赵 芹,谢大森,彭庆务,罗少波,郭巨先,邓沙沙

(广东省农业科学院蔬菜研究所,广东广州510640)

不同产地瓠瓜品种ITS序列的遗传多样性分析

赵 芹①,谢大森,彭庆务,罗少波,郭巨先,邓沙沙

(广东省农业科学院蔬菜研究所,广东广州510640)

对国产29个瓠瓜〔Lagenaria siceraria(Molina)Standl.〕品种的ITS序列进行了扩增及测序,并结合引自GenBank的国产9个瓠瓜品种以及国外6个瓠瓜品种和3个同属种类的ITS序列,对它们的ITS序列长度和GC含量以及变异位点进行比较,在此基础上构建系统发育树并对47个样本间的遗传关系进行研究。结果显示:供试47个样本的ITS序列均由ITS1、5.8S rDNA及ITS2组成,各样本间的ITS序列长度、GC含量以及变异位点差异明显。国产38个瓠瓜品种的ITS序列(包括ITS1、5.8S rDNA及ITS2)长度为619～627 bp、GC含量为58.00%～63.32%;国外9个样本的ITS序列长度为591～626 bp,GC含量为54.17%～63.26%。序列比对结果显示:国产38个瓠瓜品种的ITS序列同源率为84.6%～100.0%,包含221个变异位点;其中,来源于山东的品种‘砧木2’(‘Zhenmu No.2’)的ITS序列包含的变异位点最多,与其他品种间的同源率也最低。在系统发育树上,国产38个瓠瓜品种可分为3个分支,来源于山东的品种‘砧木2’和来源于河南的品种‘西瓜砧木1’(‘Xiguazhenmu No.1’)各自聚为第1和第2分支;其余36个品种聚为第3分支。而供试的47个样本则可分为2个分支和5个亚组,第1分支可分为2个亚组,包括国产品种‘砧木2’和产自日本的2个品种;第2分支包含的44个样本则进一步分为3个亚组,国产品种‘西瓜砧木1’和产自法国的品种‘白花瓠瓜’(‘White-flowered gourd’)各自聚为第1和第2亚组,其余的42个样本聚为第3亚组。研究结果表明:供试的不同产地瓠瓜品种间存在丰富的遗传变异和地理分化现象,其ITS序列差异与地理分布有一定关系。

瓠瓜;ITS序列;变异位点;同源性;遗传分化;系统发育

瓠瓜〔Lagenaria siceraria(Molina)Standl.〕别名瓠子、扁蒲或蒲瓜,为葫芦科(Cucurbitaceae)葫芦属(Lagenaria Ser.)植物,原产非洲[1];非洲与亚洲的瓠瓜因形态与基因差异明显被分为2个亚种[1-4]。国外研究者利用RAPD标记对非洲瓠瓜遗传多样性进行了研究[5-6],Clarke等[7]利用ISSR分子标记对来自亚洲、美洲及波利尼西亚的36份瓠瓜栽培种的传播起源进行了探讨。

中国种植瓠瓜历史悠久,全国各地均有栽培且品种十分丰富,但目前国内对瓠瓜种质资源的研究甚少,而基于分子水平的遗传多样性研究更加鲜见。高山等[8-9]利用ISSR与RAPD标记分析了38份瓠瓜种质资源的遗传多样性;周先治等[10]基于ITS序列对中国、泰国和日本产瓠瓜品种进行了地理分化研究;Xu等[11]测定了瓠瓜基因组的部分序列,并采用自主开发的SSR标记对国产44个瓠瓜品种进行遗传进化分析,初步揭示了瓠瓜种质资源的遗传多样性及不同品种间的亲缘关系。研究瓠瓜种质资源的地理分化与系统进化,对于瓠瓜遗传育种意义重大。作者所在的研究室通过十几年的努力收集了丰富的瓠瓜品种资源,并育成了一些优秀品种。

高等植物核糖体RNA是高度重复的串联序列,编码18S、5.8S和26S rDNA为1个转录单位,ITS (internal transcribed space)间隔区是位于18S和26S rRNA片段间的非编码转录区,被5.8S rRNA片段分为2个片段,即ITS1和ITS2。ITS序列具有进化速率较快、稳定性好和测序方便等特点,已成为研究植物系统发育及分子进化的有效工具和重要标记,被广泛应用于近缘属间、种间甚至种下居群间的分类研究[12-19]。为了更好地开发利用瓠瓜种质资源,作者对来源于不同产地的国产29个瓠瓜品种的ITS序列进行扩增并分析其亲缘关系,同时还从GenBank上下载了国产的9个瓠瓜品种及国外产的6个瓠瓜品种和3个同属种类的ITS序列,研究不同来源瓠瓜品种的地理分化及系统发育,为瓠瓜种质资源分类、种质鉴别及杂交育种提供分子生物学依据。

1 材料和方法

1.1 材料

从山东、江西、北京、广东、香港、湖北、福建、河南和山西等地收集29个瓠瓜品种,包括来源于山东昌邑的品种‘小籽葫芦砧木’(‘Xiaozihuluzhenmu’)、‘砧木2’(‘Zhenmu No.2’)、‘砧木3’(‘Zhenmu No. 3’)和‘砧木8’(‘Zhenmu No.8’);江西新余的品种‘玉农启福’(‘Yunongqifu’);北京的品种‘砧木10’(‘Zhenmu No.10’);湖北武汉的品种‘汉龙碧玉’(‘Hanlongbiyu’)和‘春晓2号’(‘Chunxiao No.2’),湖北咸宁的品种‘早春2号’(‘Zaochun No.2’);广东汕头的品种‘超早生’(‘Chaozaosheng’)和‘汕头瓠’(‘Shantouhu’),广东东莞的品种‘石滩仙村’(‘Shitanxiancun’),广东广州的品种‘利降油绿’(‘Lijiangyoulv’)、‘遂1’(‘Sui No.1’)、‘金钗头3’(‘Jinchaitou No.3’)、‘超长遂2’(‘Chaochangsui No.2’)、‘绿如意’(‘Lvruyi’)、‘益家短身’(‘Yijiaduanshen’)、‘油青二号短瓠’(‘Youqing No. 2 duanhu’)、‘绿美人’(‘Lvmeiren’)和‘杂交瓠瓜’(‘Hybrid bottle gourd’);香港的品种‘港研甜芋瓠’(‘Gangyantianyuhu’);福建福州的品种‘绿龙福州芋瓠’(‘Lvlongfuzhouyuhu’);河南郑州的品种‘西瓜砧木1’(‘Xiguazhenmu No.1’)、‘西瓜砧木3’(‘Xiguazhenmu No.3’)和‘西瓜砧木4’(‘Xiguazhenmu No.4’);山西平遥的品种‘大籽葫芦’(‘Dazihulu’)、‘特大籽葫芦’(‘Tedazihulu’)和‘小籽葫芦’(‘Xiaozihulu’)。各品种的种子于2012年3月播种于广东省农业科学院蔬菜研究所温室,待幼苗长至2～3片真叶时,采集叶片并保存于-70℃冰箱中,备用。

另从GenBank上下载国产的9个品种及国外产的6个品种和3个同属种类的ITS序列。9个国产品种包括:产自福建福州的品种‘青圆有柄’(‘Qingyuanyoubing’)、‘短柄芦2’(‘Duanbinglu No. 2’)、‘花长葫’(‘Huachanghu’)和‘10号砧木’(‘Zhenmu No.10’),产自北京的品种‘8号瓠瓜’(‘Hugua No.8’)、‘京欣砧霸’(‘Jingxinzhenba’)和‘中引28’(‘Zhongyin No.28’),产自海南的品种‘青长葫’(‘Qingchanghu’),产自河南郑州的品种‘超丰新生’(‘Chaofengxinsheng’);它们的ITS序列GenBank登录号分别为FJ951139、FJ951148、FJ951150、FJ951154、FJ951137、FJ951146、FJ951151、FJ951143和FJ951145。国外6个品种和3个同属种类为:产自日本的品种‘长葫1号’(‘Changhu No. 1’)和‘长葫3号’(‘Changhu No.3’),产自泰国的品种‘19号砧木’(‘Zhenmu No.19’),产自几内亚的同属种类Lagenaria guineensis(G.Don)C.Jeffrey和Lagenaria rufa(Gilg)C.Jeffrey,产自加纳的同属种类Lagenaria breviflora(Benth.)Roberty和瓠瓜品种‘白花瓠瓜’(‘White-flowered gourd’),产自贝宁的品种‘Atangoue’和产自法国的品种‘白花瓠瓜’(‘Whiteflowered gourd’);它们的ITS序列GenBank登录号分别为FJ951142、FJ951162、FJ951159、AM981088、AM981087、AM981086、HE661303、AM981089和AF006812。

克隆宿主菌大肠杆菌DH5α、克隆载体pMD18-T Vector、凝胶回收试剂盒、Ex Taq DNA聚合酶、Amp抗生素和DL2000 DNA marker等均购自广州瑞真生物技术有限公司。

1.2 方法

1.2.1 基因组总DNA的提取及检测 取冷冻保存的瓠瓜叶片0.1 g,采用改良CTAB法[20]提取基因组总DNA,并溶解于少量灭菌双蒸水中。用质量体积分数1%琼脂糖凝胶电泳,并用GENEQUANT纳米紫外分光光度计(德国Eppendorf公司)检测DNA浓度及纯度,-20℃保存备用。

1.2.2 PCR扩增 采用White等[21]设计的ITS通用引物ITS4(5′-TCCTCCGCTTATTGAATGC-3′)和ITS5 (5′-GGAAGTAAAAGTCGTAACAAGG-3′)扩增目的片段。以29份样品总DNA为模板进行PCR扩增。反应体系总体积25μL,包含2.5μL 10×Ex buffer(含MgCl2)、1 U Ex Taq DNA聚合酶、0.2 mmol·L-1d NTPs、0.4μmol·L-1引物和50 ng模板DNA。反应程序为:94℃预变性3 min;94℃变性30 s、50℃退火30 s、72℃延伸60 s,35个循环;最后于72℃延伸10 min。PCR产物用质量体积分数1%琼脂糖凝胶电泳检测,并用GeneGeniusBio Imaging System凝胶成像系统(美国Bio-Rad公司)观察拍照。

1.2.3 PCR产物的纯化、克隆与测序 PCR产物经凝胶回收试剂盒回收纯化,连接至pMD18-T Vector,并转化DH5α感受态细胞,涂布在固体LB(含Amp抗生素、X-Gal与IPTG)培养基上,并于37℃倒置培养过夜;挑取白斑菌落进行PCR检测,并取1mL阳性克隆菌液,由广州英骏生物技术有限公司进行测序。

1.2.4 目的片段序列及序列同源性分析 利用BioEdit软件[22]分析ITS序列的范围,除去两端非ITS部分,进而利用NCBI上的BLASTn程序(http:∥www.ncbi.nlm.nih.gov/blastn)与已登录的葫芦属植物的ITS序列进行同源比对,界定出ITS序列及其间隔区各部分的序列。对29个品种的ITS序列以及从GenBank下载的18个瓠瓜品种或同属种类的ITS序列,通过DNAStar软件[23]和Clustal X 1.83软件[24]分析序列长度、变异位点、GC含量、同源率与遗传分歧并进行同源比对;利用MegAlign程序构建遗传进化树并进行系统发育分析。

2 结果和分析

2.1 PCR扩增结果

利用ITS通用引物对国产29个瓠瓜品种的基因组总DNA进行PCR扩增,在750 bp附近得到1条明亮清晰的条带,与预期的片段长度一致,其中8个品种的扩增图谱见图1。PCR产物经回收测序后得到瓠瓜的ITS序列。

2.2 ITS序列长度和GC含量及变异分析

图1 8个瓠瓜品种ITS序列的PCR扩增图谱Fig.1 PCR amplification pattern of ITS sequence from eight cultivars of Lagenaria siceraria(Molina)Standl.

供试的国产29个瓠瓜品种的ITS序列均包括部分18S rDNA、ITS1、5.8S rDNA、ITS2和部分26S rDNA片段。根据GenBank上已报道的瓠瓜品种‘福州短柄瓠’(FJ951139)的18S rRNA片段的3′端、5.8S rDNA片段以及26S rRNA片段的5′端序列,确定供试29个瓠瓜品种的ITS序列范围(包括ITS1、5.8S rDNA和ITS2),供试29个瓠瓜品种的ITS序列全长序列已提交至GenBank。供试29个瓠瓜品种及引自GenBank的国产9个瓠瓜品种(序号30～38)及国外6个瓠瓜品种和3个同属种类(序号39～47)的ITS序列的登录号、长度和GC含量见表1。

国产38个瓠瓜品种的ITS序列总长度为619～627 bp,GC含量为58.00%～63.32%;其中,ITS1片段长度195～220 bp,GC含量54.36%～61.93%; ITS2片段长度为245～261 bp,GC含量为60.15%～68.87%;ITS序列长度与GC含量发生变异,预示碱基位点发生某种程度的变异。

表1 供试瓠瓜品种及葫芦属其他种类的ITS序列GenBank登录号、片段长度及GC含量Table 1 GenBank accession number,fragm ent length and GC content of ITS sequence from cultivars of Lagenaria siceraria(M olina)Stand l. and other species in Lagenaria Ser.

在38个品种中,品种‘砧木2’的ITS序列最短(仅619 bp),品种‘青圆有柄’、‘花长葫’和‘10号砧木’的ITS序列最长(627 bp);在其余的34个品种中,除品种‘遂1’的ITS序列长度为624 bp、品种‘汉龙碧玉’和‘青长葫’的ITS序列长度为626 bp外,其他品种的ITS序列长度均为625 bp。在38个品种中,品种‘青圆有柄’ITS序列GC含量最高,为63.32%;品种‘砧木2’ITS序列GC含量最低,仅为58.00%。国产38个瓠瓜品种的5.8S rDNA的长度均为162 bp,仅存在1次A与G转换,表明瓠瓜品种的核糖体DNA序列具有高度保守性。

续表1 Table1(Continued)

产自国外的6个品种及3个同属种类的ITS序列长度为591～626 bp,GC含量为54.17%～63.26%。其中,ITS1片段长度190～219 bp,GC含量52.63%～61.64%;ITS2片段长度为232～259 bp,GC含量为54.83%～67.89%;除产自贝宁的品种‘Atangoue’的5.8S rDNA片段长度为161 bp外,其他品种或种类的5.8S rDNA片段长度均为162 bp。来源于法国和加纳的2个瓠瓜品种的ITS序列长度明显小于其他品种或种类,分别仅为591和595 bp;产自日本的品种‘长葫1号’和‘长葫3号’的ITS序列也较短,长度分别为611和616 bp。从GC含量看,‘长葫1号’和‘长葫3号’ITS片段的GC含量最低,分别为54.17%和57.79%;产自法国和加纳的2个瓠瓜品种的GC含量也较低;而产自贝宁的品种‘Atangoue’的片段长度及GC含量均最高。

图2 瓠瓜品种‘小籽葫芦砧木’的ITS序列Fig.2 ITS sequence of Lagenaria siceraria‘Xiaozihuluzhenm u’

表2 国产38个瓠瓜品种ITS序列的变异位点比对Table 2 Com parison on variation site in ITS sequence from 38 cultivars of Lagenaria siceraria(M olina)Stand l.in China

2.3 ITS序列变异位点及同源性分析

国产瓠瓜品种‘小籽葫芦砧木’的ITS片段的DNA序列见图2;国产38个瓠瓜品种的ITS序列中变异位点的比对结果见表2。

比对结果显示:不同品种的ITS序列间有变异位点221个,其中ITS1包含变异位点108个、ITS2包含含变异位点112个、5.8S rDNA包含变异位点1个,多数变异集中在33～114与399～475 bp之间。国产38个品种的ITS序列同源率为84.6%～100.0%,遗传分歧为0.0～16.7,其中品种‘砧木2’与其他品种的同源率均较低,为84.6%～86.1%,且与品种‘西瓜砧木1’的同源率最低,变异位点最多(132个),占全

部变异位点的59.73%。

与国产的瓠瓜品种ITS序列相比,产自日本的2个瓠瓜品种在第89至第109位点处缺失21个碱基,而在第555至第559及第580至第589位点处分别插入5和10个碱基;产自加纳的品种‘白花瓠瓜’在第89至第113位点处缺失25个碱基;产自法国的品种‘白花瓠瓜’在第96至第98及第103至第105位点处均缺失3个碱基。总体上看,产自国外的9个品种及3个同属种类的ITS序列中还零星分散着无规律的变异位点,尤以产自日本的品种变异位点最多,产自法国和加纳的2个瓠瓜品种的ITS序列的变异位点也较多。

同源率分析结果显示:供试的44个瓠瓜品种及3个同属种类的ITS序列同源率为82.4%～100.0%,遗传分歧为0.0～19.6。其中,产自日本的品种‘长葫1号’与国产品种‘砧木2’和产自日本的品种‘长葫3号’的同源率分别为92.3%与91.3%;与其他品种或种类的同源率也很低,为83.0%～84.7%,与产自法国的品种‘白花瓠瓜’的同源率最低(仅83.0%)。而另一个产自日本的品种‘长葫3号’与国产品种‘砧木2’的同源率高达97.9%,与其他品种或种类(除品种‘长葫1号’外)同源率为82.4%～85.0%,其中与产自法国的品种‘白花瓠瓜’的同源率最低。国产品种‘小籽葫芦砧木’、‘砧木8’、‘玉农启福’、‘春晓2号’、‘利降油绿’、‘汕头瓠’、‘大籽葫芦’、‘小籽葫芦’、‘8号瓠瓜’、‘中引28’、‘青长葫’、‘超丰新生’与产自几内亚的L.guineensis和产自贝宁的品种‘Atangoue’的同源率均为100.0%。

国产品种‘砧木10’、‘超早生’、‘金钗头3’、‘超长遂2’、‘早春2号’、‘绿龙福州芋瓠’、‘西瓜砧木3’、‘绿如意’、‘益家短身’、‘油青二号短瓠’、‘绿美人’、‘杂交瓠瓜’与‘短柄芦2’的ITS序列也完全一致,同源率为100.0%。

2.4 基于ITS序列变异的瓠瓜品种的遗传关系分析

利用DNAStar软件中的MegAlign程序,基于ITS序列的比对结果构建供试44个瓠瓜品种和3个同属种类的系统树,结果见图3。47个样本可分为2个分支5个亚组。第1分支包括国产品种‘砧木2’与产自日本的品种‘长葫1号’和‘长葫3号’,其中‘长葫1号’单独聚为第1亚组,‘砧木2’与‘长葫3号’聚为第2亚组,显示后二者亲缘关系更近。第2分支包括3个亚组:国产品种‘西瓜砧木1’和来源于法国的品种‘白花瓠瓜’分别单独聚为第1和第2亚组;其他42个品种(包括剩余的36个国产品种与产自泰国、几内亚、加纳和贝宁的3个品种和3个同属种类)聚为第3亚组,其中产自加纳的同属种类Lagenaria breviflora和品种‘白花瓠瓜’与产自几内亚的同属种类L.rufa聚为第1小分支,国产品种‘遂1’、‘青圆有柄’与‘京欣砧霸’聚为第2小分支,其余29个品种及产自几内亚的同属种类L.guineensis聚为第3小分支。

由图3还可见:国产品种‘春晓2号’、‘特大籽葫芦’、‘8号瓠瓜’、‘汕头瓠’和‘西瓜砧木4’与产自几内亚的同属种类L.guineensis的亲缘关系最近。大多数国产品种与产自日本的品种遗传关系最远,与产自法国的品种较远,与产自非洲的样本(产自几内亚的同属种类L.rufa以及产自加纳的同属种类L. breviflora和品种‘白花瓠瓜’)较近;而来源于不同国家的样本中,产自几内亚的同属种类L.guineensis与产自贝宁的品种‘Atangouse’遗传关系最近。

基于ITS序列的比对结果构建国产38个瓠瓜品种的系统树,结果见图4。根据图4,国产38个瓠瓜品种分为3个分支,品种‘砧木2’和‘西瓜砧木1’分别单独聚为第1和第2分支,其余36个品种聚为第3分支。第3分支还可分为4个亚组:品种‘京欣砧霸’与品种‘青圆有柄’分别为第1和第2亚组;品种‘超早生’、‘金钗头3’、‘超长遂2’、‘绿如意’、‘益家短身’、‘油青二号短瓠’、‘绿美人’、‘杂交瓠瓜’、‘砧木3’、‘砧木10’、‘港研甜芋瓠’、‘短柄芦2’、‘绿龙福州芋瓠’、‘早春2号’以及‘西瓜砧木3’15个品种为第3亚组;其余19个品种为第4亚组。

3 讨论和结论

图3 基于ITS序列比对结果的44个瓠瓜品种及3个同属种类的系统进化树Fig.3 Phylogenetic tree of 44 cultivars of Lagenaria siceraria(M olina)Stand l.and 3 species in the sam e genus based on com parison result of ITS sequence

图4 基于ITS序列比对结果的国产38个瓠瓜品种的系统进化树Fig.4 Phylogenetic tree of 38 cultivars of Lagenaria siceraria(M olina)Standl.in China based on comparison result of ITS sequence

植物在长期的迁移和演化过程中为了适应不同地域的生态环境形成了不同的地理生态类群,这些生态类群间具有明显的遗传分化,因此,植物的遗传多样性研究是作物育种过程中重要的环节之一,通过对品种间遗传关系的分析可以有效进行亲本选配和保护特殊种质。ITS序列的长度较保守,但其序列变异速率较快,可以提供较丰富的变异位点和信息位点,是许多被子植物类群系统与进化研究的重要分子标记,广泛应用于解决科、亚科、族、属、组等不同等级类群的系统发育和分类问题,在农作物近缘种及品种的亲缘关系分析中也有较为广泛的应用,如番茄属(Lycopersicon Mill.)野生种与栽培种的亲缘关系分析[25]、核果类果树的进化与系统发育研究[26]、南瓜属(Cucurbita Linn.)植物系统发育关系研究[27]、甘蔗(Saccharum officinarum Linn.)近缘属种系统进化关系探讨[28]等。本研究结果显示:国产不同瓠瓜品种具有一定地理分化特性。在系统进化树上,产自山东的品种‘砧木2’与产自河南的品种‘西瓜砧木1’分别单独聚为第1和第2分支;其他品种聚为第3分支,而第3分支又分为4个亚组:产自北京的品种‘京欣砧霸’和产自福建的品种‘青圆有柄’独立为第1和第2亚组,产自广东的大部分品种与产自福建和香港的品种(南方地区)聚为第3亚组,而产自河南的大部分品种与产自山西、山东、北京、江西和湖北(北方地区)以及产自广东的少部分品种聚为第4亚组,说明瓠瓜品种在北方地区与南方地区存在一定差异。来源于山东、河南和北京的瓠瓜品种分布在系统进化树上的多个分支和亚组中,说明这些地区的瓠瓜品种遗传多样性变异丰富;而来源于湖北和广东的瓠瓜品种分布在系统进化树第3分支的第3和第4亚组中,表明这些品种的遗传变异也较为丰富,可能与这些地区瓠瓜种质资源交流频繁有关。瓠瓜种质资源遗传多样性的ISSR[8]、RAPD[9]及EST-SSR[11]分子标记研究结果表明:瓠瓜品种的农艺性状和地理分布与分子标记存在一定的相关性,江浙地区长线形、早熟类型的瓠瓜品种和福建地区的瓠瓜品种在瓜型和熟性上存在明显差异,分属于2个不同的品种群;来源于湖北的瓠瓜品种遗传多样性较丰富,在2个不同的品种群均有分布,这一现象与本研究结果相似,表明瓠瓜品种资源的遗传变异与其地理分化存在相关性。

屈良鹄等[29]认为:被子植物大多数科属ITS序列的种间差异值仅为1.2%～10.2%。在本研究中,国产大多数瓠瓜品种与来源于日本的瓠瓜品种亲缘关系最远,与来源于泰国的品种‘19号砧木’亲缘关系最近。周先治等[10]的研究结果也表明:国产瓠瓜品种与产自泰国的瓠瓜品种亲缘关系较近,而与产自日本的品种亲缘关系较远,说明地理分化是瓠瓜种质资源遗传进化的重要影响因子之一。而前人报道[1-4]由于非洲和亚洲种植的瓠瓜在形态上和基因上存在明显差异,因而可分为2个亚种。本研究中,国产瓠瓜品种与产自非洲的种类L.guineensis和品种‘Atangouse’亲缘关系最近,说明国内各地种植的瓠瓜品种可能均起源于非洲,也可能由于种质资源的频繁交流引起了品种间遗传进化相近的现象。虽然中日两国都有悠久的瓠瓜种植历史,但由于存在地理隔离以及人工育种选择目标不同和气候差异等因素,导致供试的国产瓠瓜品种与来源于日本的瓠瓜品种间存在一定的遗传差异。但国产品种‘西瓜砧木1’单独聚为1个亚组,并与来源于法国的品种亲缘关系较近;而产自日本的品种‘长葫1号’和‘长葫3号’与国产品种‘砧木2’聚在同一分支中,说明它们之间具有较近的遗传关系,表明随着经贸的扩大与频繁交往,中国与其他国家间频繁的种质交换可使品种间亲缘关系趋近;另外,也从另一方面说明了瓠瓜品种存在明显的地域分化,具有丰富的遗传多样性。由于本研究涉及的瓠瓜品种及产地以及同属近缘种存在一定的局限性,因而,有关瓠瓜品种及近缘种间系统发育及地理分化关系的研究还有待进一步完善。

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(责任编辑:张明霞)

Genetic diversity analysis on ITS sequence of Lagenaria siceraria cultivars from different origins

ZHAO Qin①,XIE Dasen,PENG Qingwu,LUO Shaobo,GUO Juxian,DENG Shasha(Vegetable Research Institute,Guangdong Academy of Agricultural Sciences,Guangzhou 510640,China),J.Plant Resour.&Environ.2014,23(3):24-35

ITS sequence of 29 cultivars of Lagenaria siceraria(Molina)Standl.in China was amplified and sequenced,and combined with thatof9 cultivars of L.siceraria in China,6 cultivars of L.siceraria and 3 congeneric species abroad from GenBank,length,GC content and variation site of their ITS sequence were compared.On this basis,phylogenetic tree was constructed and genetic relationship among 47 samples was researched.The results show that ITS sequence of 47 samples all includes ITS1, 5.8S rDNA and ITS2,and there are obvious differences in length,GC content and variation site of ITS sequence among different samples.Length of ITS sequence(including ITS1,5.8S rDNA and ITS2)of 38 cultivars of L.siceraria in China is 619-627 bp,and their GC content is 58.00%-63.32%.While ITS sequence length and GC content of 9 samples abroad are 591-626 bp and 54.17%-63.26%, respectively.The resultofsequence alignmentshows thathomological rate of ITSsequence of38 cultivars of L.siceraria in China is 84.6%-100.0%,which includes221 variation sites.In which there are the most variation sites of ITS sequence and the smallest homological rate in cultivar‘Zhenmu No.2’from Shandong as compared with other cultivars.According to the phylogenetic tree,38 cultivars of L.siceraria in China can be divided into 3 branches,cultivar‘Zhenmu No.2’from Shandong and cultivar‘Xiguazhenmu No.1’from He’nan are clustered in the first and second branches,respectively,and other 36 cultivars are clustered in the third branch.While 47 samples tested are divided into 2 branches and 5 subgroups.The first branch can be divided into two subgroups,which includes cultivar‘Zhenmu No.2’in China and two cultivars in Japan;and the second branch includes 44 samples which can be divided into 3 subgroups,in which,cultivar‘Xiguazhenmu No.1’in China and cultivar‘Whiteflowered gourd’in France are clustered in the first and second subgroups,respectively,and other 42 cultivars are clustered in the third subgroup.It is suggested that there are rich genetic variations and geographic divergences among cultivars of L.siceraria from different origins,and difference of their ITS sequences is related to geographical distribution.

Lagenaria siceraria(Molina)Standl.;ITS sequence;variation site;homology;genetic differentiation;phylogeny

Q946-33;S642.9

A

1674-7895(2014)03-0024-12

10.3969/j.issn.1674-7895.2014.03.04

2013-08-22

广东省自然科学基金博士科研启动基金资助项目(10451064001006063);广东省农业科学院院长基金资助项目(201007)

赵 芹(1982—),女,山东泰安人,博士,副研究员,主要研究方向为蔬菜病理学与抗病育种。

①通信作者E-mail:zhaoqin0802@126.com