全 文 :用 °⁄技术对人参栽培群体的遗传分析
邵爱娟t o李 欣t o黄璐琦t 3 o魏建和u o林淑芳t
kt1中国中医研究院 中药研究所 o北京 tsszss ~
u1中国医学科学院 协和医科大学 药用植物研究所 o北京 tsss|wl
≈摘要 目的 }通过对栽培人参不同品系之间的遗传多样性进行研究 o为人参品种选育提供参考 ∀方法 }采用
≥°≥≥ ts1s软件计算 ⁄¬¦¨ 遗传相似性系数 o
¨ ·º¨¨ ±2ªµ²∏³¶ ¬¯±®¤ª¨ 方法聚类 o构建亲缘关系系统图 ∀结果 }共筛选出
t{个 ts 碱基随机引物用于 °≤ 扩增 otz个供试样品共获得 twx条扩增片段 o其中有 xv条是多态的 o占 vy1x h ∀聚
类分析结果表明 }大马牙类型内各品系间的亲缘关系近于与二马牙类型各品系样品间的亲缘关系 o从分子水平证
明了根据表征性状对栽培类群进行划分是可行的 ∀结论 } °⁄对人参新品种培育进行辅助选择是一种良好的分
子标记 ∀
≈关键词 °⁄~人参 ~选育
≈中图分类号 ≥ xyz ≈文献标识码 ≈文章编号 tsst2xvsukusswltt2tsvv2sw
≈收稿日期 ussw2su2ts
≈基金项目 国家自然科学基金重点项目kv||vsuusl ~国经贸
厅行业≈ussv uu号
≈通讯作者 3 黄璐琦 oר¯ }kstslywstwwtt2u|xx oƒ¤¬}kstsl
{wswwvws o∞2°¤¬¯}«∏¤±ª¯∏´¬ uyv1±¨ ·
人参 Παναξ γινσενγ ≤11 ¼¨1 是我国常用的珍
贵药材 o主产于中国的长白山 !大小兴安岭 !完达山
脉 o此外 o俄罗斯 !朝鲜和日本也有少量出产 ∀人参
在我国栽培历史悠久 o早在清代就进行了大规模种
植≈t o经过千百年来的自然变异和人工选择 o人参栽
培群体内已形成一些变异类型 o如大马牙 !二马牙 !
长脖和圆膀圆芦等 o由于各种变异类型在栽培区内
都是混杂分布的 o而使其育种工作进展缓慢 ∀因此 o
越来越多的学者开展了人参种质资源亲缘关系和鉴
定等方面的研究工作 o马小军等应用 °⁄oƒ°方
法对野山参与栽培参 o栽培参不同栽培群体 !不同农
家类型间的遗传关系作了系统的研究≈u2y o丁建弥等
用 °⁄方法找出了野山参的特异条带等≈z ∀然而
这些研究仅局限于野生人参 !栽培人参不同农家类
型材料 o对于人参育种的基础材料 ) ) ) 品系间的遗
传多样性研究较少 ∀大马牙和二马牙是人参培育新
品种较主要的农家类型 o由其所培育出的人参品质
好 !产量高 !抗病性强 o在生产上越来越被人们广泛
采用 ∀因此 o本研究主要选用这 u个农家类型的材
料 o试图利用 °⁄技术对不同品系的人参种质资
源进行研究 o从分子水平分析其遗传特异性和亲缘
关系 o以期为人参的标记辅助选择k≥l和分子标
记辅助育种k
l提供一定的参考 ∀
1 仪器与试剂
111 仪器
⁄≠≠ p }x型电泳仪k北京市六一仪器厂l ~¬¦µ²
p
vyty型高速离心机k¬¨¦公司 o美国l ~°×≤ p tss
°µ²ªµ¤°°¤¥¯ ·¨«¨µ°¤¯¦²±·µ²¯¯¨µk µ¨¶¨¤µ¦«o±¦1 o美国l ~
冷冻离心机k∞³³¨ ±§²©©o德国l ~≥≠∞∞p ¨ ±¨ ¨ ±¬∏¶
凝胶紫外成像系统 ~微量移液枪k∞³³¨ ±§²µ©}t ∗ us o
ts ∗ tss otss ∗ t sss ot sss ∗ x sss Λo英国l ~¨ ±¨
±∏¤±·t r⁄≤¤¯¦∏¯¤·²µk°«¤µ°¤¦¬¤
¬²·¨¨ «o英国l ~
高压灭菌锅 k×≠ ≠ ≤1×⁄1 o日本l ~枪头
kt sss otss ots Λ购置华美生物工程公司l ~∞³³¨ ±§²©©
管kt xss oxss ouss Λ购自华美生物工程公司l∀
112 试剂
פ´ 酶k华美公司l ~≤×
k≥¬ª°¤公司l ~琼脂糖
k华美公司l ~溴化乙锭kƒ¯ ∏®¤公司l ~§×°¶k华美公
司l ~¶系列 ts°¨ µ随机引物k≥¤±ª²±公司l ~其余试剂
为北京化工厂生产的分析纯 ∀
2 材料与方法
211 材料
人参样品是经过 x代系统选育出的优良品系 o于
ussu年 |月采自吉林省集安市国营一参场 o由中国医
学科学院协和医科大学药用植物研究所魏建和博士
鉴定为人参 Π1 γινσενγ 的新鲜叶片 o清净后硅胶迅速
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干燥 o具体情况见表 t∀
表 t 供试样品情况
编号 品系号 农家类型 生长年限r年
t u| 二马牙 x
u vv 二马牙 x
v y| 二马牙 x
w tsw 二马牙 x
x tut 二马牙 x
y t|y 二马牙 x
z vxz 二马牙 x
{ wtv 二马牙 x
| ttz 二马牙 x
ts tss 二马牙 x
tt {u 大马牙 x
tu ts{ 大马牙 x
tv zw 大马牙 x
tw x| 二马牙 x
tx tt| 二马牙 x
ty vt 二马牙 z
tz 二马牙 z
212 方法
21211 ⁄的提取 取硅胶干燥后的叶片少许 o置
t1x °∞³管中 o用 ≤×
法≈{ 提取 ⁄ o加适量 ×∞溶
解后 o用含 s1x Λª#°pt溴化乙锭的 s1{ h琼脂糖凝胶
电泳检测 o与 ¤°¥§¤⁄ °¤µ®¨µ对照估测 ⁄片段
的浓度 ∀
21212 °≤ 反应 采用 t{s个 ts碱基随机引物对材
料进行扩增筛选 o从中筛选出条带信号强 !重现性和
特征性好的引物用于实验和统计分析 ∀反应总体积
为 ux Λo其中模板s1x Λkus ∗ xs ±ªl o引物s1x Λkts
Λ°²¯#ptl oפ´ 酶 s1x Λkvl o§×°¶t1x Λk每种 u1x
°°²¯#ptl oª≤¯ u t1x Λkux °°²¯#ptl ots ≅ ¤¨¦·¬²±
∏©©¨µu1x Λkxss °°²¯#pt ≤¯ otss °°²¯#pt ×µ¬¶2
≤¯ ³ |1s ot1s ×µ¬·²± ÷2tssl o高纯水 t{ Λ∀每个引
物均设一个空白对照 o以排除系统误差 ∀扩增前在 |y
ε 预变性 x °¬±o每循环在 |w ε 变性 wx ¶ovw ε 退火 t
°¬±ozu ε 延伸 t1x °¬±o共 ws个循环 o后 zu ε 延伸 x
°¬±∀扩增产物在 u1s h琼脂糖凝胶上 o用 t ≅ ×∞电
泳缓冲液电泳分离 o溴化乙锭染色后在凝胶紫外成像
仪上检测拍照 ∀
21213 数据分析 对扩增后电泳的带总数及多态性
带数进行统计 ∀每个样品的扩增条带按有ktl或无
ksl记录 o由此可得到原始数据表征矩阵 o与对照的反
应产物具有相同迁移率的带未列入数值矩阵 ∀应用
≥°≥≥ ts1s软件计算任意 u个样品之间的 ⁄¬¦¨ 遗传相
似性系数 o并由此计算其相对遗传距离 o然后根据得
到的遗传距离矩阵用 ¥¨·º¨ ±¨2ªµ²∏³¶ ¬¯±®¤ª¨ 方法进行
聚类分析 o建立样品间的亲缘关系系统图 ∀
3 结果分析
311 °⁄扩增结果
在筛选的 t{s个 ts碱基随机引物中 o有 twx个在
供试样品上获得了较好的基因组 ⁄多态性指纹图
谱 o占 {s1y h ∀从中选出 t{个条带信号强 !重现性和
特征性较好的引物用于 °≤ 扩增反应k表 ul∀在所
有 tz个供试样品中共获得 twx条扩增产物 o产生出
的 ⁄片段分布在 tss ∗ u sss ¥³~其中 xv个条带具
有遗传多态性 o约占总扩增带数的 vy1x h ∀每个引物
能扩增出 w ∗ tu条 ⁄片段 o最少的在引物 ≥ttzw和
≥tw{s o只获得 w条 ⁄片段 o最多的在引物 ≥t{x o得
到 tu条 ⁄片段 o图 t为引物 ≥t{s的扩增结果 ∀
表 u °⁄所用的引物序列及其扩增结果
引物 引物序列kxχ ∗ vχl 总位点数 多态位点数 多态性r h
≥t ×××≤≤×≤≤ { u ux1s
≥ttus ≤≤≤≤ x t us1s
≥tt{v ××≤× x u ws1s
≥tuuz ≤≤ y w yy1z
≥tuxx ×≤≤≤ ts x xs1s
≥tw{s ××≤≤≤≤ y u vv1v
≥t{s ×≤≤ ts w ws1s
≥t{x ×××≤≤× tu x wt1z
≥usu| ≤≤×≤ { v vz1x
≥usvu ××≤≤≤≤ { u ux1s
≥usv| ××≤≤ y u vv1v
≥us{x ≤≤×≤ ts w ws1s
≥utut ×≤×≤×≤≤ | v vv1v
≥utvs × tt x wx1x
≥wws ×≤×≤≤× ts w ws1s
≥wx ×≤≤ y u vv1v
≥{s ≤××≤≤≤≤ tt u t{1u
≥ttzw ×≤≤×≤× w t ux1s
总计 twx xv
平均 {1sy u1|w vy1x
图 t 引物 ≥t{s的扩增结果
t1 ¤µ®~u ∗ t{1t ∗ tz号样品 ~t|1阴性对照
#wvst#
第 u|卷第 tt期
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∂²¯1u| o¶¶∏¨ tt
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312 聚类分析
在由 twx个 °⁄标记获得的 ⁄¬¦¨ 遗传相似性
系数矩阵中 o所有人参样品间的遗传相似性系数分布
在 s1{|u ∗ s1|{s o平均相似性系数为 s1|vxk表 vl∀其
中 o以 u|和 tt|两品系间的遗传相似性系数最小 ozw
和 ts{间的遗传相似性系数最大 ~v个大马牙kzw o{u o
ts{l样品间的遗传相似性系数平均值较大 o为 s1|zs ~
tw个二马牙样品中 otss和 ttz品系间的遗传相似性
系数最大 ox|和 y|品系间的遗传相似性最小 o品
系与其他样品间的遗传相似性系数均较小 o即遗传距
离较大 o表明与其他样品间有较远的亲缘关系 ∀
图 u是 tz个不同品系人参间的亲缘关系系统
图 ∀从图 u中可知 ov个大马牙农家类型内的样品
k{u ots{和zw品系l最先聚类 o然后与vv品系k二马
牙l聚在一起 ~其余的二马牙样品可分为 w组 o其中 o
与 u|品系的遗传距离较近 o但较早地与其他人参
样品分开 o构成一组 ~ttz otss oy|和 vxz品系的样品聚
为一组 ~tsw otut和 t|y品系的样品聚为一组 ~x| ovt o
wtv和 tt|品系的样品聚为另一组 ∀
图 u 不同品系人参间的亲缘关系系统图
表 v 不同品系人参间的相似性系数
t u v w x y z { | ts tt tu tv tw tx ty tz
t s1|v| s1|t{ s1|v| s1|v{ s1|w| s1|t{ s1{zz s1|uz s1|tt s1|t s1|t{ s1|ty s1|uu s1{|u s1|uw s1|w{
u s1|v| s1|vz s1|uw s1|vt s1|ux s1|yu s1|tx s1|wy s1|wz s1|yu s1|yu s1|xt s1|vu s1|sv s1|vw s1|uw
v s1|t{ s1|vz s1|zt s1|yu s1|xx s1|zx s1|vz s1|xt s1|y s1|xt s1|xt s1|w{ s1|tv s1|uy s1|vt s1|sx
w s1|v| s1|uw s1|zt s1|zw s1|x| s1|wy s1|tx s1|xw s1|wz s1|u| s1|u| s1|uz s1|uw s1|ut s1|xt s1|ty
x s1|v{ s1|vt s1|yu s1|zw s1|x s1|vz s1|uu s1|wx s1|wy s1|vz s1|u{ s1|uy s1|uv s1|vy s1|wu s1|sy
y s1|w| s1|ux s1|xx s1|x| s1|x s1|xx s1|tz s1|v| s1|w s1|uu s1|uu s1|u{ s1|tz s1|uu s1|ww s1|vw
z s1|t{ s1|yu s1|zx s1|wy s1|vz s1|xx s1|xw s1|x| s1|y{ s1|x| s1|x| s1|w{ s1|u| s1|uy s1|v| s1|u|
{ s1{zz s1|tx s1|vz s1|tx s1|uu s1|tz s1|xw s1|ut s1|v s1|ut s1|tu s1|su s1|uw s1|xw s1|uy s1|sz
| s1|uz s1|wy s1|xt s1|xw s1|wx s1|v| s1|x| s1|ut s1|zy s1|xt s1|xt s1|w s1|yv s1|uy s1|yw s1|u|
ts s1|tt s1|wz s1|y s1|wz s1|wy s1|w s1|y{ s1|v s1|zy s1|y s1|y s1|xz s1|wz s1|uz s1|w{ s1|uu
tt s1|t s1|yu s1|xt s1|u| s1|vz s1|uu s1|x| s1|ut s1|xt s1|y s1|yz s1|yw s1|v{ s1|tz s1|v| s1|tv
tu s1|t{ s1|yu s1|xt s1|u| s1|u{ s1|uu s1|x| s1|tu s1|xt s1|y s1|yz s1|{ s1|ut s1{|v s1|uv s1|tv
tv s1|ty s1|xt s1|w{ s1|uz s1|uy s1|u{ s1|w{ s1|su s1|w s1|xz s1|yw s1|{ s1|tt s1{|| s1|ut s1|su
tw s1|uu s1|vu s1|tv s1|uw s1|uv s1|tz s1|u| s1|uw s1|yv s1|wz s1|v{ s1|ut s1|tt s1|vz s1|yz s1|wt
tx s1{|u s1|sv s1|uy s1|ut s1|vy s1|uu s1|uy s1|xw s1|uy s1|uz s1|tz s1{|v s1{|| s1|vz s1|xx s1|tu
ty s1|uw s1|vw s1|vt s1|xt s1|wu s1|ww s1|v| s1|uy s1|yw s1|w{ s1|v| s1|uv s1|ut s1|yz s1|xx s1|wv
tz s1|w{ s1|uw s1|sx s1|ty s1|sy s1|vw s1|u| s1|sz s1|u| s1|uu s1|tv s1|tv s1|su s1|wt s1|tu s1|wv
4 讨论
本研究利用 °⁄技术对不同品系人参间的遗
传多样性进行初步评价 o发现虽然所选用人参样品是
五代自交纯化后二马牙农家类型内的优良品系 o但其
遗传多态性还是比较丰富的 o占 vy1x h ∀
大马牙和二马牙是根据其外观及经济性状不同
而划分的两个农家类型 o本实验的聚类结果显示 o大
马牙类型的 v个品系样品k{u ots{ ozwl间遗传相似性
系数平均值最大 o首先被聚类 o而后再与其他二马牙
类型的各品系样品聚在一起 o在分子水平进一步证明
根据表征性状对栽培类群进行划分是可行的 ∀从聚
类图中还可以看出 o品系与其他品系样品间的遗
传距离较远 o但与 u|品系的遗传距离较近 o聚为一大
类 o说明它们有较近的亲缘关系 o在新品种选育时可
作为单一品种育种 ∀其余的二马牙样品聚为 v类 o其
中 ttz otss oy|和 vxz品系的样品 otsw otut和 t|y品系
的样品 ox| ovt owtv和 tt|品系的样品分别聚类 o提示
它们之间的亲缘关系较近 o由此可推测它们之间有可
能存在共同的原始祖先 o或从同一母株上发展起来 o
因此在选择育种时也可考虑作为单一品种来培育 ∀
由于人参为典型的异花授粉植物≈| o其群体为混
杂群体 o存在着各种变异≈ts o个体遗传基因处于高度
的分离杂合状态 ∀在经过长期的人为或自然选择的
品种形成过程中 o通过与其他种的杂交 o不断丰富其
#xvst#
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遗传基础 o使其在形态特征和生理适应性等方面仍然
保持着较大的变异度和丰富的多样性 o这些丰富的遗
传变异的存在 o正是人参新品种培育的分子基础 ∀本
实验利用 °⁄技术对人参不同品系间的关系进行
比较研究 o从 ⁄分子水平充分证明了采用系统选
育的方法能有效的使株系纯化 o这与马小军等所做的
结果一致≈x ∀人参属于多年生植物 o其形态标记k如
根重 !果色l数量有限且在生长 v年后才能利用 o而分
子标记数量很多且可用于当年的选择 o可缩短育种周
期 ∀因此 o在用传统系统选育方法来培育人参新品种
的同时 o可利用 ⁄分子标记技术来辅助选择k≥l
和辅助育种k
l≈tt o从而有利于更快的分离出遗传
稳定 !性状一致的优良品系和品种 ∀
≈参考文献
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版社 ot|{z1v|1
≈u 张贵均 1中药研究 1北京 }科学出版社 ousst1tsv1
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中国中药杂志 ousss ouxktul }zsz1
≈w 马小军 o汪小全 o孙三省 o等 1 野生人参的 °⁄指纹研究 1 药
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≈x 马小军 o汪小全 o徐昭玺 o等 1 人参不同栽培群体遗传关系的
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≈y 马小军 o汪小全 o肖培根 o等 1 野生人参核糖体 ⁄ 内转录间
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≈z 丁建弥 o万树文 o梅其春 o等 1 用随机扩增多态 ⁄k °⁄l技
术鉴定野山人参 1 中成药 ousst ouvktl }v1
≈{ ⁄²¼¯¨o⁄²¼¯¨1 ⁄ ³µ²·²¦²¯¶©²µ³¯¤±·¶2≤×
·²·¤¯ ⁄ ¬¶²2
¤¯·¬²±1 Πηψτοχηεµ Βυλλot|{z ot| }tt1
≈| 檀树先 1 人参开花生物学特性的初步观察 1 特产科学试验 o
t|{s oktl }z1
≈ts 徐昭玺 o魏建和 o王丽华 o等 1 人参选择育种的研究 ) ) ) 不同
等级的母株对后代的影响 1 人参研究 ot||z o|kul }ts1
≈tt 方宣钧 o吴为人 o唐纪良 1 作物 ⁄标记辅助育种 1 北京 }科
学出版社 oussu1zx1
Γενετιχ αναλψσισ οφ χυλτιϖατεδ γινσενγ ποπυλατιον ωιτη τηε
ασσιστανχε οφ Ρ ΑΠ∆ τεχηνολογψ
≥ ¬2∏¤±t o ÷¬±t o ∏2 ¬´t o • ∞¬¤±2«¨ u o≥«∏2©¤±ªt
(t1 Ινστιτυτε οφ Χηινεσε Ματερια Μεδιχα , Χηινα Αχαδεµψ οφ Τραδιτιοναλ Χηινεσε Μεδιχινε , Βειϕινγ tsszss , Χηινα ;
u1 Ινστιτυτε οφ Μεδιχαλ Πλαντ , Χηινεσε Αχαδεµψ οφ Μεδιχαλ Σχιενχε , Χηινεσε Πεκινγ Υνιον Μεδιχαλ Χολλεγε , Βειϕινγ tsss|w , Χηινα)
[ Αβστραχτ] Οβϕεχτιϖε : ײ ³µ²√¬§¨ µ¨©¨µ¨±¦¨ ©²µ¥µ¨ §¨¬±ª²©¦∏¯·¬√¤·¨§ª¬±¶¨±ª¥¼ µ¨¶¨¤µ¦«¬±ª·«¨ ª¨ ±¨ ·¬¦§¬√ µ¨¶¬·¬¨¶¤°²±ª§¬©©¨µ¨±·
¶·µ¤¬±¶1 Μετηοδ : ײ °¤®¨ ∏³·«¨ ¶¼¶·¨°¤·¬¦§¬¤ªµ¤° ²© ª¨ ±¨ ·¬¦µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³¥¼ ¦¤¯¦∏¯¤·¬±ª·«¨ ³µ²¬¬°¬·¼ ¦²¨©©¬¦¬¨±·º¬·«≥°≥≥ ts1s ¶²©·º¤µ¨
¤±§¦¯∏¶·¨µ¨§¥¼ ¥¨·º¨¨ ±2ªµ²∏³¶¬¯±®¤ª¨ ° ·¨«²§1 Ρεσυλτ : ׫¨ ¶¨¯¨ ¦·¨§t{ µ¤±§²° ³µ¬° µ¨¶∏¶¨§¬± °≤ ¤°³¯¬©¬¦¤·¬²±·²³µ²§∏¦¨ twx ¥¤±§¶¬±
tz ¶¤°³¯ ¶¨o¤°²±ªº«¬¦«xv ¥¤±§¶kvy1x h l ¤µ¨ ³²¯¼°²µ³«¬¦1 ׫¨ µ¨¶∏¯·¶²©¦¯∏¶·¨µ¤±¤¯¼¶¬¶¶«²º·«¤··«¨ ª¨ ±¨ ·¬¦µ¨ ¤¯·¬²±¶«¬³¥¨·º¨¨ ± §¬©©¨µ2
±¨·¶·µ¤¬±¶²©⁄¤2°¤¼¤¬¶¦¯²¶¨µ·«¤±·«¤·²©∞µ2°¤¼¤oº«¬¦«³µ²√ ¶¨·«¤·¬·¬¶©¨¤¶¬¥¯¨·²§¬©©¨µ¨±·¬¤·¨·«¨ ¦∏¯·¬√¤·¨§ªµ²∏³¶¬± °²¯ ¦¨∏¯¤µ¯ √¨¨¯ ²±
²∏·¶¬§¨ ¦«¤µ¤¦·¨µ1 Χονχλυσιον : °⁄¬¶¤©¤√²µ¤¥¯¨ °²¯ ¦¨∏¯¤µ°¤µ®¨µ·²¤¶¶¬¶·ª¬±¶¨±ª¥µ¨ §¨¬±ª1
[ Κεψ ωορδσ] °⁄~ Παναξ γινσενγ ~¥µ¨ §¨¬±ª
≈责任编辑 王康正
本刊投稿须知
本刊目前一律不收网上投稿 o请作者务必以邮寄方式投稿 ∀
来稿应为打印稿 o一式两份 ~投稿时不必附软盘 ~实验性文章应附单位介绍信 ∀
投稿同时请从邮局汇寄处理费kxs元r篇l o切勿在稿件中夹带现金 ~汇款时请注明文章第一作者姓名及
稿件题目 ∀本刊将于收到稿件后的 t个月之内给予回执及发票 ∀
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