樱桃番茄种质资源遗传多样性的RAPD分析
福建农业学报21(1):59~62,2006 Fujian Journal c’f Agricultural Sciences 文章编号:1008--0384(2006)01--0059--04 樱桃番茄种质资源遗传多样性的RAPD分析 温庆放 ,朱海生 ,林义章 ,康建坂 ,薛珠政 (1.福建省农业科学院耕作轮作研究所.福建摘福州350013;2.福建农林大学园艺学院。福建福州350002) 要:从200个随机引物中筛选出27个引物,对32个樱桃番茄品种进行RAPD分析。并对樱桃番茄遗传多样性 和分类进行探讨和研究,结果显示,27个引物共扩增出207条DNA谱带,其中多态条带139条,多态性程度为 67.1 5 ;平均每个引物产生7,67条,每个引物可扩增出2~12条多态性谱带,谱带大小为270 ̄2 000 bp;遗传 距离D值在0.33水平上.能将供试材料聚为3类:野生种聚成一类,果皮为黄色和少数红色品种聚成一类。全部 是红色聚成一类;此外。还发现从重要特征观察,樱桃番茄品种表现出一定的聚集趋势。 关键词:樱桃番茄;RAPD;遗传多样性;聚类分析 中图分类号:S 641.2;Q 75 文献标识码;A Genetic diversity of Lycopersicon esculentum var.cerasiforme germplasms by RAPD analysis WEN Qing fang’.ZHU Hai—sheng ,LIN Yi—zhang ,KANG Jian—ban’,XUE Zhu—zheng (1-Institution of Cultivation and Rotation・Fujian Academy t, Agricultural Sciences,Fuzhou—Fujian 350013. China;2.College ‘Horticulture。Fujian Agriculture and Forestry University,Fuzhou,Fujian 3 50002.China) Abstract:The genetic polymorphisms in Lycopersicon esculentum var.cerasiforme of thirty-tWO cultivars were in— vestigated by using random amplified polymorphic DNA markers(RAPD).Twenty—seven primers selected from two handred primers amplified 207 DNA fragments and 139 bands showed polymorphisms that occupied 67.15 of the Whole amplified bands.Each primer could amplify 2 to 12 polymorphic bands,with an average of 7+67 bands.The length of most amplified fragments ranged from 270 tO 2000 bp.Cluster analysis showed that the 32 cultivars could be classified into 3 groups at the level of D 0.33,which evidently showed the variations in some important traits of Lyc@ersicon esculentum var.cerasiforme. Key words: copersicon esculentum var.cerasiforme;RAPD;genetic diversity;germplasms 樱桃番茄(Lycopersicon esculentum var.cerasi- 来的分子标记技术,具有操作简便、标记数量多、不 受环境影响且不需同位素标记等优点,目前已广泛 forme)又名迷你番茄、微型番茄、小番茄等,为茄 科番茄属蔬菜。2O世纪8O年代开始,在全世界栽培 面积迅速扩大。我国近些年从国外引入,南北方均 可栽培,目前有迅速发展的趋势。长期以来,樱桃 番茄种质资源的研究滞后于育种实践,对多种类型 的地方资源或生态型在遗传上的差异及现有樱桃番 应用于水稻 ¨、大麦[ 、辣椒[引、大豆[ 、茶树 s 等 多种植物中,但该技术应用于樱桃番茄的研究目前 国内尚未见报道,国外也不多。本研究在前人研究 的基础上,从200个随机引物中筛选出27个引物,对 32个樱桃番茄品种进行RAPD分析,初步探讨了樱 茄的遗传多样性等缺乏足够的研究。同时,由于传 统的基于表型分析的遗传资源研究方法的诸多局限 性,樱桃番茄品种选育过程中亲本的选择存在着不 同程度的盲目性和随意性,影响了育种效率的提高 和樱桃番茄杂种优势利用。RAPD(Random Ampli. lfed Polymorphic DNA)技术即随机扩增多态性 DNA技术,是2o世纪9o年代在PCR基础上发展起 收稿日期:2005--10--02初稿;2005--12--29修改稿 桃番茄遗传资源的遗传多样性和亲缘关系,并估测 它们之间的遗传差异。 1材料与方法 1.1试验材料 选取本研究所从国内外收集的32份樱桃番茄 品种,其编号、品种名称及来源详见表l。 作者简介 温庆放(1965--)。男,副研究员。从事蔬菜育种与栽培研究。 基金项目:福建省科技厅重点项目(2005N026)。 维普资讯 http://www.cqvip.com
60 福建农业学报 第21卷 表1试验材料 Table 1 Materials of test 编号品种名 来源 编号品种名 来源 1番柿6—1号 福州 17樱桃番茄P12一l 福州 2番柿2号 福卅I 18樱桃番茄Pl3 日本 3樱桃番茄16—5—6福州 19 以色列樱桃番茄 以色列 4番柿4号 福州 2O樱桃番茄Ao 日本 5番柿1号 福州 21樱桃番茄16—5—1 福州 6樱桃番茄黄小玉I 福州 z2樱桃番茄16—8 印尼 7樱桃番茄黄小玉2 福卅I 23樱桃番茄16—9—1 福州 8樱桃番茄P。 日本 24樱桃番茄16—10—5福州 9樱桃番茄16—13 台湾 25樱桃番茄16—1O一6福州 1O樱桃番茄16—6—1 福卅l 26樱桃番茄16—9—2 福州 11樱桃番茄16—9—4福卅l 27樱桃番茄16—11 福州 12番柿3号 福州 28樱桃番茄P。1 福州 13樱桃番茄金保 韩国 29美味樱桃番茄 中科院 1 4樱桃番茄黄小玉3 福州 3o亚蔬6号 台湾 15樱桃番茄16—14 台湾 31樱桃番茄16—1O 福州 16樱桃番茄黄洋梨 台湾 32樱桃番茄16—5 福州 1.2试剂和仪器 RAPD随机引物、dNTP、Taq酶购自上海生工 生物工程技术服务有限公司;琼脂糖购自宝生物工 程(大连)有限公司。扩增反应在美国Applera公司 生产的GeneAmp PCR System 9600上进行,凝胶成 像系统为UVP公司的GDS8000。 1.3 DNA的提取 用改进的CTAB法[6]提取DNA:取樱桃番茄幼 嫩叶片0.3 g左右,加液氮快速充分研磨至粉末状; 将粉末移至1.5 ml离心管中,加600 ml预热至6o℃ 的2×CTAB提取缓冲液[ioo mmol・L Tris— HC1(pH 8.O),2o mmol・L EDTA(pH 8.O),1.4 mmo[・L_。NaCI,质量分数2 9,5 CTAB,质量分数 1 PVP,0.1 mol・L 巯基乙醇,20 mmo[・L Na。S。O ],充分混匀;65 C水浴10 min,期间颠倒 数次;加等体积氯仿一异戊醇混合液(24/1,v/v), 室温下12 000 r・min 离心10 rain;取上清液至另 一离心管,加等体积异丙醇和1/10体积3 mol・L NaAc(pH 5.2),于4'C下12 000 r・min 离心10 min;用体积分数7O 9,6乙醇洗涤DNA 2~3次,风干; 将DNA溶于2o l TE溶液[1O mmo[・L Tris— HCl(pH8.O)。1 mmol・L一 EDTA(pH8.O)],力口 入1 l RNase(1O g・L )并于37℃保温15 min。 一2O℃保存备用。 1.4 DNA扩增反应 1.4.1 反应体系 采用25 l体系:25 ng模板 DNA,0.4 mol・L 引物,0.15 mmo[・L dNTP,1 U Taq DNA聚合酶,1.5 mmo[・L-。 MgC12,2.5 l 10×PCR缓冲液,加入灭菌的超纯水 至25 I。 1.4.2 反应程序 95 C预变性5 rain后进行下列 循环:94 C变性l min。38 C退火1 min,72℃延伸 2 min,45个循环,最后72℃延伸10 min。 1.4.3 检测与成像PCR扩增产物在1+5 9,6的琼 脂糖凝胶上,8O V稳压电泳1.5 h。EB染色,在uVP 公司的GDS8000凝胶成像系统上观察并拍照。 1.5数据分析 根据RAPD扩增产物相同电泳迁移位置带的 有无,建立l,0型数据。以1表示某一电泳迁移位 鼍上产物存在,0表示不存在。根据Nei—Li相似系 数法计算,按照类平均聚类方法,运用DPS软件生 成聚类图。 2结果与分析 2.1 RAPD标记的多态性 从200个RAPD随机引物中筛选到有多态谱带 的引物27个,其名称和序列见表2。用这27个RAPD 引物对所有樱桃番茄品种进行扩增,共扩增出207 条DNA谱带,其中多态谱带139条,多态性程度为 67.15 。平均每个引物产生7.67条,每个引物可扩 增出2~12条多态性谱带,谱带大小为270 ̄2 000 bp。图1为引物¥56扩增的32个樱桃番茄品种DNA 的RAPD电泳图。谱带统计结果表明,不同引物所 扩增出的带数不同,同…一引物不同材料之间的扩增 带数也不相同,反映了各个材料之间的多态性;绝 大部分引物在不同品种上都具有主特征带,说明同 一物种内的基因组的同一性。另外,有的引物可以 区别所有的32品种,有的只能揭示出某些品种的特 征带。 2.2聚类分析 根据RAPD分析所得的1,0型数据,计算各个 基因型间的Czekanowski(1913)相似系数(Cs),并 采用离差平方和法进行聚类分析,获得聚类图(图 2)。各个基因型间的相似性系数分布在0.576 69"-" 0.983 87之间,平均相似性为0.748 33。其中樱桃番 茄16—9—1和樱桃番茄16—9—2之间相似系数最大。 为0.983 87,它们是从同一亲本中选育出来的,有彼 此最相似的基因型,外部形态也相似;番柿4号和樱 桃番茄16一10相似系数最小,为0.576 69,番茄4号 为较大的圆形黄色品种,樱桃番茄16—1O为较小的 椭圆形红色品种,两者外部形态差异也较明显。 维普资讯 http://www.cqvip.com
第1期 温庆放等:樱桃番茄种质资源遗传多样性的RAPD分析 表2 RAPD引物及其扩增结果 Table 2 RAPD primers and amplification results 61 引物名称 序列(5r_3 ) S1 S8 S56 S59 ¥67 S68 GTTTCGCTCC GTCCACACGG AGGGCGTAAG CTGGGGACTT GTCCCGACGA TGGACCGTCC 耄喜美 总谱带数 引物名称 序列(5 3 ) 2 6 5 1 4 3 5 9 7 5 4 6 S1 34 S1 35 S1 39 S157 S1 59 S172 TGCTGCAGGT CCAGTACTCC CCTCTAGACC CTACTGCCGT ACGGCGTATG AGAGGGCACA 喜霉 1 10 6 6 2 6 总谱带数 2 12 7 8 5 11 ¥69 S74 S75 S79 S85 ¥99 S103 S1O8 CTCACCGTCC TGCGTGCTTC GACGGATCAG GTTGCCAGCC CTGAGACGGA GTCAGGGCAA AGACGTCCAC GAAACACCCC 4 5 8 3 7 5 6 2 4 7 12 7 8 11 8 6 S180 S181 S187 S191 S194 S197 S200 AAAGTGCGGC CTACTGCGCT TCCGATGCTG AGTCGGGTGG AAAGGGGTCC .rGGGGACCAC TCTGGACGGA 5 9 4 6 10 6 7 9 12 6 9 11 9 7 1~3z:樱桃番茄品种编号(表1)}M;GeneRuler 1 kb DNA Ladde ̄ 图1引物¥56对樱桃番茄基因组扩增的RAPD谱带图 Fig.1 Genomic DNA pattern of Lycopersicon esculentum var.cerasiforme amplified with primer S56 由图2可见,遗传距离D值在0.33水平上,32 野生品种:樱桃番茄P 一 和樱桃番茄A。,它们果皮 也为红色。 个樱桃番茄品种聚成3簇,分别为A、B、c类。A 类有14个品种,包括果皮全部为黄色和少数红色品 种,它们的果形较大,其中包括3个中国台湾黄色品 种(樱桃番茄16 13、樱桃番茄16—14和樱桃番茄 3 讨 论 3.1樱桃番茄DNA的提取质量 黄洋梨)、1个韩国黄色品种(樱桃番茄金保)和1个 DNA提取和纯化与获得一定数量的质量足够 好的DNA样品是进行限制性酶切、分子杂交以及 PCR扩增的首要步骤。樱桃番茄含有较高的色素和 多糖杂质,运用本试验改进的CTAB法能有效去除 这些杂质。同时,为提高DNA得率和纯度,采用樱 印尼黄色品种(樱桃番茄16—8)。B类有16个品种, 果皮全部为红色,包括2个日本红色品种(樱桃番茄 P 。和樱桃番茄P ),另外樱桃番茄P。. 由樱桃番茄P。 选育,两者聚在一起,相似系数为0.966 25 遗传距 离D值在0.25水平上,B簇又可分为3小类,樱桃 番茄P。. 和樱桃番茄P。为一类,以色列品种以色列 桃番茄幼嫩叶片(处于延伸的细胞果胶含量较少)。 此外,试验中应使用液氮迅速研磨材料,并立即加 入65 C预热的提取缓冲液,以便及时钝化组织中的 樱桃番茄单独为一类,其他聚为一类。c类是2个半 维普资讯 http://www.cqvip.com
62 福建农业学报 第21卷 DNA酶活性。试验发现,在缓冲液中加入抗褐变物 质琉基乙醇,溶液浓度1 能有效地防止酚化合物的 褐变。 鹰 毒 菇 遗传距离 图2 32个樱桃番茄材料的聚类图 Fig.2 Dendrogram generated by cluster analysis for 32 Lycopersicon esculentum var.cerasiforme 3.2樱桃番茄品种的遗传多样性 樱桃番茄近些年从国外引入后,经过演化和人 工栽培,形成了遗传多态性较为广泛的地方群体品 种,具有丰富的基因基础,分析它们的遗传差异有 助于樱桃番茄的遗传改良和育种工作。但遗憾的是 至今仍然没有较为详尽的亲缘关系系谱资料。我们 根据RAPD位点对32个国内外樱桃番茄品种基因 型进行了聚类分析,绘出了亲缘关系树状图。这些 材料之间差异明显,有广泛的遗传多样性。根据研 究结果,明显能将野生种从栽培种中分开,说明野 生种中存在可供用于樱桃番茄遗传改良的特异基因 类型。我们能将不同果皮颜色分开,印证了传统形 态学分类框架的正确性,而且对传统形态学分类加 以补充细化,能将农艺性状有差异而在DNA水平匕 没有显现出来的聚在一起。 参考文献: [1]方宜钧,黄育元,陈启锋,等.若干水稻品种(组合)的等位 酶和RAPD遗传分析lJ].中国农业科学.1999.32(2):1— 2. [2]施永泰.边红武.韩凝.等.中国江、浙地区栽培大麦遗传资源 的RAPD研究[J].作物学报,2004,30(3) 258・265. [3]王得元,彭世清.刘志昕,等.辣椒基因组DNA提取与RAPD 分析口].江西农业大学学报.1998,2O(2);180—183+ [4]史锋,张耀洲.曾广文.栽培大豆品种问遗传关系的RAPD研 究[J].浙江农业大学学报,1998,24(6);633—636. [5]罗军武,施兆鹏,沈程文,等.茶树种质资源遗传多样性的RAPD 分析[J].作物学报,2004,30(3) 266—269. [6]王得元,孪乃坚,邓义才.RAPD技术在奥星番茄种子纯度检 测鉴定中的初步研究[J] 广东农业科学.1999.3:15—16. (责任编辑:林树文)
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