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攀枝花芒果遗传多样性的RAPD分析

2019-10-25刁毅

江苏农业科学 2019年13期
关键词:分子标记遗传多样性芒果

刁毅

摘要:采用RAPD分子标记技术对12个芒果品种进行遗传多样性研究。结果发现,6条RAPD引物共检测到36条清晰谱带,其中多态性条带占比为77.78%。芒果在物种水平上遗传多样性较高,而在居群水平上遗传多样性相对较低;居群间遗传变异较高,在居群水平上,金白花的遗传多样性最高,遗传分化程度最低;乳芒和马亚的遗传多样性最低,遗传分化程度最高。聚类分析结果表明,相似系数为0.72时,12种芒果品种可分为4个大类群,金白花和鹰嘴芒的遗传一致度最大,贵妃和鹰嘴芒遗传一致度最低。

关键词:芒果;RAPD;分子标记;遗传多样性

中图分类号: S667.701  文献标志码: A  文章编号:1002-1302(2019)13-0035-03

芒果(Mangifera indica L.)起源于东南亚,属漆树科(Anacardiaceae)芒果属(Mangifera),是热带、亚热带水果之一,在亚洲被誉为“水果之王”[1-2]。我国是世界上十大芒果生产国之一,芒果种植主要分布在年气温较高的海南、台湾、广西、广东、云南、四川、福建等地区。海南、广西和云南等地是世界芒果原产地之一,拥有丰富的野生芒果资源[3-5]。四川省芒果主产区主要分布在攀西干热河谷地带,该区域全年热量充足,日照时数长,昼夜温差大,干湿季明显,冬春气温高,全年基本无霜,芒果花期无梅雨,挂果期风量少,是全国少有的适宜种植芒果的地区[6-7]。本研究以云南、广西芒果品种作对照,分析攀枝花主栽芒果品种的遗传多样性,旨在为攀枝花芒果种质资源利用、引种、育种、种植提供参考。

1 材料与方法

1.1 供试材料

12份芒果种质嫩叶采集后,放入冰盒中,在-20 ℃冰箱保存。12个芒果品种名称与产地信息见表1。

1.2 DNA提取

DNA提取采用改良十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)法[8-9]。

1.3 RAPD-PCR扩增

随机扩增多态性DNA(RAPD)-PCR扩增采用马艳芝等报道的方法[10]。

RAPD-PCR反应体系为20 μL,其中,8 μL ddH2O,1 μL DNA模板,1 μL RAPD引物,10 μL 2×Taq PCR Master Mix。RAPD-PCR扩增程序为94 ℃预变性5 min;94 ℃变性30 s,37 ℃退火40 s,72 ℃复性110 s,35次循环;72 ℃延伸 10 min,4 ℃保存。

1.4 琼脂糖凝胶电泳

用50 mL 1×TAE和0.5 g琼脂糖配制1.0%琼脂糖凝胶,煮沸并适度冷却后加入5 μL GoldviewⅠ型核酸染色剂,摇匀后倒胶。120 V电泳30 min后,在凝胶成像系统中扫描成像。

1.5 数据分析

根据凝胶电泳条带的有无计数,有带(显性)记为1,无带(阴性)记为0,强带和弱带均赋值为1,从而形成RAPD表型原始数据矩阵。对RAPD表型原始数据矩阵用POPGENE32、AMOVA-PREP1.01、NTSYS2.10e等软件进行遗传多样性分析与聚类分析[11-15]。

2 结果与分析

2.1 引物筛选及多态性

从表2可以看出,从30条RAPD引物中筛选出6条谱带清晰、多态性高、重复性好的RAPD引物;用6条RAPD引物对12个不同芒果品种DNA进行扩增,共检测到36个条带,其中多态性条带28条,多态率为77.78%。

2.2 芒果遗传多样性分析

用POPGENE32软件计算得到的芒果各品种居群遗传参数见表3。在物种水平上,多态位点百分率(PPB)为91.67%,观察等位基因数(Na)为1.916 7,有效等位基因数(Ne)为1.638 1,Neis基因多样性指数(He)为0.355 6,Shannon多样性指数(I)为0.520 0;在居群水平上,PPB平均值为27.08%,Na为1.270 8,Ne为1.162 6,He为0.260 5,I为 0.140 8。说明芒果物种水平遗传多样性比居群水平高。从表3还可以看出,在居群水平上,金白花居群的PPB、Na、He和I最高,说明其遗传多样性最高;乳芒和马亚居群的PPB、Na、He和I均最低,说明其遗传多样性最低。

由表6可知,对居群间遗传多样性所占比例(Shannon居群分化系数)与遗传分化系数(Gst=0.736 1)作对比得出,金白花Shannon居群分化系数最低,低于遗传分化系数;马亚和乳芒Shannon居群分化系数最高,高于遗传分化系数,说明金白花居群遗传分化程度最低,马亚居群和乳芒居群遗传分化程度最高。

2.4 遗传距离与聚类分析

遺传一致度和遗传距离可以反映群体间遗传亲缘关系,12个芒果品种居群间的遗传距离与遗传一致度见表7。12个品种居群间的遗传一致度在0.484 6~0.904 8之间;Neis遗传距离范围在0.100 0~0.724 5之间。其中,金白花居群和鹰嘴芒居群的遗传一致度最大,为0.904 8,遗传距离最小,为0.100 0;贵妃居群和鹰嘴芒居群遗传一致度最小,为0.484 6,遗传距离最大,为0.724 5。

根据POPGENE32软件得出的遗传一致度用NTSYS2.10e软件进行聚类分析。由图1可知,相似系数为0.72时,12种芒果品种可分为4个大类群:乳芒和攀育2号为一类群;鹰嘴芒、金白花、椰香、马亚和热农10号为一类群;吉禄和红苹为一类群;热研16号、贵妃和海顿为一类群。

3 讨论

分子标记是以生物大分子的多态性为基础的遗传标记,是继形态标记、细胞标记、生化标记之后发展起来的新技术,其操作简单、快速,不受基因表达与季节、环境条件的影响,被广泛应用于遗传多样性检测、构建核心种质、种质资源鉴定与分类、亲缘关系分析、杂种鉴定、遗传图谱构建等方面。RAPD技术是用随机引物对DNA未知序列基因组进行多态性分析的技术,该技术具有操作简单、检测速度快、灵敏度高,可以不依赖种属特性和基因组结构进行的优点[16]。

本研究选用8份攀枝花芒果主栽品种,同时用3份云南昆明芒果品种与1份广西南宁芒果品种作对照,通过RAPD技术分析发现,芒果在物种水平上遗传多样性参数均高于居群水平平均值,说明芒果在物种水平上遗传多样性高。

遗传分化系数(Gst)是衡量群体遗传分化最常用的指标,其数值表示在总的遗传变异中群体间变异所占的比例。当Gst在0~0.05之间时,表示遗传分化程度弱;当Gst在0.05~0.15之间时,表示遗传分化程度中等;当Gst在0.15~0.25之间时,表示物种遗传分化程度高;当Gst大于0.25时,表示遗传分化程度很高[17]。在本研究中,Gst=0.736 1,说明芒果居群间的变异占总变异的73.61%,居群内变异占总变异的26.39%;Gst大于0.25,说明芒果品种遗传分化程度很高。

芒果遗传分化系数(0.736 1)、AMOVA方差分析的居群分化指数(0.621 7)与Shannon居群分化系数(0.729 2)在数值上略有差异,但所表现的遗传趋势基本一致,表明芒果居群间的遗传变异与遗传分化大于居群内。

聚类分析结果可以看出,12份芒果品种的遗传一致度在 0.7~0.9之间,说明这些芒果主栽品种具有丰富的遗传多样性;但鹰嘴芒与金白花之间遗传遗传一致度约为0.9,说明它们之间的亲缘关系比较接近。对攀枝花芒果主栽品种遗传多样性的深入研究,将有助于攀枝花芒果引种、育种、种植的有序开展,从而促进攀枝花芒果产业的发展。

参考文献:

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