全 文 ：基金项目:北京市优秀人才项目资助(20042D0502101);北京农学院三项基金项目资助;北京市属市管高校人才强教计划项目资助
作者简介:曹庆芹 ,女 ,博士 ,讲师 , ＊通讯作者。 收稿日期:2007-04-27
分子标记在栗属植物中的应用
曹庆芹 1 甄 贞 2 姜 洁1 刘玉芬 1 秦 岭2＊
(1北京农学院生物技术系 ,北京 102206;2北京农学院植物科学技术系 ,北京 102206)
摘 要:本文概述了分子标记在栗属植物中的研究进展 , 阐述了包括同工酶标记 、RAPD标记 、AFLP标记 、SSR标记等
分子标记技术在栗属植物遗传多样性 、系统发育和居群结构分析等方面的应用。
关键词:栗属植物;分子标记;研究进展
中图分类号 Q341 文献标识码 B 文章编号 1007-7731(2007)11-33-02
ApplicationofMolecularMarkersinCastanea
CaoQingqin1 ZhenZhen2 JiangJie1 LiuYufen1 QinLing1＊ (1DepartmentofPlantScienceandTechnology;
2DepartmentofBiotechnology, BeijingAgriculturalColege, Beijing102206, China)
Abstract:ThispapersummarizesthedevelopmentbasedonmolecularmarkersinCastaneagenus.Applicationsforgenetic
diversity, phylogenicrelationshipandpopulationstructureofCastaneaplants, includingisoenzymes, RAPD, AFLP, SSR
markerswhichhavebeenintroducedinpresentpaper.Thisreviewwillpromotetheresearch, utilizationandpreservationof
Castancegermplasm.
Keywords:Castanea;molecularmarker;development
山毛榉科(Fagaceae)栗属(Castanea)植物共有 7个
种 ,广泛分布于欧洲 、亚洲及北美洲大陆的温带广阔地域
(Johnson, 1988)。有 4个种分布在亚洲 ,板栗 (Castanea
molisimaBlume)、茅栗 (CastaneaseguiniDode)和锥栗
(CastaneahenryiRehd.etWils)为我国特有种;日本栗
(CastaneacrenataSieb.EtZucc)分布在日本及朝鲜半岛。
美洲栗(CastaneadentataBorkh)和美洲矮榛栗(Castanea
pumilaMil.)分布于北美洲。欧洲栗(C.sativaMil)是欧
洲大陆唯一一种栗属植物 。近年来 ,同工酶 、AFLP、SSR
等标记在栗属植物遗传多样性 、自然群体的分化水平 、遗
传图谱构建等方面有重要进展 ,本文对此进行了总结。
1 栗属植物同工酶研究
同工酶作为基因的表达产物被广泛应用于栗属植物
研究中。我国研究学者对栗属资源尤其是我国特有栗属
植物的群体结构 、多样性评价和起源进化等方面进行了大
量研究。莽草酸脱氢酶(SKD)是莽草酸途径的关键性酶 ,
李作洲和黄宏文(2004)的研究表明莽草酸脱氢酶有作为
抗性辅助选择遗传标记的潜力 ,在回交育种拯救美洲栗计
划中具有潜在的应用价值 。板栗 、茅栗和锥栗为我国栗属
特有种 ,郎萍和黄宏文(1999)对这 3个特有种的 30个居
群 , 12个酶系统的 20个位点进行了遗传多样性与遗传结
构分析 ,结果表明:中国板栗在种和居群水平都具有较茅
栗 、锥栗高的遗传多样性 ,尤以长江流域居群表现显著 ,揭
示了长江流域的神农架及周边地区为中国板栗的遗传多
样性中心 。暴朝霞和黄宏文(2002)对 89个板栗品种应用
9个酶系统的 15个同工酶位点的研究结果表明 ,我国板
栗主要产区遗传多样性较高。
欧洲学者应用同工酶系统针对欧洲栗的遗传多样性
和居群遗传学开展了研究 。Vilani等(1991)对分布于意
大利 、法国和土耳其的欧洲栗野生居群 、同类群的遗传多
样性进行了研究 ,并计算出了不同居群间的遗传距离 ,明
确了欧洲栗的次生起源和遗传多样性中心为东土耳其 。
利用 5个同工酶系统对西班牙西北部到南部种植的欧洲
栗亲缘关系进行研究 ,结果表明西班牙西北部地区欧洲栗
品种的遗传多样性较其东南部地区的品种更加丰富
(Ramos-Cabrer等 , 2005)。
2 RAPD标记在栗属植物中的应用
RAPD标记在栗属植物研究中 ,主要用于亲缘关系鉴
定与品种遗传多样性分析的研究。杨剑等(2004)对中国
栗属特有种板栗 、茅栗 、锥栗进行了 RAPD分析 ,结果表明
板栗与茅栗的亲缘关系较近 ,两者与锥栗的亲缘关系相对
较远 ,并且可以利用特异的多态性 RAPD片段来区分板
栗 、茅栗和锥栗这 3个种(沈永宝等 , 2004)。在中国特有
种锥栗中 ,雷日平等(2002)利用 RAPD标记分析了锥栗各
品种的遗传距离 ,发现福建建瓯锥栗的遗传多样性较低
(沈永宝等 , 2004)。在板栗中 ,高捍东和黄宝龙(2001)应
用 RAPD分子标记手段 ,研究板栗品种的遗传多样性 ,建
立了板栗品种 RAPD标记的标准程序以及板栗品种的
DNA指纹数据库 ,并为板栗品种鉴别提供了准确 、可靠的
标准方法(翁尧富等 , 2001;项 艳等 , 2003;张新叶和黄敏
仁 , 2004)。对欧洲栗的研究中 , Solar等(2005)利用形态
学标记和 RAPD标记 ,并应用 NTSYS软件中的 UPGMA方
法 ,对数据进行聚类分析 ,得到了欧洲栗的聚类分析图。
3 AFLP标记在栗属植物中的应用
33安徽农学通报 , AnhuiAgri.Sci.Bul.2007, 13(11):33-34
DOI :10.16377/j.cnki.issn1007-7731.2007.11.015
AFLP技术是基于 RFLP技术和 PCR技术的基础上 ,
通过限制性内切酶片段的不同长度检测 DNA多态性的一
种 DNA指纹技术 ,由于 AFLP标记多态性信息含量极其
丰富 ,被广泛的应用于栗属植物居群及品种遗传多样性的
研究。程丽莉等(2005)和周连第等(2006)首先建立和优
化了板栗 AFLP银染反应体系 ,得到了清晰的板栗 AFLP
指纹图谱。
在栗属植物中国特有种锥栗中 ,王峥峰等(2002)对锥
栗在 3个不同群落亚种群的遗传分化进行了研究。结果
说明:锥栗不同亚种群有不同的遗传多样性 ,种群间遗传
分化较大 。 Ovesna等 (2005)利用产生的 198条多态性
AFLP条带 ,区分了 24种板栗品种的基因型 ,证明了各品
种间存在遗传距离差异。同样 ,徐红梅(2004)利用 AFLP
技术对 45份板栗的遗传多样性和遗传结构进行了分析 ,
获得了带型丰富且清晰可辨的 DNA指纹图谱 ,并且证明
了板栗品种的遗传多样性较高 。板栗短雄花序是一种具
有优良性状的资源 ,徐月等(2006)利用 AFLP分子标记技
术对板栗短雄花序芽变及其母株进行了研究 ,结果表明短
雄花序芽变和对照个体之间的变异与遗传物质的改变相
关 ,其中的一些可能与雄花序变短的基因有关 。应用
AFLP和 RAPD方法对欧洲栗遗传多样性研究中 ,试验结
果表明 2种方法之间具有高度相关性 ,结论相似(Abdelh-
amid等 , 2004)。 AFLP标记还可以用于连锁图谱的构建。
在原有构建的中国板栗 ×日本栗遗传图谱基础上 , Sisco
等(2005)新添加了 275个 AFLP标记 、24个 SSR标记和
5SrDNA位点。其中 SSR标记 、5SrDNA位点和一个同功
酶标记可用于两个连锁图 ,即欧洲栗连锁图 、中国板栗 ×
日本栗连锁图的相关性分析。
4 SSR标记在栗属植物中的应用
SSR标记技术是一种基于核基因组微卫星的共显性
标记 ,具有重复性较好 、高效 、操作简便等特点 ,适用于种
属或种内遗传多样性和自然群体的分化水平的研究。
Ramos-Cabrer等(2006)利用 10个微卫星位点用于研究
210个欧洲栗品种的亲缘关系 ,共产生 73个等位基因 ,微
卫星的研究结果肯定了西班牙欧洲栗遗传多样性丰富。
来自西班牙北部的品种亲缘关系近 ,可能起源于 Parede,
而来自 Tenerife的品种可能起源于东部的 Andalucia。 Tan-
aka等(2005)的研究结果表明日本北部地区 7个区域的 6
个日本栗天然群体的遗传多样性非常丰富 ,这 6个天然群
体可以分成 3个进化枝。为探讨植物自然居群内遗传变
异的分布特征及其形成机制 ,王英等(2006)采用微卫星标
记对茅栗随机大居群以及其中各亚居群的遗传结构进行
了空间自相关分析 ,研究结果有助于进一步了解植物随机
大居群的进化历史和生态过程 ,同时也为栗属植物中国特
有种的保育策略提供了科学依据。
SSR技术分析中最关键的步骤是获取有效的 SSR引
物 ,设计合成新的 SSR位点和近缘物种的 SSR位点均可
应用在栗属植物分类学的研究中。在中国特有栗属植物
中 ,肖正东等(2005)运用富集技术构建富集中国栗微卫星
的基因组文库 ,从富集(AC)n微卫星的基因组文库中筛
选出的 10个微卫星中设计出 5对引物 ,使用安徽省的 14
个板栗品种分析这 5个 SSR位点的多态性 ,并利用微卫星
数据进行聚类分析 ,把 14个品种分为 2个类群 ,聚类结果
与品种来源基本一致。其研究结果还发现(AC)n微卫星
的高多态性在板栗遗传图构建和品种指纹分析方面具有
优越性 。Boccacci等(2004)利用来自于橡木的 52对 SSR
引物对 5个欧洲栗品种进行扩增 ,产生了 28个扩增位点 ,
并利用 12个多态性位点建立了 12种欧洲栗的指纹图谱 。
结果证明:从橡树中获得的 SSR标记引物可应用于栗属植
物指纹图谱的建立和遗传多样性的研究。同样 , Bare-
neche等(2004)将槲属和栗属植物的 SSR引物相互应用 ,
发现同样适用 ,均有特异条带出现。
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