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Genetic diversity of early-maturing seedling litchi resources in southwest Guangxi by ISSR

桂西南早熟荔枝实生资源遗传多样性的ISSR分析



全 文 :广 西 植 物 Guihaia Mar. 2013,33(2) :225 - 228 http:/ / journal. gxzw. gxib. cn
DOI:10. 3969 / j. issn. 1000-3142. 2013. 02. 017
沈庆庆,朱建华,彭宏祥,等. 桂西南早熟荔枝实生资源遗传多样性的 ISSR分析[J]. 广西植物,2013,33(2) :225 -228
Shen QQ,Zhu JH,Peng HX,et al. Genetic diversity of early-maturing seedling litchi resources in southwest Guangxi by ISSR[J]. Guihaia,2013,33(2) :225
-228
桂西南早熟荔枝实生资源遗传多样性的 ISSR分析
沈庆庆1,3,4,朱建华2* ,彭宏祥2,何新华1
(1.广西大学 农学院,南宁 530004;2.广西农业科学院 园艺研究所,南宁 530007;3.玉林市农业科学研究所,
广西 玉林 537000;4.广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室,南宁 530007 )
摘 要:利用 ISSR标记技术对 83份早熟荔枝(品种)单株遗传多样性进行分析。筛选出多态性高的 10条 IS-
SR引物,共扩增出 128 条 DNA条带,其中多态性带 107条,多态性百分率为 83. 59%,表明桂西南早熟荔枝实
生资源遗传多样性较丰富;用 NTSYS软件计算出这 83份材料的 DICE相似系数在 0. 64 ~ 0. 95 之间,遗传亲缘
关系较近;用 UPGMA方法构建分子树状图,在相似系数 0. 75 时,可将栽培品种与桂西南早熟实生单株区分
开。各地区资源混杂聚类在一起,不能按地区单独聚类。
关键词:早熟荔枝;实生资源;遗传多样性;ISSR
中图分类号:S667. 1 文献标识码:A 文章编号:1000-3142(2013)02-0225-04
*
Genetic diversity of early-maturing seedling
litchi resources in southwest Guangxi by ISSR
SHEN Qing-Qing1,3,4,ZHU Jian-Hua2* ,PENG Hong-Xiang2,HE Xin-Hua1
(1. College of Agriculture,Guangxi University,Nanning 530004,China;2. Institute of Horticulture,Guangxi Academy
of Agricultural Sciences,Nanning 530007,China;3. Yulin Institute of Agricultural Sicence,Yulin 537000,
China;4. Guangxi Key lab of Crop Genetic Improvement and Biotechnology,Nanning 530007,China )
Abstract:The genetic diversities of 83 early-maturing litchi(variety)plants were examined by using ISSR markers in
this study. Ten primers gave reproducible,polymorphic DNA amplification patterns with a total of 128 amplified bands.
The percentage of polymorphic band was 83. 59%,which showed that the early-maturing seedling litchi resources in
southwest Guangxi had abundant genetic diversity. The genetic similarity ranged from 0. 64 to 0. 95 based on DICE. A
dendrogram was constructed by UPGMA method,and the early-maturing litchi(variety)plants were distinguished from
cultivar litchi at a similarity coefficient criterion of 0. 75. No significant correlation between the dendrogram and geo-
graphical distance was revealed among the resources.
Key words:early-maturing litchi;seedling litchi resources;genetic diversity;ISSR markers
荔枝(Litchi chinensis)为无患子科(Sapindace-
ae)荔枝属(Litchi)植物,是中国南亚热带地区广泛
栽培的特产果树。广西荔枝种质资源丰富,桂西南
地区的崇左、百色和河池市的部分乡镇有较长的早
熟实生荔枝种植历史,是广西早熟荔枝实生资源分
布最集中、数量最多的区域(吴仁山等,1986)。国
内有关桂西南早熟荔枝实生资源的报道较少,资料
记载仅在 20 世纪 80 年代吴仁山等(1986)报道了在
* 收稿日期:2012-08-30 修回日期:2012-10-11
基金项目:国家荔枝龙眼产业技术体系育种岗位“熟期育种”(CARS-33-03);广西农业科学院基本科研业务专项(桂农科 2013YT03)
作者简介:沈庆庆(1982-) ,男,山东枣庄人,硕士研究生,从事果树种质资源和生物技术研究,(E-mail)weishan2005@ qq. com。
* 通讯作者:朱建华,研究员,从事果树种质资源和栽培技术研究,(E-mail)y66899@ 126. com。
广西的靖西、田阳、田东、德保、天等、大新、龙州、崇
左、扶绥、上思、都安、巴马、凤山、东兰等县有早熟荔
枝分布,并对早熟荔枝的树体、叶片、花序、果实的性
状做了初步调查;欧阳若等(2005)对广西靖西县安
宁乡张氏家的一株早熟荔枝实生单株的形态学性状
进行调查,并把该单株作为母本与‘三月红’杂交,
培育出了特早熟杂种单株;沈庆庆等(2011)在对桂
西南早熟荔枝实生资源分布调查的基础上,并对早
熟荔枝实生单株的 15 个质量性状和 32 个数量性状
进行统计分析。前人的研究仅从形态学水平对桂西
南早熟荔枝实生资源进行研究,而利用分子标记在
分子水平上对该早熟实生资源的研究尚未见报道。
为此,本文旨在用 ISSR分子标记法揭示桂西南早熟
荔枝实生资源的遗传多样性水平,为桂西南早熟荔
枝实生资源的保护和利用提供理论基础。
1 材料与方法
1. 1 材料
试验材料取自桂西南的龙州、大新、天等、德保、
靖西、田东、田阳、都安、大化等县早熟荔枝实生单株
78 份,广西大学果树标本园的栽培荔枝品种 4 份,
广西灵山县荔枝品种 1 份(表 1)。采集嫩绿或成熟
叶数片,装入冰盒中带回实验室,-30 ℃的低温冰箱
中保存备用。
1. 2 DNA的提取与 ISSR-PCR扩增
参考刘冰浩(2008)的方法,采用改良 CTAB 法
提取荔枝基因组 DNA,通过 0. 8%琼脂糖凝胶电泳
检测其质量,用分光光度计测定其浓度,稀释备用。
PCR反应体系是 20 μL,内含 10 × Buffer 缓冲液(含
Mg2 + 15 mmol /L) ,1 U Taq DNA 聚合酶,0. 25
mmol /L dNTP,0. 25 μmol /L 引物,DNA 模板 85 ng /
μL,ddH2O补足至体积为 20 μL。反应程序 94 ℃预
变性 4 min;94 ℃变性 1 min,退火 1 min,72 ℃延伸
2 min,循环 38 次;72 ℃后延伸 l0 min;4 ℃保存。
PCR扩增产物加入 4 μL 6 × Loading Buffer用 1. 8%
琼脂糖胶(每 100 mL 加入 5 μL GoldViewTM DNA
染料)电泳分离,D2000 DNA Ladder 作为标准分子
量对照,电泳电压 110 v,电流 48 mA,在凝胶成像系
统中观察拍照。
1. 3 数据统计
将所得图片采用人工计数,同一位置条带有记
为 1,无记为 0,建立 Excel表格数据库,利用 NT-
表 1 用于 ISSR-PCR的材料及来源
Table 1 Plant materials and origin of ISSR-PCR
序号
No.
编号
Code
采集地点
Collecting
location
序号
No.
编号
Code
采集地点
Collecting
location
1 JX1 百色市靖西县 43 TY5 百色市田阳县
2 JX2 百色市靖西县 44 TY6 百色市田阳县
3 JX3 百色市靖西县 45 TY7 百色市田阳县
4 JX4 百色市靖西县 46 ZD1 百色市作登乡
5 JX5 百色市靖西县 47 ZD2 百色市作登乡
6 JX6 百色市靖西县 48 ZD3 百色市作登乡
7 JX7 百色市靖西县 49 DX1 崇左市大新县
8 LZ1 崇左市龙州县 50 DX2 崇左市大新县
9 LZ2 崇左市龙州县 51 DX3 崇左市大新县
10 LZ3 崇左市龙州县 52 DX4 崇左市大新县
11 LZ4 崇左市龙州县 53 DX5 崇左市大新县
12 LZ5 崇左市龙州县 54 DX6 崇左市大新县
13 LZ6 崇左市龙州县 55 DX7 崇左市大新县
14 LZ7 崇左市龙州县 56 DX8 崇左市大新县
15 LZ8 崇左市龙州县 57 DX9 崇左市大新县
16 LZ9 崇左市龙州县 58 DX10 崇左市大新县
17 DH1 河池市大化县 59 DB1 百色市德保县
18 DH2 河池市大化县 60 DB2 百色市德保县
19 DH3 河池市大化县 61 DB3 百色市德保县
20 DH4 河池市大化县 62 DB4 百色市德保县
21 DH5 河池市大化县 63 DB5 百色市德保县
22 DH6 河池市大化县 64 DB6 百色市德保县
23 DH7 河池市大化县 65 DB7 百色市德保县
24 DH8 河池市大化县 66 DB8 百色市德保县
25 DH9 河池市大化县 67 DB9 百色市德保县
26 TD1 崇左市天等县 68 DB10 百色市德保县
27 TD2 崇左市天等县 69 DB11 百色市德保县
28 TD3 崇左市天等县 70 DB12 百色市德保县
29 TD4 崇左市天等县 71 DB13 百色市德保县
30 TD5 崇左市天等县 72 DB14 百色市德保县
31 DA1 河池市都安县 73 DB15 百色市德保县
32 DA2 河池市都安县 74 DB16 百色市德保县
33 DA3 河池市都安县 75 DB17 百色市德保县
34 DA4 河池市都安县 76 DB18 百色市德保县
35 DA5 河池市都安县 77 DB19 百色市德保县
36 DA6 河池市都安县 78 DB20 百色市德保县
37 DA7 河池市都安县 79 三月红 广西大学
38 DA8 河池市都安县 80 水东 广西大学
39 TY1 百色市田阳县 81 白糖罂 广西大学
40 TY2 百色市田阳县 82 妃子笑 广西大学
41 TY3 百色市田阳县 83 四月半 广西灵山县
42 TY4 百色市田阳县
SYS 2. 10e软件中的 DICE法计算遗传相似系数,聚
类分析按 UPGMA(unweighted pair group method a-
622 广 西 植 物 33 卷
rithmetic averages)法进行。
2 结果与分析
2. 1 DNA提取及质量检测结果
由琼脂糖凝胶电泳图可以看出,DNA 的条带均
一,无拖尾现象。紫外分光光度法测定其浓度,DNA
的 260 /280 比值在 1. 70 ~ 1. 90 之间,结果表明,所
提取的 DNA 中蛋白质、多糖和酚类等物质基本去
除,纯度较高,符合 ISSR-PCR的要求。
2. 2 引物扩增多态性分析
利用优化的反应体系从 100 条 ISSR 引物中筛
选出了 10 条带形清晰、重复性好的引物进行统计分
析,结果显示 10 条引物共扩增出 128 条条带,其中
有 107 条多态性条带,占总条带 83. 59%,说明供试
的各样品间遗传多样性比较丰富。每条引物可扩增
出 9 ~ 15 条带,平均扩增 12. 8 条带,扩增产物介于
320 ~ 2 000 bp 之间,其中以 350 ~ 1 600 bp 的扩增
片段居多(表 2)。
表 2 ISSR引物和多态性分析
Table 2 ISSR primers and polymorphic analysis
引物
Primer
总条带数
No. of
total
bands
多态性条带数
No. of
polymorphic
bands
多态性比例
Percentage
of polymorphic
bands (%)
UBC811 9 8 88. 89
UBC818 15 13 86. 67
UBC824 12 11 91. 67
UBC835 13 10 76. 92
UBC840 11 8 72. 73
UBC841 15 12 80. 00
UBC844 14 11 78. 57
UBC848 13 12 92. 31
UBC852 12 10 83. 33
UBC857 14 12 85. 71
总数 Total 128 107 —
平均 Average 83. 59%
2. 3 聚类分析
通过 NTSYS 2. 10e 软件对 83 份早熟荔枝(品
种)单株的 ISSR 扩增结果进行计算,结果表明,供
试的早熟荔枝(品种)单株的遗传相似性系数变化
范围在 0. 64 ~ 0. 95 之间,表明这些单株的亲缘关系
比较近。按 UPGMA 方法构建亲缘关系树状图,在
0. 70 的相似水平下可分为 3 个类群,第一类群为栽
培品种和部分采自德保的早熟荔枝实生单株;第二
类群为采自田阳、田东、龙州和部分采自都安、大新、
德保的早熟荔枝实生单株;第三类群为采自天等和
大化的早熟荔枝实生单株,以及部分采自靖西、大
新、都安和德保的早熟荔枝实生单株(图 1)。可见,
各地区资源混杂聚类在一起,不能按地区单独聚类。
聚类分析发现,在相似系数为 0. 75时,可将栽培
品种与桂西南早熟实生单株区分开。可见,桂西南早
熟荔枝实生单株与栽培品种是不同的荔枝类型。
图 1 83 个早熟荔枝(品种)单株的 ISSR聚类分析图谱
Fig. 1 Dendrogram of phylogenetic relationship
among 83 early litchi(variety)plants by ISSR
markers based on UPGMA analysis
3 结论与讨论
ISSR分子标记是一种基于微卫星序列发展起
7222 期 沈庆庆等:桂西南早熟荔枝实生资源遗传多样性的 ISSR分析
来的新的分子标记,具有简便迅速、稳定高效、DNA
多态性高,同时克服了 RFLP 技术的局限性和 RAPD
的假阳性等优点(张青林等,2004)。本研究利用
ISSR标记对桂西南早熟荔枝实生资源进行遗传多
样性的研究,10 条 ISSR 引物多态性条带比率为 83.
59%,与采用 ISSR分子标记对李(81. 3%)、南丰蜜
橘(82. 35%)、山楂(86. 4%)、杧果(87. 25%)等所
得平均多态性条带比率相近(王进等,2008;吕荣军
等,2009;代红艳等,2008;余贤美等,2007) ,高于杨
荣萍等(2007)利用 RAPD 分子标记石榴的多态性
条带比率 72. 07%。研究表明,ISSR 标记技术能较
好地揭示材料间的遗传变异,可用于分析该早熟实
生资源的遗传多样性和亲缘关系,为资源的保存、测
定和良种培育提供依据。
从分子水平来说,遗传距离的变幅越大,表明其
遗传分化越大,遗传多样性越高,遗传背景越复杂,
且该物种存在历史越长远(Martins et al.,2003)。
桂西南早熟实生荔枝资源遗传相似性系数变化范围
在 0. 64 ~ 0. 95 之间,遗传多样性比较丰富,其中这
也与沈庆庆等(2011)通过对桂西南早熟荔枝实生
资源的植物学性状分析得到的结果一致。同时也说
明,物种的遗传多样性水平体现在不同的层次上,要
通过多种方法,从不同层次上研究分析,才能比较准
确地评价物种的遗传多样性水平。
研究还发现,早熟栽培品种在遗传上有较大差
异,但与部分德保县的早熟荔枝实生单株亲缘关系
较近。另外,在其它 3 个类群中,早熟荔枝实生单株
并非以县域为界限进行聚类,原因是部分早熟荔枝
实生资源分布在县与县交界的地带,也说明不同县
域之间的早熟荔枝相互传播繁殖,己有相邻县域之
间的近距离传播(如田东县和田阳县) ,也有较远距
离的传播(如大化县和天等县)。
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