25份甘薯登记品种基因组大小测定

第３７卷第３期２０１９年８月

江苏师范大学学报(自然科学版)

()JournalofJiansuNormalUniversitNaturalScienceEditiongy

Vol．３７,No．３

,Au．２０１９g

()文章编号:２０９５Ｇ４２９８２０１９０３Ｇ００３１Ｇ０４

２５份甘薯登记品种基因组大小测定

苏一钧１,王　珧２,戴习彬１,赵路宽１,张　安１,曹清河１∗

)海南大学园艺学院,海南海口５２．７０２２８

(江苏徐淮地区徐州农业科学研究所/中国农业科学院甘薯研究所,江苏徐州２１．２１１３１;

()M)W使用流式细胞术对２Glcinemax(Linn．err．illiams８２基因组大小为对照,５份甘薯登记品种基因组大小y,,进行测定．结果表明:平均为１．其中泉薯１２５份甘薯登记品种基因组大小范围为１．４６９~１􀆰７１６p５６８p７的最gg;大,为１漯紫１号的最小,为１测定结果可为甘薯全基因组测序、泛基因组测序和基因组重测序等􀆰７１６p􀆰４６９p．gg研究提供数据参考．

关键词:甘薯;登记品种;流式细胞术;基因组大小

:/中图分类号:S５３１　　　文献标识码:A　　　doi１０．３９６９．issn．２０９５Ｇ４２９８．２０１９．０３．００７j

摘要:以２采用改良硫酸镁裂解液的方法和P以已知大豆５份甘薯登记品种幼嫩根系为实验材料,I荧光染色技术,

Genomesizeestimationof２５reisteredsweetotatovarietiesgp

;,,,)Xuzhou２２１１３１,JiansuChina２．DeartmentofHorticultureHainanUniversitHaikou５７０２２８,HainanChinagpy(/,１．XuzhouInstituteofAriculturalSciencesinJiansuXuhuaiDistricSweetotatoResearchInstituteCAAS,ggp

１２１１１１∗

,W,,,,SuYiunanaoDaiXibinZhaoLukuanZhannCaoQinhejgYgAg

:AbstractThe２５reisteredsweetotatovarieties􀆳ounootswereusedasmaterialstoextractnucleiusinodiＧgpygrgam

))fiedMSOsateandnucleistaininithPI(roidiumiodide．Usinheknownsobean(Glcinemax(Linn．gygwppgty４lyterminedblowctometr．Theresultsshowedthatthegenomesizesofthe２５reisteredsweetotatovareitesyfyygp

,werebetween１􀆰４６９~１􀆰７１６pthemeangenomesizewas１．５６８p．ThegenomesizeofQuanshu１７wasthelarＧgg,,est１􀆰７１６p．ThegenomesizeofLuozishu１wasthesmallest１􀆰４６９p．ThesestudresultscanprovideareferＧgggy,enceforthewholegenomeanＧenomeandreＧseuencinenomicsresearchofsweetotato．pgqggp:;;;Keordssweetotatoreisteredvarietflowctometrenomesizepgyyygyw

)W,Merr．illiams８２genomesizeastheinternalreferencethegenomesizesofthesesweetotatovarietiesweredeＧp

０　引言

拓荒作物,具有抗　　甘薯是我国重要的粮食作物、

性好、耐贫瘠的优良特性,且具有高产稳产的特点．然而,甘薯是六倍体,高度杂合,基础研究相对于主要农作物较为滞后．近年来,甘薯全基因组测序获得

１－３]

,了一定突破[然而甘薯基因组学研究只算刚起

８]

,总量,一般用C值表示[通常以核苷酸碱基对数

基因组大小是指一个物种中单倍体核的DNA

[]

到目前为止,学界对影响植物C值的原因,Mb９．

尚不统一．部分研究认为C值可能受生长环境和气１０]

,候环境的影响[有学者通过研究不同海拔种植的]１１

,值的改变[而同种植物不同植株间C值与该植株]１２

;竞争能力成正相关[另一些学者倾向于C值是由

目(或质量(为计量单位,Mb)１p７８pg)g约等于９

步．因流式细胞术具有测定方法简便快速等突出优点,其作为一种测定基因组大小的方法经久不

]４－７

衰[本文通过流式细胞术对２．５种甘薯登记品种

玉米也佐证了这一观点,适应环境的进化促使了C的基因组大小进行测定,以进一步了解甘薯登记品种的基因组大小变化范围,为甘薯全基因组测序、泛基因组测序和基因组重测序等研究提供参考．

收稿日期:２０１９Ｇ０７Ｇ１０

多种染色体进化过程导致的结果．本试验选用生长势相同,环境一致的甘薯组培苗作为材料,尽量避免了环境对检测造成的影响,以检测不同甘薯基因型的基因组大小的差异．

(),)国家农作物种质资源平台徐州甘薯平台(１１１８２１３０１３５４０５２００００NICGRＧ０６２作者简介:苏一钧,男,硕士,主要从事作物种质资源研究．

,,基金项目:国家重点研发计划资助项目(国家自然科学基金资助项目(物种品种资源保护费２０１８YFD１０００７０５)３１４６１１４３０１７):曹清河,男,研究员,博士生导师,主要从事甘薯种质资源及基因组学研究,∗通信作者:EＧmail４６３２６９２２１＠q．com．q

３２　　

江苏师范大学学报(自然科学版)

第３７卷　

１　材料与方法

１􀆰１　材料来源

试验材料取自江苏徐淮地区徐州农业科学研究表１)８个省市具有代表性的２５份甘薯登记品种(．

从试管苗库中采集２根５个品种组培苗的幼嫩根系(,尖细胞组织)取样时避免对幼嫩组织造成机械损伤,确保待测样本为无病毒生长健壮组培苗．

表１　２５份甘薯登记品种信息

所国家种质徐州甘薯试管苗库,选取２０１８年入库的

/质量浓度为５采用大豆WRNase酶,０μmL．ilＧg

大豆Wliams８２作为内参(illiams８２基因组大小约

[３]

),为１１测定２１５Mb１５份甘薯登记品种基因

组大小．

/,离心８m弃上清液,加入２１０００rminin００μL的

,置于４℃冰箱避光染色１PI染液,５minPI中加入

,裂解３然后使用４０min００目滤网过滤裂解液,

１．４　数据处理

将制备好的细胞悬液,上机检测采集数据,使用

BDAccuriC６Software处理数据,TreeStarFlowＧTab．１　Basicinformationofthe２５reg

isteredsweetp

otatovarieties编号品种名称收集地选育单位

１薯绿江苏徐淮地区徐州农业科学研究所

２１号江苏徐州榕薯福州市农业科学研究所３郑红８河南省农业科学院粮食作物研究所

４２１３９

福建福州河南郑州龙福建龙岩龙岩市农业科学研究所５烟薯２山东烟台山东省烟台市农业科学研究院６遂薯５２４２５４四川遂宁遂宁市安居永丰绿色五二四

红苕专业合作社７金薯福建福州福建农林大学８泉薯１１４福建泉州泉州市农业科学研究所福薯７

福建福州福建省农业科学院作物研究所１９

０徐薯６０４江苏徐州江苏徐淮地区徐州农业科学研究所１１绵紫薯３３四川绵阳绵阳市农业科学研究院,西南大学

１２三峡红心王９号湖北宜昌宜昌市农业技术推广中心,湖北省农业技术推广总站１龙薯号福建龙岩龙岩市农业科学研究所１３４苏薯９江苏南京江苏省农业科学院粮食作物研究所

石家庄市农林科学研究院

１１５石甘薯２１５

号河北石家庄

漯紫河南漯河漯河市农业科学院１６冀粉１号１７１号河北石家庄河北省农林科学院粮油作物研究所

万紫薯重庆重庆三峡农业科学院

１８９金薯３５号

６

福建福州福建农林大学

８号

江苏徐州江苏徐淮地区徐州农业科学研究所２２０徐紫薯福菜薯福建福州福建省农业科学院作物研究所２１２济薯１８山东济南山东省农业科学院作物研究所２３宁紫薯２１１号江苏南京江苏省农业科学院粮食作物研究所２４

川四川成都四川省农业科学院作物研究所２５川紫薯２０

４号

四川成都

四川省农业科学院作物研究所

．２　试验设备及耗材

实验采用MgSO４裂解液BD公司的:C６流式细胞仪．

采用改良rCilto、５nXmＧ１m０o００l/L１０mm􀆰２h５e％p

e、s１、ol/LMg％３(mmol/SO４、

５０mmol/L分L二硫苏糖醇、质量数)PVP、p

H值料,４、℃保存．使用碘化丙啶ProidiumIod()染５m４００目滤网、刀片、灭菌培p养皿、冰箱id、e离P心I机、􀆰　LP细胞悬液制备与染色

E离心管等仪器耗材．３．

裂解时将根系置于预冷的一次性培养皿中,加入用灭菌的一次性刀片快速切碎该组织４℃的裂解液６００μL．

材料须浸没在裂解液中,．放置于４℃,

JoX作图．

２　基因组大小的测定结果

甘薯登记品种基因组大小测定参照马秋月

等[１４]的计算方法,在流式细胞仪上收集５０００个样

本,在大豆根系检测其细胞周期水平５C％V以内(coef,fi结果见表cientofv２ar．i以大豆作为内参ance,即变异系数,先用幼嫩)值控制作．

１　　以薯绿１号为待测样,３次重复检测图(图果好)．检测结果清晰可见,收集的样本数量高,检测效析了．以大豆作为内参,在２５份甘薯登记品种的峰值图像TreeStarF,

如图lowJoX上分２　２５２所示．表份甘薯登记品种及对照基因组大小

Tab．２　Thegenomesizesofthe２５reg

isteredsweetp

otatovarietiesandCK编号品种名称内参变异系数/变异系数/１薯绿２１号榕薯２％

２C值/３郑红８１９

２．２７１．４９％

１４龙４．８０１．５４p１g

５２２４３４．烟薯４．１．５４４６遂薯５２２５４．７６４

２．１５５３２．５７６１．６２５７金薯３．５６２．２９９１．５９６８泉薯１１４７３．４．１１３．５３１．５２５４．１．５０２福薯１９

徐薯６０４１．８４３１．９６１．１０３３１．６６０１．９６０３１．６４３棉紫薯１１２．１．８７１．７１６三峡红心王

９号１２１．８３１．１．５４１龙薯１３１．１４４１．７０１．５４５苏薯９号１４２．５４４１．３１３１．５４３１石甘薯２５

１５１．１．５２７１．漯紫１６１１号号１．８７１．１．５９０５５４冀粉１７１号３．７３．５６１．万紫薯１８２．４４６４７２．３１７１．５７８４３６１金薯２９０３．２３２．３．３６２１．徐紫薯３５号６２．１．６５０９５２２２１福菜薯１８号４．６１４４．７２１．．５５４１２８５济薯２２２８号

３．８４０３．６１宁紫薯２３１１号４．３．２６９０８１．川２４４．６３３．９８１．６６４４１８川紫薯２０１．６２７C５K大豆

４号

４．３１２１．．２５８７４

４．１．８．３２７３８

１．５２１１．．６１０３９６

１８１１KT　

第３期苏一钧,等:２５份甘薯登记品种基因组大小测定３３　　

(),,表２平均为１．其中:泉薯１１􀆰７１６p５６８p７的gg

;最高,为１漯紫１号的最小,为１通􀆰７１６p􀆰４６９p．gg

过公式换算,预测２５份甘薯登记品种基因组C值,平均大小范围为１４３６􀆰６４１~１６７８􀆰５５１Mb为１５３３􀆰６９１Mb．

结果表明,２５份甘薯登记品种C值范围为１􀆰４６９~

但该检测结果的精准度已不能满足现有C值较早,

基因组C值测定要求．近年来,随着基因组测序手段的不断进步,甘薯基因组大小的准确测定成为了当务之急．由甘薯单倍型测序结果预测甘２０１７年,

[]薯基因组大小为４但在学界仍存较大争􀆰４Gb３,

DNA含量测定、DNA倍性鉴定以及细胞周期分析

１５－２３]

等方面[应用流式细胞术对番薯属测定基因组．

议．本试验采用流式细胞术测定的甘薯基因组C值依据植物基因组C值≤１１􀆰７１６p．．４０pgg为极小基因组、１．４０p＜C值≤３．５０pgg为小基因组的分类

２４]

,标准[本实验结果表明甘薯基因组应属于小基因组．

随着流式细胞仪应用的不断发展,世界上约有(平均为与课题组全基因组测序基因组大小１．５６８pg

,较为一致,数据待发表)C值范围为１􀆰４６９~

２０００种植物得到了有效的基因组大小测定以及倍

性检测．本试验测定的甘薯不同品种基因组C值范,围为１推测造成品种间误差的原􀆰４６９~１􀆰７１６pg因可能有:

图１　薯绿１号流式细胞仪检测图像

Fi．１　FlowctometricfluorescentdetectionimaeofShulü１gyg

)甘薯是六倍体作物,不同品种间可能由于育１

种过程中染色体重组造成了缺体、多体情况,导致了基因组大小有差异;

)本试验选取材料来源多地,可能由于来源地２不同,环境影响导致了迥异多样的基因组C值;)甘薯中富含丰富的多酚类物质,其既是有效３

的保健成分,又可以造成甘薯幼嫩组织一旦脱离母体便会快速褐化,导致检测结果差强人意,本试验虽

３　讨论与结论

近年来,流式细胞术蓬勃发展,其可用于细胞计数、细胞凋亡、细胞周期、细胞信DNA损伤和增值、号传导、钙流出、基因表达、动力学、植物生物学、食品科学等学科,而植物流式细胞术主要用于细胞核

图２　２５份甘薯登记品种基因组大小检测图

Fi．２　Thegenomesizesdetectionimaeofthe２５reisteredsweetotatovarietiesgggp

３４　　

江苏师范大学学报(自然科学版)

第３７卷　

然选取甘薯组培苗的幼嫩根系,但是可能由于不同品种间基因型差异,导致测量结果出现偏差．

试验前期,分别采用水稻、玉米以及大豆种子作

导致检测结果误差较大;采用大豆WC值偏大,ilＧ

峰值又互不liams８２作为内参检测最接近预测值,干扰,所以检测结果较为可靠．

本试验采用大豆为内参,建立了甘薯流式细胞术测定方法,得到２５份甘薯登记品种基因组C值,,平均为１即１５与甘薯全基因􀆰５６８p３３􀆰６９１Mbg为甘薯C值检测内参．由于水稻C值偏小,而玉米

():２７０９．

[],,１１　BilinskiP,AlbertPSBeretal．ParallelaltitudiＧgJJ():５e１００７１６２．[]１２　BainardJD,BainardLD,Henretal．AmultiＧyTA,

variateanalsisofvariationingenomesizeandenＧydoredulicationinaniosermsrevealsstronhloＧpgpgpyeneticsinalandassociationwithphenotictraitsggyp

nalclinesrevealtrendsinadativeevolutionofgeＧp

,nomesizeinZeamas[J]．PLoSGenet２０１８,１４y:,strainthothesislanttraitshabitatandclimateypp

],seasonalitnLiliaceae[J．NewPhtol２０１６,２１０yiy

组测序基因组大小较为一致．本试验进一步摸清了甘薯登记品种的基因组大小变化范围,为甘薯品种泛基因组测序和基因组重测序等研究提供参考．参考文献:

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[责任编辑:史成娣]