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Construction of SSR fingerprint for ornamental peach based on primers “random combination”

基于引物“随机组合”构建观赏桃SSR指纹图谱



全 文 :  Guihaia  Mar. 2016ꎬ 36(3):289-296
http: / / journal.gxzw.gxib.cn
http: / / www.guihaia-journal.com
DOI: 10.11931 / guihaia.gxzw201408028
王清明ꎬ 程怡ꎬ 马建伟ꎬ 等. 基于引物“随机组合”构建观赏桃 SSR指纹图谱 [J]. 广西植物ꎬ 2016ꎬ 36(3):289-296
WANG QMꎬ CHEN Yꎬ MA JWꎬ et al. Construction of SSR fingerprint for ornamental peach based on primers “random combination” [J]. Guihaiaꎬ 2016ꎬ
36(3):289-296
基于引物“随机组合”构建观赏桃 SSR指纹图谱
王清明1ꎬ2ꎬ 程  怡1ꎬ 马建伟1ꎬ 张云婷1ꎬ 张  勇1∗
( 1. 四川农业大学 园艺学院ꎬ 成都 625014ꎻ 2. 广元市农业科学研究院ꎬ 四川 广元 628017 )
摘  要: 近年来ꎬ我国观赏桃新品种日渐繁多、名称混乱、市场难以监管ꎬ同时用以区分品种的 SSR 指纹图谱
的构建方法在研究界无统一的科学标准ꎬ尤其是构成最终引物组合的核心引物的确定ꎬ具体操作流程层出不
穷、五花八门ꎮ 为探索筛选 SSR指纹图谱核心引物的科学方法ꎬ同时构建观赏桃 SSR 指纹图谱ꎬ该研究选用
35对已报道的 SSR引物对 22份观赏桃种质进行试验ꎮ 结果表明:通过 PCR扩增与分析ꎬ多态性较高的 8 对
引物———候选引物总共扩增出 31 个多态性条带ꎬ变幅为 3 ~ 5 个ꎬPIC 值变幅为 0.458 ~ 0.668ꎬMI 值变幅为
1.374~3.340ꎮ 采用“随机组合”法对 8对引物进行 C18、C

8、C

8􀆺依次分析ꎬ得到区分能力最强的 3 种不同的最
少引物组合方式———候选组合ꎬ并能区分出 18份种质ꎬ从中发现区分能力最强的 3种引物组合方式并不都是
由引物 PIC值、alleles数量或 MI值等多态性指标最高的引物组成ꎬ而是由互补性最强的引物组成ꎮ 选用组合
内各引物多态性条带总数最多的组合方式“4-3”(BPPCT001+BPPCT015a+BPPCT017+BPPCT025)为 22份观
赏桃种质构建了指纹图谱ꎮ 基于此ꎬ通过常规多态性指标筛选候选引物可以确定出单对引物鉴别能力最强的
少量引物ꎻ通过“随机组合”筛选候选组合可以进一步确定出引物之间互补性最强的几种组合方式ꎻ根据组合
内各引物的多态性条带总数确定最终核心引物可以确定出可扩容性最大的引物组合ꎮ 该研究最终建立了候
选引物———候选组合———核心引物组合“三步法”确定 SSR指纹图谱核心引物组合的科学方法ꎬ不仅为 22 份
供试观赏桃种质构建了 SSR指纹图谱ꎬ也为其它作物 SSR指纹图谱的构建提供了新的思路ꎮ
关键词: 观赏桃ꎬ 种质ꎬ SSR标记ꎬ 分子身份证ꎬ 引物组合法
中图分类号: Q943    文献标识码: A    文章编号: 1000 ̄3142(2016)03 ̄0289 ̄08
Construction of SSR fingerprint for ornamental peach
based on primers “random combination”
WANG Qing ̄Ming1ꎬ2ꎬ CHENG Yi1ꎬ MA Jian ̄Wei1ꎬ ZHANG Yun ̄Ting1ꎬ ZHANG Yong1∗
( 1. College of Horticultureꎬ Sichuan Agricultural Universityꎬ Ya’an 625014ꎬ Chinaꎻ 2. Guangyuan Academy
of Agricultural Sciencesꎬ Guangyuan 625014ꎬ China )
Abstract: In the recent yearsꎬ the nomenclature of the cultivars of ornamental peach in China is falling into mess under
the rapidly increasing of new cultivars. This makes it more and more hardly to deal with the market regulation. Mean ̄
whileꎬ there is no statistically unified scientific standard for the methods of constructing SSR fingerprint in research com ̄
munityꎬ especially for filter the core primers that consisted of the finally unique groupꎬ the concrete operating procedures
are plentyꎬ variable and mess. In order to explore the statistically unified scientific method for filtering the core primers
收稿日期: 2014 ̄12 ̄28    修回日期: 2015 ̄03 ̄24
基金项目: 四川省教育厅重点项目(12ZZ011)ꎻ四川农业大学学科建设“双支”计划项目ꎻ教育部留学归国人员资助项目[Supported by the Key
Project of Sichuan Education Department(12ZZ011)ꎻ Project Sponsored by SCAUꎻ Foundation for Returned Overseas Students of Sichuan Province]ꎮ
作者简介: 王清明(1990 ̄)ꎬ男ꎬ四川达州人ꎬ硕士ꎬ主要从事园艺植物种质资源与遗传育种研究ꎬ(E ̄mail)332686960@ qq.comꎮ
∗通讯作者: 张勇ꎬ博士ꎬ副教授ꎬ主要从事园艺植物种质资源与遗传育种研究ꎬ(E ̄mail)zhyong@ sicau.edu.cnꎮ
of the finally unique group and construct the SSR fingerprint for experimental ornamental peachꎬ we selected 35 pairs of
SSR primers reported previously to test on 22 ornamental peach germplasms. After PCR amplification and analysis firstlyꎬ
8 pairs of primers among them with high polymorphism called “candidate primers” were detected 31 polymorphism bands
in totalꎬ ranging from 3-5 per pairs of primer. And the 8 pairs of primers gained 0.458-0.668 in PIC values and 1.374-
3.340 in MI values correspondingly. Secondlyꎬ we analyzed C18、C

8、C

8 􀆺successively by “ random combinations”
methodꎬ obtained 3 different primer combinations consisting with lest of primers called “candidate combination”ꎬ which
possessed the strongest discrimination ability. All of the three could distinguish 18 accessions. And the 3 best primer
groups were not consisted with the series of primers which possessed high leaves of PIC valuesꎬ MI values or high num ̄
bers of alleles and so onꎬ but a series primers which possessed an high leaves of complementarity. Lastlyꎬ the combina ̄
tion “4-3” (BPPCT001+BPPCT015a+BPPCT017+BPPCT025)ꎬ which possessed the most polymorphism bands in total
of the primers among groupsꎬ was finally chosen to establish the fingerprint for the 22 ornamental peach germplasms test ̄
ed. The rerults showed that to filter candidate primers according to routine polymorphic index could select the few pairs of
primers which possessed the strongest discrimination ability per pairs of primerꎻ to filter candidate combination according
to “random combination” could furtherly select the few compound modes which possessed the strongest complementarityꎻ
to filter core primer combination according to numbers of the bands in total of primers among groups could finally select
the unique group which possessed the largest expandable sex. Thereforeꎬ “3 steps” for candidate primers ̄candidate com ̄
bination ̄core primer combination was advocated as a scientific method to fitter the core primers of SSR fingerprint. It did
constructed the SSR fingerprint for the 22 ornamental peach germplasms testedꎬ and would provide a new approach to
construct SSR fingerprints for other crops.
Key words: ornamental peachꎬ germplasmꎬ SSR markerꎬ molecular IDꎬ primer combination method
    观赏桃(Ornamental peach)又称桃花ꎬ属于蔷薇
科李属植物ꎬ包括桃(Prunus persica)以及桃与其近
缘种的杂交种(胡东燕和张佐双ꎬ2010)ꎬ如‘白花山
碧桃’ꎮ 据文物考证ꎬ桃在我国可追溯到 6 000 ~
7 000年前的新时代时期(汪祖华和庄恩及ꎬ2001)ꎬ
而以花见长的观赏桃在唐朝就有专门栽培(王仁裕
和丁如明ꎬ1985)ꎬ桃花品种到清代已是琳琅满目
(陈淏子和伊钦恒ꎬ1985)ꎮ 观赏桃在国外同样受到
青睐ꎬ其发展遍及五洲各地ꎬ它明艳的气质深刻影响
着世界园林历史的变迁(Everettꎬ1967)ꎮ 观赏桃的
双重授粉方式(自花授粉和异花授粉)极大丰富着
其种质资源ꎬ据 2004年的一次统计约有 267 个桃花
名称(胡东燕ꎬ2004)ꎮ 近 10 年来ꎬ以中国农业科学
院郑州果树研究所、江苏省农业科学院园艺研究所
和北京市农林科学院林业果树研究所等单位为主要
阵地的观赏桃新品种选育研究极大地推动了观赏桃
种质资源的发展(俞明亮等ꎬ2010)ꎮ 品种的丰富致
使“一物多名ꎬ一名多物”的现象在观赏桃上时有发
生ꎬ这个观赏桃种质创新工作和商品流通都造成了
很大障碍ꎮ 因此ꎬ给不同的观赏桃种质冠以独一无
二的特异标识成为亟待之求ꎮ
随着 SSR (Simple Sequence Repeat) 标记在不
同物种中深度开发ꎬSSR指纹图谱(Fingerprint)在近
年来蓬勃发展ꎮ SSR 指纹图谱是利用 SSR 扩增条
带为种质建立特异身份标识的一种 DNA分子图谱ꎬ
或称分子身份证(Molecular ID)ꎮ 2005年ꎬSSR标记
操作简单、单位点扩增以及实验室间的高重复性等
优势促成了国际植物品种权保护组织(UPOU)明确
将其确定为构建品种指纹数据库的标准方法
(Jördensꎬ2005)ꎮ 按照组成 SSR 指纹图谱所需的引
物数量可以分为特征谱带法和引物组合法ꎮ 特征谱
带法可以追溯到 1984 年ꎬ英国遗传学家 Jefferys et
al(1985)首次获得人源小卫星 DNA 与人体核 DNA
酶切片段的杂交带图纹ꎬ并以此命名为指纹图谱
(Fingerprint)ꎬ它是将单对(条)引物或探针在种质
上扩增出的特异条带作为该种质的指纹图谱ꎮ 但特
征谱带法的开放性和可容性差ꎬ难以在大规模的种
质鉴定中发挥作用ꎮ 2000年ꎬ郭景伦等(2000)率先
利用引物组合法在国内构建了玉米的 RAPD 指纹
图谱ꎮ 经过 10余年的发展ꎬ引物组合法中的核心引
物法在 SSR 指纹图谱的运用中越来越受到青睐ꎮ
但遗憾的是ꎬ筛选核心引物作为构建 SSR 引物的关
键步骤之一ꎬ在以往的实践中未见统一的标准ꎮ 大
多研究是以等位基因多态性条带数量(Polymorphic
bands)、多态信息含量 ( Polymorphism information
contentꎬPIC)和标记索引指数(Mark indexꎬMI)等多
态性指标为标准进行选择ꎮ 例如:麻丽颖等(2012)
单纯依靠各引物的 alleles数目来选择核心引物ꎬ 陈
092 广  西  植  物                                  36卷
表 1  供试观赏桃材料
Table 1  Ornamental peach accession in this study
编号
No.
种质
Germplasm
主要形态特征
Main morphological characteristics
1 ‘贺春’
‘Hechun’
树型直立ꎻ叶绿色ꎻ花型月季型ꎬ粉色
Tree uprightꎻ leaves greenꎻ flowers rose typeꎬ pink
2 ‘春艳’
‘Chunyan’
树型直立ꎻ叶绿色ꎻ花型单瓣型ꎬ粉红色
Tree uprightꎻ leaves greenꎻ flowers single lobe typeꎬ pink ̄red
3 ‘寿红’
‘Shouhong’
树型矮型ꎬ节间短ꎻ叶绿色ꎬ叶缘皱波状ꎻ花型梅花型ꎬ红色
Tree dwarf typeꎬ short internodesꎻ leaf greenꎬ leaf margin crispedꎻ flowers plum typeꎬ red
4 ‘二色’
‘Erse’
树型直立ꎻ叶绿色ꎻ花型月季型ꎬ粉、红二色ꎬ有粉红跳枝
Tree uprightꎻ leaves greenꎻ flowers rose typeꎬ pink and redꎬ pink ̄red jump sticks
5 ‘人面’
‘Renmian’
树型直立ꎻ叶绿色ꎻ花型月季型ꎬ粉色
Tree uprightꎻ leaves greenꎻ flowers rose typeꎬ pink
6 ‘满山红’
‘Manshanhong’
树型矮型ꎬ节间短ꎻ叶绿色ꎬ花型牡丹型ꎬ红色
Tree dwarfꎬ short internodesꎻ leaves greenꎬ flower peony typeꎬ red
7 ‘白重瓣垂枝’
‘Baichongbanchuizhi’
树型垂枝型ꎻ叶绿色ꎻ花型月季型ꎬ白色
Tree shidare typeꎻ leaves greenꎻ flowers rose typeꎬ white
8 ‘报春’
‘Baochun’
树型直立ꎻ叶绿色ꎻ花型月季型ꎬ粉红色
Tree uprightꎻ leaves greenꎻ flowers rose typeꎬ pink ̄red
9 ‘锦春’
‘Jinchun’
树型直立ꎬ幼叶叶绿色ꎬ成熟叶片紫红色ꎬ花型单瓣型或梅花型ꎬ红色
Tree uprightꎬ young leaves greenꎬ mature leaves purpleꎬ flowers single lobe type or plum typeꎬ red
10 ‘红叶垂枝’
‘Hongyechuizhi’
树型垂枝型ꎻ叶绿色ꎻ花型月季型ꎬ红色
Tree shidare typeꎻ leaves greenꎻ flowers rose typeꎬ red
11 ‘满天红’
‘Mantianhong’
树型矮型ꎬ节间短ꎻ叶绿色ꎻ花型月季型ꎬ玫瑰红色
Tree dwarf typeꎬ short internodesꎻ leaves greenꎻ flowers rose typeꎬ rose ̄red
12 ‘红绣球’
‘Hongxiuqiu’
树型直立ꎻ叶绿色ꎬꎻ花型牡丹型ꎬ红色
Tree uprightꎻ leaves greenꎻ flowers peony typeꎬ red
13 ‘红菊花’
‘Hongjuhua’
树型直立ꎻ叶绿色ꎬ边缘略卷ꎻ花型菊花型ꎬ花瓣披针卵形ꎬ红色
Tree uprightꎻ leaves greenꎬ margin slightly rollꎻ flowers chrysanthemum typeꎬ petals lanceolate ̄ovateꎬ red
14 ‘单粉’
‘Danfen’
树型直立ꎻ叶绿色ꎻ花型单瓣型ꎬ粉色
Tree uprightꎻ leaves greenꎻ flowers single lobe typeꎬ pink
15 ‘红叶碧’
‘Hongyebi’
树型直立ꎻ幼叶叶绿色ꎬ成熟叶片紫红色ꎻ花型牡丹型ꎬ红色
Tree uprightꎻ young leaves greenꎬ mature leaves purple ̄redꎻ flowers peony typeꎬ red
16 ‘洒红’
‘Sahong’
树型直立ꎻ叶绿色ꎻ花型牡丹型ꎬ粉、红、白复色
Tree uprightꎻ leaves greenꎻ flowers peony typeꎬ pinkꎬ red and white complex color
17 ‘菊花’
‘Juhua’
树型直立ꎻ叶绿色ꎬ边缘略卷ꎻ花型菊花型ꎬ花瓣披针卵形ꎬ粉色
Tree uprightꎻ leaves greenꎬ margin slightly rollꎻ flowers chrysanthemum typeꎬ petals lanceolate ̄ovateꎬ pink
18 ‘红雨垂枝’
‘Hongyuchuizhi’
树型垂枝型ꎻ叶绿色ꎻ花型梅花型ꎬ粉红色
Tree shidare typeꎻ leaves greenꎻ flowers plum typeꎬ pink ̄red
19 ‘单瓣垂枝’
‘Danbanchuizhi’
树型垂枝型ꎻ叶绿色ꎻ花型单瓣型ꎬ红色
Tree shidare typeꎻ leaves greenꎻ flowers single lobe typeꎬ red
20 ‘单粉垂枝’
‘Danfenchuizhi’
树型垂枝型ꎻ叶绿色ꎻ花型单瓣型ꎬ粉色
Tree shidare typeꎻ leaves greenꎻ flowers single lobe typeꎬ pink
21 ‘朱粉垂枝’
‘Zhufenchuizhi’
树型垂枝型ꎻ叶绿色ꎬ花型梅花型ꎬ粉红色ꎬ偶有粉色跳枝
Tree shidare typeꎻ leaves greenꎻ flower plum typeꎬ pink ̄redꎬ pink jump sticks occasionally
22 ‘羽衣垂枝’
‘Yuyichuizhi’
树型垂枝型ꎻ叶绿色ꎬ叶缘细锯齿近细圆齿ꎻ花型梅花型ꎬ粉红色
Tree shidare typeꎻ leaves greenꎻ leaf margin serrulate and nearly crenulateꎻ flower plum typeꎬ pink ̄red
1923期                  王清明等: 基于引物“随机组合”构建观赏桃 SSR指纹图谱
昌文等(2011)以 PIC 值为主要标准逐一剔除对引
物组合鉴定能力影响最小的引物来最终确定核心引
物ꎮ 引物组合法的精髓在于利用了不同引物在种质
上的扩增效果具有差异的特点ꎬ它将多对引物的扩
增条带进行有序组合ꎬ进而形成不同种质独一无二
的指纹图谱ꎮ 因此ꎬ充分利用不同引物扩增效果的
互补性和降低核心引物组合扩增效果的冗余性ꎬ方
可实现引物组合的最大效力ꎮ 传统的筛选方法单纯
依靠多态性指标ꎬ虽可以找到鉴别效力极高的引物ꎬ
但是忽略了不同引物之间的效力重叠与互补的问
题ꎬ即引物的多态性高低和由该引物组成的引物组
合的多态性高低不能直接画等号ꎮ
SSR指纹图谱不仅在玉米(盖树鹏等ꎬ2011)、
水稻(陆徐忠等ꎬ2014)等大宗作物中取得了成功ꎬ
且在桃等多种园艺植物中频有报道ꎮ 陈昌文等
(2011)为 176份桃品种构建了 SSR 指纹图谱ꎬ为今
后有关桃的 SSR 指纹图谱研究提供了宝贵经验ꎮ
但这项研究的材料主要集中在食用桃品种ꎬ而对于
近 5年来新报道的观赏桃品种和观食两用桃品种却
较少涉及ꎬ如‘贺春’(刘佳棽等ꎬ2010)、‘报春’(朱
更瑞等ꎬ2011)、‘锦春’ (刘佳棽等ꎬ2011)、‘红菊
花’(王力荣等ꎬ2011)等ꎮ 该研究基于引物组合“合
力”考虑ꎬ将“随机组合”引入核心引物筛选的环节
中ꎬ以期找到筛选核心引物的科学方法ꎬ并以此方法
为 22份观赏桃种质构建 SSR指纹图谱ꎮ
1  材料与方法
1.1 供试材料和 DNA提取
22份观赏桃种质来自四川农业大学教学科研
园区ꎬ主要引自北京市农林科学研究院和中国农业
科学院郑州果树研究所ꎮ 每份种质分别调查统计
20个个体ꎬ按胡东燕等(2010)对观赏桃不同树型、
叶色、花型和花色等主要形态学性状的界定标准ꎬ对
22份种质进行描述(表 1)ꎮ 同时ꎬ从每份种质中选
取 20个个体进行混合取样ꎬ摘取春季幼嫩新叶ꎬ采
用刘燕(2011)优化的 CTAB法提取总 DNAꎮ
1.2 SSR ̄PCR反应
SSR引物来源于 Dirlewanger et al(2002)报道在
桃上的 35对单位点扩增引物ꎮ
PCR 扩增在 Bio ̄rad DNA Engine Single bay
PCR仪 ( eppendorfꎬ德国)上进行ꎮ 反应体系为 25
μL:DNA模板 40 ngꎬ引物各 10×10 ̄9 molꎬMg2+ 50×
10 ̄6 molꎬdNTPs 7.5×10 ̄6 molꎬ10×Buffer ( free Mg2+)
2.5 μLꎬTaq酶 2 Uꎬ所有试剂购自天根生化科技(北
京)有限公司ꎮ 扩增程序是 94 ℃预变性 3 minꎻ94
℃变性 30 sꎬ退火 30 sꎬ72 ℃延伸 1 minꎬ32个循环ꎻ
72 ℃延伸 5 minꎮ 退火温度根据生工生物工程(上
海)股份有限公司提供的引物使用说明进行调整ꎮ
用 8%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离 PCR产
物ꎬ用快速银染法(高东等ꎬ2009)进行染色ꎮ 为保
证试验的重复性ꎬ具有多态性的引物在最适条件下
重复扩增 2次ꎬ若电泳结果不一致ꎬ则增加第 3次试
验ꎬ以能够重复的结果为准ꎮ
1.3 数据分析
在相同电泳迁移率位置上ꎬ有扩增条带记为 1ꎬ
无则记为 0ꎬ从而建立起 0ꎬ1 格式矩阵ꎬ统计各引物
产生的等位基因数量(alleles 数目)、多态性信息量
(polymorphism information contentꎬPIC)和标记索引
系数(maker indexꎬMI)ꎮ PIC 值由公式“PICi = 1-∑
Pij2”计算(Senior et alꎬ1998)ꎻMI 值由公式“MI = al ̄
leles数目×PIC”计算(Smith et alꎬ1997)ꎮ 以“引物
使用最少”为原则ꎬ确定核心引物组合ꎮ 用“+、-”式
构建 SSR指纹图谱(陈琛等ꎬ2011)ꎮ
2  结果与分析
2.1 扩增结果
选取多态性较高、稳定性较好的 8 对引物对 22
份种质进行分析(表 2ꎬ表 3)ꎮ 8 对引物在 22 份材
料中共扩增出 31 个条带ꎬ且都是多态性条带ꎬ多态
位点百分率为 100%ꎬ单对引物扩增条带数变幅为 3~
5ꎬ平均每对引物扩增出约 3.9 个多态性条带ꎬ扩增
条带最多的 5对引物分别是 BPPCT001、BPPCT017、
BPPCT037、BPPCT015a、BPPCT025ꎻ8 对引物的 PIC
值变幅为 0.458~0.668ꎬ平均为 0.527ꎬ大小排前五的
引物依次是 BPPCT001、BPPCT025、BPPCT017、BP ̄
PCT007 和 BPPCT023ꎻ 8 对引物的 MI 值变幅为
1.374~3.340ꎬ平均为 2.055ꎬ大小排前五的引物依次
是 BPPCT001、BPPCT017、BPPCT037、BPPCT025 和
BPPCT015aꎮ 三个指标在各引物中大小排序不完全
一致ꎮ
2.2 引物组合
2.2.1 特征谱带法   35 对引物中ꎬBPPCT014、BP ̄
PCT015a和 BPPCT017分别产生 1、2 和 2 个特征条
带ꎮ 其中ꎬPIC值仅为 0.082的引物 BPPCT014能够
292 广  西  植  物                                  36卷
表 2  8对 SSR引物序列信息表
Table 2  Sequence information of the 8 pairs of SSR primer filtered
引物名称
SSR name
序列(5′-3′)
Sequence(5′-3′)
连锁群
Linkage group
退火温度
Annealing
temperature (℃)
BPPCT001 AAT TCC CAA AGG ATG TGT ATG AG  CAG GTG AAT GAG CCA AAG C 2 56
BPPCT007 TCA TTG CTC GTC ATC AGC  CAG ATT TCT GAA GTT AGC GGT A 3 59
BBPCT015a ATG GAA GGG AAG AGA AAT CG  GTC ATC TCA GTC AAC TTT TCC G 4 57
BPPCT017 TTA AGA GTT TGT GAT GGG AAC C  AAG CAT AAT TTA GCA TAA CCA AGC 5 56
BPPCT023 TGC AGC TCA TTA CCT TTT GC  AGA TGT GCT CGT AGT TCG GAC 4 59
BPPCT025 TCC TGC GTA GAA GAA GGT AGC  CGA CAT AAA GTC CAA ATG GC 6 58
BPPCT026 ATA CCT TTG CCA CTT GCG  TGA GTT GGA AGA AAA CGT AAC A 5 55
BPPCT037 AAT TAA CTC CAA CAG CTC CA  ATG GTT GCT TAA TTC AAT GG 5 58
表 3  8对 SSR引物的多态性信息
Table 3  Polymorphic information of the 8 pairs of SSR primers detected
引物名称
Primer name
多态条带
数量
No. of band
多态信
息含量
PIC
标记索
引指数
MI
引物名称
Primer name
多态条带
数量
No. of band
多态信
息含量
PIC
标记索
引指数
MI
BPPCT001 5 0.668 3.340 BPPCT023 3 0.513 1.539
BPPCT007 3 0.516 1.548 BPPCT025 4 0.623 2.492
BPPCT015a 4 0.499 1.996 BPPCT026 3 0.458 1.374
BPPCT017 5 0.567 2.835 BPPCT037 4 0.504 2.016
总计 Total 31 - 平均 Average 3.9 0.527 2.055
图 1  引物 BPPCT014在 22份观赏桃种质上扩增结果
Fig. 1  Amplification of BPPCT014 on 22 ornamental peach germplasms
图 2  引物 BPPCT015a在 22份观赏桃种质上扩增结果
Fig. 2  Amplification of BPPCT015a on 22 ornamental peach germplasms
区分‘白重瓣垂枝’ꎬ且其他所有品种的谱带相同
(图 1)ꎻ而 PIC值较大的 BPPCT015a、 BPPCT017各
自产生的 2 个特征图谱能够分别区分出‘贺春’和
‘单瓣垂枝’(图 2)、‘寿红’和‘白重瓣垂枝’(图 3)ꎮ
3923期                  王清明等: 基于引物“随机组合”构建观赏桃 SSR指纹图谱
图 3  引物 BPPCT017在 22份观赏桃种质上扩增结果
Fig. 3  Amplification of BPPCT017 on 22 ornamental peach germplasms
表 4  8对引物的随机组合
Table 4  Random combination of 8 primers
组合类型
Combination type
组合引物
Combination primer
区分种质数目
Distinguishable
germplasms number
无法区分种质数目
Indistinguishable
germplasms number
双引物组合
Two ̄combination
BPPCT001+ BPPCT015a 11 4、5、7、9、13、14、15、17、20、21、22
三引物组合 BPPCTR001+BPPCT007+BPPCT015a 16 5、13、17、20、21、22
Three ̄ combination BPPCT001+BPPCT015+BPPCT025 16 7、9、13、17、21、22
BPPCT001+BPPCT007+BPPCT017 16 12、13、16、17、21、22
BPPCT001+BPPCT017+BPPCT025 16 12、13、16、17、21、22
四引物组合 BPPCT001+ BPPCT007+ BPPCT015a+ BPPCT017 18 13、17、21、22
(候选组合) BPPCT001+ BPPCT007+ BPPCT015a+ BPPCT025 18 13、17、21、22
Candidate ̄combination BPPCT001+ BPPCT015a+ BPPCT017+ BPPCT025 18 13、17、21、22
表 5  四引物组合各指标总和
Table 5  Total amount of indicates of four primer combinations
引物组合
Primer combination
组合命名
Combination naming
等位基因总数
Total alleles
多态信息量
Tolat PIC
标记索引系数
Total MI
BPPCT001+ BPPCT007+ BPPCT015a+ BPPCT017 4-1 17 2.250 9.719
BPPCT001+ BPPCT007+ BPPCT015a+ BPPCT025 4-2 16 2.306 9.376
BPPCT001+ BPPCT015a+ BPPCT017+ BPPCT025 4-3 18 2.357 10.663
2.2.2 引物组合法   将 8 对 SSR 引物依次进行 C18、
C28、C38􀆺随机组合ꎬ直至能够完全区分出 22 个观赏
桃品种(表 4)ꎮ C18 组合显示了所有引物均无法区
分 13ꎬ17和 21ꎬ22两对种质ꎬ而剩余的 18 份种质可
以被 3种不同的 C48 组合(下文简称“候选组合”)完
全区分ꎬ平均每对引物区分 4.5 份种质ꎮ C18 组合还
显示了 BPPCT001是唯一能够区分开 9、11 和 14 的
引物ꎬ BPPCT015a 是唯一能够区分 12 和 16 的引
物ꎬ奠定了它们在本研究中作为核心引物理论上的
必要性ꎻ随机组合时ꎬ3种“候选组合”也都包含了这
两对引物ꎬ用实践验证了推定ꎮ
综合表 3和表 4 的数据可以看出ꎬ3 种“候选组
合”所覆盖的 5 对引物(BPPCT001、BPPCT007、BP ̄
PCT015a、BPPCT017、BPPCT025)其多态性条带数
目、PIC值、MI值均比较高ꎮ 但这个现象并不绝对ꎬ
例如ꎬBPPCT007的多态性条带数目和 MI 值均低于
BPPCT037ꎬ 却 被 2 种 “ 候 选 组 合 ” 选 中ꎬ 而
BPPCT037相应地被摒弃ꎻBPPCT015a 作为 3 种“候
选组合”的必须引物ꎬ其 PIC 值大小在 8 对引物中
仅排名第 7ꎮ
2.3 指纹图谱
3种“候选组合”中ꎬ“4 - 3” (BPPCT001 + BP ̄
PCxT015a+ BPPCT017+ BPPCT025)的总多态性条
带数目、总 PIC值和总 MI值均最大(表 5)ꎮ 将总多
态性条带数目最大的组合“4-3”确定为最佳随机组
合ꎬ即核心引物组合ꎬ并为 22份观赏桃种质构建 SSR
492 广  西  植  物                                  36卷
表 6  22个观赏桃品种的 SSR指纹图谱
Table 6  SSR fingerprints of 22 ornamental peaches
引物名称
Primer
name
SSR指纹 SSR fingerprint
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
BPPCT001 + + - - + - - - - - + - + + - - + - + + + +
BPPCT001 - - - - - - + - + + - - - - - - - - - - - -
BPPCT001 - - + - - + - - - - - - - - - - - - - - - -
BPPCT001 - - - + - - - - - - - - + - + - + + + - - -
BPPCT001 - - - - - - - - - - - + - - - + - - - - - -
BPPCT015a - - - - - - - - - - - - - - - - - - + - - -
BPPCT015a + - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
BPPCT015a - - + - + - + + + - + - - + - - - + - + - -
BPPCT015a - + - + - + - - - + - + + - + - + - - - + +
BPPCT017 - - - - - - - - - - - - + - - - + + - - - -
BPPCT017 - - - - - + + + + - + + - + + + - - + + + +
BPPCT017 + + - + + - - - - + - - - - - - - - - - - -
BPPCT017 - - + - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
BPPCT017 - - - - - - + - - - - - - - - - - - - - - -
BPPCT025 + - - - - - - - - - - - + - - - + - + + - -
BPPCT025 - - - - + - - + - - - - - - - - - - - - - -
BPPCT025 - - - - - - - - - - - + - - + + - - - + + +
BPPCT025 - + + + + + + - + + + - - + - - - + - - - -
指纹图谱(表 6)ꎮ
3  讨论与结论
3.1 引物多态性
扩增结果揭示了本研究中的 8对引物的多态性
比较丰富ꎮ 在引用相同引物来源的桃的研究中ꎬ陈
霁等(2010)在 42 份观赏桃种质中平均每对引物扩
增出 7.75个多态性条带ꎬ陈昌文等(2011)在 176 份
中国桃种质中平均每对引物扩增出 12.7 个多态性
条带ꎬ都高于本研究中的 3.9 个多态性条带ꎮ 但这
并不反映本研究中的引物多态性低ꎬ相反ꎬ它只从实
践上验证了供试种质数量越大ꎬ遗传背景越丰富ꎬ种
质之间的变异空间越大ꎬ越容易扩增出更丰富的多
态性条带ꎮ 本研究 8对引物的多态性条带比例均为
100%ꎬ高于陈霁等 (2010)的研究ꎬ PIC 值变幅为
0.458~0.668ꎬMI 值变幅为 1.374 ~ 3.340ꎬ足见其多
态性均比较丰富ꎮ
3.2 核心引物确定
最早的指纹图谱可以归结为特征谱带法ꎬ是利
用单对引物对具有特殊谱带的种质进行标记ꎻ但当
供试的种质材料数目扩大时ꎬ特征谱带法的特殊谱
带有可能失去其特殊性ꎮ 为解决特征谱带法的局限
性ꎬ郭景伦等(2000)提出了引物组合法ꎬ它利用不
同引物间的特异性“互补”来为种质构建组合指纹
(后称“复指纹”)ꎬ然后以“复指纹”的形式来实现
对规模较大的种质进行区分ꎮ 由这种“复指纹”所
构建的指纹图谱在理论上具有更好的“扩容性”ꎬ即
当新的种质加入并获得其特有“复指纹”时ꎬ群体内
原有种质的特殊“复指纹”能够继续保持其特殊性ꎮ
“扩容性”的大小可以反映出引物组合对种质的区
分能力ꎬ而“扩容性”的大小不仅与组合中各引物自
身的多态性有关ꎬ更直接取决于引物组合的多态性ꎮ
因此ꎬ核心引物的选择至关重要ꎬ其选择程序应具有
科学性ꎮ 王凤格等(2003)便指出了核心引物的筛
选应遵循一定的算法ꎮ
本研究先以 alleles 数目、PIC 值、MI 值等主要
多态性指标以及引物扩增的稳定重复性确定了 8 对
引物作为“候选引物”ꎬ然后采用随机组合的方式选
出区分能力最强的 3 种 C48 组合作为“候选组合”ꎬ
最后以总 alleles数目最大的“4-3”作为最佳随机组
合ꎬ即核心引物组合ꎮ 这种核心引物组合的筛选方
式延续了传统上依靠多态性指标的方法ꎬ同时还引
入了数学上的“随机组合”ꎮ 通过“随机组合”ꎬ所有
候选引物可以进行 C18、C28、C38􀆺无隙组合ꎬ从而规避
了多态性指标同样很高但其多态信息情况过于相
似ꎬ多态性不能效力互补的几对引物组合而成的区
分能力“1+1<2”的情况ꎮ 多态性指标统计表明ꎬ等
5923期                  王清明等: 基于引物“随机组合”构建观赏桃 SSR指纹图谱
位基因多态性位点数目、PIC值和 MI 值 3 个指标在
8对引物中表现不完全一致ꎬ与王凤格等(2003)的
结果一同指出了不能单纯依靠多态性指标进行核心
引物的筛选ꎬ引物的多态性高低与引物组合的多态
性高低不能画等号ꎮ 通过“随机组合”ꎬ本研究成功
规避了 alleles 数目和 MI 值均高于 BPPCT007 的
BPPCT037ꎬ并遴选出 PIC值极低但能和其它候选引
物的多态信息有效互补的 BPPCT015aꎮ 足见ꎬ“随
机组合”是从“候选引物”中找出区分能力最强的最
少引物组合的科学方法ꎮ 引物的多态性来源于
alleles在不同种质间的变异ꎬ而 PIC 值是衡量引物
多态性最主要的指标之一ꎮ 因此ꎬ当“随机组合”结
果出现 2种或 2 种以上的最少引物组合方式时ꎬ应
该以 alleles数目为第一标准、PIC 值为第二标准、其
它指标次之来最终确定出唯一的最佳随机组合ꎮ 本
研究以 alleles数目为标准从 3 种“候选组合”中选
出了“4-3”作为最佳随机组合ꎬ并构建指纹图谱ꎮ
随着种质资源的日益丰富ꎬ商业流通对构建
DNA指纹图谱有着深刻要求ꎻ再者ꎬ由于种质之间
遗传信息不断交叉ꎬ不同种质的区分难度也不断增
加ꎬ各物种高质量的核心引物组合亟待确立ꎮ 笔者
倡议以“三步法”确立核心引物组合的引物:首先以
稳定重复性、alleles 数目、PIC 值等为第一、二、三􀆺
指标选出“候选引物”ꎬ然后以“随机组合”从“候选
引物”中选出“候选组合”ꎬ最后分别以总 alleles 数
目、PIC 值等为第一、二􀆺指标确定出最佳随机组
合ꎬ即核心引物组合ꎮ
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692 广  西  植  物                                  36卷