劉 玲,程 明,,唐仕成,鄭 丹,柯皓天,李瓊秀
(1.四川省絲綢工程技術(shù)研究中心,四川 成都 610031; 2.四川省絲綢科學研究院,四川 成都 610031)
四川幅員遼闊,自然環(huán)境復雜多樣,擁有豐富的桑樹資源,一些科研單位利用分子標記輔助育種、輻射育種、化學誘變等方法選育了大量桑樹品種[1],為蠶桑生產(chǎn)作出了很大貢獻。四川省絲綢科學研究院長期致力于桑樹育種及其分子生物學研究,目前已育成了人工四倍體桑品種團桑6號[2]和團桑 11號[3]、果桑品種團桑 9 號[4],它們分別于2013年、2013年和2016年通過了四川省農(nóng)作物品種審定委員會審定。目前在四川省絲綢科學研究院的桑樹資源圃中保存著百余份種質(zhì)資源,其中團桑2號、團桑3號、團桑4號、團桑B號、團桑5號、團桑10號、團桑12號、團桑13號和團桑14號已有選育報告但未審定,團桑1號、團桑3A號、團桑7號、團桑8號、團桑15號和團桑16號作為育種材料保存。為了更好地了解并利用這些資源,本研究采用ISSR分子標記對18份團桑資源進行了遺傳多樣性分析。
實驗材料取自四川省絲綢科學研究院資源圃(表1)。
表1 供試材料表Table 1 Name of materials used
桑樹基因組DNA采用稍加改進的CTAB法[5],從0.15 g硅膠干燥的桑葉中提取。取3 μL提取到的DNA,在1%瓊脂糖凝膠電泳20 min,電泳完畢后先后用紫外反射透射儀和微量紫外分光光度計檢測DNA的質(zhì)量和濃度,將合格的DNA置于-20℃保存。
參考英屬哥倫比亞大學2006年公布的ISSR引物序列和已有的ISSR在桑樹方面的研究結(jié)果[6],選擇42個引物,由上海生工生物股份有限公司合成。以2份桑種質(zhì)基因組DNA為模板,對42個引物進行PCR擴增,篩選出擴增條帶多且清晰的引物用于后續(xù)實驗。
PCR反應在Thermal Cycler(上海山富科學儀器有限公司)上進行。PCR反應體系(10 μL)如表2,PCR反應程序參照參考文獻[6]。PCR產(chǎn)物經(jīng)1.5%瓊脂糖凝膠電泳30 min后,用紫外反射透射儀觀察并拍照保存,用于后續(xù)的數(shù)據(jù)整理。
手工記錄不同遷移率條帶。同一遷移率,根據(jù)條帶的有無分別記為“1”和“0”,在Excel中形成數(shù)據(jù)矩陣,根據(jù)Nei's方法[7],用Popgene32軟件[8]評價引物的擴增效果,并采用非加權(quán)組平均法UPGMA對24份供試材料進行聚類分析。
表2 PCR反應體系(10 μL)Table 2 PCR reaction system(10 μL)
從42條引物中篩選出9條擴增條帶清晰的引物進行正式實驗,9條引物共擴增出56條清晰條帶,其中55條為多態(tài)性條帶,多態(tài)性比率為98.21%;平均每條引物擴增出6.22條條帶,其中6.11條為多態(tài)性條帶;引物ID8擴增出的條帶數(shù)最多為8條,多態(tài)性100%,引物ID6擴增出的條帶數(shù)最少為4條,也全部具有多態(tài)性;所有引物擴增出的片段大小為200~2000 bp(圖1,表3)。
表3 9條ISSR引物擴增結(jié)果Table 3 Amplification results of 9 ISSR primers
以9條引物擴增的55條多態(tài)性條帶為基礎,利用Popgene32軟件計算每份種質(zhì)桑間的遺傳相似系數(shù)和遺傳距離。結(jié)果表明,24份供試桑的遺傳相似系數(shù)為0.4643~0.9107,遺傳距離為0.0935~0.7673。聚類分析圖(圖2)中,首先分出的是團桑14號,其余23份桑聚為一個大支,這一大支分為5個分支:團桑1號、團桑11號、團桑6號、團桑9號、團桑10號和團桑7號在分支①;團桑2號、團桑3號、團桑4號、團桑5號、團桑8號、團桑12號、白桑、蒙桑、團桑B號和華桑在分支②;團桑13號、團桑15號和山桑在分支③;團桑16號、雞桑在分支④;團桑3A號和川桑在分支⑤。
采用9條ISSR引物對18份團桑資源和6份野生桑進行遺傳多樣性分析,共擴增出56條條帶,其中多態(tài)性條帶55條,占98.21%,平均每條引物擴增出6.22條條帶。24份供試桑的遺傳相似系數(shù)為0.4643~0.9107,遺傳距離為0.0935~0.7673。在UPGMA聚類分析中,團桑14號首先被分出,其余的23份桑聚為一個大支。團桑14號是盤桑2號(是四川省三臺蠶種場從一株30年樹齡的老桑樹上采穗,進行嫁接繁殖,從中選出的豐產(chǎn)性能好、桑椹多而大、春季葉片大的葉果兼用桑品種[9])經(jīng)秋水仙素誘導得到的,其單獨被分出,說明其遺傳背景與其他23份桑資源不同。
團桑6號和團桑9號聚在分支①中,這兩個品種有相同親本。團桑6號是以二倍體塘10×倫109的雜種實生苗為材料,用秋水仙堿溶液誘導其體細胞染色體加倍,經(jīng)無性固定育成人工四倍體桑品種(2n=4x=56)[2];團桑9號系從塘10×倫109 F1雜交桑的果桑株系中選出的果用桑品種[4]。
團桑13號系將二倍體塘10×倫109 F1幼苗誘導為四倍體,與二倍體四川花桑雜交而育成的雜種優(yōu)勢強、產(chǎn)葉量高、葉質(zhì)優(yōu)、生長旺盛的人工三倍體[10],與團桑15號、山桑聚在分支③中,說明團桑13號、團桑15號、山桑的親緣關系近。
團桑4號和團桑B號系四川省絲綢科學研究院從1.2萬株豐馳桑中,經(jīng)過初選、復選、擴大繁殖、田間測試中選出的[11]。團桑4號葉形肥大、產(chǎn)葉量高、全開雌花、結(jié)果多,可作為葉果兼用品系;團桑B號葉片較肥大、產(chǎn)葉量高、開少量雄花。這兩個桑資源來源相同,都聚在分支②中。
聚類結(jié)果還說明團桑12號與白桑的親緣關系近,團桑B號與華桑的親緣關系近,團桑16號與雞桑的親緣關系近,團桑3A號與川桑的親緣關系近。