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RAPD Analysis on farm cultivars of fruits of Trichosanthes kirilowii from Shandong Province

山东产瓜蒌不同农家品种的RAPD研究



全 文 :·426· 中革菊ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第3期2006年3月
株,通过与二倍体杂交获得三倍体后代,以拓宽育种
资源。进一步研究不同倍性材料的生物学性状和薯
蓣皂苷元量,筛选出高产、高薯蓣皂苷元量的最适倍
性,有望解决目前盾叶薯蓣人工栽培后有效成分量
下降的问题,振兴皂素工业。
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山东产瓜蒌不同农家品种的RAPD研究
孙稚颖1”,周风琴1
(I.山东中医药大学药学院。山东济南250014}2.山东师范大学生命科学学院,山东济南250014)
摘要:目的探讨瓜蒌不同农家品种的遗传多样性和亲缘关系,对其进行分子标记鉴定。方法用25个随机引
物对山东瓜萎不同农家品种、野瓜蒌及对照湖北栝楼进行RAPD分析。采用NTSYSpc软件计算瓜萎各农家品种
(及种)间的Jaceard遗传相似系数,按非加权配对算术平均法(UPGMA)建立各品种问的聚类图。结果共扩增出
256个条带,其中多态带为232条,占87.2%。聚类图显示,对照湖北栝楼与瓜萎各农家品种和野生种阃的差异最
大,牛心瓜蒌与仁瓜萎、大瓜萎与八棱瓜蒌、小光蛋与野瓜蒌彼此间亲缘关系较近。结论RAPD分子标记法可以
在分子水平上规范、整理和鉴定瓜萎的不同农家品种,揭示了瓜蒌种质资源的亲缘关系以及遗传背景,为山东道地
药材瓜萎的栽培育种及资源保护提供了重要参考。
关键词:瓜萎;农家品种;RAPD;亲缘关系;遗传多样性
中圈分类号:R282.7 文献标识码;A 文章编号:0253—2670(2006)03042 — 4
RAPDAnalysisonfarmcultivarsoffruitsofrrichosanthes
kirilowiifromShandongProvince
SUNZhi—yin91~,ZHOUFeng—qinl
(1.CollegeofPharmacy,ShandongUniversityfTraditionalChineseMedicinetJinan250014,Chinai
2.CollegeofLifeScience,ShandongNormalUniversity,Jinan250014,China)
Abstract:ObjectiveToexploreth geneticd versityandrelationshipofdifferentcul ivarsofthe
fruitsofTrichosantheiskirilowii.anddeterminetheminmolecularlevel.MethodsDifferentframculti—
varsandfruitsinwildplantofT.kirilowiifromShandongProvinceandT.hupehensisweredetectedby
鉴鐾是皙:酱菜客车崔药管理局课题(编号:。。叽一。。)
作者简卉2袭等嚣器?冕五乏杰’鬯变妻莲罂烹篙霎罂j毫孽博士’主要从事植物资源分类学研究工作。







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万方数据
中革番ChineseTraditionalandHerhDrugs第37卷第3期2006年3月·427·
randomlyamplifiedpolymorphicDNA(RAPD)markerswith25randomizedprimers.TheJaccardcoeffi—
cientwasworkedOutbyusingNTSYS—pcsoftware,andaclusterndrogramofdifferentsampleswaes—
tablishedbasedonunweighedpair—groupmethodwitharithmeticmean(UPGMA).ResultsTh25e—
lectedprimersp oduced266bandsamongwhich232bands(87.2%)werepolymorphic.Intheclusterd n—
drogram,T.hupehensiswasfarfromthedifferentcul ivarsandfruitsinwildplantofT.kirilowii,but
therewasclosergeneticrelationshipbetweenNiuxinGualouandRenGualou,DaGualou,andB leng
Gualou.aswellasXiaoGuang—danGualouandwildsample.ConclusionRAPDMarkerscanbeusedtO
standardize,arrange,anddeterminefarmcultivarsoffruitsofT.kirilowiiinmolecularlevel,andindicate
thegeneticrelationshipandbackground,thenprovidemportantinformationforseedbreedinga dre—
sourseprotectionofT.kirilowii.
Keywords:thefruitsOfTrichosantheskirilowiiMaxim.;farmcultivars;RAPD;geneticrelationship;
geneticd versity
瓜萎是山东重要道地药材,为葫芦科栝楼Tri-
chosantheskirilowiiMaxim.的干燥果实“J,药用历
史悠久。临床具有清热涤痰、宽胸散结及润燥滑肠之
功效,为中医常用治胸痹之要药,近年来又用于治疗
糖尿病,用途广泛。栝楼是一种雌雄异株、异花授粉
的植物,在山东各地具有悠久的栽培历史,长期的自
然选择和人工选育,在各地形成了一系列的农家栽
培品种,其中包括山东优质瓜蒌农家品种“仁瓜蒌”、
“牛心瓜萎”等。近年来,由于市场经济的灵活性,一
些地区和药农盲目引种外省的瓜萎品种,如“地瓜
蒌”等,致使山东瓜萎的种质资源出现混乱,瓜萎药
材的外观性状和内在质量也发生了较大变化,从而
大大地威胁着山东优质瓜蒌农家品种的纯度,甚至
生存。到目前为止,对瓜蒌农家品种的鉴定尚缺乏准
确可靠的方法,对各农家品种的遗传背景和亲缘关
系也了解甚少。
RAPD分子标记技术自20世纪90年代以来,
被证明是一种在动植物遗传多样性研究以及属下、种
下系统学研究方面甚为便捷和有效的方法口’3]。本研
究在全面调查山东瓜萎种质资源的基础上,采用
RAPD分子标记技术分析瓜蒌各农家品种问的亲缘
关系,并与野生栝楼和山东误引种的湖北栝楼作对
比,提供DNA分子水平的鉴定资料,为明确山东道
地药材瓜蒌种质资源的遗传多样性、鉴定山东瓜萎不
同的农家品种以及合理保护和利用提供理论依据。
1材料和方法
1.1材料:收集山东产瓜萎各农家品种的成熟果
实,取出种子,洗净晾干,次年3月份种于山东中医
药大学药圃。取新鲜嫩叶,每品种取5个以上个体,
混合。供试样品来源见表1。样品经山东中医药大学
药学院周凤琴教授鉴定,1~8号为山东产瓜萎的农
家栽培品种,原植物为栝楼T.kirilozwiiMax m.,9
号为栝楼野生种的果实,采自山东长清马山小山坡,
10号为湖北栝楼T.hupehensisC.Y.Chenget
Yueh的果实。
衰1实验材料的来源
Table1 Sourceofmaterialstested
1.2仪器和试剂:冰冻超速离心机(BECKMAN,
J2—21M型)、离心机(EppendorfCentrifuge5417R,
德国)、数显恒温水浴锅(HH一2型,国华电器有限公
司)、PCR仪(System一9700仪,德国)、电泳仪(DYY
Ⅲ型电泳仪,北京六一仪器厂)、GeneG nius凝胶
紫外成像系统(SYNGENE公司)、dNTP、TaqDNA
聚合酶、随机引物(上海博亚公司)、100bpMarker
(大连赛恩斯公司)、琼脂糖、EB(上海Sangon公
司),其余试剂均为分析纯。
1.3 DNA的提取:采用CTAB法口]。
1.4 PCR扩增及产物检测:反应体系为25pL:含
20ngDNA,1.0ttmol/L引物,2.5HL10xTaq缓
冲液(100mmol/LTris—HClpH8.4,500mmol/L
KCl,15mmol/LMgCIz,1mg/mLBSA),200
}tmol/LdNTP(dATP、dGTP、dCTP、dTTP),1U
Taq酶。反应程序:94℃、5min,94℃、1min,36
℃、1min,72℃、2rain,45个循环后于72℃延伸10
万方数据
中革鸯ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第3期2006年3月
min,扩增完成后置于4c保存。扩增产物于l,5%
琼脂糖(内含1gg/mLEB)凝胶电泳检测(5V/era,
1~2h),用100bpDNALadderMarker作相对分
子质量标记,观察记录结果,分析扩增谱带。
1.5数据分析及品种的鉴定;每个样品的扩增带按
有或无记录,“有”赋值为1(包括强带和重复性好的
弱带),“无”赋值为0,从而得到原始数据矩阵,计算
多态性条带比率,用NTSYS—pc软件(Version2.oo)
计算各品种间的Jaecard遗传相似系数,按非加权配
对算术平均法(uPGMA)建立各品种问的聚类图。
2结果
2.1 RAPD扩增结果:从200多个Operon公司的
随机引物中筛选出25个能扩增出清晰且具多态性
条带的引物,用以对lo份材料进行扩增,结果扩增
出266个条带,其中多态带为232条,占总扩增条带
数的87.2%。扩增条带长度范围多集中在300~
l500bp。
2.2瓜蒌不同品种的聚类分析(图1):由聚类图看
出,野瓜蒌和所有瓜萎农家品种均与湖北栝楼相差很
远,在遗传相似系数为0.40处即分开,表明不同的物
种遗传差异较大。农家品种牛心瓜蒌与仁瓜蒌、大瓜
蒌与八棱瓜蒌、小光蛋l与小光蛋2彼此首先聚在一
起,表明亲缘关系较近。在遗传相似系数为0.82处,
各品种被分为4组,第1组包括牛心瓜蒌与仁瓜蒌;
第2组为明皮;第3组为大瓜蒌与八棱瓜蒌;第4组
包括地瓜蒌、小光蛋1与小光蛋2以及野瓜萎。
0A’0’’’’0’54。’。。o爵’’’。oil。’’‘0。94
围l瓜婪不同品种基于RAPD分析数据的聚类囤
Fig.1Clusterd ndrogramofdifferentcul ivarsof
fruitsofT.kiriIowiibasedOilRAPDdata
2.3瓜萎农家品种的分子鉴定:从RAPD扩增带
谱中,发现瓜萎各农家品种对于不同引物或多或少
都有自己的特有谱带,重复实验汪明,稳定性良好。
如图2,引物为OPO03,明皮在550、1000bp处、地
瓜蒌在800bp处各有一扩增产物,而其他品种在此
3处都无扩增产物;大瓜萎与八棱瓜萎在300、350
bp处各有两条特异扩增带,此外,除了特异扩增带,
还有特异缺失带,如牛心瓜蒌与大瓜蒌在l550bp
处都有一条缺失条带,这为瓜蒌农家品种的鉴定提
供了一定的分子依据,但能否作为各品种分子鉴定
的特异标记,尚待进行个体取样研究重复,以进一步
确证。
圉2引物OPO一03扩增的RAPD带谮
Fig.2RAPDBandsamplifiedbyPrimerOPO-03
3讨论
3.1 RAPD技术在瓜萎农家品种研究中的应用:
RAPD扩增结果表明,瓜蒌农家品种问多态性较
高,具有丰富的遗传多样性,这正是栝楼形成多农家
品种的分子基础,RAPD分子标记作为一种有效鉴
别工具,可以在分子水平上规范、整理和鉴定瓜蒌的
农家品种,揭示瓜蒌种质资源的亲缘关系以及遗传
背景,对于指导今后瓜蒌的栽培育种工作及资源的
合理保护无疑是十分有意义的。
3.2 仁瓜蒌与牛心瓜蒌:仁瓜萎是山东著名的道地
药材,产量大、质量优,历来是道地产区药农推崇的
优质瓜蒌农家品种。药材表面棕红色至橙红色,果皮
皱缩,果瓤及种子多,体重,糖分足。牛心瓜萎是道地
产区仁瓜蒌田内较少见的一个农家品种,果实形似
仁瓜蒌,但先端渐尖,形似牛心,故名。产区药农根据
经验,认为牛心瓜萎与仁瓜蒌一样,也是优质农家品
种。聚类分析结果仁瓜萎与牛心瓜蒌最先聚在一起,
表明仁瓜蒌与牛心瓜蒌亲缘关系最近,这与王敏
等“]的报道一致。二者与野瓜蒌的距离甚远,说明通
过长期的人工栽培和驯化,人工选择和自然选择使
两个农家栽培品种的遗传基因在野生种的基础上发
生了相当大的变化,突显了植物体的优良特性,使外
观特征及内在质量等遣传性状稳定,形成了优质的
农家栽培品种。实验结果为仁瓜蒌和牛心瓜萎优质
万方数据
中革蒋ChineseTraditionalandHerbalDrugs第37卷第3期2006年3月
农家品种的划分与鉴定提供了分子水平的依据。
3.3小光蛋、野生瓜蒌与明皮:,J、光蛋是山东产区
药农对栽培栝楼中个小色黄、类球形、果皮光滑、种
子及果瓤少的一类农家品种的称呼。小光蛋1与小
光蛋2是来自不同产地的同一农家品种,RAPD研
究结果表明,二者的遗传相似性系数极高,达到
0.94,这说明瓜萎农家品种内的差异远远小于农家
品种间的差异,同时也证明了RAPD分子标记技术
用于种下农家品种分类上的可靠性,实验结果支持
了不同产区对小光蛋这个农家品种划分的标准。
野瓜萎外形和质量极似小光蛋,在各产区民问
使用。实验结果表明野瓜蒌与小光蛋的亲缘关系最
近,它们最先聚在一起,说明它们体内遗传物质的相
似程度最大。是否可以这样理解,小光蛋是由野生栝
楼经药农人工栽培而形成的较为初级的、原始的农
家品种类型,其进化方式和遗传背景尚待研究。
明皮是山东产区形似小光蛋的一类农家品种,
果实类球形,个较小,色橙黄至橙红,果皮光滑,有的
产区由于其外形似小光蛋也把其归人小光蛋类型,
使其名称混乱。RAPD分子标记分析表明,明皮是
明显区别于小光蛋的一个独立的农家品种类型,聚
类分析结果明皮与小光蛋的亲缘关系甚远,而与仁
瓜萎和牛心瓜萎的亲缘关系较近。实际上,明皮常混
种于仁瓜蒌产区,大小似仁瓜蒌,干燥后体较重,药
农因其果皮不皱缩而光滑特称其为明皮,一般认为
质量次于仁瓜蒌和牛心瓜蒌。因此,明皮应明确为一
个农家栽培品种,不能与小光蛋混为一谈。
3.4大瓜蒌与八棱瓜蒌:大瓜蒌与八棱瓜蒌是山东
产区两个栽培品种,大瓜萎特点是个大,椭圆形或类
球形,果皮橙黄色或黄色,光滑无皱,果皮薄,果瓤
少,水分大,种子少,干燥后体轻。八棱瓜蒌表面具有
八条纵棱或凹沟。RAPD分子标记分析表明,大瓜
萎与八棱瓜蒌亲缘关系最近,在整个聚类分析中,位
于明皮和地瓜蒌之间,分子水平的分析与这两类农
家品种的外观质量相吻合。这说明药材的质量可以
直接受到遗传基因的影响。
3.5地瓜蒌:地瓜萎是山东产区引自河北安国的一
个农家品种,山东原不产。原产地通常采用与小麦轮
种,不搭架,直接种于麦田中,生长期短于山东产区,
即麦收后种植至种麦前采收。由于生长期短,药材通
常不成熟就采收,质量差。引种到山东后多搭架栽培
或种于院墙篱笆旁,生长期增长,山东产区常加工成
瓜蒌仁和瓜蒌皮。果实呈宽纺锤形,两端稍尖,果皮
棕色或棕红色,租糙,凹凸不平,果瓤及种子较多,干
燥后果皮厚,不皱缩,体轻。药农认为质量远不如山
东的仁瓜蒌和牛心瓜蒌。RAPD分子标记结果的聚
类分析表明,地瓜蒌应属于仅次于小光蛋的一个较
初级,较原始的农家栽培品种,亲缘关系与小光蛋和
野瓜蒌最近,而远离仁瓜蒌和牛心瓜篓。
3.6湖北栝楼:湖北栝楼T.hupehensis产于湖北、
湖南以及四川。山东各地有误种,其集中引种地为菏
泽、泰安等,由于本种地下块根生长迅速,产区称其
为“改良栝楼”,误将其作为“天花粉”,种子作为“瓜
蒌仁”,分别称为“改良天花粉”和“改良瓜萎子”。但
二者均有毒,尤其是根,服后有不良反应,不宜药
用口]。本实验也证明湖北栝楼与栝楼的野生种及各
农家品种之间的遗传背景差异极大,两个不同的种
很早即被分开。这表明RAPD分子标记法用于种问
分类差异更明显。
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}”⋯⋯⋯“⋯⋯⋯~~⋯~⋯”⋯⋯m9⋯⋯⋯⋯’
《 欢迎订阅《中草药》杂志2002年增刊
0 2002年第33卷增刊以“中药现代化”和“中药指纹图谱”为主要内客,收栽论文107篇,共218
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万方数据
山东产瓜蒌不同农家品种的RAPD研究
作者: 孙稚颖, 周凤琴, SUN Zhi-ying, ZHOU Feng-qin
作者单位: 孙稚颖,SUN Zhi-ying(山东中医药大学药学院,山东,济南,250014;山东师范大学生命科学学
院,山东,济南,250014), 周凤琴,ZHOU Feng-qin(山东中医药大学药学院,山东,济南
,250014)
刊名: 中草药
英文刊名: CHINESE TRADITIONAL AND HERBAL DRUGS
年,卷(期): 2006,37(3)
被引用次数: 3次

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