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ISSR analysis on genetic diversity in Phyllanthus nriuri

珠子草遗传多样性的ISSR分析



全 文 :中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 10 期 2011 年 10 月

• 2125 •

666100
草进行遗
源保存及遗传育种等研究提供一定的理论依据。方法 采用 ISSR 分子
结果 从 行扩增,共扩增得
位点百分率
我国珠
025 6
yll th
ZH a, SONG
in
pula


1988 年,诺贝尔奖获得者Blumbetrg博士
与印度

分析,为珠子
草遗传
1 材
1.1
共 30 份,经中国医学科学院药用植物
Phyl
集当年
1.2
引物
聚合 物工程有限公司,DR001B)包
液(
mmo

(Qili
siona ),电泳仪(Biometra 公司),凝胶

珠子草遗传多样性的 ISSR 分析
忠廉,唐德英,张丽霞,宋美芳,李学兰*
中国医学科学院 药用植物研究所云南分所,云南 景洪
摘 要:目的 对分布于我国及缅甸、老挝 30 个居群的珠子
南及缅甸、老挝共 30 个珠子草居群进行多态性和聚类分析。
到条带 158 条,其中共有条带 43 条,多样性条带 115 条,多态
Shannon’s 多态性信息指数(I)为 0.676 0,多态性较高。结论
明显的居群特异性,种质资源遗传多样性较高。
关键词:珠子草;遗传多样性;ISSR;居群; 聚类分析
中图分类号:R282.1 文献标志码:A 文章编号:
ISSR analysis on genetic diversity in Ph
传多样性分析,为珠子草遗传连锁图谱构建、种质资
标记技术,对采自我国云南、广西、广东、福建、海
60 个 ISSR 引物中筛选出 23 条进
(PPB)为 72.78%,Nei’s 基因多样性(H)为 0.483 2,
子草居群大致分为沿海及内陆两大类,个别居群呈现
3 - 2 70(2011)10 - 2125 - 05
an us nriuri
Mei-fang, LI Xue-lan ANG Zhong-lian, TANG De-ying, ZHANG Li-xi
Yunnan Branch of Institute of Medicinal Plant Development, Ch
Key words: Phyllanthus nriuri Linn.; genetic diversity; ISSR; po
珠子草Phyllanthus nriuri Linn. 为大戟科叶
下珠属植物,又名苦味叶下珠、月下珠、小返魂、
霸贝菜,滇南傣族民间称“水米草”,为我国与印
度民间传统草药,药用全草,具有平肝 热、利
水解毒之功效,用于治疗肠炎、肝炎、痢疾、尿
路感染、无名肿痛等症状,还可用于治疗小儿疳
积、黄疸肝炎等病症[1-3],一年生草本,在我国主
要分布于云南、广东、广西、海南等热带、亚热
带地区。
ese Academy of Medical Sciences, Jinghong 666100, China
tion; cluster analysis
料和方法
材料
所用样品
学者协作报道珠子草对治疗慢性乙型肝炎
病毒携带者有显著疗效[4],自此以后,国内 关
于珠子草的研究报道日益增多,使人们对珠子草
有更深入的了解[5-6]。但随之而来的是人们对珠子
草野生资源的肆意采收,使其野生资源日益匮乏。
本实验采用ISSR分子标记技术对来自我国云南、
广东、广西、海南、福建 5 个省份及缅甸、老挝
不同居群的珠子草进行遗传多样性
图谱的构建、种质资源的保存及遗传育种
等研究提供一定的理论依据。

研究所云南分所唐德英研究员鉴定为珠子草
lanthus nriuri Linn.,具体样品来源见表 1。收
生新鲜嫩叶,经硅胶快速干燥后带回实验
室,−20 ℃低温保存。
试剂与仪器
DNA提取试剂盒:TIANGEN(DP305);ISSR
,上海生工生物技术有限公司合成;rTaq DNA
酶(大连宝生
括:TaKaRa Taq DNA聚合酶(5 U/μL),10×缓冲
Mg2+),dNTP(各 2.5 mmol/L),MgCl2(25
l/L);Marker,北京鼎国生物技术有限公司
B031);其他试剂均为分析纯。
离心机(Eppendorf, Centrifuge 5424),振荡器
nbeier, QL-861),扩增仪(Biometra Profes-
l Standard
成像系统(Uvtec 公司, Uvixs-D55-20M)。

期:2011-04-13
,硕士研究生,
3.com
8183210 E-mail: xlli_212@163.com
收稿日
作者简介:张忠廉(1982—),男,山西省阳泉市人,助理研究员
物分子生物学。Tel: 15924692393 E-mail: zzl0605@16
*通讯作者 李学兰 Tel: 1398
从事药用植物种质资源方面的研究,主要研究方向为药用植
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 10 期 2011 年 10 月

• 2126 •
种质资源
m re
表 1 珠子草
Table 1 Germplas
来源
sources of P. nriuri
经 度 纬 度 海拔/m编 号 采集地
1 云南省勐海县打洛镇 100°08′07.2″ 21°43′06.7″ 702
2 广西崇左市宁明县寨安乡
3 云南省景洪市勐养镇
10 ′ 150
10
10
10 .3″ 508
10
10
1 10
1 10 21°51′40.03″ 534
12 云南省玉溪市元江县东峨镇 101°51′09.9″ 23°41′03.7″ 770
14 海南省昌江县霸王岭 109°07.674′ 19°05.969′ 378
15 云南省红河州元阳县 23°11′41.7″ 290
16 海南省万宁县兴隆镇 109°29′999″ 19°30′887″ 57
17 海南省儋州市 109°30.048′ 19°30.855′ 100
广东省茂名市电白县
117°41.770′ 24°33.033′ 20
24 .
′13.9″ 21°16′53.7″ 616
26 云南省普洱市江城县 ′ 22°31.496′ 928
27
99°09′43.8″ 23°36′44.5″ 541
7°03.675′ 22°05.320
100°53′28.3″ 22°06′27.0″ 748
0°40′57.2″ 21°35′05.9″ 624
0°28′13.9″ 22°23′12.4″ 808
1°45′21.8″ 23°50′09
4 云南省景洪市勐龙镇
5 云南省景洪市勐海县勐往乡
6 云南省玉溪市新平县漠沙镇
7 云南省玉溪市新平县嘎洒镇
8 缅甸南板县
101°35′18.5″ 24°00′38.5″ 521
0°39′60.5″ 21°23′32.8″ 487
8°22′254″ 22°51′600″ 136
2°00′21.5″ 23°35′44.4″ 384
1°58′56.05″
9 广西省南宁市南药园
0 云南省玉溪市元江县李江镇
1 云南省景洪市橄榄坝
13 云南德宏州瑞丽市 98°02′57.2″ 24°04′49.9″ 844
102°56′07″
18 111°00.033′ 21°30.627′ 30
19 福建省厦门鼓浪屿 118°03.463′ 24°26.703′ 10
20 云南省红河州河口县 103°55′53.5″ 22°31′59.9″ 92
21 福建省漳州市
22 云南省景洪市勐仑镇 101°14′24″ 21°56′08.6″ 619
23 云南省景洪市勐腊镇 101°33′47.3″ 21°28′43.2″ 641
云南省景洪市勐腊县关累镇 101°15′32.8″ 21°42′39 2″ 583
25 云南省景洪市勐腊县勐满镇 101°18
101°44.161
老挝琅勃拉帮省南坎县 102°23′59.0″ 20°34′33.9″ 385
28 老挝琅勃拉邦 102°08′12.1″ 19°53′08.00″ 277
29 云南省临沧市永德县永康镇 99°27′47.2″ 24°11′46.9″ 894
30 云南省临沧市耿马县孟定镇

1.3
.1 基因组 DNA 的提取 药材经灭菌水清洗晒
干后,液氮充分研磨,按照天根生物技术有限公司
生产的 DP305 型植物 DNA 快速提取试剂盒的方法
提取基因组 DNA。 DN
胶电泳检测,
适当稀释后,
.2 PCR反应 ISSR
ol/L、dNTP 0.2 mmol/L、引物 0.5 μmol/L、
TaqDNA聚合酶 1.25 U、缓冲液 2 μL和模板DNA
20~50 ng,加dd H2O至 20 μL。
PCR 扩增程序:94 ℃预变性 4 min;接着进行
30 个循环:94 ℃变性 45 s,50~55 ℃(因引物序
45 s,72 ℃延伸 2 min;
循环结束后 72 ℃延伸 10 min。各取 PCR 反应液 5
μL 缓冲液,在 2%琼脂糖凝胶上电泳,电
0 V,电 90 min,经溴化乙锭(EB)染色后

引物序列按照加拿大哥伦
生物技术实验室的 ISS 引物序列设计,
共 60 个引物。
从 60 个 ISSR 引物中筛选出扩增条带清晰、多样性
好、重复性高的 ISSR 引物用于样品的遗传多样性
分析,每个选定的引物重复扩增 2 次。每条引物退
火温度进行摸索,使之达到最好扩增效果。
1.3.4 数据统计 利用所筛选出的引物扩增所有
ISSR-PCR 反应 列不同退火温度不同)退火
1.3
所提 A 样品经 0.8%琼脂糖凝 在凝胶成像仪上观察并照相记录。
3 引物筛选 ISSR核酸蛋白分析仪测其原始质量浓度,
−20 ℃保
1.3.
R存备用。
反应体系为 20 μL:Mg2+ 1.5
比亚大学
由上海生工生物技术有限公司合成,1.3
mm
μL,加 1
压 10 泳
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 10 期 2011 年 10 月

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珠子草样品,扩增电泳 2 次。针对某一同源带(同

为“1”,无条带的记为“0”,生成 0、1 二态性数
据 出

多态性位点百分率(PPB)、Nei’s 基因多样性(H)、

品在该位点存在差异。对 60 个 ISSR 引物进行筛选,
好的引物用于 ISSR-PCR 分析,具体引物序列、退火
温度及条带扩增数见表 2。用筛选出的引物对 30 份
材料进行 PCR 扩增,并对扩增片段进行统计分析。
大部分条带长度在 200~2 000 bp,不同引物扩增的
数在 3~11,平均每个引物检测到 7 个位点,形
成了带型丰富、片段大小及其组合不同的电泳图谱。
指标可以说明各居群间彼此遗传关系的远近,30 个
居群间的 GS 系数在 0.626 6~0.968 4,其中样品 2
最高,达到 0.968 4,样
品 8 与 28 间的遗传关系最远,GS 仅为 0.626 6。
的遗传多样性相当丰富。
编 号 引物序列 退火温度/℃ 总扩增条带数 共有条带数 编 号 引物序列 退火温度/℃ 总扩增条带数 共有条带数
一引物扩增的电泳迁移率一致的条带)有条带的
矩阵;对于较弱条带,如在重复性试验中反复
,赋值 1。利用 PopGene32 对其进行分析,统计 位点
Shannon’s 信息指数(I);根据 Nei’s 遗传距离,采
用NTSYS-pc2.1分析软件的UPGMA法进行系统聚
类分析,构建系统聚类图。
2 结果与分析
2.1 引物筛选及遗传多样性分析
图 1、2 为引物 UBC855 对 30 个样品的扩增结果。
共扩增得到 158 条条带,其中共有条带数 43,
多样性条带数 115,PPB 值为 72.78%,H 值为 0.483
2, I 值为 0.676 0,多态性较高。遗传相似系数(GS)
对于显性标记的 ISSR,每一条扩增条带都对
着一个 DNA 分子位点,出现多态性扩增带,说明样 与 9、10 与 12 间的 GS 值
共筛选出 23 个扩增条带较多、谱带清晰、多态性较 总体上,各居群间
表 2 所筛选出的引物及引物扩增条带数
Table 2 Screened primers and their amplification bands
UBC 807 (AG)8T 52 5 3 UBC 844 (CT)8RC 55 6 1
UBC 809 (AG)8G 54 6 3 UBC 845 (CT)8RG 55 5 1
UBC UB 53 6 2 810 (GA)8T 52 4 3 C 846 (CA)8RT
UBC 818 (CA)8G 54 8 1 UB RC 55 7 3 C 847 (CA)8
UBC 821 (CA)8T 52 7 1 UBC 848 (CA)8RG 55 11 2
UBC 825 (AC)8T 52 10 4 UBC 850 (GT)8YC 55 6 1
UBC 827 (AC)8G 54 10 2 UBC 851 (GT)8YG 55 7 0
UBC 828 (TG)8A 52 7 0 UBC 853 (TC)8RT 53 3 1
UBC 831 (AC)8YA 53 6 4 UB 8 2 C 855 (AC)8YT 53
UBC 834 (AG)8YT 53 4 2 UB 7 3 C 856 (AC)8YA 53
UBC 840 (GA)8YT 53 5 0 UBC 857 (AC)8YG 55 11 3
UBC 841 (AG)8YC 55 8 1

2.2 聚类分析
根据样品居群间GS值,运用UPGMA(unweighted
群亲缘关系远近与其地理分布距离及气候类型有
直接关系,样品采集地点地理位置距离越远,样
本的亲缘关系越远,距离越近,亲缘关系越近。
首先是样品 8、28、14 各成一支

pair-group method with arithmetic-means)方法进行聚
类分析,所得聚类结果见图 3。总体上看,各居
,说明此 3 份样
在 GS 为 0.81
时分 南省内部分居群组成,包
括来
另一
虽同 挝的 遗传距离较
仅为 ,样品 28 自成一支,样品 27

,进
一步证明珠子 同居 样性。
3 讨论
平均 20 ℃,相对湿度 75%以上,多生长于路侧、
品与其他居群均有较大的遗传距离;
为两大支,一支由云
自景洪、临沧、德宏、玉溪、普洱地区的样品; 珠子草,一年生草本植物,喜湿热,生长温度
支以广西、广东、福建、海南等沿海地区样品
为主要组成部分,其中还包括来自云南省红河州、
景洪市勐腊县等地区的样品。值得注意的是,样品
27 与 28 是来自老 样品,但二者
大,GS 0.740 5
与来自广西、景洪勐腊地区的样品聚为一支;样
品 14、16、17 均为来自海南省境内的样品,但样品
14 独立为一支,样品 16 与 17 聚为一支,且与样品
14 遗传距离较大,GS 分别为 0.702 5、0.759 4
草在不 群间丰富的遗传多
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 42 卷 第 10 期 2011 年 10 月

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图 1 物 UBC SR-PCR 扩增结果
. 1 ISSR amples
with

图 2 物 UBC -PCR 扩增结果
. 2 ISSR samples
with
草 ISSR 聚类图
、荒滩等阴湿之地,主要分布在热带、
但近年有文献报道珠子草在我国
北方 种栽培效果良好 分说明其
环境适应能力。而一个物种对环境变化的适应能力
强 具有丰富的遗传多样性或
基因遗传变异能力之上, 样性或 变
异 种对环境变 力越强 年
来 标记技术被 药材的 多
样 。本实验 子标记 ,
对 传多样性进 果显示 子
草 遗传多样性
子草各居群间丰富的遗传变异能力,一方面充分说
明珠子草具有较强的环境适应能力,另一方面对珠
子 遗传背景的研究和种质利用有较好
的参考价值。
聚类图可以看出,广东、广西等沿海
地 居群亲缘关 为一支 南
省 居群聚为一 群如云 河
州及景洪市勐腊县虽地处云南省境内,遗传背景却
与 城市居群相 地理位 近
广西等地有直接关系,可能是作为沿海居群及内陆
居群的一个交集地带;个别居群与其本地居群地理
位 缘关系却较 况可能 个
居群特殊的环境因素有关,

我国及印度 代表性 族
药 传多样性及 变异的 格
局 子草种质资 护策略 指
导 过本实验可 遗传多 丰
富 种质资源 的基因特 。
谢产物,而次
培研
引 855 对样品 1~15 的 IS
Fig -PCR amplification of 1—15 s
Primer UBC855
引 855 对样品 16~30 的 ISSR
Fig -PCR amplification of 16—30
Primer UBC855

图 3 以 Nei’s 遗传距离构建的珠子
Fig. 3 ISSR dendrogram of P. nriuri based
on Nei’s genetic distance
所以,在对珠子草进行种质资源调查及保护时应尽
可能多地涉及到各个居群,尤其是那些具有基因特
异性的居群,以尽可能地保持其物种水平较高的遗
传多样性。作为药用植物,其发挥特殊药理活性的
有效成分大多数是植物自身的次生代
沟边、渠旁15 14 13 12 11 M 10 9 8 7 6 5 4 3 2
亚热带雨林地区,
地区引 [7],充 较强的
弱与否建立在其是否
种内遗传多 遗传
越丰富,物 化的适应能 。近
,ISSR分子 广泛应用于 遗传
性分析中[8-10] 运用ISSR分 技术
珠子草的遗 行分析,结 ,珠
具有丰富的 ,从DNA水平上验证了珠
草育种材料
从 ISSR
区的珠子草 系较近,聚 ;云
内各珠子草 支,个别居 南红
广东等沿海 近,这与其 置靠
置相近但亲 远,此种情 与每
具体影响因素还需进一
探索。
珠子草是 民间具有 的民
,了解其遗 各居群遗传 分布
对于制定珠 源采集及保 具有
性作用。通 知,珠子草 样性
,且个别居群 具有很明显 异性
生物质在协调植物与环境的关系上充当重要角色,
即次生代谢物质是植物为适应一定的环境变化长期
生存选择的结果[11-13],换句话说,外界生存环境条
件的不同在某种程度上会导致相同品种的药用植物
体内次生代谢物质产生变化,所以,从药用角度来
说,也应尽量完善地保护珠子草种质资源遗传多样
性、避免近交衰退的同时,加大珠子草异地栽
究,同时对遗传特异性强的个别居群进行引种驯化。
1
30 28 27 26 17 16 29 25 24 23 22 21 M 20 19 18

1
11
22
29
13
30
3
7
26
10
12
4
2
18
17
9
23
24
27
25
5
6
21
19
15
20
16
8
28
14
0.70 0.77 0.84 0.90 0.97
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• 2129 •
987, 84: 274-278.
P, Subramanian S, Blumberg B S, et al.


of the g phyllanthus is chem y, pharmacology
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谢的
大学学报, 2003, 26(10): 67-71.


迎订阅 012 学

》(CN: 11-2163/R, I : 0513-4 )是由中国药学会主办、中国医学科学院药物研究所承办、国
的药学综合性学术期刊。辟有栏目:述评 研 研 报、学术动 1953
一直报道药学领域原始性、创新性 研成果 进 术 。刊登论文内容包括药理学、
、天然 物化学、药 析学、药 学、 。
为我国自然科学核心期刊,据中国科学引文数据库的数据统计,在中国科技核心期刊排行表中,
列前茅,在药学类期刊中居首位;本刊已 为我国药学界高水平的学术
1999 年荣获首届“国家期刊奖” (高
2002 ,并荣获第三届“中国科技
2002~2009 8 届荣获“百种中国杰出学术期刊”称号;2008~2010 年获得中国科
工程 目资助(B 2011 年荣获第二届中国出版政府奖期刊奖提名奖。
页,月刊,大 16 开本。每期定价 40 元,
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参考文献
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欢 2 年《药 学报》
《药学学报 SSN 870
内外公开发行 和综述、 究论文、 究简 态。本刊自
年创刊以来, 科 ,旨在促 国内外学 交流
合成药物化学 药 物分 剂 生药学等
《药学学报》
《药学学报》名 被世界主要检索系统收录,
刊物,在国际上享有一定知名度。本刊
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,2001 年入选中国期刊方阵“双高”
年被评为第二届“国家期刊奖百种重点科技期刊”
优秀期刊奖”二等奖; 年连续
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本刊为 128 全年定价 480 元。国内邮发代码:2-233,国外代码:
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