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本文作者:歐陽冬梅1劉凰1徐金星2劉春華2鄒東旺1楊良波2唐記平1謝克強1作者單位:1.江西廣昌縣白蓮產業發展局2.廣昌縣白蓮科學研究所
我國是蓮的原產地之一,蓮在我國不僅栽培歷史悠久,而且分布廣泛,且是最具特色、栽培面積最大、品種資源最豐富的水生經濟作物[1]。迄今為止,中國擁有花蓮品種資源800多個[2],藕蓮品種和子蓮品種資源分別數十個。蓮是常異花授粉植物,不同品種間的基因交流很容易通過昆蟲的授粉來完成,導致品種間遺傳資源的混合和品種內的遺傳差異較大[3]。目前,我國蓮同種異名現象時有發生,同一地區品種單一化現象嚴重,大大增加了蓮栽培的風險性。為了避免這一現象,選取了40份代表性品種(材料)進行SRAP遺傳多樣性分析,以期明確它們的遺傳背景,探討全國各地主要傳統型品種與廣昌縣現有栽培品種的關系,從而為蓮品種選育提供理論依據。
1材料與方法
1.1試驗材料
試驗所用40份蓮品種(材料)為國內外蓮主要產區在20世紀初期廣泛應用于生產的優異材料。材料取自廣昌縣白蓮科學研究所博覽園內。這40份材料包括野生蓮、全國各地傳統品種、廣昌縣現栽培品種和花蓮品種,材料詳細信息見表1。
1.2樣品制備
采集蓮幼嫩葉片置于塑料袋中(自封袋),再加入變色硅膠,搖動使葉片與硅膠充分均勻接觸。一般來說,硅膠與葉片質量比應為10∶1,以保證葉片在12h內干燥,一旦發現硅膠從深藍變為粉紅,及時更換硅膠,干燥的葉片材料在室溫下保存即可。
1.3DNA的提取
選取上述硅膠干燥的葉片30mg,用液氮磨成粉狀,再用DNA提取試劑盒提取植物基因組DNA。DNA質量檢測用1%的瓊脂糖凝膠進行,電泳緩沖液為0.5×TBE,電壓100V,電泳30min。
1.4SRAP分析
PCR擴增反應總體積為15μL,反應混合液中包括:50ng/μLDNA模板1μL,10×PCRbuffer1.5μL,10mmol/LdNTPs0.6μL,10mmol/L上下游引物各0.5μL,2U/μLTaqDNA聚合酶0.5μL,不足部分用無菌水補充。PCR擴增反應程序為95℃5min;95℃1min,35℃1min,72℃1min,5個循環;95℃1min,50℃1min,72℃1min,35個循環;72℃延伸10min,溫度降到4℃即完成擴增。擴增產物加上10μL的上樣緩沖液94℃預變性5min,采用6%的變性聚丙烯酰胺凝膠,0.5×TBE緩沖液,65W恒功率電泳1.5h。銀染檢測電泳結果。
1.5SRAP數據處理
對各蓮材料各引物擴增情況作統計,有帶記為無帶記為0,缺失記為2。作矩陣圖輸入計算機,應用平均距離法進行聚類分析,并采用NTSYS-pc(Version2.1)軟件處理,建立聚類圖。
2結果與分析
2.1多態性分析
從40對SRAP引物中篩選出11對擴增穩定、多態性適中的引物對這40份材料進行擴增,11對引物共擴增產生184條帶,平均每個引物對擴增出16.7條。其中多態性條帶127條,多態性頻率為69.0%。不同引物對多態性頻率差異較大,多態性頻率最高的為EM14+ME10和EM11+ME10,為100%,多態性頻率最低的為EM9+ME10,為52.6%(表2)。
2.2指紋圖譜的構建
以“0”“1”和“2”分別表示擴增的“有”、“無”和“缺失”,將11對多態性引物產生的127個多態性位點進行排序,形成一個數據距陣(表3),建立品種計算機化的DNA指紋,以區分供試品種(材料)。結果顯示,每一份種質都有自己獨特的指紋圖譜。
2.3聚類結果
根據這11對多態性引物的擴增結果,經NTSYS-pc聚類分析,得出品種(材料)間的聚類圖(圖1)。結果表明,各品種(材料)間相似系數在0.68~0.93。其中以雪湖貢蓮和馬當蓮的相似系數最大,為0.93,說明它們之間的遺傳差異很小。在相似系數為0.79的位置,可將參試品種分為三大類。第Ⅰ類包括大部分野生蓮品種和一個花蓮品種(桌上蓮);第Ⅱ類包括泰國野生蓮Ⅳ、Ⅵ,傳統子蓮品種和一個子蓮花蓮兼用品種(星空牡丹);第Ⅲ類為花蓮品種。另外,從聚類圖上還可以看出,各種質材料的聚類結果與地理位置有一定的聯系,來自同一個地方的種質除個別外(如泰國野生蓮Ⅳ和Ⅵ),大部分都聚在了一起。這反映出同一個地方的品種材料的親本可能相同或者相近,表明同一地區品種單一化程度較高。
3小結與討論
SRAP(特征序列擴增多態性),以全基因組為靶標,通過設計的引物對ORFs進行擴增,上游引物對外顯子進行特異性擴增,下游引物對內含子區域、啟動子區域進行特異擴增。與其他分子標記相比,該標記具有簡便、穩定、中等產率的特點,是一種較理想的分子標記[4,5]。本研究利用11對SRAP標記基本區分了40份蓮品種材料,證明了SRAP標記應用于蓮種質資源鑒定的可行性。雪湖貢蓮和馬當蓮相似系數為0.93,可能由于供試品種之間很相似,或是因為供試品種較多,而可用的SRAP引物有限,兩者的特異性條帶較少,使這兩個品種未能很好地分開。蓮在我國栽培歷史悠久,依據其利用目的已明顯演化為三大類群:子蓮、藕蓮和花蓮。在本研究中,40份蓮品種材料也分為三大類,與園藝學分類系統相吻合[6],說明蓮三大類型之間遺傳分化十分明顯。本研究中來自全國各地的野蓮材料表現為葉片厚實、花無或少量、不結實或瓣化,在農藝性狀上與藕蓮極其相似,生產上習慣將它們劃分為藕蓮品種,泰國野生蓮Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅴ,在農藝性狀上也與藕蓮相似,在聚類圖上得到了證實,與野生蓮聚在了第Ⅰ類群。而泰國野生蓮Ⅳ和Ⅵ在農藝性狀上與子蓮相似,表現為花多且結實,在聚類圖中與傳統子蓮品種聚在第Ⅱ類群。這說明泰國野生蓮品種之間遺傳背景差異較大,在利用這些野生蓮品種進行育種時,需根據育種目標的不同,選擇不同的材料做親本。同時也說明,分子鑒定應該與形態學分類相結合,兩者互相佐證,才能在分類上更加準確可信。我們還發現本研究中的40份蓮品種材料表現出很強的地域相似性,與前人的研究結果相似[7],這說明來自同一個地域內的品種分化程度低,遺傳多樣性不豐富,極易造成品種單一化,在生產上需多加注意。在本研究中,古代蓮和野生蓮聚成一類,古代蓮是考古出土的千年古蓮子萌發繁育的后代,野生蓮生長在自然湖泊中,很少有人工馴化積累的變異,而藕蓮在長期的栽培過程中,只以產藕為馴化目的。野蓮分布很廣,前人一致認為野蓮是現在栽培蓮的共同祖先,根據聚類結果,野蓮與藕蓮的遺傳差異相對較小,暗示藕蓮可能是由野生蓮直接馴化而來[8]。