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Genetic relationships among Fructus Aurantii cultivars revealed by ISSR

道地药材江枳壳品种遗传学关系的ISSR证据



全 文 :#研究论文#
道地药材江枳壳品种遗传学关系的 Œ≥≥• 证据
左云娟t ow ox o朱培林u ov o刘 强u o陈春华u o周世良t 3
kt q中国科学院 植物研究所 系统与进化植物学重点实验室 o北京 tsss|v ~
u q汇仁集团有限公司 o江西 南昌 vvssxu ~v q江西省宜春市中药材技术中心 o江西 宜春 vvysss ~
w q云南大学 生命科学学院 o云南 昆明 yxss|t ~x q中国科学院 研究生院 o北京 tsssv|l
≈摘要  目的 }分析来自江西省樟树市昌傅镇和黄岗镇的江枳壳品种臭橙 !柚子橙 !鸡子橙 !勒橙和香橙共 uz
个样品 o研究品种间的遗传关系 o探讨品种鉴别中的问题和解决途径 ∀方法 }采用 Œ≥≥• 分子标记技术结合实地形态
观察 ∀结果 }从 ws个引物中筛选出 us个引物 o对 uz个样品进行扩增 o共得到 v|u个位点 o其中信息位点 vtx个 ∀根
据信息位点进行 ˜°Š „聚类分析 o构建样品遗传关系树系图 ∀结果表明 o昌傅镇的臭橙和香橙品种内样品间的遗
传关系近 o而不同产地的臭橙与香橙和黄岗镇的品种样品间遗传相似性低 ∀结论 }不同产地的同一枳壳品种 o甚至
同一产地同一品种的不同样品 o虽然形态特征相似 o但来源不同 o存在同名异物和同物异名现象 ∀解决品种名称混
乱问题必须发挥分子标记的作用 o从品种的遗传组成入手 o揭示品种内和品种间的遗传变异 ∀在众多的分子标记
中 oŒ≥≥• 可作为有效标记之一 ∀
≈关键词  江枳壳 ~Œ≥≥• ~品种 ~遗传关系
≈中图分类号  • u{u ~≥ xyz ≈文献标识码  „ ≈文章编号  tsst2xvsukussxlt{2twty2sw
≈收稿日期  ussw2ts2t|
≈通讯作者  3周世良 oר¯ }kstslyu{vyxsv
药材枳壳 ƒµ∏¦·∏¶„∏µ¤±·¬¬为芸香科柑桔属植物
酸橙 Χιτρυσαυραντιυµ q及其栽培变种的干燥未成熟
果实≈t  o主要成分为挥发油 !黄酮类 !生物碱类 !香豆
精 !鞣质 !糖类和有机酸等物质≈u ov  ∀
枳壳首载于5神农本草经6 o宋以前所用枳壳的
原植物为芸香科枸橘 Πονχιρυσ τριφολιατα∀至明代 o原
植物演变为芸香科植物酸橙≈w  ∀由于酸橙的种植历
史较长 o经过不断选择产生了许多栽培品种 o并且酸
橙广泛分布于秦岭以南各地 o因为产地的差异 o也导
致枳壳类药材的来源复杂化 ∀ 5中国药典6usss年
版收载的枳壳为芸香科植物酸橙及其栽培变种黄皮
酸橙 Χ. αυραντιυµ − ‹∏¤±ª³¬. o代代花 Χ. αυραντιυµ
−⁄¤¬§¤¬. o朱栾 Χ. αυραντιυµ −≤«∏¯∏¤±. o塘橙 Χ. αυ2
ραντιυµ −פ±ª¦«¨ ±ª. 的未成熟果实 ∀而5中药大辞
典6记载为芸香科植物枸橘 !酸橙 !代代花或香圆 Χ.
ωιλσονιι等将近成熟的果实 ∀ 5中药志6记载的枳壳
原植物为酸橙 !代代花 !香圆 ∀蔡逸平等≈x 为了弄清
枳壳 !枳实类药材的基原物种 o对江西 !四川 !湖南 !
湖北 !云南 !陕西 !福建 !贵州 !浙江 !江苏等省区的枳
壳 !枳实产地进行了药源调查和标本收集 o列出了原
植物鉴定检索表 o并对全国收集到的 ws余件商品药
材进行了鉴定 ∀结果表明 o酸橙及其品种臭橙 Χ.
αυραντιυµ − ÷¬∏¦«¨ ±ª. o香 橙 Χ. αυραντιυµ − ÷¬2
¤±ª¦«¨ ±ª. o枳橙k以枸橘为砧木嫁接酸橙l的未成熟
果实或幼果为枳壳 !枳实类药材的主要来源 o/江枳
壳0为道地药材 ∀
枳壳在江西有千年栽培历史 o主产于樟树市和
新干县等地 o以江西樟树市和新干县交界的袁河两
岸乡镇黄岗 !昌傅 !洲上 !三湖k古商州l一带最著名 o
主产区枳壳品种有 y个类型 o为臭橙 !香橙 !勒橙 Χ.
αυραντιυµ − ¨¬¦«¨ ±ª. o 鸡 子 橙 Χ. αυραντιυµ
−¬½¬¦«¨ ±ª. o柚子橙 Χ. αυραντιυµ − ≠²∏½¬¦«¨ ±ª. 和芝
麻花橙 Χ. αυραντιυµ−«¬°¤«∏¤±¦«¨ ±ª. ∀
种质资源是道地药材品质形成的主要因素 o包
括物种 !亚种 !变种 !生态型 !品种类型及人工培育群
体等 ∀优良种质资源的获得有赖于对道地药材品种
进行深入的系统学研究 ∀
药材品种的识别鉴定传统上依赖宏观形态特
征 o如叶片和果实的形状等 ∀形态特征具有观察简
易直观的优点 o缺点是可用的形态特征数量少 o差异
细微 o普通药物工作者掌握困难 o而且 o形态特征受
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Χηινα ϑουρναλ οφ Χηινεσε Ματερια Μεδιχα
∂²¯1vs oŒ¶¶∏¨ t{
≥¨ ³·¨°¥¨µoussx
环境因子的影响大 ∀ ⁄‘„ 分子标记不受环境因素
和植物生长发育时期的影响 o不受样品形态 !基因表
达与否的限制 o实验所需样品用量少 o而且标记的数
量几乎是无限的 ∀Œ≥≥• 利用 °≤• k聚合酶链式反
应l的快速性和 ≥≥• 序列设计引物 o克服了 • „°⁄的
重复性和稳定性问题而又不失其多态性高的优点 o
实验操作简单 !快速 !高效 o而且呈孟德尔式遗传 o是
一种快速可靠的 ⁄‘„指纹技术 ∀本研究采用 Œ≥≥•
技术 o对产于江西省樟树市昌傅镇兰溪村和黄岗镇
谢家村的江枳壳品种进行分析 o目的在于鉴别供试
品种并确立它们之间的遗传关系 o同时分析基于形
态的品种识别的遗传基础 ∀
1 材料和方法
111 材料 样品来自江西省樟树市昌傅镇兰溪村
和樟树市黄岗镇谢家村的种植区 ∀根据形态鉴别出
x个品种 o即臭橙 !柚子橙 !鸡子橙 !勒橙和香橙 o共
采集 uz份样品k表 tl ∀新鲜叶片用硅胶迅速干燥
后用于 ⁄‘„的提取 ∀
112 ⁄‘„提取与 Œ≥≥•2°≤• 反应 基因组 ⁄‘„的
提取根据文献≈y 的 ≤ׄ…法作适当改良 o增加去除
多酚和多糖的步骤 o并添加抗氧化剂 ∀提取的 ⁄‘„
用 t1s h琼脂糖凝胶电泳检测 o最后将含量稀释至 x
±ª#ˏpt ∀根据 • ²¯©¨ 等确立的 °≤• 反应体系及反
应程序对 ws条 Œ≥≥• 引物进行反复筛选 o最后确定
us条扩增效果好的引物用于所有样品的检测 ∀本
实验采用 ux ˏ的 °≤• 反应体系 o反应混合物成分
为 u1x ˏts ≅ °≤• 缓冲液 o{ h ⁄≥’ ot1x °°²¯#pt
氯化镁 os1u °°²¯ #pt§‘×° ot ˜ Ταθ ⁄‘„ 聚合酶 o
s1u Λ°²¯#pt引物 oux ±ª模板 ⁄‘„ ∀扩增反应程序
为 |w ε 预变性 v °¬±~|w ε ws ¶owy ε wx ¶ozu ε u
°¬±o扩增 ws个循环 ~最后 zu ε 延伸 ts °¬±∀°≤• 反
应在 公司的 °×≤2tss型 °≤• 仪上进行 o所得 °≤•
产物在含有 ∞…的 t1x h琼脂糖胶中电泳检测 o并以
tss ∗ t xss ¥³标准分子质量进行对照 ∀
113 数据分析 琼脂糖凝胶电泳分离的 °≤• 产物
用 Š∞2⁄’≤˜∞‘× usss成像系统k…Œ’2• „⁄公司l
记录 o然后用 ±∏¤±·¬·¼ ’±¨ 软件计算每条带的分子
量 o用 Š≈z 软件将分子量数据矩阵转变为二元数
据ksrtl矩阵 o用 ⁄≤ƒ„≈{ 计算 ‘¨¬2¬≈| 距离后再用
∞Š„≈ts 构建品种之间的关系k˜°Š„法l ∀
2 结果
枳壳样品 ⁄‘„ 的提取有相当的难度 ∀采用两
步提取方法 o先洗去多酚 !多糖和挥发油类 o然后提
取 ⁄‘„ o使 ⁄‘„样品的纯度符合 °≤• 的要求 ∀
先以臭橙和柚子橙等 w份材料对 ws个 Œ≥≥• 引
物进行预备实验 o筛选出扩增带清晰 !信号强的引物
us个 o见表 u o用于所有 uz份枳壳材料的分析 ∀°≤•
扩增的 ⁄‘„ 片段大小一般在 tzs ∗ u {y| ¥³ous个
Œ≥≥• 引物共得到 v|u个位点 o其中信息位点有 vtx
个 o扩增产物电泳检测结果如图 t所示 ∀
表 t 枳壳类药材不同品种之间形态特征的比较
特征点 臭橙 香橙 柚子橙 勒橙 鸡子橙
树形 塔形 圆头 近圆 椭圆 近圆
小枝刺 多而小 少而小 多而长 极多而粗 多而小
叶翼 不明显 很不明显 稍明显 明显 明显
叶片大小 小 较大 小 大 较大
叶片蜡质 多 微有 少 多 稍多
叶缘 不明显的波状齿 波状齿 微有波状齿 不明显的波状齿 微有波状齿
叶基 阔楔形 圆形 宽圆 近圆形 阔楔形
果皮 粗糙 稍平滑 稍粗糙 稍粗糙 较光滑
果皮颜色 橙红色 黄色 青黄色 暗黄色 金黄色
样品来源与编号 兰溪村 }t ∗ z ~
谢家村 }us
兰溪村 }{ ∗ ty ~
谢家村 }ut ∗ uv
谢家村 }tz ∗ t| 谢家村 }uw ∗ ux 谢家村 }uy ∗ uz

全部 uz个样本中 o樟树市昌傅镇的臭橙和香橙
品种内样本之间表现出较高的遗传相似性 o见图 u o
表明这些样品确实属于相同的品种 ∀黄岗镇的臭
橙 !香橙 !勒橙 !鸡子橙和柚子橙表现出复杂的关系 ∀
勒橙的 u份样品分别和鸡子橙和香橙聚合在一起 o
而鸡子橙的 u份样品也没有表现出最大相似性 o说
明这些样品虽然形态上相似 o来源可能不同 ∀昌傅
镇和黄岗镇的臭橙和香橙没有聚合在一起同样意味
着不同地区的同一名称的品种可能来源不同 ∀
3 讨论
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≥¨ ³·¨°¥¨µoussx
表 u Œ≥≥• 引物序列及产生的位点
序号 引物名称 序列 片断范围 位点数目
信息位
点数目
t Œ≥≥•2st k≤„ly2• tlŠ xsw ∗ t {zu tu |
u Œ≥≥•2sx k≤×≤lw2• tl≤ v|{ ∗ u {y| ux ty
v Œ≥≥•2sy kŠ„lz2• tlŠ uxt ∗ |{y tz ty
w Œ≥≥•2sz kŠ„Šlw2• tl≤ u{x ∗ t w{| u| uy
x Œ≥≥•2s| kŠ×Šlw2• tl≤ tzs ∗ t vw| v{ vx
y Œ≥≥•2tu k„≤׊lw x{x ∗ u sux uv t{
z Œ≥≥•2tw kŠ„≤„lw wsu ∗ t tzs ty tt
{ Œ≥≥•2tx ŠŠ„2kŠ×Šlw vst ∗ t wvy vu vs
| Œ≥≥•2ty k׊lz2Š≤ wu| ∗ t szw tw tu
ts Œ≥≥•2tz k„≤lz2≤× wtv ∗ t t{u uv t{
tt Œ≥≥•2t{ k„≤lz2× wsz ∗ |ss | {
tu Œ≥≥•2t| Š≤2k„≤ly uyx ∗ |yy ut ut
tv Œ≥≥• {ww k≤×l{2• tl≤ u|w ∗ zwt tt z
tw Œ≥≥• {|{ k≤„ly2• tl≠ul v|v ∗ zuy z y
tx Œ≥≥• {|| k≤„ly2• tlŠ vvy ∗ {{u tv tu
ty ’‹‘ k„Šlz2≠ul≤ t{u ∗ t w{| u| uu
tz u ŠŠŠ≤2kŠ„l{ wux ∗ t s|u ty ts
t{  „‘‘≠ k≤„≤lw2• tl≤ {sx ∗ x sxt uv tx
t|  „’ k≤×≤lw2• tl≤ w{s ∗ t uzz uu t{
us ’ „• kŠ„Šlw2• tl≤ uyz ∗ t ssu tu ts
注 }tl• 为 „或 Š ~ul≠ 为 ≤或 ×
图 t 引物 Œ≥≥•2tw的扩增效果
图 u 枳壳品种之间相互关系的 ˜°Š„聚类图
柑桔类植物具有无融合生殖的特点 ∀无融合生
殖既可以使远源杂交后代得以保存 o又可能使近缘
类群保持生殖隔离 ∀杂交和无融合生殖能把形态学
问题严重复杂化 ∀在柑桔属中 o²²µ¨≈tt 认为 o真正
可称得上/种0的类群只有枸橼 Χ1 µεδιχα 1 !桔子
Χ1 ρετιχυλατα …¯¤±¦²和柚子 Χ1 µαξιµα  µ¨µ¬¯k Χ1
γρανδισ ’¶¥¨¦®l o而 פ±¤®¤却认为有 txw个/种0 ∀枳
壳的原植物酸橙与甜橙 Χ1 σινενσισ ’¶¥¨¦®!柚子 !柠
檬 Χ1 λιµον k1l …∏µ°1 ©1 等具有相同的叶绿体基
因组 °≤•2• ƒ°式样 o它们可能有共同的母本≈tu  ∀
这可能就是各地将甜橙 !香圆k川 !浙 !赣 !陕l !香橙
Χ1 ϕυνοσ פ±¤®¤k苏 !湘 !赣l !枸橼k滇l !柚子k陕 !
赣 !川 !桂l等的果实作为枳壳代用品的依据 ∀然而 o
道地药材和代用品在有效成分的含量 o甚至化学成
分的种类上存在一定程度的差别 o提倡道地药材才
符合我国中医药事业的发展方向 ∀虽然决定化学成
分的生理代谢途径与决定代谢途径的基因之间有许
多的中间环节 o但每种化学成分直接或间接地受遗
传控制 o环境因素的作用也同样不可忽视 ∀
从形态上 o臭橙 !香橙 !勒橙 !鸡子橙和柚子橙在
树形 !小枝刺 !叶翼 !叶片以及果实上有一定的差异 ∀
在药材上 o臭橙和香橙的粉末显微特征表现基本一
致 o香橙的油室略小于臭橙的油室≈tv  ∀
Œ≥≥• 分析结果表明 o来自同一种植场的枳壳品
种 o在遗传上比较一致 o如昌傅镇的香橙和臭橙 o黄
岗的香橙 ∀不同地点的同一品种并没有表现出最相
似 o说明形态特征的高度复杂性 ∀这种复杂性同样
表现在鸡子橙 !勒橙与柚子橙的关系上 ∀樟树市昌
傅镇兰溪村的臭橙与香橙明显地聚为 u个分支 o与
根据形态特征鉴定的结果相符合 oŒ≥≥• 标记技术为
这两个品种在遗传上的稳定性提供了证据 ∀然而 o
在不同的地方 o如昌傅镇和黄岗镇 o同样被叫做香橙
或臭橙 o遗传关系并不是最密切的 ∀这种结果意味
着可能存在同物异名或同名异物问题 ∀在生产实践
中 o药农常根据传统k甚至自己认为的名称l命名品
种 ∀例如 o黄岗镇的臭橙在昌傅镇称香橙 o而黄岗镇
的香橙在昌傅镇叫臭橙k本研究采用昌傅镇的叫
法l ∀鸡子橙 !勒橙与柚子橙的鉴定存在更大的问
题 ∀由于起源不清 o历史难以追溯 o加上复杂的遗传
学背景 o趋同和突变使得品种鉴别十分困难 ∀要想
彻底澄清枳壳的品种问题 o必须从物种问题入手 o理
顺物种关系 o揭开不同物种的生殖和遗传特点 ∀在
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Χηινα ϑουρναλ οφ Χηινεσε Ματερια Μεδιχα
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此基础上 o先找出各个品种的母本 o然后逐一寻找父
本的遗传组分 ∀这是一项非常艰巨的工作 o只有在
分子生物学技术高度发展的今天才有可能 ∀本研究
只是用分子生物学技术评估品种的初步尝试 o涉及
的品种较少 o每个品种分析的样品数目也极为有限 ∀
然而 o作者的分析结果预示进行这样的研究是切实
可行的 ∀
目前 o对枳壳类药材的遗传学研究很少 o必须进
一步扩大研究范围 o摸清遗传资源 o建立一套分子标
记鉴定技术 o寻找道地药材的遗传基础 o以便结合当
地适宜的环境条件 o寻找优良的种质资源 o为枳壳的
遗传育种和扩大生产奠定理论基础 ∀
≈参考文献 
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≈y  ⁄²¼¯¨o ⁄²¼¯¨ q „ µ¤³¬§ ⁄‘„ ¬¶²¯¤·¬²± ³µ²¦¨§∏µ¨ ©²µ¶°¤¯¯
∏´¤±·¬·¬¨¶²©©µ¨¶«¯¨ ¤©·¬¶¶∏¨ 1 Πηψτοχηεµ Βυλλ, t|{z ot| }tt q
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¬±ªsrt °¤·µ¬¬©µ²° ⁄‘„ ©µ¤ª° ±¨·¶q Αχτα Βοτνιχα Σινιχα , ussv owx }
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≈{  张富民 o葛 颂 q群体遗传学研究中的数据处理方法 ´ q
• „°⁄数据中的 „ ’∂ „分析 q生物多样性 oussu otskwl }wv{ q
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·¨µ°¶²©µ¨¶·µ¬¦·¬²± ±¨§²±∏¦¯ ¤¨¶¨¶q Προχ Νατλ Αχαδ Σχι , t|z| ozy }
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©µ²° °²¯ ¦¨∏¯¤µ°¤µ®¨µ¶q Τρενδσ Γενετ , usst otz }xvy q
≈tu  „¥®¨ ±¤µ„ „ o≥ Œ¶¶«¬®¬o≠ פ¶«¬µ²q°«¼¯²ª¨ ±¨ ·¬¦µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³¶¬±·«¨
/·µ∏¨ ¦¬·µ∏¶©µ∏¬··µ¨ ¶¨0 µ¨√ ¤¨¯ §¨¥¼ °≤•2• ƒ° ¤±¤¯¼¶¬¶²©¦³⁄‘„ q
Σχιεντια Ηορτιχυλτυραε , ussw otsu }uvv q
≈tv  蔡逸平 o陈有根 q中药枳壳 !枳实类原植物调查及商品药材的
鉴定 q中国中药杂志 ot||| ouwkxl }ux| q
Γενετιχ ρελατιονσηιπσ αµονγ Φρυχτυσ Αυραντιι χυλτιϖαρσ ρεϖεαλεδ βψ ΙΣΣΡ
˜’ ≠∏±2­∏¤±tow ox o‹˜ °¨ ¬2¯¬±uov oŒ˜ ±¬¤±ªu o≤‹∞‘≤«∏±2«∏¤u o‹’˜ ≥«¬2¯¬¤±ªt
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u1 Ηυιρεν Γρουπ Χο . , Λτδ , Νανχηανγ vvssxu , Χηινα ;
v1 Τραδιτιοναλ Χηινεσε Μεδιχινε Σερϖιχε Χεντερ, Ψιχηυν vvysss , Χηινα ;
w1 Σχηοολ οφ Λιφε Σχιενχεσ, Ψυνναν Υινιϖερσιτψ, Κυνµινγ yxss|t , Χηινα ;
x1 Γραδυατε Σχηοολ οφ τηε Χηινεσε Αχαδεµψ οφ Σχιενχεσ , Βειϕινγ tsssv| , Χηινα)
[ Αβστραχτ] Οβϕεχτιϖε : „ ·²·¤¯ ²©uz ¶¤°³¯ ¶¨¥¨ ²¯±ª¬±ª·² x ¦∏¯·¬√¤µ¶²© ƒµ∏¦·∏¶„∏µ¤±·¬¬k Χιτρυσ αυραντιυµ) o¬q¨q¦√ q ÷¬∏¦«¨ ±ªo
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²∏·²©ws Œ≥≥• ³µ¬° µ¨¶¶¦µ¨ ±¨¨ §ª¨ ±¨ µ¤·¨§v|u ²¯¦¬¤¦µ²¶¶¤¯¯uz ¶¤°³¯ ¶¨º¬·«vtx¬±©²µ°¤·¬√¨ ²¯¦¬q׫¨ ˜°Š „ §¨ ±§µ²ªµ¤°¶«²º §¨·«¤·¶¤°2
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º¬·«¬± ¤¨¦«¦∏¯·¬√¤µ¶qΧονχλυσιον : …¤¶¨§²± °²µ³«²¯²ª¼ ·«¨ ¶¤°¨¦∏¯·¬√¤µªµ²º± ¬± §¬©©¨µ¨±·³¯¤±·¤·¬²±¶o²µ √¨ ±¨ º¬·«¬± ¤¶¬±ª¯¨ ³¯¤±·¤·¬²±
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