全 文 ：生物多样性　第 6 卷 , 第 1 期 , 1998 年 2 月
CHINESE BIODIVERSITY　6(1):37 ～ 41 , February , 1998
利用 RAPD技术对葱属品种遗传关系的分析①
孟祥栋　马　红　张卫华
(山东农业大学园艺系, 　泰安　271018)
摘　要　利用随机扩增多态性 DNA(RAPD)技术分析了我国栽培的几个主要葱属品种。所用的 20 个
引物 ,有 11个能扩增出重现性好且稳定的谱带 , 10 个品种共扩增出 102 条带 ,其中 68 条具多态性。根
据 DNA 谱带计算的 10 个品种相似系数范围为 0.571～ 0.947。对10 个品种的 UPGMA聚类分析表明 ,
章丘大葱(Allium fistulosum var.gigantum cv.Zhangqiu Welsh onion)、天津五叶齐(A.fistulosum var.
gigantum cv.T ianjin Wuyeqi Welsh onion)、上海分葱(A.fistulosum var.caepitosum cv.Shanghai Spring
onion)、南京冬葱(A .fistulosum var.caepitosum cv.Nanjing Winter onion)和韩国大葱(A.f istulosum
var .gigantum cv.Korea Welsh onion)关系较近。根据聚类结果 ,将章丘大葱 、天津五叶齐 、上海分葱 、南
京冬葱 、韩国大葱 、细香葱(A .schoenoprasum)以及楼葱(A .f istulosum var.v iviparum)归为葱组;而将
胡葱(A.ascalonicum)、洋葱(A.cepa)及洋葱和大葱的杂交种归为洋葱组。最后根据 RAPD标记 , 讨论
了各品种之间的亲缘关系。
关键词　RAPD , 葱属 , 遗传关系
The analysis of genetic relationship among some Allium cultivars determined by RAPD markers /MENG Xi-
ang-Dong ,MA Hong , ZHANGWei-Hua
Abstract　Nine cultivars belonging to four species and one hybrid of Allium commonly cultivated in China
w ere analyzed by RAPD markers to determine their genetic rela tionship.Of the 20 decamer nucleotide primers
screened , 11 showed consistent banding patterns and amplification and produced 102 bands with 68 po lymor-
phic.The similar indices among the ma terials ranged from 0.571 to 0.947.A .fistulosum var.gigantum
cv.Zhangqiu Welsh onion , A.fistulosum var.gigantum cv.T ianjin Wuyeqi Welsh onion , A .f istulosum
var.caepitosum cv.Shanghai Spring onion and A.fistulosum var.caepitosum cv.Nanjing Winter onion
(Spring onion)had the highest similar indices of 0.947 and 0.942 respectively.Relationship between the cul-
tiv ars determined by UPGMA cluster analysis demonstrated Zhangqiu Welsh onion , Tianjin Wuyeqi Welsh o-
nion , Shanghai Spring onion and Nanjing W inter onion w ere clustered together respectively.The two Welsh
onion cultivars , two Spring onion cultiv ars and Welsh onion from Korea were clustered very closely.A.
schoenoprasum and A.fistulosum var.viviparum were subclustered fur ther in the group of A .fistulosum ,
including A.f istulosum , A .schoenoprasum , A .ascalonicum and A .cepa were clustered together.The
hybrid of Zhangqiu Welsh onion ×A.cepa was clustered very closely with A.ascalonicum and A .cepa ,
but clustered w ith the group of A .fistulosum with the fur thest linkage distance.A.ascalonicum and A.
cepa could be included in the g roup of A.cepa.The taxonomy of Allium was discussed on the basis of
RAPD markers.
Key words　　RAPD , Allium , genetic rela tionship
Author s address　　Depar tment of Horticulture , Shandong Ag ricultural Univ ersity , Taian　271018
葱属(Allium)蔬菜在人们生活中占有重要地位。我国栽培的主要葱属蔬菜有大葱(A .f istu-
losum var.gigantum)、分葱(A .f istulosum var.caepitosum)、洋葱(A .cepa)、胡葱(A .
① 收稿日期:1996-10-15;接受日期:1997-06-20
本研究由国家教委留学回国人员启动基金和山东农业大学科学基金资助
ascalonicum)、细香葱(A .schoenoprasum)和楼葱(A.f istulosum var.viv iparum)等 。由于葱属
蔬菜的异花授粉特性 ,以及长期引种 、选择的结果 ,常出现同名异种或同种异名的问题 ,加之以往对
葱属亲缘关系的确定主要是根据外观形态 、生殖特性及染色体核型等来进行 ,且结果不一致 ,这些
都给准确进行葱属种质资源的筛选 、鉴定和利用带来了困难[ 1] 。
RAPD技术是以 DNA为模版 ,利用10个核苷酸随机引物进行 PCR反应 ,扩增的DNA产物经
琼脂糖电泳而将 DNA谱带显示出来 ,从而在 DNA水平上进行不同生物的特性描述和鉴定 。该方
法具有操作方便 、迅速 ,不受取样环境 、时间 、器官限制且准确性高等优点 ,被广泛用于植物种属的
鉴定和分类[ 2 ～ 4] 。本研究的目的是利用 RAPD技术分析我国栽培较普遍的一些葱属品种 ,探索利
用该技术对葱属品种进行鉴定和遗传关系分析的可行性 ,为更好地研究和利用种质资源奠定基础 。
1　　材料与方法
1.1　实验材料
选用较有代表性的 9个葱属品种及 1个大葱和洋葱的杂交种为试材。它们均取自山东农业大
学园艺系葱品种资源圃。材料名称及来源见表 1。
表 1　实验选用的葱属品种及来源
Table 1　Cultivars of Allium and their origin in this study
编号
No.中文名Chinese name 种和栽培种名称Name of species and cultivars 来源　　Origin　　
1 胡葱 Allium .ascalonicum 广州 Guangzhou
2 上海分葱 A.fistulosum var.caepitosum cv.Shanghai 　　　　Spring onion 上海 Shanghai
3 南京冬葱 A.f istulosum var.caepitosum cv.Nanjing winter　　onion 南京 Nanjing
4 楼葱 A.f istulosum var.v iv iparum 中国农科院蔬菜所 I nst.
of Vegetable Sci., CAAS
5 细香葱 A.schoenoprasum 德国 Germany
6 洋葱 A.cepa 山东农大
Shandong Agric.Univ.
7 章丘大葱×洋葱 A.f istulosum var.gigantum cv.Zhangqiu Welsh　　onion×A .cepa 山东农大Shandong Agric.Univ.
8 韩国大葱 A.f istulosum var.gigantum cv.Korea Welsh　　onion 韩国 Korea
9 章丘大葱 A.fistulosum var.gigantum cv.Zhangqiu Welsh　　onion 山东泰安 Taian , Shandong
10 天津五叶齐 A.f istulosum var.gigantum cv.T ianjin Wuyeqi　　Welsh onion. 天津 Tianjin
1.2　DNA 提取方法
从每一品种多个个体中取幼叶 2 g 提取 DNA ,参考 Oard等人[ 5]方法 。样品加液氮磨细 ,加 10
ml提取液(100 mmol/L T ris-HCl pH 8.0 , 50 mmol/L EDTA , 500 mmol/L NaCl , 10 mmol/ L β-巯
基乙醇)混匀 ,60℃水浴保温 30 min;加等体积氯仿∶异戊醇(24∶1)混匀 ,于 3000 rpm 离心 15 min;
取上清液并加 2/3体积冷异丙醇混匀 ,于 10 000 rpm ,4℃离心 10 min;用 70%和 95%乙醇分别洗
沉淀 1次 ,干燥后加 500μl TE溶解 DNA ,并加 3 μl RNase(去 DNase ,10μg/μl), 37℃保温 30 min;
再用重蒸酚/氯仿∶异戊醇(24∶1)提取 1次。最后用 500 μl TE 溶解干燥 DNA。测定提取 DNA的
OD 280 nm 和 OD 260 nm 值 ,并结合琼脂糖凝胶电泳来判断 DNA 的含量与质量 ,根据 DNA 浓度
将其稀释成 30 ng/μl ,用于 PCR反应 。
38 生　物　多　样　性　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 6卷
1.3　PCR反应条件
20个引物为美国 Operon公司产品 ,引物序列见表 2。dN TP 为 Sigma 公司产品 , Taq 酶为华
美公司产品 。反应体积为 20 μl ,其中包括 10 mmol/ L T ris-HCl(pH 8.3), 50 mmol/L KCl , 1.5
mmol/L MgCl2 , 100 μmol/ L dN TP ,0.2 μmol/L 引物 , DNA 模板 30 ng ,1.5 u Taq 酶。PCR反应在
PTC-100型DNA扩增仪中进行。反应程序为 94℃30 s ,36℃40 s ,72℃1 min , 44个循环 ,最后 72℃
延伸 3 min。
表 2　实验所用的引物及序列
Table 2　P rimers used in this study and their sequences
引物
Primer No.
序列
Sequence
引物
P rimer No.
序列
Sequence
引物
Primer No.
序列
Sequence
OPH01 GGTCGGAGAA OPH02 TCGGACGTGA OPH03 AGACGTCCAC
OPH04 GGAAGTCGCC OPH05 AGTCGTCCCC OPH06 ACGCATCGTG
OPH07 CTGCATCGTG OPH08 GAAACACCCC OPH09 TGTAGCTGGG
OPH10 CCTACGTCAG OPH11 C TTCCGCAGT OPH12 ACGCGCATGT
OPH13 GACGCCACAC OPH14 ACCAGGTTGG OPH15 AATGGCGCAG
OPH16 TCTCAGCTGG OPH17 CACTCTCCTC OPH18 GAATCGGCCA
OPH19 CTGACCAGCC OPH20 GGGAGACATC
引物 OPH01 , OPH05 , OPH07 , OPH09 , OPH11 , OPH12 ,OPH13 ,OPH15 ,OPH16 ,OPH 17 , OPH18的扩增结果用于遗传关系分析
The amplif ied results of primer OPH01 , OPH05 , OPH07 , OPH09 , OPH11 , OPH12 , OPH13 , OPH15 , OPH16 , OPH17 , OPH18 w ere
used for the analysis of Al lium genetic relation
PCR产物经 1.2%琼脂糖凝胶电泳分离并经溴化乙锭染色后 ,在紫外灯下观察 、照相。每个反
应重复 2次以上 ,选择重现性好且稳定的扩增反应和谱带 ,将 10个品种 11个引物扩增的结果进行
统计分析。每条 DNA谱带作为 1个单位 ,如果有带则定为 1 ,没有带则定为 0 。根据公式 F =
(2X 1 , 2/ X 1 +X 2)×100%[ 6] 计算不同品种之间的相似系数 ,其中 F 表示相似系数 , X 1 ,2 为品种 1
和品种 2共同具有的分子量相同的 DNA谱带数 , X 1为品种 1的 DNA扩增谱带数 , X 2为品种 2的
DNA扩增谱带数。各品种之间的遗传距离 P =1-F 。根据遗传距离并利用STATSOFT 软件进行
各品种间 UPGMA(unw eighted pair-g roup method w ith arithmetic mean)聚类分析 。
2　　结果与讨论
2.1　DNA 扩增结果
选用的 20个引物 ,有 11个能扩增出具有重现性且稳定清晰的 DNA 谱带 , 11 个引物对 10个
品种扩增 DNA谱带总数为 102条(表 3),扩增谱带分子量在 200 bp到 3300 bp之间 。图 1列出了
引物 OPHO9 、OPH13的 DNA 扩增图谱 。
表 3　10个葱属品种 11 个引物的扩增谱带
Table 3　RAPD products of 11 primers of the 10 species
总谱带数
Total bands
具多态性谱带数
Polymorphic bands
无多态性谱带数
Monomorphic bands
每个引物扩增谱带数
Bands per primer
102 68 34 9.3
2.2　遗传关系分析
根据 DNA 扩增结果计算各品种间相似系数 ,其分布范围从 57.1%到 94.7 %(表 4)。其
中章丘大葱和天津五叶齐 、上海分葱和南京冬葱彼此之间相似系数最大 ,分别为94.7%和 94.
2%,这 2对品种有彼此最相似的基因型 ,而外部形态观察也与之相吻合 。这 2对品种分别是目前
生产上普遍栽培的大葱和分葱品种 。
39第 1期　　　　　　　　　　　孟祥栋等:利用 RAPD技术对葱属品种遗传关系的分析
　　　　　　　　　　图 1　10 个葱属品种的 RAPD产物图谱
Fig.1　RAPD products of some primers w ith the 10 Allium cultiv ars
　　M =λDNA/HindIII　1～ 10=品种 1～ 10 , No.1～ 10
表 4　10个葱属品种的相似系数与遗传距离(×100)
Table 4　Similarity index(×100)and genetic distance(×100)of 10 cultiv ars from Allium
品种　　Cultivars
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
1 -- 77.0 73.1 67.2 71.2 86.3 85.7 73.1 74.2 77.7
2 23.0 -- 94.2 80.0 85.7 62.9 76.4 91.7 89.1 92.7
3 26.9 5.80 -- 80.7 86.7 62.4 77.8 94.1 91.5 94.1
4 32.8 20.0 19.3 -- 77.2 57.1 73.8 82.5 85.2 83.5
5 28.8 14.3 13.3 22.8 -- 61.8 74.1 85.0 82.1 85.2
6 13.3 37.1 37.6 42.9 38.2 -- 81.2 60.8 63.4 63.2
7 14.3 23.6 22.2 26.2 25.9 18.8 -- 78.5 80.4 80.0
8 26.9 8.30 5.90 17.5 15.0 39.2 21.5 -- 93.2 92.6
9 25.8 10.9 9.50 14.8 17.9 36.6 19.6 6.80 -- 94.7
10 23.3 7.30 5.90 16.5 14.8 36.8 20.0 7.40 5.30 --
在“ --”上方的数据为相似系数 ,下方为遗传距离
The data above ” --”were similar indices and below were genetic distance
图 2　根据 RAPD标记而做出的 10 个葱属品种的 UP-
GMA聚类图
Fig.2 　T ree diagram for 10 Allium cultiv ars resulting
from UPGMA cluster of g enetic distances derived
from RAPD marker scores
　　由遗传距离而获得的 UPGMA 聚类分析图
(图 2)表明 ,不同品种之间聚合程度差异较大 ,
目前分类中将章丘大葱和天津五叶齐 ,上海分葱
和南京冬葱分别定为葱种的大葱变种和分葱变
种[ 1] , 与本研究的聚类结果一致 ,而韩国大葱则
可能是介于大葱和分葱变种之间的一种类型 。
细香葱在分类上是葱属的一个种[ 1] , 这与本研
究中细香葱不能与葱种品种聚在一起的结果一
致 。根据 RAPD标记进行的遗传距离聚类分析 ,
楼葱次于细香葱与葱种相聚 ,这与分类上楼葱是
大葱的变种不一致 。这一问题有待于进一步研
究 。
胡葱和洋葱聚类在一起 ,这表明虽然两者在
分类上属两个不同的种 ,但亲缘关系仍很近 ,而且两者与大葱和洋葱的杂种关系也较近 ,这与“胡葱
亲缘关系与大葱相近”的结论不一致[ 1] 。但与将胡葱与洋葱归为一类的结果相似[ 4] 。综合 10个
40 生　物　多　样　性　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 6卷
品种材料的聚类分析结果 ,胡葱 、洋葱及大葱和洋葱的杂种可归为一组;而大葱中的章丘大葱和天
津五叶齐 、分葱中的上海分葱和南京冬葱 、韩国大葱以及细香葱 、楼葱则可归另一组 。这与将前者
归为洋葱组 、后者归为葱组栽培植物的划分结果一致[ 1] 。
根据 RAPD标记的聚类结果 ,大葱和洋葱的杂种与洋葱关系较近而与葱组关系较远 ,胡葱与
洋葱的关系非常近而与葱组关系较远 ,而胡葱的形态特征介于洋葱与大葱之间 。此外 ,目前仍未发
现胡葱野生种 ,其次生分布中心为地中海地区;而洋葱的起源中心在阿富汗 ,次生分布中心在地中
海沿岸 ,葱的起源中心在中国西北 、北部 、中亚 、西伯利亚[ 1] 。因此 ,根据这些结果 , 初步推断胡葱
可能是洋葱与大葱的杂交后代逐渐进化来的 。
综上所述 ,利用 RAPD标记能够在 DNA 水平上进行不同品种之间关系的分析 , 而且方法简
便 、迅速。通过大量重复及对有代表性样品的系统分析 ,可以在分子水平上进行植物品种的鉴定和
亲缘关系分析 ,为准确地进行植物种质资源的鉴定 、筛选和利用提供依据。
致谢　张启沛先生提供试材并提出指导意见 ,特此感谢 。
参　考　文　献
1　张启沛.葱.见:周长久(主编), 蔬菜种质资源概论 ,北京:北京农业大学出版社 , 1995 , 192～ 210
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