全 文 :作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(5): 754−763 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn
基金项目: 陕西省自然科学基金项目(99SM17); 华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室资助项目
作者简介: 徐爱遐(1964–), 女, 陕西三原人, 副研究员, 博士研究生, 研究方向为油菜品种资源及遗传育种。Tel: 029-87081655; E-mail: xuaixia
64 @yahoo.com.cn
*
通讯作者(Corresponding author): 涂金星, 男, 教授。Tel: 027-87281819; E-mail: tujx@mail.hzau.edu.cn
Received(收稿日期): 2007-08-11; Accepted(接受日期): 2007-11-23.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.00754
中国西部芥菜型油菜遗传多样性研究
徐爱遐1,2 马朝芝2 肖恩时1 权景春1 马长珍1 田广文1 涂金星2,*
傅廷栋2 张改生1
(1 西北农林科技大学农学院, 陕西杨凌 712100; 2 华中农业大学作物遗传改良国家重点实验室, 湖北武汉 430070)
摘 要: 利用 23对 SRAP引物、11对 AFLP引物和 10对 SSR引物对我国西部地区的芥菜型油菜及其近缘种 108份
材料进行了遗传多样性分析, 共检测到 313个等位变异, 3种标记的每对引物平均分别可检测到 6.8、12.5和 1.9个等
位变异。包括白菜型和芸芥在内的 108 份品种间遗传相似系数在 0.378~0.936 之间, 103份芥菜型油菜品种间遗传相
似系数在 0.545~0.936之间。聚类分析结果表明, 在相似系数 0.558处, 5个参照品种白菜型油菜、小白菜以及芸芥首
先被聚出芥菜型油菜之外; 在相似系数 0.70处, 103份芥菜型油菜可分为云贵陕南冬播(A)、关中冬播(B)、新疆 I (C)、
新疆 II (D)和西部春播(E)五个类群, 其中 A、B基本为冬播品种, C、D、E为春播品种。A类群品种间遗传差异最大,
B 类群其次。陕西和新疆的品种均分别被聚到 3 个类群, 表现出更广泛的遗传多样性。春播类型绝大部分被聚到 E
类群, E 类群可分为 3 个亚类, 其中陕北及其邻近一带春播黄芥为一类, 形成一个独立的遗传群体, 群内遗传多样性
较高; 西藏的 10 个品种为一类, 相似系数高达 0.83 以上, 表现出西藏品种遗传系统的独立和遗传基础的单一; 澳大
利亚 2个品种单独为一类, 与我国的春播品种关系较近。由此说明, 地理和生态条件是影响芥菜型油菜类群的主要因
素, 我国的冬播品种间的遗传多样性高于春播品种, 陕西和新疆的芥菜型油菜遗传多样性较高。
关键词: 芥菜型油菜; 遗传多样性; SRAP标记; AFLP标记; SSR标记
Genetic Diversity of Brassica juncea from Western China
XU Ai-Xia1,2, MA Chao-Zhi2, XIAO En-Shi1, QUAN Jing-Chun1, MA Chang-Zhen1, TIAN Guang-Wen1,
TU Jin-Xing2,*, FU Ting-Dong2, and ZHANG Gai-Sheng1
(1 College of Agriculture, Northwest A&F University, Yangling 712100, Shaanxi; 2 National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement, Huazhong
Agricultural University, Wuhan 430070, Hubei, China)
Abstract: A better understanding of genetic diversity and its distribution are essential for its conservation and use. The research
of it will help us to determin what and where to be conserved, and improve our understanding of the taxonomy, origin and evolu-
tion of plant species. The genetic diversities of 108 accessions including 101 entries of Brassica juncea from western China, 2
from Australia, 4 entries of B. rapa, and 1 entiry of Eruca sativa Mill.were analysed by SRAP with 23 pairs of primer combina-
tions, AFLP with 11 primer combinations, and SSR with 10 pairs of primer combinations. The results showed that totally 313 loci
were detected in these materials. The genetic similarity coefficients of 108 accessions varied from 0.378–0.936, while 103 acces-
sions of B. juncea from 0.545–0.936. The clustering analysis indicated that the genetic similarity coefficients of 5 checks includ-
ing B. rapa, Eruca sativa Mill., were less than 0.558. At the point of genetic similarity coefficient, 0.700, the 103 accessions of B.
juncea were divided into 5 groups, those were group A from Yunnan-Guizhou and Southern Shaanxi, group B from Guanzhong of
Shaanxi, group C and group D from Xinjiang, and group E from western China. Groups A and B were winter type, groups C, D,
and E were spring type. The genetic difference among the accessions in group A was the largest, and higher than that in group B.
The accessions from Shaanxi and Xinjiang were distributed into 3 groups respectively, and showed abundant genetic diversity.
Group E including the most spring accessions, was divided into 3 sub-groups. The accessions in the sub-group I were from Tibet,
第 5期 徐爱遐等: 中国西部芥菜型油菜遗传多样性研究 755
with the genetic similarity coefficient higher than 0.83, belonging to an independent genetic system with narrow genetic back-
ground. The accessions of yellow mustard in the sub-group II were from Northern Shaanxi, showed higher genetic diversity and
belonged to another independent genetic system. In the sub-group III, two accessions from Australia were similar to the spring
type in China. Therefore the genetic differences in B. juncea were mainly related to geological and biological conditions. The
genetic diversities in winter type of B. juncea were higher than those in spring type in China. The genetic background of B. juncea
in Shaanxi and Xinjiang was wide.
Keywords: Brassica juncea; Genetic diversity; SRAP markers; AFLP markes; SSR markers
我国是芥菜型油菜(Brassica juncea)起源和分化
中心之一, 芥菜型油菜在我国具有悠久的栽培历史,
主要分布于我国的西北和西南地区[1]。由于各地区
之间生态条件的差异, 形成了适应不同地域的芥菜
型油菜品种。遗传多样性分析是进行品种资源评价
和合理利用及保存的重要内容, 也是进行新品种选
育的基础。前人对芥菜型油菜品种资源多样性曾借
助形态学性状进行描述 [2] , 但形态学性状数量少 ,
而且容易受环境条件影响。分子标记技术能够直接
从DNA水平上研究品种资源之间的遗传关系, 我国
研究人员曾利用RAPD标记技术对我国部分芥菜型
油菜品种资源的遗传关系进行了研究[3-4]。但由于这
些研究涉及的资源数量较少 , 加之RAPD标记的稳
定性和重复性差, 有必要利用更加先进的分子标记
技术对我国芥菜型油菜遗传多样性进行研究。
AFLP是一种基于PCR的高分辨DNA 指纹分析
方法, 与其他标记技术相比, 具有相对高效、快速、
可靠、多态性丰富等特点, 已应用于多种作物的遗
传多样性研究, 并取得良好效果。SSR标记为共显性
分子标记, 具有多态性丰富和扩增结果重现性高的
优点 , 被认为是研究群体遗传变异最好的标记之
一。SRAP(sequence-related amplified polymorphism)
标记是Li和Quiro[5]于 2001 年开发出的一种新的基
于PCR的分子标记, 他们针对基因外显子里GC含量
丰富, 而启动子、内含子里AT含量丰富的特点来设
计引物进行扩增, 因不同个体的内含子、启动子与
间隔区长度不等而产生多态性。Riaz等[6]、文雁成等
[7]和张书芬等[8]分别用SRAP技术鉴定油菜的保持系
和恢复系的遗传多样性, 分析中国甘蓝型油菜品种
的遗传多样性和遗传基础, 结果均认为SRAP 标记
适于进行品种的遗传多样性分析, 是一种经济、有
效和可靠的分子标记手段。
本研究采用 SRAP 标记, 辅以 AFLP 和 SSR 标
记技术, 对我国西北、西部、西南以及北部部分省
区的芥菜型油菜品种资源评估, 研究其遗传多样性,
为芥菜型油菜种质资源收集保存和开发利用提供科
学的理论依据。
1 材料和方法
1.1 供试材料
共 108 份, 其中国内芥菜型油菜 101 份(来自我
国西北、西部、西南以及北部 9 个不同省区, 分别
由西北农林科技大学农学院经济作物研究所、中国
农业科学院油料作物研究所 , 新疆农科院经作所 ,
贵州省农科院油料所, 西藏农牧学院, 天水市农科
所等单位提供), 国外芥菜型油菜 2 份, 另有 3 份白
菜型油菜(Brassica rapa)、1份小白菜(Brassica rapa)
和 1份芸芥(Eruca sativa Mill.)品种作为本研究的参
照品种, 由西北农林科技大学农学院经济作物研究
所保存提供, 详见表 1。
1.2 试验方法
1.2.1 DNA提取 于 2005 年秋季于大田播种,
每个材料分别取 5叶期 10个单株的幼嫩叶片, 按照
Doyle[9]提出的CTAB法经改良后提取基因组DNA,
用 1.0%的琼脂糖凝胶电泳检测总DNA质量, 用紫外
分光光度计检测DNA浓度, 样品DNA浓度最终稀释
到 50 ng μL−1用于分子标记分析。
1.2.2 SRAP标记分析 参照Li和Quiros[5]的方法
进行SRAP引物设计和标记分析 , 引物由上海生工
合成。PCR体系含 1×PCR反应缓冲液、200 μmol L−1
dNTPs、1.5 mmol L−1 MgCl2、1 U Taq DNA聚合酶(上
海晶美公司)、50 ng DNA模板、引物各 30 ng, 加dd
H2O至 20 μL。程序为 94℃预变性 2 min, 94℃变性 1
min, 35℃复性 1 min, 72℃延伸 1 min, 5个循环; 94
℃变性 1 min, 50℃复性 1 min, 72 ℃延伸 1 min, 35
个循环; 72℃延伸 5 min, 4℃保存。扩增产物在 6%
变性PAGE凝胶上分离, 银染法显带[10]。引物组合见
表 2。
756 作 物 学 报 第 34卷
表 1 供试材料
Table 1 Experimental Materials
编号
Code
种质
Germplasm
材料来源
Source
类型
Type
1 延安下坪黄芥 Yanan Xiaping mustard 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
2 延安黄芥 Yanan mustard 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
3 志丹旦八黄芥 13 Zhidan Danba 13 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
4 志丹旦八黄芥 25 Zhidan Danba 25 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
5 定边罗庞塬黄芥 Dingbian Luopangyuan 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
6 定边罗庞塬黄芥 1号 Dingbian Luopangyuan 1 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
7 定边贺圈黄芥 Dingbian Hequan 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
8 定边黄芥 28 Dingbian 28 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
9 定边黄芥 5号 Dingbian 5 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
10 定边黄芥 8号 Dingbian 8 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
11 定边黄芥 10号 Dingbian 10 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
12 靖边席麻弯 7号 Jingbian Ximawan 7 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
13 靖边中山涧黄芥 6号 Jingbian Zhongshanjian 6 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
14 靖边黄芥 IV-21 Jingbian IV-21 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
15 靖边黑黄芥 Jingbian Black mustard 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
16 靖边黄芥 Jingbian mustard 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
17 榆林黄芥 18 Yulin 18 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
18 榆林黄芥 12 Yulin 12 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
19 佳县唐家港黄芥 Jiaxian Tangjiagang 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
20 佳县唐家港黄芥 16 Jiaxian Tangjiagang 16 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
21 府谷墙头黄芥 Fugu Qiangtu mustard 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
22 府谷黄芥 Fugu mustard 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
23 神木永兴黄芥 4号 Shenmu Yongxing 4 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
24 神木大柳塔黄芥 Shenmu Daliuta 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
25 神木洋黄芥 Shenmuyang mustard 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
26 子洲周硷黄芥 Zizhou Zhoujian 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
27 子洲黄芥 35 Zizhou 35 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
28 吴旗黄芥 Wuqi mustard 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
29 吴旗黄芥 15 Wuqi 15 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
30 吴旗黄芥 1号 Wuqi 1 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
31 吴旗黄芥 2号 Wuqi 2 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
32 大菜籽(1192) Big mustard (1192) 内蒙古 Inner Mongolia, China 春播 Spring sown
33 油菜籽(1038) Mustard (1038) 内蒙古 Inner Mongolia, China 春播 Spring sown
34 黄芥菜籽(1077) Yellow mustard (1077) 内蒙古 Inner Mongolia, China 春播 Spring sown
35 大菜籽(1008) Big mustard (1008) 内蒙古 Inner Mongolia, China 春播 Spring sown
36 大菜籽(1048) Big mustard (1048) 内蒙古 Inner Mongolia, China 春播 Spring sown
37 和平野菜籽 Heping Wild mustard 青海 Qinghai, China 春播 Spring sown
38 曲沟大黄油菜籽 Qugou Yellow mustard 青海 Qinghai, China 春播 Spring sown
39 汉东黄菜籽 Handong Yellow mustard 青海 Qinghai, China 春播 Spring sown
40 野菜籽 Wild mustard 青海 Qinghai, China 春播 Spring sown
41 大同南黄芥 2号 Datongnan 2 山西 Shanxi, China 春播 Spring sown
42 怀仁黄芥 1号 Huairen 1 山西 Shanxi, China 春播 Spring sown
43 灵丘黄芥 1号 Lingqiu 1 山西 Shanxi, China 春播 Spring sown
44 繁峙小黄芥 2号 Fanshi 2 山西 Shanxi, China 春播 Spring sown
第 5期 徐爱遐等: 中国西部芥菜型油菜遗传多样性研究 757
(续表 1)
编号
Code
种质
Germplasm
材料来源
Source
类型
Type
45 平鲁周三黄芥 1号 Pinglu Zhousan 1 山西 Shanxi, China 春播 Spring sown
46 朔县大黄芥 Shuoxian Big Yellow mustard 山西 Shanxi, China 春播 Spring sown
47 浑源大黄芥 Hunyuan Big Yellow mustard 山西 Shanxi, China 春播 Spring sown
48 山西平鲁黄芥 Shanxi Pinglu mustard 山西 Shanxi, China 春播 Spring sown
49 闻喜黄芥 Wenxi mustard 山西 Shanxi, China 春播 Spring sown
50 渭源野芥子(026) Weiyuan Wild mustard 甘肃 Gansu, China 春播 Spring sown
51 野油菜(015) Wild mustard (015) 甘肃 Gansu, China 春播 Spring sown
52 通渭金芥子(033) Tongwei gold mustard 甘肃 Gansu, China 春播 Spring sown
53 芥菜(016) Mustard(016) 甘肃 Gansu, China 春播 Spring sown
54 天祝野生小油菜(014) Tianzhu Wild mustard 甘肃 Gansu, China 春播 Spring sown
55 靖远黄菜子 Jingyuan Yellow mustard 甘肃 Gansu, China 春播 Spring sown
56 甘谷西平黄菜子 Gangu Xiping Yellow mustard 甘肃 Gansu, China 春播 Spring sown
57 会川大黄芥 Huichuan mustard 甘肃 Gansu, China 春播 Spring sown
58 玉门黄芥 Yumen mustard 甘肃 Gansu, China 春播 Spring sown
59 古浪大白芥 Gulang mustard 甘肃 Gansu, China 春播 Spring sown
60 临夏黄芥 Linxia mustard 甘肃 Gansu, China 春播 Spring sown
61 定西红芥子 Dingxi mustard 甘肃 Gansu, China 冬播 Winter sown
62 长安芥菜 Changan mustard 陕西 Shaanxi, China 冬播 Winter sown
63 武功芥菜 Wugong mustard 陕西 Shaanxi, China 冬播 Winter sown
64 户县芥菜 Huxian mustard 陕西 Shaanxi, China 冬播 Winter sown
65 彬县黄芥 Binxian mustard 陕西 Shaanxi, China 冬播 Winter sown
66 宝鸡芥子 Baoji mustard 陕西 Shaanxi, China 冬播 Winter sown
67 陇县芥菜 Longxian mustard 陕西 Shaanxi, China 冬播 Winter sown
68 西乡芥菜 Xixiang mustard 陕西 Shaanxi, China 冬播 Winter sown
69 宁强玉泉坝大叶芥 Ningqiang big leaf 陕西 Shaanxi, China 冬播 Winter sown
70 宁强苍社细叶芥 Ningqiang narrow leaf 陕西 Shaanxi, China 冬播 Winter sown
71 宁强苍社芥 Ningqiang Cangshe mustard 陕西 Shaanxi, China 冬播 Winter sown
72 红卫辣油菜 Hongwei mustard 陕西 Shaanxi, China 冬播 Winter sown
73 宁强玉泉坝 Ningqiang Yuquanba 陕西 Shaanxi, China 冬播 Winter sown
74 印江苦油菜(1) Yinjiang mustard (1) 贵州 Guizhou, China 冬播 Winter sown
75 五二河苦油菜(1) Wuerhe mustard (1) 贵州 Guizhou, China 冬播 Winter sown
76 五二河苦油菜(2) Wuerhe mustard (2) 贵州 Guizhou, China 冬播 Winter sown
77 窝元苦油菜 Woyuan mustard 贵州 Guizhou, China 冬播 Winter sown
78 落万黄金子 Gold Seed 贵州 Guizhou, China 冬播 Winter sown
79 望谟小油菜 Wangmo mustard 贵州 Guizhou, China 冬播 Winter sown
80 兴义午尾油菜 Xingyi mustard 贵州 Guizhou, China 冬播 Winter sown
81 昆明高棵 Kunming mustard 云南 Yunnan, China 冬播 Winter sown
82 盘溪大寨 Panxi mustard 云南 Yunnan, China 冬播 Winter sown
83 云晋宁六街黄籽 Yunjinning yellow seed 云南 Yunnan, China 冬播 Winter sown
84 7205 西藏 Tibet, China 春播 Spring sown
85 思牛 Siniu 西藏 Tibet, China 春播 Spring sown
86 峰厦油 86093 Fengxia mustard 86093 西藏 Tibet, China 春播 Spring sown
87 峰厦油 760097 Fengxia mustard 760097 西藏 Tibet, China 春播 Spring sown
88 峰厦油 76131 Fengxia mustard 76131 西藏 Tibet, China 春播 Spring sown
758 作 物 学 报 第 34卷
(续表 1)
编号
Code
种质
Germplasm
材料来源
Source
类型
Type
89 江孜油菜 jiangzi mustard 西藏 Tibet, China 春播 Spring sown
90 油 760075 Mustard 760075 西藏 Tibet, China 春播 Spring sown
91 穷结 Qiongjie 西藏 Tibet, China 春播 Spring sown
92 厦油 76053 Xiayou 76053 西藏 Tibet, China 春播 Spring sown
93 厦油 76047 Xiayou 76047 西藏 Tibet, China 春播 Spring sown
94 新油 8号 Xinyou 8 新疆 Xinjiang, China 春播 Spring sown
95 新油 9号 Xinyou 9 新疆 Xinjiang, China 春播 Spring sown
96 新 CBJ-1 Xin CBJ-1 新疆 Xinjiang, China 春播 Spring sown
97 新 CBJ-2 Xin CBJ-2 新疆 Xinjiang, China 春播 Spring sown
98 新 WKLBN2407 Xin WKLBN2407 新疆 Xinjiang, China 春播 Spring sown
99 新 WKLBN2408 Xin WKLBN2408 新疆 Xinjiang, China 春播 Spring sown
100 新系选 1 Xin Line 1 新疆 Xinjiang, China 春播 Spring sown
101 新系选 2 Xin Line 2 新疆 Xinjiang, China 春播 Spring sown
102 RH-1467 澳大利亚 Australia 春播 Spring sown
103 Wj-3 澳大利亚 Australia 春播 Spring sown
104 甘肃冬油菜 Gansu winter rapeseed(B. rapa ) 甘肃 Gansu, China 冬播 Winter sown
105 旬阳枫树永胜 Xunyangfengshuyongsheng(B. rapa) 陕西 Shaanxi, China 冬播 Winter sown
106 甘肃春油菜 Gansu spring rapeseed(B. rapa) 甘肃 Gansu, China 春播 Spring sown
107 小白菜 Xiaobaicai (B. rapa) 陕西 Shaanxi, China 冬播 Winter sown
108 臭芥 Choujie (Eruca sativa Mill.) 陕西 Shaanxi, China 春播 Spring sown
表 2 本研究利用的 SRAP引物
Table 2 SRAP primer used in this study
编号
Code
引物序列
Sequence
编号
Code
引物序列
Sequence
编号
Code
引物序列
Sequence
me01 me-ATA em01 em-AAT em11 em-TCG
me02 me-AGC em02 em-TGC em12 em-GTC
me03 me-AAT em03 em-GAC em13 em-GGT
me04 me-ACC em04 em-TGA em14 em-CAG
me05 me-AAG em05 em-AAC em15 em-CTG
me06 me-TAG em06 em-GCA em16 em-CGG
me07 me-TTG em07 em-ATG em17 em-CCA
me08 me-TGT em08 em-AGC
me09 me-TCA em09 em-ACG
me10 me-TAC em10 em-TAG
me: 5′-TGA GTC CAA ACC GG-3′; em: 5′-GAC TGC GTA
CGA ATT-3′.
1.2.3 AFLP标记分析 参考Vos[11]方法。样品
DNA以Pst I和Mse I进行双酶切, 然后加入Pst I和
Mse I接头和T4 DNA连接酶, 22℃连接过夜。将酶切
连接产物稀释 5倍进行预扩增, PCR程序为 94℃变性
30 s, 56℃复性 30 s, 72℃延伸 1 min, 循环 20次。PCR
产物于 1.0%琼脂糖凝胶检测, 根据带型的亮度稀释
后作为下一步PCR扩增的模板。扩增结束后将反应
混合液稀释 10 倍, 用作下一步选择性扩增的模板;
选择性扩增PCR反应程序为, 第一个循环以 94℃变
性 30 s, 65℃复性 30 s, 72℃延伸 1 min, 此后每个循
环复性温度下降 0.7 , ℃ 共计 12 个循环; 然后 94℃
变性 30 s, 56℃复性 30 s, 72℃延伸 1 min, 运行 26
个循环; 72℃延伸 5 min, 4℃保存。扩增产物在 6%
变性PAGE凝胶上分离, 银染法显带同上, 所用的引
物组合见表 3。
1.2.4 SSR标记分析 SSR引物主要来源于英国
的作物网(http://www.ukcrop.net),由上海生工合成。
PCR体系及扩增条件主要参照文献[12]。PCR体系含
1×PCR缓冲液、100 μmol L−1 dNTPs、1.5 mmol L−1
MgCl2、0.5 U Taq DNA聚合酶(上海晶美公司)、40 ng
DNA模板、正反向引物各 30 ng, 加ddH2O至 10 μL。
程序为 94℃预变性 2 min, 94℃变性 1 min, 60℃复性
30 s, 72℃延伸 45 s, 10个循环,每个循环复性温度降
低 0.5℃; 94℃变性 1 min, 55℃复性 30 s, 72℃延伸 45
s, 30个循环; 72℃延伸 5 min, 4℃保存。扩增产物在
6%变性PAGE凝胶上分离, 银染法同上。
1.2.5 数据分析 统计 SRAP、AFLP 和 SSR 电
泳图谱上有差异且易于识别的多态性条带, 有带记
为“1”, 无带记为“0”, 组成 1和 0的原始矩阵。
第 5期 徐爱遐等: 中国西部芥菜型油菜遗传多样性研究 759
表 3 AFLP选择性扩增引物
Table 3 AFLP Selective amplified primers
Pst I(P)
Mse I(M)
P+3 Primer Sequence M+3 Primer Sequence M+3 Primer Sequence M+3 Primer Sequence
P01 AGA MC01 AA MC07 TC MC13 GA
P02 AGT MC02 AT MC08 TG MC14 GT
P03 CAC MC03 AC MC09 CA MC15 GC
MC04 AG MC10 CT MC16 GG
MC05 TA MC11 CC
MC06 TT MC12 CG
P: 5′-GAC TGC GTA CAT GCA G-3′; M: 5′-GAT GAG TCC TGA GTA A-3′.
用 NTSYS-PC2.10e 软件计算相似系数 , 获得相似
系数矩阵, 用其中 SAHN 程序和 UPGMA 方法进行
聚类分析。分子标记的多态性用多态性带比率表示,
多态性带比率=多态性带/扩增总带数。
2 结果与分析
2.1 引物的筛选
根据生态区域, 从 103 份芥菜型油菜种质中选
12个有代表性的品种(品种代号依次为 16、30、33、
40、44、50、62、71、74、84、96 和 102), 用 170
对 SRAP 引物组合、48 对 AFLP 引物组合和 60 对
SSR引物进行多态性分析。结果有 23对 SRAP引物、
11对 AFLP引物和 10对 SSR引物能够在 12个亲本
间表现出好的多态性, 可用于对 108 份材料的 PCR
扩增, 且能够产生易于辨认的带型。
2.2 分子标记的多态性
2.2.1 SRAP 标记的多态性 筛选出的 23 对
SRAP 引物分别对 108 个品种的 DNA 进行 PCR 扩
增, 结果每对引物在 100~1 000 bp之间均能扩增出
10 条以上清晰的条带, 最多能扩增出 33 条带。23
对引物共产生 456 条扩增带, 其中 156 条为多态性
带, 平均每对引物产生 19.8条扩增带、6.8条多态性
带。每对引物产生 3~13条多态性带, 多态性带比率
为 20.0%~65.6%, 平均为 34.2%。
2.2.2 AFLP 标记的多态性 筛选出的 11 对
AFLP 引物组合分别对 108 个品种的 DNA 进行
AFLP分析, 结果每对引物在 80~1 000 bp之间均能
扩增出至少 20 条以上清晰的条带, 最多扩增出 60
多条带。11 对引物共检测到 368 条扩增带, 其中有
138条多态性带, 平均每对引物产生 33.4条扩增带、
12.5 条多态性带, 每对引物产生 5~20 条多态性带,
多态性带比率为 16.8%~55.2%, 平均为 37.5%。
2.2.3 SSR 标记的多态性 筛选出的 10 对 SSR
引物组合分别对 108个品种的 DNA进行 PCR扩增,
结果每对引物检测出 1~3 条扩增带, 10 对引物共检
测到 19条扩增带, 19条带均为多态性带, 平均每对
引物产生 1.9条多态性带, 多态性带比率为 100%。
2.3 聚类分析
2.3.1 遗传相似性分析 将鉴定出的 313 个标记
(156 个 SRAP标记, 138 个 AFLP 标记和 19 个 SSR
标记)合并,分析 108 个供试品种之间的遗传相似系
数 (GS)。结果表明 , 108 份材料 GS 的范围在
0.378~0.936之间(GS值未列出), 其中芝麻菜属的芸
芥与芥菜型油菜之间的相似系数在 0.428~0.633 之
间, 白菜类与芥菜型油菜之间的相似系数在 0.458~
0.549 之间, 103 份芥菜型油菜之间的相似系数范围
在 0.545~0.936。
2.3.2 聚类结果分析 采用非加权类平均法
(UPGMA)聚类分析, 以上述 313 个位点的谱带数据
为原始矩阵, 计算两两种质间的相似系数。聚类分
析图显示(图 1), 在相似系数 0.558 处, 本研究的 5
个参照品种白菜型油菜、小白菜以及芸芥首先被聚
出芥菜型油菜之外, 其余的 103 份芥菜型油菜聚在
一起。在相似系数 0.70处,103份芥菜型品种可分成
5个类群, A类群 16份材料(7份贵州芥、3份云南芥
和 6份陕西芥), 6份陕西芥中 5份为陕南品种, 1份
为陕西关中品种; B类群 9份材料(6份陕西芥和 3份
甘肃芥), 陕西芥中 5份为陕西关中芥, 1份为陕南芥,
可见陕南的品种与云贵的品种关系更近一些; C 类
群 2份材料(新 WKLBN2407和新 KLBN2408); D类
群 4 份材料(新油 8 号、新油 9 号、新 CBJ-1 和新
CBJ-2); E 类群 72 份材料(澳大利亚 2 份、西藏 10
份材料、新疆 2份以及陕北及其邻近的山西、内蒙、
青海、甘肃的春播黄芥品种 58份)。A、B类群包括
参试的全部冬油菜品种, C、D、E类群全部为春油
760 作 物 学 报 第 34卷
图 1 芥菜型油菜及近源种 SRAP、AFLP和 SSR分子标记聚类图
Fig. 1 Dendrogram of Brassica juncea genotypes and their related varieties based on SRAP, AFLP, and SSR markers
菜类型。由图 1还可看出, A类群品种间遗传差异大,
在相似系数 0.725处, 又可分为 3个亚组, 第 I亚组
包括贵州和云南的 8 个品种, 即兴义午尾油菜、昆
明高棵、盘溪大寨、印江苦油菜(1)、五二河苦油菜
(2)、窝元苦油菜、落万黄金子和望谟小油菜; 第 II
亚组包括 5 个陕南品种和 1 个贵州品种, 即宁强玉
泉坝、西乡芥菜、宁强玉泉坝大叶芥、宁强苍社芥、
红卫辣油菜和贵州五二河苦油菜(1); 第 III亚组 2个
品种, 分别是云南云晋宁六街黄籽和户县芥菜。B类
群品种间遗传差异也较大, 在相似系数 0.754 处可
第 5期 徐爱遐等: 中国西部芥菜型油菜遗传多样性研究 761
分为 3个亚组, 第 I亚组 4个品种为关中西部的彬县
黄芥、宝鸡芥子、陇县芥菜和陕南宁强苍社细叶芥;
第 II亚组 3个品种为甘肃定西红芥子、关中中部长
安芥菜和武功芥菜; 第 III亚组 2个品种为甘肃古浪
大白芥和临夏黄芥。E类群在相似系数 0.735处分为
3 个亚组, 第 I 亚组由 2 个澳大利亚品种组成; 第 II
亚组由 10 个西藏品种和 1 个甘肃品种(天祝野生小
油菜)组成; 第 III亚组由陕北及内蒙、山西、甘肃、
青海的春播黄芥和新疆的 2 个品种共 55 份材料组
成。其中第 II亚组 10个西藏品种遗传差异很小。第
III 亚组中, 集中被聚在一起的最大一组为陕北黄芥
组, 包括图 1中 1~24计 28份材料, 其次是内蒙和山
西黄芥组, 包括图 1 中 32~43 共 10 份材料, 其余的
材料相对分散, 没有按地区集中在一起, 包括陕北
黄芥 3 份、青海黄芥 4 份、山西黄芥 4 份、甘肃黄
芥 8份和新疆芥 2份。
3 讨论
3.1 我国西部芥菜型油菜的遗传多样性
根据本研究的结果, 同一地区品种之间遗传差
异小, 不同地区品种之间遗传差异大; 冬播地区的
品种之间遗传差异大, 春播地区品种之间遗传差异
小。可以推论, 地理和生态环境是影响芥菜型油菜
遗传差异的主要因素。聚类分析将本试验 103 份芥
菜型油菜分为云贵陕南冬播类群(A)、关中冬播类群
(B)、新疆I类群(C)、新疆II类群(D)和西部春播类群
(E)。其中冬播芥菜型油菜的遗传多样性水平明显高
于春播芥菜型油菜 , 这一结果与李汝刚 [3], 安贤惠
等 [4]采用RAPD标记对芥菜型油菜的研究结果一致,
也与Hasan等 [13]研究甘蓝型油菜多样性得出的冬油
菜相似性小于春油菜相似性的结果一致。在本研究
中, 云贵高原和陕南的冬播芥菜型油菜遗传多样性
最高, 其次是陕西关中和甘肃的冬播芥菜型油菜。
春播芥菜型油菜中, 新疆的 8 份材料分别被聚在 3
个大类群之中, 说明新疆芥菜型油菜品种类型多样,
遗传差异大, 这与新疆长期大量引种有关。西藏的
10 份材料聚在一起, 遗传相似性很高, 呈现出西藏
芥菜型油菜相对独立的遗传系统和比较单一的遗传
基础。陕北及其邻近一带春播芥菜型油菜聚在一类,
尤其是陕北黄芥聚在一起, 表现出较高的遗传相似
性。研究已证明陕北及其邻近一带黄芥的芥酸含量
明显低于我国其他地区的芥菜型油菜的芥酸含量 ,
陕北黄芥的芥酸含量均在 25%左右 [14]。所以推测,
黄芥是一个独特的遗传类群, 以陕北为中心向邻近
的山西、内蒙、甘肃、青海辐射。澳大利亚的 2 份
材料与我国的春播芥菜型油菜聚在一个大类, 表现
出与我国的春播芥菜型油菜亲缘关系较近 , 与
Srivastava等[15]的研究结果不一致, 这可能是由于澳
大利亚的芥菜型油菜品种有些是早期从中国或印度
引入。根据以上研究结果, 推测芥菜型油菜在演化
过程中, 冬播品种与春播品种可能具有各自独立的
遗传演化系统。结合安贤惠等[4]研究结果和长江中
下游的湖北、江苏的芥菜型油菜品种与贵州地方品
种亲缘关系密切, 山西芮城地方品种自成一类的研
究结果, 推测我国芥菜型冬油菜分为两大类群, 其
一是云贵类群, 包括四川、重庆、陕南、湖南、湖
北、江西、安徽、江苏等省的芥菜型冬油菜, 其二
是陕西关中类群, 包括河南、甘肃、山西、山东、
河北等省的芥菜型冬油菜。我国的春播芥菜型油菜
分为 3 个类群, 其一是新疆混合类群, 其二是西藏
类群, 其三是陕北及邻近黄土高原黄芥类群。
3.2 SRAP、AFLP 和 SSR 分子标记在芥菜型油
菜中的多态性
本研究中AFLP标记能够产生的多态性较多 ,
SRAP标记次之 , SSR标记较低 ; 但针对单个位点 ,
SSR标记效率高, AFLP标记次之, SRAP标记较低。
SSR是对基因组中的微卫星进行扩增, 优点是高水
平的多态性、容易产生共显性标记[12] 。AFLP是选择
性扩增基因组DNA的酶切片段, 其多态性来自于酶
切位点的差异和片段大小的差异, 优点是重复性好
[11], SRAP是一种基于PCR 技术的新的分子标记技
术, 其利用独特的引物设计对ORFs进行扩增, 上游
引物长 17 bp, 对外显子进行特异扩增, 下游引物长
18 bp, 对内含子区域、启动子区域进行特异扩增,
因个体不同以及物种的内含子、启动子与间隔长度
不等而产生多态性。其优点是简便、产率较高、可
显示大量的共显性标记, 更重要的是它的扩增目标
是可读框。本研究采用这 3 种标记联合对芥菜型油
菜的遗传多样性进行分析尚属首次, 目的是结合 3
种标记的优点 , 准确检测芥菜型油菜的遗传多样
性。目前, 开发的SSR引物多数来源于甘蓝、甘蓝型
油菜、白菜型油菜和黑芥等, 很少来自芥菜型油菜,
所以本研究中筛选出的有多态性的SSR引物较少 ,
产生的SSR标记也较少。
3.3 基于 SRAP、AFLP和 SSR分子标记对芥菜
型油菜的聚类分析
本研究表明 , SSR 标记检测的 GS 最高值为
1.000, 这是因为本研究 SSR 标记数量少, 难以区分
762 作 物 学 报 第 34卷
108份品种。SRAP标记和 AFLP标记检测的 GS差
异不大, AFLP标记检测的GS的最低值略低于 SRAP
标记, 可能是由于 SRAP 标记只对 ORFs 进行扩增,
所以 SRAP 标记相对于 AFLP 标记能够检测到的差
异位点会少一些(表 4)。比较基于 SRAP标记、AFLP
标记和 SSR标记的聚类图(图未给出), SSR标记是针
对微卫星DNA进行扩增, 尽管物种在该区域的变异
很丰富, 但由于标记数量太少, 聚类图显示较多的
品种不能被分类。SRAP 标记和 AFLP 标记对 108
份材料的聚类结果基本一致, SRAP标记和 AFLP标
记分别在相似系数 0.55 处和 0.53 处, 5 个对照品种
被聚出, 二者均在相似系数 0.70 处, 将 103 份芥菜
型油菜分为 5 个大类群, 不同的是 SRAP 标记将陕
南的部份品种和关中品种聚在一起, 而 AFLP 标记
将陕南的大部品种和云贵品种聚在一起。其余的品
种两种标记聚类结果在类群划分上相同, 只是在类
群以下划分亚类时略有差异。进一步分析 SRAP+
SSR, AFLP+SSR, SRAP+AFLP以及 SRAP+AFLP
+SSR聚类的结果发现, SRAP+SSR, SRAP+AFLP
和 SRAP+AFLP+SSR 三者的聚类图更为接近, 且
与根据形态学性状、地理来源的划分比较一致。由
此作者认为, 从准确性、成本和效率综合考虑, 采用
SRAP 标记结合 SSR 标记分析遗传多样性较好, 一
方面用 SSR 标记可以弥补 SRAP 标记扩增 DNA 区
域的遗漏(微卫星 DNA 区域), 另一方面可以避免
AFLP标记复杂的操作程序, 节约成本。
表 4 用 SRAP、AFLP和 SSR标记分别计算的相似系数比较
Table 4 Range comparison of GS from SRAP, AFLP, and SSR Markers, respectively
标记类型
Molecular marker
108份材料之间
Among 108 tested materials
芸芥与芥菜型之间
Eruca sativa Mill.—B.juncea
白菜类与芥菜型之间
B. rapa—B. juncea
103份芥菜型之间
Among 103 B. juncea
SRAP+ AFLP+ SSR 0.378–0.936 0.428–0.633 0.458–0.549 0.545–0.936
SRAP 0.358–0.942 0.483–0.677 0.439–0.631 0.562–0.942
AFLP 0.333–0.949 0.386–0.598 0.390–0.601 0.523–0.949
SSR 0.334–1.000 0.334–0.889 0.421–0.813 0.526–1.000
4 结论
23对 SRAP引物、11对 AFLP引物和 10对 SSR
引物共检测到 313个等位变异, 3类标记的每对引物
平均分别可检测到 6.8、12.5 和 1.9 个等位变异, 多
态性带比率平均分别为 34.2%、37.5%和 100.0%。
包括白菜型和芸芥在内的 108 份参试品种间遗
传相似系数在 0.378~0.936 之间, 103 份芥菜型油菜
品种间遗传相似系数在 0.545~0.936之间, 芸芥与芥
菜型油菜之间的相似系数在 0.428~0.633之间, 白菜
类与芥菜型油菜之间的相似系数在 0.458~0.549 之
间。聚类结果 103份芥菜型油菜被分为 5个类群, 分
别是云贵陕南冬播类群(A), 关中冬播类群(B), 新
疆 I 类群(C), 新疆 II 类群(D)和西部春播类群(E)。
其中 A 类群品种间遗传差异最大, 其次是 B 类群。
陕西和新疆的品种均分别被聚到 3 个不同的类群,
表现出更广泛的遗传基础。春播类型品种绝大部分
被聚到 E类群, E类群又可分为 3个亚类, 其中陕北
及其邻近一带春播黄芥为一类, 形成一个独立的遗
传群体, 群内遗传多样性较高; 西藏的 10 个品种为
一类, 相似系数高, 均在 0.83 以上, 表明西藏品种
遗传系统的独立和遗传基础的单一; 澳大利亚 2 个
品种单独为一类, 与我国的春播品种关系较近。由
此说明, 地理和生态条件是影响芥菜型油菜遗传差
异的主要因素, 我国的冬播品种间的遗传多样性高
于春播品种 , 陕西和新疆的芥菜型油菜遗传基础
广泛。
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中国土壤学会第十一届全国会员代表大会暨
第七届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会
(2008年 9月 24—27日在北京召开)
土壤资源是人类的生存平台和粮食生产基地, 其重要性不言而喻。我国人均耕地、林地、牧草地数量均远远低于
世界人均数量, 并且整体质量偏低、退化沙化现象较为严重, 加之近年城市化的扩张, 非农占用耕地大量增加, 土壤资
源与社会发展之间的矛盾日益突出。为加强我国土壤资源领域的交流, 推动对土壤科学与社会可持续发展的学术研究,
由中国土壤学会主办, 中国农业大学资源与环境学院等九单位承办, 于 2008年 9月 24—27日在北京召开“中国土壤学
会第十一届全国会员代表大会暨第七届海峡两岸土壤肥料学术交流研讨会”。
大会主题:土壤科学与社会可持续发展
主要议题:(一)围绕土壤科学与农业可持续发展、土壤科学与资源可持续利用和土壤科学与生态安全和环境健康
等内容, 开展分专题的学术研讨和交流。内容包括: 土壤资源现状、问题与展望; 土壤性质与演变过程; 生态环境协调
与粮食安全保障; 工业化和城市化及肥料高投入对土壤质量与生态环境的影响; 土壤在社会、环境和农业可持续发展中
的作用; 土壤资源合理利用和提高土壤质量的政策与建议; 土地资源利用-生态环境友好-粮食安全保障和谐的政策、措
施与建议。(二)总结中国土壤学会第十届理事会工作; 修改和制定有关条例; 选举第十一届中国土壤学会理事、常务理
事、理事长, 确定各专业委员会主任; 讨论和确定第十一届理事会的主要任务。(三)颁奖表彰。
组委会联系方式:
通讯地址: 北京市海淀区圆明园西路 2号 中国农业大学资源与环境学院, 邮编: 100193
联系人: 王雪娟, 张福锁; 联系电话: 010-62732232; 传真: 62731016; 手机: 13811893123; E-mail: fertrdc@cau.edu.cn