍｏｅａ ｇｅｒｍｐｌａｓｍｓꎬ ｔｈｅｒｅ ｗａｓ ａ ６－８ ｂｐ ｄｅｌｅｔｉｏｎ ｉｎ
ｔｈｅ ＩＴＳ２ ｏｆ Ｉ. ｗｒｉｇｈｔｉｉ. Ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｒｅｖｅａｌｅｄ ｔｈａｔ Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’ ｈａｄ ｃｌｏｓｅｒ
ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｗｉｌｄ ｒｅｌａｔｉｖｅｓ ｏｆ Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａꎬ Ｉ. ｃｏｒｄａｔｏｔｒｉｌｏｂａꎬ Ｉ. ｌａｃｕｎｏｓａꎬ ａｎｄ
Ｉ. ｔｒｉｆｉｄａ ｔｈａｎ Ｉ. ｗｒｉｇｈｔｉｉꎬ Ｉ. ｐｅｓ￣ｔｉｇｒｉｄｉｓꎬ Ｉ. ｇｒａｎｄｉｆｏｌｉａꎬ Ｉ. ｎｉｌꎬ Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａꎬ ａｎｄ Ｉ. ｐｕｒｐｕｒｅａ.
Ｍｏｒｅｏｖｅｒꎬ ｔｈｅ ｉｎｔｅｒｓｐｅｃｉｆｉｃ ｈｙｂｒｉｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｂａｃｋｃｒｏｓｓ ｌｉｎｅ ｈａｄ ｃｌｏｓｅｒ ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ
ｗｉｔｈ Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’ꎬ ｃｏｍｐａｒｅｄ ｔｏ Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａｔａｓꎻ ｎｒＤＮＡ ＩＴＳꎻ ＢＬＡＳＴꎻ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ ｄｉｖｅｒｇｅｎｃｅꎻ Ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ
ｔｒｅｅｓ
　 　 甘薯( Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａｔａｓ (Ｌ.) Ｌａｍ.)又称地瓜、
红苕、 番薯、 红薯、 山芋等ꎬ 是旋花科(Ｃｏｎｖｏｌ￣
ｖｕｌａｃｅａｅ)甘薯属植物ꎬ 在我国的栽培面积和总产
仅次于水稻、 小麦和玉米ꎬ 是一种重要的粮食、 蔬
菜、 工业原料和新型能源作物ꎬ 具有防癌、 抗氧化
等保健功能[１]ꎮ 近年来ꎬ 甘薯作为一种健康食品
越来越受到人们的青睐ꎬ 功能性新特优甘薯品种的
选育已成为甘薯育种的主导方向ꎮ 但是ꎬ 由于我国
育成的甘薯品种近 ９４％具有南瑞苕和胜利百号的
血缘[２]ꎬ 导致甘薯育种背景狭窄ꎬ 制约了甘薯品
种改良的进度和质量ꎮ ‘徐薯 １８’ ( Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａ￣
ｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’) 是中国农业科学院甘薯研究中心
于 １９７６年育成的优良品种ꎬ 为近亲杂交的回交后
代(来源于南瑞苕与胜利百号)ꎮ ‘徐薯 １８’高抗根
腐病ꎬ 较抗蔓割病ꎬ 但对黑斑病和茎线虫病抗性
差[３]ꎻ 抗逆性强ꎬ 耐旱、 耐瘠、 耐湿性较强ꎬ 不
择土质ꎬ 适应性广ꎬ 春夏都能增产ꎬ 已在华北、 华
中、 华东及西南的四川等地大面积种植ꎬ 年推广面
积超过 １６ × １０５ ｈｍ２ꎬ 是我国自育品种中推广面积
最多的良种ꎮ 甘薯近缘野生种种质资源非常丰富ꎬ
在世界上分布有 ６００ ~７００ 种[４]ꎬ 是抗病、 抗虫、
抗逆性基因的重要载体[５]ꎬ 但由于栽培种甘薯遗
传背景复杂ꎬ 与其近缘野生种之间的亲缘关系也不
够清晰等原因ꎬ 导致育种实践中甘薯野生种质资源
的利用受到极大限制ꎮ
近年来ꎬ 研究者采用不同的分子标记(ＡＦＬＰ、
ＲＦＬＰ、 ＳＳＲ和 ＲＡＰＤ等)ꎬ 并结合叶绿体 ＤＮＡ 及
核糖体 ＤＮＡ内转录间隔区序列等对热带美洲、 大
洋洲、 秘鲁、 菲律宾、 巴西及新几内亚等地甘薯栽
培种及其近缘野生种遗传多样性进行了分析ꎬ 以期
进一步了解甘薯与近缘野生种之间的亲缘关系ꎬ 并
对栽培种甘薯的起源进化进行有益的探索[６－１０]ꎮ
核糖体 ＤＮＡ 内转录间隔区 ( ｉｎｔｅｒｎａｌ ｔｒａｎ￣
ｓｃｒｉｂｅｄ ｓｐａｃｅｒꎬ ＩＴＳ)是介于 １８Ｓ ~ ２６Ｓ 之间的非
编码转录区ꎬ 在核基因组中是高度重复的ꎬ 中间的
高保守区 ５􀆰 ８Ｓ将 ＩＴＳ 序列分为 ＩＴＳ１ 和 ＩＴＳ２ 两个
区段ꎮ 在被子植物中ꎬ ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ既具有核苷酸序
列的高度变异性又有长度上的保守性ꎬ 说明这些间
隔区的序列很容易在近缘类群间排序ꎬ 而且丰富的
变异可在较低的分类阶元上(如属间、 种间ꎬ 甚至
种内)解决植物系统发育问题[１１]ꎬ 因此被广泛用于
系统发育及其亲缘关系的研究[１２－１４]ꎮ Ｍｉｌｌｅｒ 等[１５]
曾对旋花科甘薯属牵牛亚属的系统发育关系进行了
分析ꎬ 结果表明ꎬ 基于 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列与 ｃｐＤＮＡ
ＲＦＬＰ标记的分析结果显示了高度的一致性ꎮ 王晓
锋等[１６]的研究也表明ꎬ ＩＴＳ１ 和 ＩＴＳ２ 含有丰富的
变异位点和信息位点ꎬ 是探讨被子植物属下水平的
系统分类与进化研究的重要分子标记ꎮ
本研究采用 ＰＣＲ技术扩增了甘薯及其 １０个近
缘野生种的 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列ꎬ 并进行克隆测序ꎮ
首次报道了栽培种甘薯 ‘徐薯 １８’ ( Ｉ. ｂａｔａｔａｓ
‘Ｘｕｓｈｕ１８’)、 甘薯近缘野生种 Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ、 Ｉ. ｃｏｒ￣
ｄａｔｏｔｒｉｌｏｂａ、 Ｉ. ｎｉｌ、 Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｊａｃｑ. 等物种的
ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列ꎻ 分析了种间杂交种 ６７￣１ ( Ｉ.
１４　 第 １期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 俞立璇等: 栽培种甘薯及其近缘野生种 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列分析
ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’ × Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｊａｃｑ.)及回交
种(６７￣１× Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’)的 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序
列并与亲本进行了比较ꎻ 还结合 ＧｅｎＢａｎｋ 中相关
甘薯属植物的 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列对甘薯属植物种间
及种内的亲缘关系进行了分析ꎬ 为甘薯遗传育种提
供基础遗传学理论依据ꎮ
１　 材料与方法
１􀆰 １　 实验材料
栽培种甘薯 ‘徐薯 １８ ’ ( Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａｔａｓ
‘Ｘｕｓｈｕ１８’)及其近缘野生种材料由中国农业科学
院甘薯研究中心提供ꎮ 甘薯‘徐薯 １８’的系谱见图
１ꎬ 种名、 来源、 类型及倍性等详见表 １ꎮ
图 １　 ‘徐薯 １８’ 系谱图
Ｆｉｇ􀆰 １　 Ｆａｍｉｌｙ ｔｒｅｅ ｏｆ Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’
１􀆰 ２　 实验方法
１􀆰 ２􀆰 １　 基因组 ＤＮＡ的提取
采用 ＣＴＡＢ法[１７]提取甘薯基因组 ＤＮＡꎬ 检测
其浓度及纯度后ꎬ 置 ４℃保存备用ꎮ
１􀆰 ２􀆰 ２　 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列的 ＰＣＲ扩增
采用双引物扩增法扩增样本基因组 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ
序列ꎬ 引物为通用引物 ＩＴＳ４(５′－ＴＣＣＴＣＣＧＣＴＴＡＴＴ￣
ＧＡＴＡＴＧＣ－３′)和 ＩＴＳ５(５′－ＧＧＡＡＧＴＡＡＡＡＧＴＣＧ￣
ＴＡＡＣＡＡＧＧ－３′)ꎮ ＰＣＲ 扩增是在 Ｍａｓｔｅｒ ｃｙｃｌｅｒ
梯度 ＰＣＲ 仪(Ｅｐｐｅｎｄｏｆｆ)上进行ꎬ ＰＣＲ 扩增体系
为５０ μＬꎬ 包括 ５ μＬ １０ × ｂｕｆｆｅｒ、 ４ μＬ ２００ μｍｏｌ / Ｌ
的 ｄＮＴＰ混合物、 引物 Ｐ１和 Ｐ２各１ μＬ(０􀆰 ４ μｍｏｌ /
Ｌ)、 １􀆰 ５ μＬ 模板(１００ ｎｇ / μＬ)、 １􀆰 ２５ μＬ Ｔａｑ 酶、
３６􀆰 ２５ μＬ 双蒸水ꎮ 反应程序为: ９５℃预变性
５ ｍｉｎꎬ ９５℃变性 ３０ ｓꎬ ５８℃退火３０ ｓꎬ ７２℃复性
３０ ｓꎬ ２８ 个循环ꎬ 最后 ７２℃ 保温 １０ ｍｉｎꎻ 将
ＰＣＲ扩增产物用 １􀆰 ０％琼脂糖凝胶电泳检测ꎬ 并置
于凝胶成像系统 (ＢＩＯ￣ＲＡＤ ＣｅｌＤｏｃ ＥＱ)观察和
拍照ꎮ
１􀆰 ２􀆰 ３　 ＰＣＲ产物的克隆与测序
对 ＰＣＲ反应产物回收纯化后ꎬ 克隆到 ＰＭＤ１８￣Ｔ
载体和连接酶构建的重组质粒(１６℃ꎬ ４５ ｍｉｎ)中ꎬ
转入 ＪＭ１０９感受态细胞ꎬ 冰浴 ３０ ｍｉｎꎬ ３７℃震荡
培养 １ ｈꎬ 涂平板(Ａｍｐ)ꎬ ３７℃过夜ꎮ 取阳性克隆
测序ꎬ 同时也进行 ＰＣＲ 产物直接测序ꎬ 序列测定
由上海生工生物工程技术服务有限公司(ｈｔｔｐ: / /
ｗｗｗ. ｓａｎｇｏｎ. ｃｏｍ / )完成ꎮ
１􀆰 ２􀆰 ４　 序列分析及系统发育树构建
在 ＮＣＢＩ 数据库中(ｈｔｔｐ: / / ｗｗｗ. ｎｃｂｉ. ｎｌｍ.
ｎｉｈ. ｇｏｖ / )用 ＢＬＡＳＴ 进行同源检测ꎬ 以确认所测
序列 ＩＴＳ区的正确性ꎻ 采用软件 ＢｉｏＥｄｉｔ对本实验
表 １　 材料来源
Ｔａｂｌｅ １　 Ｏｒｉｇｉｏｎ ｏｆ ｍａｔｅｒｉａｌｓ
类型
Ｔｙｐｅ
分类群
Ｔａｘｏｎ
来源　 　 　 　 　
Ｏｒｉｇｉｏｎ　 　 　 　 　
倍性(ｎ＝１５)
Ｐｌｏｉｄｙ
育成种 Ｃｕｌｔｉｖａｒ ‘徐薯 １８’ Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’
杂交种 Ｈｙｂｒｉｄ ６７￣１ ( Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’
×
Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｊａｃｑ.)
回交种 Ｂａｃｋｃｒｏｓｓ ６７￣１ × Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’
中国农业科学院
甘薯研究中心培育
６ｎ
９０
９０
野生种
Ｗｉｌｄ ｓｐｅｃｉｅｓ
槭叶小牵牛 Ｉｐｏｍｏｅａ ｗｒｉｇｈｔｉｉ Ｄｏｍｉｎｉｃａｎ Ｒｅｐ. ２ｎ
虎掌藤 Ｉ. ｐｅｓ￣ｔｉｇｉｄｉｓ Ｑｕｅｅｎｓｌａｎｄꎬ Ａｕｓｔｒａｌｉａ ２ｎ
管花薯 Ｉ. ｇｒａｎｄｉｆｏｌｉａ Ｌｉｍａꎬ Ｐｅｒｕ ２ｎ
三裂叶薯 Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ Ｄｏｍｉｎｉｃａｎ Ｒｅｐ. ２ｎ
Ｉ. ｃｏｒｄａｔｏｔｒｉｌｏｂａ Ｕｎｉｔｅｄ Ｍｅｘｉｃａｎ Ｓｔａｔｅｓ ２ｎ
白星薯 Ｉ. ｌａｃｕｎｏｓａ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ ２ｎ
大花牵牛 Ｉ. ｎｉｌ Ｌｉｍａꎬ Ｐｅｒｕ ２ｎ
大花牵牛 Ｉ. ｎｉｌ Ｊａｐａｎ ２ｎ
碗仔花 Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｈｏｎｇ Ｋｏｎｇꎬ Ｃｈｉｎａ ２ｎ
碗仔花 Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｕｎｉｔｅｄ Ｓｔａｔｅｓ ｏｆ Ａｍｅｒｉｃａ ２ｎ
２４ 植 物 科 学 学 报 第 ３２卷　
通过测序成功获得的 １３份供试材料的 ＩＴＳ区序列ꎬ
以及从 ＧｅｎＢａｎｋ 中获取的 １３ 份甘薯属植物
ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列(表 ２)进行长度及 ＧＣ含量分析ꎻ
表 ２　 从 ＧｅｎＢａｎｋ中获取的 １３份甘薯属植物 ＩＴＳ序列
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｔｈｉｒｔｅｅｎ ｓｐｅｃｉｅｓ ｏｆ Ｉｐｏｍｏｅａ ａｎｄ ｔｈｅｉｒ
ａｃｃｅｓｓｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒｓ ｆｒｏｍ ＧｅｎＢａｎｋ
分类群
Ｔａｘｏｎ
ＧｅｎＢａｎｋ序列号
Ａｃｃｅｓｓｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ
Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ｖａｒ. ａｐｉｃｕｌａｔａ ＤＱ３５５３１９
Ｉ. ｌａｃｕｎｏｓａ ＤＱ３５５３２４
Ｉ. ｃｏｒｄａｔｏｔｒｉｌｏｂａ ＡＦ１１０９３９
三浅裂野牵牛 Ｉ. ｔｒｉｆｉｄａ ＤＱ３５５３２０
番薯 Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ＨＭ０１４４３３
变色牵牛 Ｉ. ｉｎｄｉｃａ ＡＹ５３８２９５
Ｉ. ａｒａｃｈｎｏｓｐｅｒｍａ ＡＦ３０９１５８
白花牵牛 Ｉ. ｐｌｅｂｅｉａ ＡＦ１１０９１１
圆叶牵牛 Ｉ. ｐｕｒｐｕｒｅａ ＡＦ５３８３１６
五爪金龙 Ｉ. ｃａｉｒｉｃａ ＡＹ５３８２７８
Ｉ. ｃａｉｒｉｃａ ＨＭ０１４４３１
Ｉ. ｎｉｌ ＡＹ５３８３０４
Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ ＨＭ０１４４３４
用 Ｃｌｕｓｔａｌ Ｘ软件进行多序列匹配排列ꎬ 并对个别
位点做必要的人工校准后ꎬ 通过 ＤＮＡｓｐ ５ 软件对
碱基变化进行分析ꎻ 最后通过 ＭＥＧＡ ５ 软件中的
邻接法(ｎｅｉｇｈｂｏｒ￣ｊｏｉｎｉｎｇ)来获得系统发育树和遗
传距离图ꎬ 并通过自展分析(ｂｏｏｔｓｔｒａｐ)做置信度
检测ꎬ 自展数据集为 １０００次ꎮ
２　 结果与分析
２􀆰 １　 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列扩增
以 ＣＴＡＢ法提取的‘徐薯 １８’( Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａ
ｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’)及其近缘野生种的基因组 ＤＮＡ 分
别作为模板进行双引物( ＩＴＳ４ 和 ＩＴＳ５)ＰＣＲ 扩增ꎮ
反应产物经 １％琼脂糖凝胶电泳检测ꎬ 扩增片段在
７００ ｂｐ处有明亮条带(图 ２)ꎮ
２􀆰 ２　 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列分析
对栽培种甘薯‘徐薯 １８’(Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’)
及其杂交种、 回交种和近缘野生种共计 １３ 份样本
的 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列进行了分析ꎬ ＩＴＳ 区序列长度在
５７０~６００ ｂｐ之间(表 ３)ꎮ 其中ꎬ ＩＴＳ１序列长度为
１８５ ~ ２０９ ｂｐꎬ ＧＣ 含量为 ５３􀆰 １１％ ~ ６１􀆰 ８３％ꎻ
ＩＴＳ２ 序列长度为 ２１４ ~ ２２６ ｂｐꎬ ＧＣ 含 量 为
６１􀆰 ２１％~７２􀆰 ８９％ꎻ ５􀆰 ８Ｓ 序列长度为 １６５ ｂｐꎬ ＧＣ
含量为 ５４􀆰 ５５％~５５􀆰 ７６％ꎮ 采用软件 Ｃｌｕｓｔａｌ Ｘ 及
ＤＮＡｓｐ ５对 １３份样本及从 ＧｅｎＢａｎｋ 中获取的 １３
份近缘甘薯属植物进行了序列比对及碱基替换分析
(空位 Ｇａｐ 作缺失处理)ꎬ 结果表明: ＩＴＳ 区序列
长度为 ６１６ ｂｐꎻ ＩＴＳ１含有 １００ 个变异位点ꎬ 其中
７４个为信息位点ꎬ 分别占总位点数的 ４７􀆰 １７％和
３４􀆰 ９１％ꎻ ＩＴＳ２序列中的变异位点为 ９６ 个ꎬ 其中
信息位点有 ７７ 个ꎬ 分别占总位点数的 ４０􀆰 ５１％和
３２􀆰 ４９％ꎻ ５􀆰 ８Ｓ 为保守序列区ꎬ 仅有 ６ 个变异位
点ꎬ 其中 ３ 个为信息位点ꎬ 分别占总位点数的
３􀆰 ６４％和 １􀆰 ８２％ꎮ
２􀆰 ３　 ＩＴＳ序列系统发育分析
以小牵牛属植物 Ｊａｃｑｕｅｍｏｎｔｉａ ｍｅｘｉｃａｎａ 为
外类群ꎬ 采用软件 Ｃｌｕｓｔａｌ Ｘ 和 ＭＥＧＡ ５ 对栽培种
甘薯及其近缘野生种的 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列及从 Ｇｅｎ￣
Ｂａｎｋ中获取的１３份甘薯属植物 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列
Ａ: １. Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’ꎻ ２. Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ (ＨＫ)ꎻ ３. Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ (ＵＳＡ)ꎻ ４. Ｈｙｂｒｉｄ ６７￣１ꎻ
５. Ｂａｃｋｃｒｏｓｓ. Ｂ: １. Ｉ. ｇｒａｎｄｉｆｏｌｉａꎻ ２. Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａꎻ ３. Ｉ. ｃｏｒｄａｔｏｔｒｉｌｏｂａꎻ ４. Ｉ. ｌａｃｕｎｏｓａꎻ ５. Ｉ. ｎｉｌ
(ＰＥＲ)ꎻ ６. Ｉ. ｎｉｌ (ＪＰＮ)ꎻ ７. Ｉ. ｗｒｉｇｈｔｉｉꎻ ８. Ｉ. ｐｅｓ￣ｔｉｇｉｄｉｓ.
图 ２　 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列 ＰＣＲ扩增产物的电泳检测
Ｆｉｇ􀆰 ２　 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ ｒｅｇｉｏｎ ｐｒｏｆｉｌｅ ｏｎ ａｎ ａｇａｒｏｓｓ ｇｅｌ ｇｅｎｅｒａｔｅｄ ｂｙ ＰＣＲ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ
３４　 第 １期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 俞立璇等: 栽培种甘薯及其近缘野生种 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列分析
表 ３　 栽培种甘薯及其近缘野生种 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列分析
Ｔａｂｌｅ ３　 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ ｏｆ Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａｔａｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｓｐｅｃｉｅｓ
分类群
Ｔａｘｏｎ
ＩＴＳ Ｓｉｚｅ
(ｂｐ)
ＩＴＳ１ ５􀆰 ８Ｓ ＩＴＳ２
Ｓｉｚｅ(ｂｐ) Ｇ＋Ｃ(％) Ｓｉｚｅ(ｂｐ) Ｇ＋Ｃ(％) Ｓｉｚｅ(ｂｐ) Ｇ＋Ｃ(％)
ＧｅｎＢａｎｋ序列号
Ａｃｃｅｓｓｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ
Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’ ５７３ １８６ ６０􀆰 ７５ １６５ ５４􀆰 ５５ ２２２ ７０􀆰 ２７ ＧＱ２４９４０９
６７￣１ ( Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘ Ｘｕｓｈｕ１８’
× Ｉ. ｈｅｄｅｒｅｃｅａ) ５７１ １８６ ６０􀆰 ２２ １６５ ５５􀆰 １５ ２２０ ７０􀆰 ００ ＪＱ３１６１９７
６７￣１ × Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’ ５７０ １８５ ６０􀆰 ００ １６５ ５５􀆰 １５ ２２０ ７０􀆰 ００ ＪＱ３４０４７８
Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ (ＨＫ) ５７６ １８６ ６１􀆰 ８３ １６５ ５４􀆰 ５５ ２２５ ７２􀆰 ８９ ＨＱ２８８８５０
Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ (ＵＳＡ) ５７６ １８６ ５９􀆰 ６８ １６５ ５４􀆰 ５５ ２２５ ７２􀆰 ００ ＨＱ２８８８５１
Ｉ. ｇｒａｎｄｉｆｏｌｉａ ５７７ １８７ ６０􀆰 ４３ １６５ ５４􀆰 ５５ ２２５ ６７􀆰 ５６ ＪＸ４２３７９３
Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ(ＤＯＭ) ５７１ １８６ ６０􀆰 ７５ １６５ ５５􀆰 １５ ２２０ ６９􀆰 ５５ ＪＸ４２３７９４
Ｉ. ｃｏｒｄａｔｏｔｒｉｌｏｂａ ５７１ １８６ ６１􀆰 ２９ １６５ ５５􀆰 １５ ２２０ ７０􀆰 ００ ＪＸ４２３７９５
Ｉ. ｌａｃｕｎｏｓａ ５７１ １８６ ６０􀆰 ７５ １６５ ５５􀆰 １５ ２２０ ６９􀆰 ５５ ＪＸ４２３７９６
Ｉ. ｎｉｌ (ＰＥＲ) ５９４ ２０８ ５９􀆰 １３ １６５ ５５􀆰 ７６ ２２１ ７０􀆰 １４ ＪＸ４２３７９７
Ｉ. ｎｉｌ (ＪＰＮ) ５７８ １８７ ６０􀆰 ９６ １６５ ５４􀆰 ５５ ２２６ ７２􀆰 １２ ＪＸ４２３７９８
Ｉ. ｐｅｓ￣ｔｉｇｒｉｄｉｓ ６００ ２０９ ５７􀆰 ４１ １６５ ５５􀆰 １５ ２２６ ６５􀆰 ４９ ＡＦ１１０９１２
Ｉ. ｗｒｉｇｈｔｉｉ ５８８ ２０９ ５３􀆰 １１ １６５ ５４􀆰 ５５ ２１４ ６１􀆰 ２１ ＡＦ１１０９１６
进行比对ꎬ 计算其遗传距离(表 ４)并构建系统发育
树(图 ３)ꎮ
甘薯属植物 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 区序列比对结果显示ꎬ
Ｉ􀆰 ｌａｃｕｎｏｓａ(ＤＱ３５５３２４)和 Ｉ􀆰 ｌａｃｕｎｏｓａ(ＪＸ４２３７９６)ꎬ
Ｉ􀆰 ｃａｉｒｉｃａ(ＡＹ５３８２７８)和 Ｉ􀆰 ｃａｉｒｉｃａ (ＨＭ０１４４３１)的
ＩＴＳ序列完全一致ꎮ
从甘薯属植物间的遗传距离(表 ４)可以看出ꎬ
与栽培种甘薯‘徐薯 １８’( Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’)遗
传距离较近 (０􀆰 ００２ ~ ０􀆰 ０１２) 的有 Ｉ􀆰 ｂａｔａｔａｓ、 Ｉ.
ｂａｔａｔａｓ ｖａｒ. ａｐｉｃｕｌａｔａ、 种间杂交种 ６７￣１、 回交种
(６７￣１×Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’)、 Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ(ＤＯＭ)、
Ｉ. ｃｏｒｄａｔｏｔｒｉｌｏｂａ (ＭＥＸ)、 Ｉ. ｌａｃｕｎｏｓａ、 Ｉ. ｃｏｒｄａ￣
ｔｏｔｒｉｌｏｂａ、 Ｉ. ｔｒｉｆｉｄａ和 Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａꎻ 遗传距离为 ０􀆰 ０７９
的有 Ｉ. ｃａｉｒｉｃａ和 Ｉ. ｎｉｌ (ＰＥＲ)ꎻ 在０􀆰 １００~０􀆰１０４之
间的有 Ｉ. ｎｉｌ、 Ｉ. ｎｉｌ (ＪＰＮ)、 Ｉ. ｉｎｄｉｃａ 和 Ｉ. ｐｅｓ￣
ｔｉｇｒｉｄｉｓꎻ 大于 ０􀆰１１０ 的有 Ｉ. ｈｅｄｅｒｅｃｅａ (ＨＫ)、 Ｉ.
ｈｅｄｅｒｅｃｅａ ( ＵＳＡ )、 Ｉ. ｐｌｅｂｅｉａ、 Ｉ. ａｒａｃｈｎｏｓｐｅｒ￣
ｍａ、 Ｉ. ｐｕｒｐｕｒｅａ、 Ｉ. ｇｒａｎｄｉｆｏｌｉａ 和 Ｉ. ｗｒｉｇｈｔｉｉꎮ 其
中ꎬ Ｉ. ｐｕｒｐｕｒｅａ和 Ｉ. ｇｒａｎｄｉｆｏｌｉａ 以及 Ｉ. ｎｉｌ(ＰＥＲ)
和 Ｉ. ｃａｉｒｉｃａ之间的遗传距离接近于零ꎮ
根据甘薯属植物 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列ꎬ 采用 Ｎ￣Ｊ
法构建的系统发育树如图 ３所示ꎮ 在系统发育树标
尺约 ０􀆰 ０３处ꎬ ２６个甘薯属植物分别聚为 ５支(Ⅰꎬ
Ⅱꎬ Ⅲꎬ Ⅳ和Ⅴ)ꎮ 其中ꎬ 分支Ⅰ由‘徐薯 １８’ ( Ｉ.
ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’)、 种间杂交种 ６７￣１、 Ｉ. ｂａｔａ￣
ｔａｓ、 回 交 种 ( ６７￣１ × Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘ Ｘｕｓｈｕ１８ ’)、
Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ｖａｒ. ａｐｉｃｕｌａｔａ、 Ｉ. ｌａｃｕｎｏｓａ、 Ｉ. ｌａｃｕｎｏ￣
ｓａ(ＵＳＡ)、 Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ (ＤＯＭ)、 Ｉ. ｃｏｒｄａｔｏｔｒｉｌｏｂａ、
Ｉ. ｃｏｒｄａｔｏｔｒｉｌｏｂａ(ＭＥＸ)、 Ｉ. ｔｒｉｆｉｄａ 和 Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ 构
成ꎻ 分支Ⅱ由 Ｉ. ｃａｉｒｉｃａ (ＡＹ５３８２７８)、 Ｉ. ｃａｉｒｉｃａ
(ＨＭ０１４４３１) 和 Ｉ. ｎｉｌ ( ＰＥＲ) 构成ꎻ 分支Ⅲ为
Ｉ. ｗｒｉｇｈｔｉｉꎻ 分支Ⅳ由 Ｉ. ｐｌｅｂｅｉａ、 Ｉ. ａｒａｃｈｎｏｓｐｅｒ￣
ｍａ和 Ｉ. ｐｅｓ￣ｔｉｇｒｉｄｉｓ构成ꎻ 分支Ⅴ由 Ｉ. ｐｕｒｐｕｒｅａ、
Ｉ. ｇｒａｎｄｉｆｏｌｉａ、 Ｉ. ｎｉｌ、 Ｉ. ｎｉｌ(ＪＰＮ)、 Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ
(ＨＫ)ꎬ Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ (ＵＳＡ) 和 Ｉ. ｉｎｄｉｃａ构成ꎮ
３　 讨论
３􀆰 １　 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列在甘薯属植物系统发育学研
究中的价值
核糖体 ＤＮＡ 的 ＩＴＳ１ 和 ＩＴＳ２ 区为非编码序
列ꎬ 进化速度快于编码区序列ꎬ 在物种亲缘关系不
同时ꎬ ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列常有位点和长度上的变异ꎬ
被广泛用于种间亲缘关系的分析[１９－２１]ꎬ 并由此讨
论大尺度的进化问题ꎮ 如宋葆华等[２２]采用 ｎｒＤＮＡ
ＩＴＳ序列成功地分析了中国苋属种间的系统发育关
系ꎬ 周阿涛等[２３]也证明 ＩＴＳ 序列在云南山茶种间
存在多态性ꎮ 而有关 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列在种内材料
间关系的探讨中ꎬ 不同物种的研究结果不尽相同ꎮ
如董洋龙等[２４] 对 １１ 个茶花品种遗传多样性
的分析表明:ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列可以鉴定出不同茶
４４ 植 物 科 学 学 报 第 ３２卷　
５４　 第 １期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 俞立璇等: 栽培种甘薯及其近缘野生种 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列分析
图 ３　 栽培种甘薯及其近缘野生种 ＩＴＳ序列的 Ｎ￣Ｊ系统发育树
Ｆｉｇ􀆰 ３　 Ｎｅｉｇｈｂｏｒ￣ｊｏｉｎｉｎｇ ｔｒｅｅ ｏｆ Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａｔａｓ ａｎｄ ｉｔｓ ｒｅｌａｔｉｖｅ ｗｉｌｄ ｓｐｅｃｉｅｓ ｂａｓｅｄ ｏｎ ＩＴＳ ｓｅｑｕｅｎｃｅｓ
花品种间的亲缘关系ꎬ 雷天刚等[２５]也通过 ＩＴＳ 序
列分析成功鉴定出了 １８ 个甜橙品种ꎻ 但董若铖
等[２６]对四川特色桑树 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列的分析却发
现 ７个品种间无差异ꎮ
本文对甘薯属植物 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列的分析发
现ꎬ ＩＴＳ序列的差异不仅在栽培种甘薯及其近缘野
生种之间存在ꎬ 而且在同种不同地理分布的材料间
也存在一定的差异性ꎬ 如 Ｉ. ｂａｔａｔａｓ、 Ｉ. ｃｏｎｄａｔｏｔ￣
ｒｉｌｏｂａ、 Ｉ. ｎｉｌ和 Ｉ. ｈｅｄｅｒｅｃｅａꎬ 此结果说明甘薯属
植物的 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列在探讨属下种间系统发育
及种内材料间的亲缘关系等方面具有一定的参考价
值ꎮ 对于甘薯属植物来讲ꎬ ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列不仅适
用于较高分类等级的系统发育研究ꎬ 也能反映种内
材料间的变异及多态性ꎮ
３􀆰 ２栽培种甘薯及其近缘野生种的系统发育关系
栽培种甘薯‘徐薯 １８’( Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’)
与 Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ｖａｒ. ａｐｉｃｕｌａｔａꎬ 还有来源于美国、
中国香港的 Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｊａｃｑ. 之间 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ
序列虽然存在一定的差异ꎬ 但是较之与其近缘野生
种不同种之间的序列差异相对较小ꎬ 系统发育关系
较近(图 ３: 分支Ⅰ和Ⅴ)ꎬ 这说明相对于种间材料
来讲ꎬ 甘薯属植物种内不同材料间的 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序
６４ 植 物 科 学 学 报 第 ３２卷　
列仍然具有一定的保守性ꎮ 但是ꎬ 分别引自秘鲁和
日本的 Ｉ. ｎｉｌꎬ 其遗传距离却相对较远(０􀆰 ０８１)(表
４)ꎬ 并且聚在了不同的分支中 (图 ３: 分支Ⅱ和
Ⅴ)ꎬ 我们推测可能是不同生存环境对 Ｉ. ｎｉｌ 造成
了不同方向的进化ꎬ 或是甘薯属植物之间本身存在
着不同的分化类型ꎮ 这种情况在其他物种的研究中
也有报道ꎬ 如欧立军等[２７]通过对不同地区天门冬
ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列的分析表明ꎬ 相同地区的样品间
ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列基本相同ꎬ 而不同地区天门冬样品
间 ＩＴＳ序列存在一定的差异ꎻ 刘磊等[２８]也证明ꎬ
不同产地松茸 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列在进化过程中存在
差异ꎮ 由此可以推测ꎬ 不同种植物对环境改变的耐
受力不同ꎬ 其表现的 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列变化程度也
不一致ꎮ
在进行遗传距离分析中发现ꎬ 有些样本间遗传
距离接近于 ０ (表 ４ )ꎮ 如 Ｉ. ｌａｃｕｎｏｓａ ( ＵＳＡꎬ
ＪＸ４２３７９６)和 Ｉ. ｌａｃｕｎｏｓａ (ＤＱ３５５３２４)ꎬ Ｉ. ｃａｉｒｉ￣
ｃａ (ＡＹ５３８２７８)和 Ｉ. ｃａｉｒｉｃａ (ＨＭ０１４４３１)为不同
产地的同一物种ꎬ 其 ＩＴＳ 序列未发生变异ꎻ Ｉ. ｐｕｒ￣
ｐｕｒｅａ和 Ｉ. ｇｒａｎｄｉｆｏｌｉａꎬ Ｉ. ｎｉｌ(ＰＥＲ)和 Ｉ. ｃａｉｒｉｃａ
为不同物种ꎬ 但其 ＩＴＳ 序列间仅有 ２~３ 个碱基差
异ꎬ 说明通过 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列分析可以为甘薯属
植物的物种进化提供一定的理论依据ꎮ
通过 ＩＴＳ 序列比对分析发现ꎬ Ｉ. ｗｒｉｇｈｔｉｉ ＩＴＳ２
的末端缺失了 ６~８个碱基ꎬ 这可能是 Ｉ. ｗｒｉｇｈｔｉｉ与
甘薯属植物其它物种间显示较远亲缘关系并在系统
发育树中独自成支(图 ３: 分支Ⅲ)的原因ꎮ 此外ꎬ
在甘薯的近缘野生种中ꎬ Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ、 Ｉ. ｐｕｒ￣
ｐｕｒｅａ与栽培种甘薯之间遗传距离较大ꎬ 亲缘关系
较远ꎬ 并且具有抗病虫害、 抗逆性强等优良性状ꎬ
可作为杂交育种亲本以扩大育种选择范围ꎮ 中国农
业科学院徐州甘薯研究所已利用栽培种甘薯‘徐薯
１８’( Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’)的近缘野生种 Ｉ. ｈｅ￣
ｄｅｒａｃｅａ和 Ｉ. ｐｕｒｐｕｒｅａ 配置杂交组合ꎬ 并通过人
工杂交及回交获得了杂交种和回交种[２９]ꎬ 对甘薯
及其野生种之间的种质利用与创新进行了有益的
探索ꎮ
３􀆰 ３　 杂交和回交后代与亲本之间的亲缘关系
曹清河等[２９]对 １０ 个不同组合(不同抗性野生
种 × Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’)获得的有效杂交后代
进行了形态学、 抗性及 ＳＳＲ 标记等综合评价ꎬ 发
现杂交后代均不同程度地继承了野生种父本的抗
性ꎮ 虽然杂交种的薯型欠佳ꎬ 但与其野生亲本的纤
维根相比已有了很大的改进ꎬ 并且重要的是ꎬ 杂交
后代有望遗传野生亲本优良抗性ꎬ 为下一步继续回
交转育这些抗性基因提供了中间载体ꎮ
本研究通过对杂交亲本( Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｊａｃｑ.
和 Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘ Ｘｕｓｈｕ１８’) 及其杂交种 ６７￣１ ( Ｉ.
ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’ × Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｊａｃｑ.)、 回交
种(６７￣１ × Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’)的 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ
序列分析发现ꎬ 杂交种、 回交种和母本栽培种甘薯
‘徐薯 １８’( Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’)亲缘关系较近ꎬ
而与父本 Ｉ. ｈｅｄｅｒａｃｅａ Ｊａｃｑ. 的系统发育关系相
对较远(图 ３)ꎮ 通过碱基比对发现ꎬ 杂交种与母本
Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’的 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列有 ３个碱
基不一致ꎬ 而这 ３ 个碱基与父本 Ｉ. ｈｅｄｅｒｅｃｅａ
Ｊａｃｑ. 相同ꎻ 回交种与 Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’有
３个碱基不一致ꎬ 其中 ２ 个与 Ｉ. ｈｅｄｅｒｅｃｅａ Ｊａｃｑ.
相同ꎮ 王建波等[３０]认为如果杂交和 /或多倍化的历
史并不长ꎬ 同步进化尚未使 ｎｒＤＮＡ 的重复单位间
发生一致化ꎬ 那么杂交种 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ 序列就是双
亲序列相加在一起ꎮ 但由于甘薯杂交种染色体组
(４Ｎ)中 ３Ｎ 来自母本 Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａｔａｓ(Ｌ.) Ｌａｍ.
１Ｎ来自野生种父本[２９]ꎬ 导致杂交种基因组更倾向
于母本基因组ꎬ 因此ꎬ 杂交种与回交种的 ｎｒＤＮＡ
ＩＴＳ序列不是两个双亲序列的简单叠加ꎬ 而是来源
于母本 Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’的序列更多ꎮ 这从分
子的角度对曹清河等[２９]的结果进行了进一步的阐
释ꎬ 为甘薯的抗性育种提供了一定的理论基础ꎮ
３􀆰 ４　 关于栽培种甘薯的起源
近年来ꎬ 对于甘薯的起源研究中ꎬ 越来越多的
人认为ꎬ Ｉ. ｔｒｉｆｉｄａ 与栽培种甘薯的亲缘关系最近ꎬ
极有可能是甘薯的祖先[３１]ꎮ 另外ꎬ Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ 也被
认为是起源祖先之一ꎮ 我们的研究结果(表 ４ꎬ 图
３: 分支Ⅰ)也表明ꎬ Ｉ. ｂａｔａｔａｓ ‘Ｘｕｓｈｕ１８’与 Ｉ.
ｔｒｉｆｉｄａ、 Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ具有较其他近缘野生种更近的亲
缘关系ꎮ 但也有不少研究者认为 Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ 与栽培
种甘薯的亲缘关系较远ꎬ 不支持 Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ 是栽培
种甘薯的起源祖先之一ꎬ 如 Ｈｕａｎｇ 等[３２]采用分子
标记 ＩＳＳＲ、 ＡＦＬＰ和叶绿体 ｃｐＤＮＡ 对甘薯属植物
７４　 第 １期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 俞立璇等: 栽培种甘薯及其近缘野生种 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列分析
种间关系进行了分析ꎬ 发现六倍体栽培种甘薯与 Ｉ.
ｔｒｉｆｉｄａ 亲缘关系最近ꎬ 而与 Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ 亲缘关系较
远ꎮ Ｒｏｕｌｌｉｅｒ 等[３３]也采用 ＳＳＲ 标记和叶绿体 ＤＮＡ
( ｒｐｌ３２￣ｔｒｎ Ｌ)对栽培种甘薯的起源做了分析与探
讨ꎬ 结果显示ꎬ 栽培种甘薯与 Ｉ. ｔｒｉｆｉｄａ与亲缘关系
较近ꎬ 且很有可能来源于 Ｉ. ｔｒｉｆｉｄａ 的同源多倍化ꎬ
而不是由 Ｉ. ｔｒｉｌｏｂａ 驯化而来的ꎮ 同时还揭示了栽
培种 Ｉ. ｂａｔａｔａｓ起源多样化ꎬ 至少包括两种不同的
同源多倍化情况ꎬ 是由一个单独的祖先种进化而来
的一群多态性野生种ꎮ 由以上分析可知ꎬ ｎｒＤＮＡ
ＩＴＳ序列分析对于探讨甘薯的起源与进化提供了一
定的理论支持ꎬ 具有一定的参考价值和意义ꎬ 但还
需结合传统的分类方法及多种分子分析手段进行综
合研究ꎮ
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ｑｕｅｎｃｅｓ ｉｎ ａｓｓｅｓｓｉｎｇ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ ｐｈｙｌｏ￣
ｇｅｎｅｔｉｃ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ ｏｆ ｓｗｅｅｔｐｏｔａｔｏ ( Ｉｐｏｍｏｅａ
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ＪＲꎬ Ｂｒｅｓｓａｎ Ｅ ｄｅ Ａꎬ Ｐｅｒｏｎｉ Ｎ. Ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｉｎ Ｂｒａｚｉｌｉａｎ ｓｗｅｅｔ ｐｏｔａｔｏ ( Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａｔａｓ (Ｌ.)
Ｌａｍ.ꎬ Ｓｏｌａｎａｌｅｓꎬ Ｃｏｎｖｏｌｖｕｌａｃｅａｅ) ｌａｎｄｒａｃｅｓ ａｓ￣
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Ｌｅｂｏｔ Ｖ. Ｏｎ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎ ｏｆ ｓｗｅｅｔ ｐｏｔａｔｏ ( Ｉｐｏｍｏｅａ
ｂａｔａｔａｓ ( Ｌ.) Ｌａｍ.) ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ Ｎｅｗ
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ｔｏｒｉｃａｌ ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎｓ ｒｅｖｅａｌ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｄｉｆｆｕｓｉｏｎ ｏｆ
ｓｗｅｅｔ ｐｏｔａｔｏ ｉｎ Ｏｃｅａｎｉａ ｏｂｓｃｕｒｅｄ ｂｙ ｍｏｄｅｒｎ
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ｐｈｉｓｍ ｏｆ ｉｎｔｅｒｎａｌ ｔｒａｎｓｃｒｉｂｅｄ ｓｐａｃｅｒｓ ｏｆ ｒｉｂｏｓｏｍａｌ
８４ 植 物 科 学 学 报 第 ３２卷　
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ｎａｌ Ｔｒａｎｓｃｒｉｂｅｄ Ｓｐａｃｅｒ ２ ( ＩＴＳ２ꎬ ｒＤＮＡ): ｆｉｎｄｉｎｇ
ｔｈｅ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ａｎｄ ｍｏｒｐｈｏｌｏｇｉｃａｌ ｇａｐ ｉｎ Ｃａｒｉｂｂｅ￣
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ｍａｎｉａｎ Ｐ. Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｆ ＩＴＳ ｓｅｑｕｅｎｃｅ￣ｂａｓｅｄ
ｍａｒｋｅｒｓ ｔｏ ｄｉｓｔｉｎｇｕｉｓｈ Ｂｅｒｂｅｒｉｓ ａｒｉｓｔａｔａ ＤＣ. ｆｒｏｍ
Ｂ. ｙｃｅｕｍ Ｒｏｙｌｅ ａｎｄ Ｂ. ａｓｉａｔｉｃａ Ｒｏｘｂ[Ｊ] . ３ Ｂｉｏ￣
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Ｎｏｖｅｌ ｉｎｔｅｒｓｐｅｃｉｆｉｃ ｈｙｂｒｉｄｉｚａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｓｗｅｅｔ￣
ｐｏｔａｔｏ ( Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａｔａｓ (Ｌ.) Ｌａｍ.) ａｎｄ ｉｔｓ ｔｗｏ
ｄｉｐｌｏｉｄ ｗｉｌｄ ｒｅｌａｔｉｖｅｓ[Ｊ] . Ｅｕｐｈｙｔｉｃａꎬ ２００９ꎬ １６９:
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ｇｉｎ ａｎｄ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ ｏｆ ｓｗｅｅｔ ｐｏｔａｔｏ ( Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａ￣
ｔａｓ Ｌａｍ.) ａｎｄ ｉｔｓ ｗｉｌｄ ｒｅｌａｔｉｖｅｓ ｔｈｒｏｕｇｈ ｔｈｅ ｃｙｔｏ￣
ｇｅｎｅｔｉｃ ａｐｐｒｏａｃｈｅｓ [ Ｊ] . Ｐｌａｎｔ Ｓｃｉꎬ ２００６ꎬ １７１
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[３２] 　 Ｈｕａｎｇ ＪＣꎬ Ｓｕｎ Ｍ. Ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｎｄ ｒｅｌａｔｉｏｎ￣
ｓｈｉｐｓ ｏｆ ｓｗｅｅｔｐｏｔａｔｏ ａｎｄ ｉｔｓ ｗｉｌｄ ｒｅｌａｔｉｖｅｓ ｉｎ Ｉｐｏ￣
ｍｏｅａ ｓｅｒｉｅｓ Ｂａｔａｔａｓ ( Ｃｏｎｖｏｌｖｕｌａｃｅａｅ ) ａｓ ｒｅ￣
ｖｅａｌｅｄ ｂｙ ｉｎｔｅｒ￣ｓｉｍｐｌｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅｐｅａｔ ( ＩＳＳＲ)
ａｎｄ ｒｅｓｔｒｉｃｔｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｃｈｌｏｒｏｐｌａｓｔ ＤＮＡ [ Ｊ] .
Ｔｈｅｏｒ Ａｐｐｌ Ｇｅｎｅｔꎬ ２０００ꎬ １００(７): １０５０－１０６０.
[３３] 　 Ｒｏｕｌｌｉｅｒ Ｃꎬ Ｄｕｐｕｔｉé Ａꎬ Ｗｅｎｎｅｋｅｓ Ｐꎬ Ｂｅｎｏｉｔ Ｌꎬ
Ｂｒｉｎｇａｓ ＶＭＦꎬ Ｒｏｓｓｅｌ Ｇꎬ Ｔａｙ Ｄꎬ ＭｃＫｅｙ Ｄꎬ Ｌｅｂ￣
ｏｔ Ｖ. Ｄｉｓｅｎｔａｎｇｌｉｎｇ ｔｈｅ ｏｒｉｇｉｎｓ ｏｆ ｃｕｌｔｉｖａｔｅｄ ｓｗｅｅｔ
ｐｏｔａｔｏ ( Ｉｐｏｍｏｅａ ｂａｔａｔａｓ (Ｌ.) Ｌａｍ.) [ Ｊ] . ＰＬｏＳ
Ｏｎｅꎬ ２０１３ꎬ ８(５): ｅ６２７０７.
(责任编辑: 刘艳玲)
９４　 第 １期　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 　 俞立璇等: 栽培种甘薯及其近缘野生种 ｎｒＤＮＡ ＩＴＳ序列分析