利用ISSR分子标记分析香蕉品种的遗传多样性
2022-12-05
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西1206 南农业学报 2010年23卷4期 VoI.23 No.4 Southwest China Journal of Agrlcultund Sciences 文章编号:1001—4829(2010)04—1206—05 利用ISSR分子标记分析香蕉品种的遗传多样性 牟海飞 ,林贵美 ,邹 瑜 ,李小泉 。,李朝生 ,韦华芳 。, 吴代东 ,张进忠 。,王趣有。,潘永杰。,陈忠良 (1.广西植物组培苗有限公司,广西南宁530007;2.广西作物遗传改良生物技术重点开发实验室,广西南宁530007;3.广西农 业科学院生物技术研究所,广西南宁 530007;4.广西师范大学生命科学学院,广西桂林 541004) 摘要:利用ISSR分子标记技术对威廉斯B6及其选育亲本等国内外32个香蕉品种(系)的遗传多态性进行分析。从98对通用 ISSR引物中筛选出7对多态性引物,共扩增出64条DNA带,其中5l条为多态性带,多态性比例为79.69%,平均每个引物扩增的 DNA带数为9.12条。供试香蕉品种问的遗传相异系数范围为0.0345一O.7500,平均相对遗传相异系数为0.03051。聚类分析结 果表明,所有供试的32个香蕉品种(系)可分为四个类群,其中巴引103、野酸蕉和花蕉(观赏)分别为一类,其余29个品种(系)聚 为一类。 关键词:香蕉;ISSR分子标记;遗传多样性;聚类分析 中图分类号:S668.1 文献标识码:A . Genetic Diversity Analysis of Banana(Musa spp.) Based on ISSR Molecular Marker ang ・3MOU Hal—fei ・ t ,LIN Gui.mei ・3ZHOU Yu ・ ,LI Xiao—quart。, LI Chao—sheng ・3WEI Hun—f,,,, WU Dai.dong。一,ZHANG Jin—zhong’一,WANG Qu.you ,PAN Yong-jie ,CHEN Zhong—liang2, (1.Guangxi Plant Tissue Culture Seedlings Limited Company,Guangxi Nanning,530007,China;2.Guangxi Crop Genetic Improvement and Bioteehnology Key Lab,Guang)d Nanning 530007,China;3 Biotechnology Research Insittute.Guan Academy of Agricultural Sci・ enees。Guangxi Nanning 530007,China;4.Life Science CoHege,Guangxi Normal University, ̄angxi Guilin 541004,China) Abstract:ISSR assessment of genetic variations in 32 varieties of banana(Musa spp.)Was carried out.Test materials included Williams 136 and its parent 7 primers were screened from 98 universal primers,and 8 total of DNA bands wero mplaiifed,among which 51.(79.69%) we polymorphie.The average number of DNA bands mplaiifed by each primer Was 9.12.The dissimilarity coeficifent of the 32 varieties of banana(Musa spp.)WaS from 0.0345 to 0.7500 Using the Nei and hi(1913)smfisife method.Based on UPGMA cluster analysis of64 DNA bands ampliied by f7 prime ̄a DNA molecular dendrogram Was established. Key words:Banana;ISSR;Genetic diversity;Clustering analysis 香蕉属于芭蕉科(Musaceae)芭蕉属(Musa),起 源于东南亚地区¨ 】。香蕉的主要栽培品种是尖苞 叶蕉(Musa acuminata Colla,记为A基因组)和长梗 蕉(Muss balbisiana Colla,记为B基因组)这2个原 始野生蕉种内或种问杂交或变异进化而成的 。 栽培香蕉品种主要是三倍体,还有少量的二倍体和 四倍体 J。我国目前香蕉分类仍多采用Simmonds 和Shepherd(1995)的分类方法,建立的香蕉表型分 收稿日期:2009—12—08 基金项目:国家科技支撑计财课题(200SBAD ̄8B02,21308BADBSBO1); 类系统比较混乱,同时,由于香蕉栽培品种经过长期 的引种交流和无性繁殖,导致来源不详、亲缘关系不 明确,同种异名及同名异种现象十分普遍。这不但 阻碍了香蕉种质资源的合理利用,也影响香蕉的品 种改良与育种,进而影响其应用与推广。由于香蕉 品种的基因组型和染色体倍性比较复杂,仅利用形 态特征对其进行分类和鉴定具有一定的局限性,Is— SR分子标记是针对某高度可变DNA区域进行分析 的技术,扩增产物的多态性相对较高 ¨。ISSR分 析使用的引物较长,反应的退火温度较高,因此分析 国家香蕉产业技术体系玉林综合试验站;广西农科院科技发展 基金项目(1999030) 作者简介:牟海飞(1968一),男,广西玉林人,农艺师,硕士研究 生,主要从事热带亚热带果树生物技术、品种选育及栽培研究工 作。 结果的稳定性和重复性比较高 。本研究应用Is- SR分子标记,对广西植物组培苗有限公司引进的威 廉斯GB6-3、选育的威廉斯B6等32份香蕉品种 4期 牟海飞等:利用ISSR分子标记分析香蕉品种的遗传多样性 ● : 4 6 , 9 m n H 1207 " (系)进行遗传多样性分析 m 为香蕉育种和遗传 ,化试剂均为国产分析纯;ISSR引物:ISSR随机引物 由上海生工生物工程技术服务公司合成。 1.2试验时间及地点 改良提供理论依据。 1材料与方法 1.1试验材料 供试材料:广西植物组培苗有限公司提供的32 份香蕉品种(系)(表1);生化试剂:Taq酶和Mark一 于2009年6月22日取样,选取田间生长健壮、 无病虫危害植株的幼嫩叶片,于一80 cI=保存供DNA 提取用。整个试验在广西作物遗传改良生物技术重 点开放实验室完成o er购自大连宝生物工程有限公司,dNTPs、琼脂糖和 SDS购自上海生工生物工程技术服务公司,其他生 1.3试验方法 1.3.1基因组DNA的提取香蕉基因组DNA的 表1 32份供试香蕉品种(系) Thb】e 1 32 tested banan&varieties(1ines) 序号 No. 品种(系) Vanety(1ine) 基因组类型 Genome type M.AAA group 品种(系)来源 On#n 威廉斯I]6 Weiliansi B6 威廉斯GB6-3 Weiliansi GB6-3 红巴西Hongbaxi 巴西Baxi 广西植物组培苗有限公司一威廉斯GB6-3变异株 澳大利亚 广西植物组培苗有限公司一巴西品种变异株 巴西 M.AAA group M.从A group M.AAA group M.AAA group M.从A group M.A从group 长果威廉斯B6・1 Changguoweiliansi B6—1 那龙矮蕉Nalongaijiao 大丰1号Dafeng 1 广西植物组堵苗有限公司一威廉斯B6变异株 广西那龙 广东农科院果树研究所 花蕉(观赏)Huajiao Berangan 云南西双版纳 AAA group M.ABB group 马来西亚 广西隆安 云南西双版纳 广东农科院果树研究所 隆安粉蕉Longan dwarf baIlaIla 千层蕉Qitmcengjiao 广粉1号Guangfen 1 M.ABB group M.ABB group 抗枯5号K ̄gku 5 野酸蕉Yesuanjiao M.AAA group M.ABB group M.ABB group M.AAA group M.A从group 广东农科院果树研究所 云南西双版纳 巴西 巴西 巴西 巴粉101 Bafen101 巴引101 Bayin 101 巴引102 B n 102 巴引103 aayln103 M.从A group M.ABB group M.AAB group M.AAB group 巴西 巴西 巴西 巴粉102 Bafen 102 巴龙芽蕉401 Balongyajiao 401 牛角蕉Pisang tanduk 巴引401 Bayin 401 马来西亚 巴西 M.AAA group M.AAA group M.ABB group M.AAA group 矮脚顿地雷Aijiaodundilei 巴大蕉一101 Badajiao-101 巴引402 B n 402 抗枯l号Karlgku l 广东l号Guangdong1 红香蕉Red banana 皇帝蕉Huan ̄lijiao 广东湛江 巴西 巴西 M.A从group 广东农科院果树研究所 广东农科院果树研究所 马来西亚 海南澄迈 M.从A group M.从A group M.AA group M.A从group 长果威廉斯1t6-2 Changguoweiliansi 116-2 玉林黄肉大蕉Yulinhuangroudajiao 玉林白肉大蕉Yulinbairoudajiao 广西植物组培苗有限公司一威廉斯B6变异株 广西玉林 广西玉林 M.ABB group M.ABB group 1208 西南农业学报 23卷 1.3.3数据统计与分析相同迁移位上有清晰的 扩增带记为1、无带记为0,得到的ISSR数据矩阵用 DPS v8.01软件进一步进行分析。 2结果与分析 2.1香蕉基因组DNA的检测 图1 香蕉基因组DNA琼脂糖凝胶电泳检测 Fig.1 Agarose gel electrophoresis of Musa spp.genomie DNA 用改良SDS法提取得到的总DNA样品的A拗/ A 鼬值为1.76~1.87,琼脂糖凝胶电泳检测的DNA 为一条清晰完整的带,没有明显的拖尾,也没有 RNA带(图1),说明提取的DNA片段大小较一致, 纯度较高,可直接用于ISSR标记分析。 2.2 ISSR引物筛选及香蕉遗传多样性 从98对ISSR引物中筛选出能扩增出清晰、稳 定性和重复性好且相对条数较多带纹的7对引物 提取采用SDS方法 川,并稍作改动。取适量嫩叶 加入液氮快速研磨成粉末,装入1.5 mL离心管,加 入500 l DNA抽提缓冲液,摇匀,65℃水浴45 min。加入200 l 5 M KAc(pH 5.2)充分混匀,冰浴 15 min。4℃下10 000 r/min离心15 min。上清加 入等体积酚/氯仿(1:1)、氯仿各抽提一次,12 000 r/min离心8 min。上清加人1/10体积3 M NaAc (pH4.8)和2倍体积无水乙醇沉淀DNA,于一20℃ 放置30 min。4℃下10 000 r/rain离心10 rain,留取 沉淀物,用70%乙醇漂洗1~2次,晾干后加入适量 TE溶解。加入RNaseA至终浓度5O~70 g/mL,并 (表2)。7对引物共检测到64条DNA带,其中51 条为多态带,多态性比例为79.69%,每条引物产生 的带数在6~11条之间。以上数据表明香蕉品种 (系)在分子水平上的遗传多样性比较丰富。其中 引物847对香蕉各品种基因组DNA的扩增结果见 置于37℃水浴30 min,用0.8%的琼脂糖凝胶检 图2。从电泳图上可以看出,香蕉32个品种(系)的 ISSR扩增产物电泳图的条带清晰,多态性较好,显 示出较好的遗传多样性。 2.3香蕉品种的聚类分析 测,4℃保存备用。 1.3.2 ISSR引物筛选从32个香蕉品种(系)中 选取6个DNA模板,对98个通用ISSR引物进行筛 选。2O l反应体系含2 l 10×PCR Buffer、0.2 mmol/L dNTP、0.5 mol/,L Primer、3 rig/ l DNA模 板和0.05 U/ I Taq酶。反应条件为94℃5 min, 根据扩增结果建立ISSR表型数据矩阵后,采用 DPS v8.01版软件分析,得到香蕉32个品种(系)间 的聚类分析树状图(图3)。从图上可以看出,在遗 然后94 qC 40 s,Tm值退火40 S,72 90 s,40个循 传距离为0.00—0.16之间,威廉斯B6、威廉斯GB6- 环,最后72℃7 rain,4℃保存。PCR扩增产物用 3、抗枯5号、矮脚顿地雷、抗枯1号、广东1号、长果 2.0%的琼脂糖凝胶电泳检测,凝胶成像系统摄相 威廉斯136-2、红巴西、那龙矮蕉、巴引101、长果威廉 并保存图像,选出扩增条带清晰、反应稳定、信号强、 斯B6—1、大丰1号和巴西构成一个聚类群,这l3个 背景清晰的引物用于32份香蕉品种DNA样品的 品种(系)的基因组类型均为M.AAA group,这个类 ISSR.PCR反应。 群内的香蕉品种(系)多数为生产中的主栽品种或 表2选用的7对ISSR引物及其扩增结果统计 Table 2 Seven selected ISSR primers and the number of ampliiefd polymorphic bands of each primer 4期 牟海飞等:利用1SSR分子标记分析香蕉品种的遗传多样性 1209 2000bp 1000bp 750bp 500bp 250bp 100bp 图2引物847对32个香蕉品种(系)的扩增产物电泳图 Fig.2 PCR ampliifcation electrophoretogram of primer 847 for 32 banana varieties 农家零星种植较多的品种。这个类群的品种(系) 与皇帝蕉、巴大蕉一101、巴粉101、巴引401、巴粉102 等品种(系)亲缘关系很近,遗传距离大多在0.08 等【】 采用ISSR分子标记技术对源自中国7个省份 的38份瓠瓜种质进行遗传多样性分析,l2个ISSR 引物共扩增出96条多态性带,多态性比例为83.5 以内。在遗传距离为0.26处,所有供试的32个香 蕉品种(系)可分为四个类群,其中巴引103、野酸蕉 和花蕉(观赏)分别为一类,其余29个品种(系)聚 为一类。从32个香蕉品种(系)的ISSR聚类分析 树状图可以明显看出,野酸蕉和花蕉(观赏)与主栽 品种区亲缘关系较远,遗传距离较大;抗枯1号和广 东1号两品种之间的遗传相异系数最小,为0. 0345。运用Nei&Li(1913)相异系数方法进行计算, 供试香蕉品种间的遗传相异系数范围为0.0345一 %,聚类分析将供试的38份种质分为4个类群8 组,分类结果与瓠瓜的农艺性状分类和地理分布有 一定的相关性;黄文霞等¨ 应用11个ISSR对国内 外l7个蓖麻材料的亲缘关系进行了分析,其多态性 为63.33%,l7份蓖麻材料的遗传相似系数在0.52 一0.97之问,且明显分为2个大类群;黄国弟等¨ 利用ISSR标记对22份桂热芒系列品种(系)进行 分析,聚类结果较好的区分开了桂热芒系列品种 (系)的亲缘关系。本试验从98条ISSR引物中筛 0.7500,平均相对遗传相异系数为0.03051。 3讨论 选出7条多态性较高、稳定性较好的引物,并建立聚 类分析树状图,聚类结果与香蕉划分为香牙蕉(香 蕉)、大蕉、粉蕉和龙牙蕉4个类型的形态学分类结 果¨ 基本一致,同时也能很好地把野生香蕉与栽培 目前,关于利用ISSR技术进行遗传多样性分 析、亲缘关系鉴定等方面的研究报道较多,高山 香蕉明显地区分开来,但仍有部分香蕉品种的聚类 与表型分类有出入,可能由于引种、育种过程中发生 基因组DNA变异,另外,ISSR分子标记的局限性及 实验误差也可能是其中的重要原因。 此外,试验中的32个香蕉品种(系)的基因组 类型共包括AAA、AA、AAB和ABB 4种,对应于聚 类分析树状图,可看出基因型为AAA的香蕉品种散 布于整个树状图,由此可能揭示基因型为AAA的香 蕉品种之间也存在较大的遗传差异。 威廉斯B6是广西植物组培苗有限公司于1992 —2005年间,从澳大利亚引进的香蕉试管种质材料 威廉斯GB6。3中选育的组培苗变异株,长果威廉斯 B6.1和长果威廉斯B6-2均为威廉斯B6的组培变 异株,其中威廉斯B6与威廉斯GB6-3的遗传相异 系数为0.0847,长果威廉斯B6—1、长果威廉斯B6-2 O。o0 0.O8 O.15 0。23 O.31 O‘39 与威廉斯B6的遗传相异系数分别为0.1333、0. 2000,长果威廉斯B6—1与威廉斯B6-2的遗传相异 系数为0.1429,它们因变异而产生遗传距离,亲缘 关系很近。在ISSR分析的基础上,结合威廉斯B6、 长果威廉斯B6—1、长果威廉斯B6-2及威廉斯GB6—3 图3用7对ISSR引物对32份香蕉品种(系)聚类分析 的树状图 Fig.3 Dcndrogram of 32 banana varieties(1ines)based On ISSR maker analysis 12lO 西南农业学报 23卷 的农艺性状特点,可以进一步证明威廉斯B6、长果 威廉斯B6・l、长果威廉斯B6-2是在威廉斯GB6-3 基础上育成的新品种(系)。 参考文献: [1]雷武逵.香蕉产业升级配套技术及对策研究[J].广西农业科 学,2008,39(3):397—4O0. toviviparousmangroveAegiceras cornieulatum(Myrtinaceae)using al- lozyme and inter simple sequence repeat(ISSR)analysis[J].Molec- ular Ecology,1999,8(12):2061—2069. 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(责任编辑温国采钦洁)