27 不多, 而且市场上白鹤芋属大多数品种名称较混乱, 难以从传统分类的表型特征谱系或地理来源等信息对其进行分类序列扩增多态性 ( S e q u e n c e - R e l a t e d Amplified Polymorphism,SRAP) 是一种基于 PCR 的分子标记技术, 自建

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芝立柴
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1 广东农业科学 2017,44(11):26-31 Guangdong Agricultural Sciences doi: /j.issn x 刘小飞, 廖飞雄, 李冬梅, 等. 基于 SRAP 标记的白鹤芋属资源鉴定与亲缘关系分析 [J]. 广东农业科学,2017,44 (11): 基于 SRAP 标记的白鹤芋属资源鉴定与亲缘关系分析刘小飞 1, 廖飞雄 2, 李冬梅 1 1, 刘晓荣 (1. 广东省农业科学院环境园艺研究所 / 广东省园林花卉种质创新综合利用重点实验室, 广东广州 ;2. 华南农业大学林学与风景园林学院, 广东广州 ) 摘要 : 利用 SRAP 标记对白鹤芋属 23 份样品进行遗传多样性分析,30 个引物组合共扩增出 343 个位点, 其中多态性位点为 214 个, 多态性比率达 62% 通过 NTSYS 软件计算得到的样品间遗传相似系数介于 0.36~0.98, 显示白鹤芋属资源间存在一定的遗传差异 ; 根据 SRAP 扩增结果, 利用 UPGMA 法构建树状聚类图, 聚类结果将 23 份样品分为 3 组从分子水平分析白鹤芋属种质的遗传多样性和亲缘关系, 为白鹤芋属种质资源的有效利用和开发提供依据关键词 : 白鹤芋属 ;SRAP 标记 ; 遗传多样性 ; 聚类分析中图分类号 :S602.4 Q 文献标识码 :A 文章编号 : X(2017) Genetic relationship analysis and cultivar identification of Spathiphyllum using SRAP marker LIU Xiao-fei 1,LIAO Fei-xiong 2,LI Dong-mei 1,LIU Xiao-rong 1 (1.Environmental Horticulture Research Institute,Guangdong Academy of Agricultural Sciences/Guangdong Provincial Key Laboratory of Ornamental Plant Germplasm Innovation and Utilization,Guangzhou ,China; 2. College of Forestry and Landscape Architecture,South China Agricultural University,Guangzhou ,China) Abstract:The sequence related amplified polymorphism(srap)marker was used to analyze genetic diversity of 23 samples of Spathiphyllum. Thirty primer pairs generated 343 bands,214 bands(62%)of which were polymorphic ones. Revealed by NTSYS software,the SM coefficient of genetic similarity ranged from 0.36 to 0.98,which indicated that genetic basis was relatively abundance among the 23 Spathiphyllum resources. A dendrogram was constructed based on SRAP data using UPGMA cluster method. The 23 samples of Spathiphyllum were classified into 3 major groups. The genetic diversity and relationships of Spathiphyllum resources were studied at molecular level for providing new molecular evidences of utilization and exploitation of germplasm resources of Spathiphyllum. Key words:spathiphyllum;srap marker;genetic diversity;cluster analysis [1] 白鹤芋属植物原产中南美洲和东南亚, 是国际上重要的天南星科室内观叶观花植 [2] 物, 具有独特的开花特性目前有关白鹤芋属的研究主要集中在组织培养栽培技术种子 [3-4] 萌芽特性开花习性等方面有关白鹤芋属植物种质系统演化和遗传等方面研究报道并收稿日期 : 基金项目 : 广东省科技计划项目 (2015B ) 作者简介 : 刘小飞 (1984-), 男, 硕士, 助理研究员, @qq.com

27 不多, 而且市场上白鹤芋属大多数品种名称较混乱, 难以从传统分类的表型特征谱系或地理来源等信息对其进行分类序列扩增多态性 ( S e q u e n c e - R e l a t e d Amplified Polymorphism,SRAP) 是一种基于 PCR 的分子标记技术, 自建立以来已应用于种质资源的鉴定评价遗传多样性与系统发育分 [5-10] 析品种指纹图谱绘制等方面

2 27 不多, 而且市场上白鹤芋属大多数品种名称较混乱, 难以从传统分类的表型特征谱系或地理来源等信息对其进行分类序列扩增多态性 ( S e q u e n c e - R e l a t e d Amplified Polymorphism,SRAP) 是一种基于 PCR 的分子标记技术, 自建立以来已应用于种质资源的鉴定评价遗传多样性与系统发育分 [5-10] 析品种指纹图谱绘制等方面目前还未见有关白鹤芋属 SRAP 标记相关方面的研究报道本研究在建立和优化白掌 SRAP 反应体系的基础上, 通过 SRAP 标记对 23 个白鹤芋属样品进行分析, 以期从分子水平揭示其亲缘关系, 为白鹤芋属资源的有效利用和保护提供依据 1 材料与方法 1.1 试验材料供试材料白鹤芋属 23 个样品包括 21 个栽培品种和 2 个原生种 ( 表 1), 于 2013 年 4 月中旬采自广东省农业科学院白云基地环境园艺研究所资源圃采集供试材料的幼嫩叶片, 用冰盒保存带回实验室 1.2 试验方法 [11] 采用 Liu 等改良的 CTAB- 氯仿 - 异戊醇法, 单株取嫩叶提取基因组 DNA 引物 PCR [12] 反应体系和反应程序参照刘小飞等, 上游引物有 me1~me5, 下游引物有 em1~em6, 共 30 个引物组合 ; 反应程序中 72 延伸时间改为 100 s, 其他参数不变指纹图谱构建及聚类分析 [12] 参照刘小飞等主坐标分析采用 Nei 遗传距 [13] 离表 1 供试白鹤芋属材料样号商品名 ( 编号 ) 学名 1 银脉 Spathiphyllum floribundum 2 C-1 S. cannifolium 3 可可 S. Coddy color 4 STG S. Tyler Green 5 帕里斯 S. Parrish 6 mo Unknown 7 绿巨人 S. Sensation 8 香水 S. patinii 9 亮叶 S. Bright 10 美酒 S. Mojo 11 维克 S. Vicki Lynn 12 水草 S. Shuicao 13 甜糕 S. Sweet Claudio 14 绿怡 1 号 S. Lvyi-1 15 美国 2 号 S. Lvyi-2 16 星光 S. Starlight 17 克丽丝 S. Crisis 18 阳光之梦 S. Sunlight 19 碧绿 S. Picolino 20 甜芝 S. Sweet Chico 21 皇后 S. Queen 22 华丽 1 号 S. ortgiesii 23 华丽 2 号 S. clevenia 2 结果与分析 2.1 SRAP 扩增产物的多态性分析 30 个 SRAP 引物组合共扩增出 343 个位点, 其中多态性位点为 214 个, 多态性比率达 62%, 平均每个引物组合扩增出多态性条带 7.1 条, 其中多态性较好的有 19 个引物组合 ( 表 2), 部分引物扩增电泳结果见图样品编号同表 1 图 1 引物 Me5/Em4 对 23 份白鹤芋属种质的扩增结果

3 28 表 2 30 个引物组合在 23 个白鹤芋属种质中的多态性扩增结果引物组合多态性条带总带数多态性比率 (%) Me1/Em Me1/Em Me1/Em Me1/Em Me1/Em Me1/Em Me2/Em Me2/Em Me2/Em Me2/Em Me2/Em Me2/Em Me3/Em Me3/Em Me3/Em Me3/Em Me3/Em Me3/Em Me4/Em Me4/Em Me4/Em Me4/Em Me4/Em Me4/Em Me5/Em Me5/Em Me5/Em Me5/Em Me5/Em Me5/Em 总数基于 SRAP 标记的聚类分析从表 3 可以看出,23 份白鹤芋属种质两两之间的遗传相似系数分布在 0.36~0.98 之间其中 mo 和 S. cannifolium 的相似系数最小为 0.36, 表明两个种质间的亲缘关系最远 ; 甜糕和绿怡 1 号之间的相似系数最大为 0.98, 表明两个种质间的亲缘关系最近从聚类结果 ( 图 2) 可以看出, 以相似系数 0.72 为标准,23 份白鹤芋属种质可分为 3 类 7 组第 Ⅰ Ⅱ 类主要是花序具有乳头状突起的种质以相似系数 0.84 为标准, 第 Ⅰ Ⅱ 类可以进一步分组, 第 Ⅰ 类只有 1 份种质, 这个种具有与其他白鹤芋属植物差别明显的性状和生长特性, 植株紧凑, 叶片带黄绿具鹅绒质感, 白色脉显著, 侧脉白色这些性状的开发将大大丰富白鹤芋属植物的观赏性状从而提高其观赏价值第 Ⅱ 类分为 5 组 : 第 1 组包括 S. Coddy color 和 S. Parrish 等 15 份种质, 这组种质花序多具有乳头状突起 ; 第 2 组含亮叶 1 份种质 ; 第 3 组含香水 1 份种质 ; 第 4 组含 mo 和皇后 2 份种质 ; 第 5 组为华丽 1 号和华丽 2 号, 株型较大第 Ⅲ 类有 1 份种质, 为原生种 S. cannifolium, 花序不具有乳头状突起, 雌蕊发育不完全, 具香味遗传相似系数图 2 23 份白鹤芋属种质 SRAP 扩增谱带的 UPGMA 聚类结果 2.3 利用主坐标分析的白鹤芋属 23 份种质亲缘关系采用主坐标分析对 2 3 份白鹤芋属种质 SRAP 标记的原始矩阵进行解析, 结果表明, 前 3 个主坐标可以阐明的相关性分别为 16.8% 8.7% 和 5.8% 进一步通过第一第二主坐标二维图对

4 29 表 3 23 份白鹤芋属种质相似性矩阵样品

30 Dim-2 0.33 0.12-0.09-0.30-0.51-0.20 0.02 0.24 0.46 0.

5 30 Dim Dim-1 图 3 23 份白鹤芋属种质 SRAP 标记主坐标分析第一第二主坐标散点图 23 份种质排序, 以及通过前 3 个主坐标三维图对其进行排序, 结果见图 3 和图 4 由图 3 可知,23 份白鹤芋属种质可分为 4 类第 Ⅰ 类共有 19 份, 该组的花序多具有明显的乳头状突起的种质 ; 第 Ⅱ 类仅为 S. floribundum 1 份种质, 该种质花序乳头状突起不明显 ; 第 Ⅲ 类仅有 S. cannifolium 1 份种质, 该组花序的乳头状突起不明显, 且雌蕊与雄蕊近等高 ; 第 Ⅳ 类有 2 份种质在图 3 分类基础上, 对其第三主坐标分析, 结果 ( 图 4) 发现,23 份白鹤芋属种质可进一步分为 5 组 : 第 Ⅰ 类 12 份种质, 第 Ⅱ 类 7 份种质, 第 Ⅲ 类和第 Ⅳ 类均仅有 1 份种质, 第 Ⅴ 类 2 份种质归为 1 组图 4 23 份白鹤芋属种质 SRAP 标记主坐标分析的三维散点图比较分析图 2~ 图 4 表明, 系统聚类和主坐标分析所得结果相近, 但主坐标分析可以更加直观地显示各种质间的关系, 分析结果更清晰 3 讨论 SRAP 标记技术已广泛应用于多种园艺植 [14] 物本试验所选用的 30 对引物可以较好地对 23 份白鹤芋属种质进行聚类分析, 表明该方法适用于白鹤芋属种质资源鉴评及亲缘关系分析系统聚类分析可以对亲缘关系较近的种质进行分析, 而对亲缘关系较远的种质分析效果不理想, 主坐标分析方法可有效解决该问题 [15] [16] Renganayaki 等和 Sun 等分别在对牧草和春小麦的研究中应用该方法进行数据分析, 发现主坐标分析在分析主要类群间关系时可以提供充足信息本研究中, 将两者结合起来可以更好更全面地阐明白鹤芋属 23 个种质间的亲缘关系, 为后续的遗传育种提供相关理论基础此外, 应用 SRAP 分子标记分析构建白鹤芋属植物的指纹图谱, 可以有效解决市场上白鹤芋属种质命名上的混乱现状, 从而更好地指导科研和生产参考文献 : [1] 李恒. 中国植物志 [M]. 北京 : 科学出版社, [2] 廖飞雄, 柯宣东, 于波, 等. 观叶植物白掌产业化生产现状与发展对策 [J]. 广东园艺,2011, 12(4): [3] 詹启成, 王奎, 蒋雄辉, 等. 白鹤芋种子萌芽特性研究 [J]. 北方园艺,2012(1): [4] 戴桦均, 徐维杰, 廖飞雄. 白鹤芋属植物开花特性的观察中国观赏园艺研究进展 [C]. 2012: [5] 赵光伟, 徐志红, 徐永阳. SRAP 分子标记及其在蔬菜作物上的应用 [J]. 中国农学通报, 2008,24(8): [6] 李建军, 刘志坚, 肖层林, 等. SRAP 技术在遗传的研究进展 [J]. 现代生物医学进展,2007,7 (5): [7] 李莉, 彭建营, 白瑞霞, 等. SRAP 与 TRAP 标记

6 31 及其在园艺植物研究中的应用 [J]. 西北植物学报,2006,26(8): [8] 邱文武, 孙伟生, 窦美安. 基于 PCR 的新型分子标记 SRAP 研究进展 [J]. 江西农业学报, 2007,19(8): [9] 李严, 张春庆. 新型分子标记 -SRAP 技术体系优化及应用前景分析 [J]. 中国农学通报, 2005,21(5): [10] 柳李旺, 龚义勤, 黄浩, 等. 新型分子标记 - SRAP 与 TRAP 及其应用 [J]. 遗传,2004,26 (5): [11] Liu L,Guo W,Zhu X,et al. Inheritance and fine mapping of fertility restoration for cytoplasmic male sterility in Gossypium hirsutum L. [J]. Theor Appl Genet,2003,106: [12] 刘小飞, 廖飞雄, 刘晓荣, 等. 鸡冠花诱变选育系和栽培选育系的 SRAP 分子鉴定 [J]. 北方园艺,2013(7): [13] 王明明, 陈化榜, 王建华, 等. 木瓜属品种亲缘关系的 SRAP 分析 [J]. 中国农业科学,2010, 43(3): [14] 王晓菡, 郭先锋, 孙宪芝, 等. SRAP 标记在园艺植物研究中的应用 [J]. 山东农业大学学报 ( 自然科学版 ),2009,40(4): [15] Renganayaki K,Read J C,Fritz A K. Genetic diversity among Texas bluegrass genotypes(poa arachnifera Torr.)revealed by AFLP and RAPD markers[j]. Theoretic and Applied Genetics, 2001,102: [16] Sun G,Bond M,Nass H,et al. RAPD polymorphisms in spring wheat cultivars and lines with different level of Fusarium resistance[j]. Theoretic and Applied Genetics,2003,106: ( 责任编辑崔建勋 )

AFLP % 1. 1 DNA 5 RAPD DNA 0. 1g % ~ ph 6 10 DNA 9 40μl TE SSR STS 20ng /L

AFLP % 1. 1 DNA 5 RAPD DNA 0. 1g % ~ ph 6 10 DNA 9 40μl TE SSR STS 20ng /L 2012 13 2 201-206 Journal of Plant Genetic Resources / 071001 41 SSR 21 SSR 41 52 2 ~ 4 2. 5 Shannon 0. 21 ~ 1. 40 0. 73 5. 54 3 7 9 13. 16% ~ 186. 49% 5. 48 6 11 SSR Genetic Diversity of Peanut Arachis

27 不多, 而且市场上白鹤芋属大多数品种名称较混乱, 难以从传统分类的表型特征 谱系或地理来源等信息对其进行分类 序列扩增多态性 ( S e q u e n c e - R e l a t e d Amplified Polymorphism,SRAP) 是一种基于 PCR 的分子标记技术, 自建

27 不多, 而且市场上白鹤芋属大多数品种名称较混乱, 难以从传统分类的表型特征谱系或地理来源等信息对其进行分类序列扩增多态性 ( S e q u e n c e - R e l a t e d Amplified Polymorphism,SRAP) 是一种基于 PCR 的分子标记技术, 自建