韋再行 陸英 秦田偉 李賢宇
芒果材料的基因組遺傳復(fù)雜;利用ISSR分子標(biāo)記,進(jìn)行野生芒果品種資源親緣關(guān)系的研究,為我國部分野生芒果遺傳多樣性研究提供基礎(chǔ),為野生芒果種質(zhì)親緣關(guān)系分析,遺傳作圖,分子標(biāo)記輔助育種等方面提供參考。
芒果在我國的栽培歷史悠久,種植由于起源循環(huán)途徑多樣,地方品種沒有確切的科學(xué)名稱,造成同物異名現(xiàn)象普遍,需建立快速高效的芒果種質(zhì)資源鑒定技術(shù)工具、研究芒果種質(zhì)資源的遺傳多樣性,有助于子代與親本的快速鑒別。
目前,國內(nèi)外學(xué)者針對我國芒果主栽品種指紋圖譜構(gòu)建研究較少,采用SSR分子標(biāo)記技術(shù)對30份芒果主栽品種進(jìn)行遺傳多樣性分析,以期為我國芒果主栽品種育種實(shí)踐及知識產(chǎn)權(quán)保護(hù)等提供參考依據(jù),為芒果品種的DUS測試奠定技術(shù)基礎(chǔ)。
簡單重復(fù)序列間擴(kuò)增標(biāo)記是由蒙特利大學(xué)Zietkiewicz等提出的新型分子標(biāo)記技術(shù),真核生物基因組中廣泛存在由1-4個堿基對組成的簡單重復(fù)序列,ISRR分子標(biāo)記是用錨定的微衛(wèi)星DNA為引物,在PCR反應(yīng)中,錨定引物可引起特定位點(diǎn)退火,用于ISSR-PCR擴(kuò)增的引物通常為16-18個堿基序列,擴(kuò)增的Inter-SSR區(qū)域多個條帶可通過聚丙烯苔氨凝膠電泳得以分辨。
運(yùn)用ISRR標(biāo)記技術(shù)時,篩選出多態(tài)性強(qiáng)的引物是ISSR技術(shù)的關(guān)鍵,引物的總長度為15-24bp,用于ISRR的引物常為5或3端加錨的二核普酸,四核普酸重復(fù)序列。植物基因組中最多的SRR是二核昔酸重復(fù)序列,要保證引物的Tm值靠近退火溫度,引物最好有錨定堿基,使定位更準(zhǔn)確,數(shù)據(jù)更可靠。
目前ISRR技術(shù)在果樹遺傳育種上的應(yīng)用主要包括種質(zhì)資源鑒定,指紋圖譜的構(gòu)建,果樹的進(jìn)化與奇緣關(guān)系及目標(biāo)基因定位方面。ISRR標(biāo)記技術(shù)對RCR反應(yīng)的敏感度比RAPD低,實(shí)驗(yàn)條件的優(yōu)化非常必要,ISRR引物含有重復(fù)序列,基因組內(nèi)靶序列在DNA復(fù)制中存在不均交換現(xiàn)象,引起引物結(jié)合點(diǎn)之間的片斷長度差異。
ISRR以其設(shè)備重復(fù)性高,多態(tài)性豐富的特點(diǎn)在果樹系統(tǒng)分類方面發(fā)揮重大作用,ISRR分子標(biāo)記技術(shù)使利用分子標(biāo)記預(yù)測成為可能,通過對遺傳標(biāo)記的間接選擇可分辨某些不易區(qū)分的形狀,ISRR分子標(biāo)記已廣泛應(yīng)用于多種果樹上,解決過去制約果樹育種周期長的問題,在果樹育種研究方面具有廣闊的前景。
1、芒果品種遺傳多樣性實(shí)驗(yàn)
①實(shí)驗(yàn)方法
芒果主栽品種葉片材料由農(nóng)林科學(xué)院熱帶作物品種資源研究中心提供,基因組DNA提取,采集實(shí)驗(yàn)材料幼葉,將濃度統(tǒng)一調(diào)整至20ng/μL保存?zhèn)溆谩?/p>
根據(jù)已開發(fā)SRR標(biāo)記,合成115對SSR引物,以海頓,緬甸球芒為主栽品種為材料進(jìn)行引物篩選,確定條帶清晰的多態(tài)性SSR標(biāo)記用于遺傳多樣性分析。PCR反映體系20.0μL包括10×Buffer2.0μL,以超純水補(bǔ)充至20μL,94℃預(yù)變形5min,72℃1min,72℃延伸5min,擴(kuò)增產(chǎn)物用6%變性聚合丙烯酰胺凝膠分離電泳緩沖液為1×TBE,電泳后銀染顯色。
用Popgene計算Shannons多態(tài)指數(shù),計算Dice遺傳相似系數(shù),用Powermaket軟件計算SSR位點(diǎn)的多態(tài)性信息量。根據(jù)每對SSR引物擴(kuò)增的所有差異譜帶,純合位點(diǎn)的等位變異數(shù)據(jù)記錄為X/X,雜合位點(diǎn)的等位變異數(shù)據(jù)記錄為X/Y,小片段在前,根據(jù)指紋圖譜出現(xiàn)的概率共識P=1/2n,統(tǒng)計圖譜的置信概率。
②實(shí)驗(yàn)結(jié)果
利用改良的CTAB法可有效提取總DNA,經(jīng)瓊脂糖電泳監(jiān)測,基因組DNA條帶清晰,說明提取的DNA質(zhì)量較好,對提取的DNA樣品進(jìn)行監(jiān)測,OD260/OD280可用于SSR引物的篩選。
利用115對引物對5份芒果資源進(jìn)行引物篩選,利用64對引物組合對30份芒果種質(zhì)進(jìn)行擴(kuò)增,根據(jù)SSR擴(kuò)增結(jié)果,平均Shannons多態(tài)性指數(shù)為1.00,64對引物PIC變幅為0.07-0.77,引物M46的多態(tài)性對稿,所有引物中的PIC小于0.20的有4個。
利用NTsys軟件進(jìn)行聚類分析,將30份芒果材料分為四類群體,第一類包括14分材料,第二類包括11分材料,第三類包括4分材料,第四類有一個品牌馬切蘇。
選出7對SSR引物構(gòu)建了數(shù)字化指紋圖譜,發(fā)現(xiàn)引物產(chǎn)生標(biāo)記信息可完全區(qū)分芒果品種,引物的多態(tài)性位點(diǎn)數(shù)為58,芒果品種中可能存在2個品種的電泳圖譜完全相同。
2總結(jié)
SSR分子標(biāo)記由于具有共顯性等優(yōu)點(diǎn),已成為作物遺傳多樣性分析的主要方法,廣泛應(yīng)用于各種作物上,在芒果種質(zhì)資源遺傳多樣性研究上相對落后,使用SSR標(biāo)記數(shù)目一般少于40對,本文從115對SSR標(biāo)記中篩選獲得64對多態(tài)性SSR標(biāo)記。
由于我國芒果資源自國外不同地方引進(jìn),從國內(nèi)不同地方收集的資源不能按地域性聚集。30份芒果主栽品種第一類包含14份材料,說明品種與其他品種親緣關(guān)系較遠(yuǎn)。第二類根據(jù)國外引進(jìn)材料育成品種,第三類材料僅有4分品種,說明同一單位育出的芒果品種可能是同一父母本,鷹嘴芒與象牙22聚類結(jié)果顯示器親緣關(guān)系較近,其遺傳組分與鷹嘴芒更相似。
目前,我國芒果生產(chǎn)中存在同物異名的現(xiàn)象,利用DNA分子標(biāo)記技術(shù),對苗真實(shí)性進(jìn)行鑒定不受時空的限制,能最大幅度提高品種鑒定的準(zhǔn)確度,我國將DNA指紋圖譜鑒定作為品種質(zhì)量監(jiān)控的重要措施,本文建立30份中國芒果主栽品種數(shù)字指紋圖譜。
由于芒果遺傳多樣性豐富,建立了不同芒果品種的DNA指紋圖譜,利用構(gòu)建的SSR分子標(biāo)記指紋圖譜,可在芒果育種中合理選配親本,加快遺傳改良進(jìn)程,為芒果品種群劃分提供分子遺傳學(xué)依據(jù)。
(作者單位:1.531500廣西壯族自治區(qū)田東縣義圩鎮(zhèn)農(nóng)業(yè)服務(wù)中心;2.533000廣西壯族自治區(qū)百色市芒果研究院;3.545400廣西壯族自治區(qū)融安縣農(nóng)業(yè)技術(shù)推廣中心;4.530000廣西壯族自治區(qū)土壤肥料工作站)