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西河柳种质遗传多样性的ISSR分析



全 文 :第35卷第4期
2016年8月
中 国 海 洋 药 物
CHINESE JOURNAL OF MARINE DRUGS
Vol.35 No.4
August,2016
西河柳种质遗传多样性的ISSR分析△

孙稚颖,周凤琴*
(山东中医药大学 药学院,山东 济南250355)
摘 要:目的 应用ISSR-PCR标记技术研究中药材西河柳基原植物柽柳及其近缘种的亲缘关系和遗传多样
性,为西河柳药材鉴定和育种提供参考。方法 对柽柳7个居群以及甘蒙柽柳、多枝柽柳及购自药材市场西河
柳共11个样本进行ISSR-PCR分析,采用NTSYS-pc软件计算柽柳各居群及近缘种间的Jaccard遗传相似系
数,按非加权配对算术平均法(UPGMA)建立所研究类群的系统聚类图。结果14条引物扩增出106个条
带,其中多态带为83条,占总扩增条带数的78.3%。从聚类分析图可以看出,柽柳不同居群样本首先聚在一
起,表明是一自然物种;甘蒙柽柳与柽柳具有较近的亲缘关系。研究还表明目前商品市场西河柳药材来源较
混乱。结论ISSR标记可以为西河柳原植物及其近缘种的种质资源鉴定、遗传关系分析及栽培育种提供分子
生物学依据。
关键词:西河柳;柽柳;ISSR;种质资源;遗传多样性
中图分类号:R931   文献标志码:A   文章编号:1002-3461(2016)04-060-05
ISSR analysis on genetic diversity of the germplasm of Tamaricis Cacumen
SUN Zhi-ying,ZHOU Feng-qin*
(Colege of Chinese Medicine,Shandong University of Traditional Chinese Medicine,Jinan 250355,China)
Abstract:Objective To study the genetic diversity and genetic relationship of the botanical origin of
Tamaricis Cacumen and its related species by ISSR-PCR marker technique,and provide reference for
the identification and breeding of Tamaricis Cacumen.Methods Seven populations of Tamarix chinensis
Lour.and four samples of Tamarixincluding T.austromongolica Nakai,T.ramosissma Ledeb and
Tamaricis Cacumen bought from medicine markets were studied by ISSR-PCR markers.The Jaccard co-
efficient was worked out by using NTSYS-pc software,and a cluster dendrogram of different samples
was established based on unweighed pair-group method with arithmetic mean(UPGMA).Results 14
ISSR primers generated 106loci of which 83loci were polymorphic.The average percentage of poly-
morphic bands(PPB)was 78.3 %.In the cluster dendrogram,the seven populations of Tamarix
chinensis could be clustered together which showed Tamarix chinensis was a natural species;T.aus-
tromongolica was closer to T.chinensis.The study also showed that the botanical origin of Tamaricis
Cacumen was complex in medicinal market at present.Conclusion ISSR method was suitable for germ-
plasm identification,genetic diversity analysis of the botanical origin of Tamaricis Cacumen and its re-
lated species,thus providing a theoretical foundation for the cultivation and breeding of Tamaricis Cacu-
men.
Key words:Tamaricis Cacumen;Tamarix chinensis;ISSR;germplasm;genetic diversity
* △基金项目:国家高技术研究发展计划项目(2013AA093001);山东省高等学校科技计划项目(J12LM05)资助
 作者简介:孙稚颖(1971-),女,博士,副教授,从事药用植物资源与鉴定工作。
*通讯作者:周凤琴,女,教授。E-mail:zfq_sdzy@163.com
  收稿日期:2015-12-26
DOI:10.13400/j.cnki.cjmd.2016.04.011
4期 孙稚颖,等:西河柳种质遗传多样性的ISSR分析 61 
  中药材西河柳具有发表透疹,祛风除湿的功
效,现代药理研究表明还具有抑菌、止咳、解热镇
痛、抗氧化、保肝、抗肿瘤等作用[1]。据中国药典
(2015年版)[2],其来源为柽柳科植物柽柳(Tama-
rix chinensis Lour.)的干燥细嫩枝叶。除药用外,
柽柳因其具有抗盐、抗旱、耐水湿的生物学特
性[3],是极有推广价值的盐碱地、沿海滩涂沙荒地
造林绿化的树种之一[4],因而具有显著的生态学
作用。柽柳分布很广,但保存较好、较大的群体并
不多见,目前在黄河三角洲地区发现了成片的、人
为破坏较少的大面积天然群体。同时,同属的多
枝柽柳在该区也有大量分布。国内外对柽柳属植
物的生物学特征及种群生态的研究较多,内容涉
及资源分布、森林培育、种群生态、生理和生物学
等各个方面[5-9]。但关于柽柳或其同属植物的遗
传多样性研究仅有零星报道[10-11]。
简单重复序列间扩增(ISSR)是Zietkiewicz
等[12]在1994年提出的1种DNA分子标记,该标
记具有较长的引物序列,退火温度高,表现出较好
的稳定性,且结合位点丰富,可以检测到基因组中
多个位点的差异,能够揭示出比限制性片段长度
多态 性 (RFLP)、随 机 引 物 扩 增 多 态 DNA
(RAPD)、SSR 更多的多态性信息[13]。该标记已
经应用于莪术、栝楼、石斛、丹参[14-16]等多种药用
植物遗传多样性与亲缘关系的研究,并取得了较
好的成效。本文选用ISSR 标记技术研究了柽柳
群体及其相关物种在DNA水平上的差异,分析了
其种质资源遗传多样性,旨为西河柳药材种质资
源鉴定、亲缘关系分析、育种及资源合理开发利用
提供参考。
1 材料和方法
1.1 材料
野外采集实验样品新鲜嫩枝叶(除2份西河
柳药材购自药材市场),硅胶干燥保存备用。供试
样品来源见表1,全部由山东中医药大学周凤琴教
授鉴定。
表1 实验材料及来源
Table 1 Source of materials
编号 代码 类群 拉丁名 采集地
1 CL1 柽柳1  Tamarix chinensis 山东省东营市河口区
2 CL2 柽柳2  T.chinensis 山东省东营市河口区
3 MC1 密柽1  T.chinensis 山东省东营市
4 MC2 密柽2  T.chinensis 山东省东营市
5 MC4 密柽4  T.chinensis 山东省东营市
6 GM 甘蒙柽柳 T.austromongolica 山东东营盐生植物种质园
7 DZ 多枝柽柳 T.ramosissma 山东省东营市河口区
8 MC5 密柽5  T.chinensis 山东省东营市
9 XH 西河柳1  Tamaricis Cacumen 河北安国药材市场(产于河北)
10 MC3 密柽3  T.chinensis 山东省东营市
11 XCL 西河柳2  Tamaricis Cacumen 安徽亳州药材市场(产于新疆)
1.2 仪器和试剂
混合型震荡碾磨仪(Retsch MM400)、小型台
式离心机(Sigma-1-14型,Germany)、数显恒温水
浴锅(HH-2型,国华电器有限公司)、PCR 仪
(BIORAD PTC 0200,Mexico)、电泳仪(DYYⅢ型
电泳仪,北京六一仪器厂)、凝胶紫外成像系统
(BIORAD)、SANYO制冰机(ICE MAKER SIM-
F140型)。
dNTP、TaqDNA聚合酶(北京赛百盛)、引物
(参照加拿大哥伦比亚大学 UBC公司2006年公
布的ISSR 引物序列,由上海 Sangon合成)、
DL2000Marker(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
取样约20mg,液氮研磨后,利用植物 DNA
提取试剂盒(天根生物技术公司)提取总DNA。
1.4 PCR扩增及产物检测
反应体系包括模板DNA 1.0μL(约30ng),
1.0μL primer(10μmol/L),2.5μL PCR Buffer
(10×)(Mg2+free),Mg2+ 2μL(25mmol/L),
dNTPs混合物2μL(2.5mmol/L),Taq DNA聚
合酶1.0U,最后加灭菌双蒸水至25μL体积。反
应程序:94℃5min;94℃0.5min,55℃1min,
72℃1.5min,35个循环后于72℃延伸10min,
62  中 国 海 洋 药 物 35卷
扩增完成后置于10℃保存。扩增产物于1.5%琼
脂糖(内含1μg/mL EB)凝胶电泳检测(5V/cm 1
~2h),用DL2000Marker作分子量标记,观察记
录结果,分析扩增谱带。
1.5 数据分析及品种的鉴定
每一条引物均重复扩增、电泳3次,选取稳定
清晰的条带进行统计分析。根据条带的迁移率及
其有无统计所有的二元数据,“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(Version 2.00)计算各品种间的Jaccard
遗传相似系数,按非加权配对算术平均法(UPG-
MA)建立各品种间的聚类图。
2 结果
2.1 ISSR扩增产物的多态性
从50个加拿大哥伦比亚大学(UBS)设计的
引物9#系列筛选出14个能扩增出清晰且具多态
性条带的引物,用以对11份样品材料进行扩增,
结果扩增出106个条带,其中多态带为83条,占
总扩增条带数的78.3%,表明所研究样本间具有
较丰富的遗传多态性,见表2。扩增条带长度范围
多集中在250~1 000bp。由于ISSR揭示的是基
因组DNA在酶切位点和其后的选择性碱基的变
异,所以不同引物的ISSR产物图谱不同;而同一
引物,不同供试材料间扩增带也不相同,从而直观
表现出供试样品之间在DNA水平上存在的差异
(见图1)。
图1 引物UBC811(左)、UBC836(右)扩增的ISSR带谱
Fig.1 ISSR bands amplified by primer UBC811(Left)and UBC836(Right)
1、CL1;2、CL2;3、MC1;4、MC2;5、MC4;6、GM;7、DZ;8、MC5;9、XH;10、MC3;11、XCL
表2 ISSR分析所用引物及其扩增结果
Table 2 Primers used for ISSR and amplified results
序号 引物 序列(5'→3') 位点数目 多态位点 多态性%
1 UBC808 (AG)8C  5  4  80 
2 UBC809 (AG)8G  5  2  40 
3 UBC811 (GA)8C  11  10  90.9
4 UBC812 (GA)8A  7  6  85.7
5 UBC827 (AC)8G  3  3  100 
6 UBC834 (AG)8YT  10  8  80 
7 UBC836 (AG)8YA  4  2  50 
8 UBC842 (GA)8YG  12  10  83.3
9 UBC855 (AC)8YT  6  5  83.3
10 UBC856 (AC)8YA  8  4  50 
11 UBC857 (AC)8YG  8  7  87.5
12 UBC868 (GGA)6 4  1  25 
13 UBC873 (GACA)4 14  11  78.6
14 UBC880 (GGAGA)3 8  8  100
4期 孙稚颖,等:西河柳种质遗传多样性的ISSR分析 63 
2.2 柽柳与近缘种不同类群的聚类分析
由聚类图(见图2)看出,多枝柽柳、从河北安
国市场所购西河柳药材与柽柳、密柽、甘蒙柽柳以
及新疆产柽柳相差很远,在遗传相似系数为0.55
处即分开。来自山东东营不同居群的柽柳与密柽
首先聚在一起,表明亲缘关系较近。在遗传相似
系数为0.76处,各样本被分为4组,第一组包括柽
柳与密柽不同居群样本;第二组为甘蒙柽柳;第三
组为购自安徽亳州药材市场的西河柳药材,产自
新疆;第四组包括多枝柽柳与购自河北安国药材
市场的药材西河柳样本。
图2 柽柳及其近缘种基于ISSR分析数据的聚类图
Fig.2 Cluster dendrogram of Tamarix chinensis and related species based on ISSR data
3 讨论
从本研究聚类图中可以明显看出,柽柳是1
个非常自然的物种,来自不同居群,形态上花枝有
疏密之分的样本,彼此都聚在了一起。甘蒙柽柳
曾经被认为是中国柽柳的异名[17]或独立的种[18],
基于分支分类结果并结合分子证据,张道远也认
为甘蒙柽柳是独立于中国柽柳的种[19]。从以上分
析可以看出,甘蒙柽柳与柽柳具有较近的亲缘关
系。本研究结果支持这一观点,两者是近缘种。
据中国药典记载,西河柳原植物为柽柳,但本
研究发现目前药材市场中西河柳药材来源较混
乱,在聚类图中,购自河北安国市场的西河柳药材
最先与多枝柽柳聚在一起,这表明,其来源很可能
就是多枝柽柳,而不是柽柳;购自安徽亳州药材市
场的西河柳药材,独立成一支,从本研究判断,其
原植物既不是柽柳,也不是多枝柽柳,因其产自新
疆,而新疆柽柳属植物种类丰富,所以其原植物尚
需进一步研究确定。柽柳属植物外形特征相似,
均为小型鳞片叶,加之花器官很小,极易天然杂
交,因而天然杂交种较多,变异多样,给分类造成
极大困难,所以在西河柳采收时,极易将同属其他
近缘物种采收混用,借助分子手段进行分析鉴定,
可以确保药材来源的真实可靠。另外,由于该属
植物混用做西河柳的现象比较常见,因而有必要
对柽柳与其同属多种植物的化学成分及药理药效
方面的差异进行深入研究分析。
遗传多样性是生物所携带遗传信息的总和,
是居群生存、发展和进化的基础[20]。黄河三角洲
滨海湿地是环渤海地区盐渍化面积最大、生态最
脆弱的地区,也是我国三大盐渍化地区之一,具有
含盐高、面积大、增长快的特点[21]。东营市河口区
是黄河三角洲的前沿城市,拥有柽柳林场面积6.4
万hm2,柽柳的分布对于该地区的生态环境具有
非常重要的生态学意义,但同时品种的选育改良
也是亟需的。从所研究的柽柳不同居群的7份样
本可以看出,不同样本间遗传相似系数不同,遗传
距离最近的为密柽1和密柽5,遗传相似系数为
0.963 9,而遗传距离最远的为密柽2与密柽4,遗
传相似度为0.810 8。ISSR作为一种分子标记,
能较好的反映物种之间的亲缘关系和柽柳不同居
群间的遗传多样性,因而既可以用于西河柳药材
真伪鉴定,也可以更好的指导柽柳种质资源的品
种选育与优质品种资源在地区间的推广种植。
64  中 国 海 洋 药 物 35卷
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