枇杷属内栽培种和部分野生种ITS序列分析

更新时间:2023-07-02 11:46:59 阅读: 评论:0

㊀Guihaia㊀Nov.2017,37(11):1447-1454
http://www.guihaia-journal.com
DOI:10.11931/guihaia.gxzw201706010
引文格式:陈灼娟.枇杷属内栽培种和部分野生种ITS序列分析[J].广西植物,2017,37(11):1447-1454
CHENZJ.ITSsequencesfromcultivarsandsomewildspeciesofgenusEriobotrya[J].Guihaia,2017,37(11):1447-1454枇杷属内栽培种和部分野生种ITS序列分析
陈灼娟
(福州大学至诚学院生物工程系,福州350002)
摘㊀要:对不同栽培区的25种普通枇杷品种以及7种枇杷属野生种的ITS序列进行扩增并测序,采用邻接法和最大简约法进行系统发育树的构建并对枇杷属内不同种间的遗传关系进行了分析㊂结果表明:枇杷属植物ITS序列ITS1+5.8SrDNA+ITS2总长度为592bp或594bp,长度变化发生在ITS2㊂所有样本的ITS1和5.8SrDNA长度一样,都是223bp和168bp;而ITS2为201bp或203bp㊂5种枇杷属野生种的ITS序列长度为594bp,包括栎叶枇杷㊁大渡河枇杷㊁南亚枇杷㊁南亚枇杷窄叶变种和大瑶山枇杷;其余2种枇杷属野生种(麻栗坡枇杷㊁小叶枇杷)和普通枇杷栽培种的ITS序列长度都为592bp㊂所有样本ITS序列的GC含量为64.2% 64.5%,其中ITS1为64.1% 65.5%,ITS2为68.1% 72.6%㊂对所有样本的ITS序列比对产生44个可变位点,其中38个为简约信息位点,其中11个位于ITS1,5个位于5.8SrDNA,22个位于ITS2㊂最大的种间序列差异为7.7%,最小的种间差异发生在麻栗坡枇杷和小叶枇杷之间,仅为0.2%㊂普通枇杷种内的ITS序列差异很低,25种普通枇杷栽培种之间的序列差异为0 1.5%㊂所研究的枇杷属植物可分为3个分支㊂分支Ⅰ包括所有普通枇杷品种,分支Ⅱ包含5种野生枇杷种,包括栎叶枇杷㊁大渡河枇杷㊁南亚枇杷㊁南亚枇杷窄叶变种和大瑶山枇杷;分支Ⅲ由2个野生枇杷种(麻栗坡枇杷㊁小叶枇杷)组成㊂该研究结果表明ITS序列对枇杷种间鉴定和系统发育分析具有一定意义,但对普通枇杷栽培种间的鉴定作用不大㊂voshon
关键词:枇杷属,ITS序列,变异位点,系统发育
中图分类号:Q781,Q949㊀㊀文献标识码:A㊀㊀文章编号:1000⁃3142(2017)11⁃1447⁃08
ITSsequencesfromcultivarsandsomewild
speciesofgenusEriobotrya
CHENZhuo⁃Juan
(DepartmentofBiologicalEngineering,ZhichengCollege,FuzhouUniversity,Fuzhou350002,China)Abstract:Internaltranscribedspacer(ITS1,5.8SrDNAandITS2)regionsofsevenwildEriobotryaspeciesandtwenty⁃fiveloquat(E.japonica)cultivarswereclonedandsequenced.ThephylogenetictreewasconstructedbytheNeighbor⁃joiningmethodandthemaximumparsimonymethod,andphylogeneticrelationshipsofdifferentspeciesof
收稿日期:2017⁃07⁃26㊀㊀修回日期:2017⁃08⁃20
基金项目:福建省教育厅中青年教育科研项目(JAT160663)[SupportedbyYouthEducationScientificResearchProgramofEducationDepartmentofFujianProvince(JAT160663)]㊂
作者简介:陈灼娟(1983-),女,福建福州人,硕士,讲师,主要研究方向为生物化学与分子生物学,(E⁃mail)282714506@qq.com㊂
werestudiedinthiswork.ThesizeoftheITS1+5.8SrDNA+ITS2sequenceswas592bpor594bp.Thelengthvaria⁃tionwasfoundinITS2.ThelengthofITS1and5.8SrDNAforallsamplewereidentical,withavalueof223bpand168bp.WhileITS2was201bpor203bp.TheexperimentaldataobtainedfromfivewildEriobotryaplants(E.pri⁃noides,E.prinoidesvar.daduheensis,E.bengalensis,E.bengalensisf.angustifolia,E.dayaoshanensis)showedthesamesequencelengthof
594bp,whiletheotherswere592bp.VariationofGCcontentshasbeenalsoobservedandscoredas64.1%-65.5%and68.1%-72.6%forITS1andITS2.ThealignmentofalltheITSsequencesfromEriobot⁃ryaplantsproduced44variablesiteswith38parsimonyofinformativesites(11inITS1,5in5.8SrDNAand22inITS2).Thegreatestinterspecificsequencedivergencewas7.7%.Thelowestvalue(0.2%)occurredbetweenE.mali⁃poensisandE.seguiniishowedthesimilarITSsequence.Wefoundthatdivergenceamongloquat(E.japonica)culti⁃varssequencewasverylow.Theintraspecificsequencevariabilitiesbetweentwenty⁃fiveloquat(E.japonica)cultivarswere0-1.5%.Allphylogenetictrees,bytheNeighbor⁃joiningmethodandthemaximumparsimonymethod,confirmedtheseEriobotryaplantscouldbedividedintothreemajorclades.CladeⅠcontainedallloquat(E.japonica)cultiv
ars.CladeⅡcontainedfivewildspeciesofEriobotrya(E.prinoides,E.prinoidesvar.daduheensis,E.bengalen⁃sis,E.bengalensisf.angustifolia,E.dayaoshanensis).CladeⅢconsistedofE.malipoensisandE.seguinilformedabaselclade.ITSdatafailedtoresolveinternalrelationshipwithintheCladeⅠ,animportantcladesinceallloquat(E.japonica)cultivarsanalysedwereinthisclade.OurresultsstronglysupportedtheefficiencyofITSsequenceforthegeneticdiversityamongEriobotryaspecies,butuseITSsequencetoidentifythevarietyofloquat(E.japonica)cultivarsdidnotappeartohelp.
Keywords:Eriobotrya,ITSsequence,variationpoint,phylogeny
㊀㊀枇杷属(EriobotryaLindl.)属于蔷薇科(Rosa⁃ceae)苹果亚科(Maloideae),有27 30种,主要分布在东亚和东南亚地区㊂普通枇杷(Eriobotr
2012奥斯卡
yaja⁃ponica)由于其可食性而广为人知㊂在中国,关于枇杷的记载可追溯到2000年前,中国拥有丰富的枇杷种质资源,种类多㊁分布广㊂在古代,枇杷就被引种到国外,现在枇杷已在世界其他地区普遍种植(Sorianoetal,2005)㊂为理解枇杷属植物的分布和分类情况,学术界进行了大量的研究工作㊂在中国有大量的野生枇杷种质资源,并不断有新的枇杷种被发现(Lin,1999)㊂但由于对野生枇杷的研究较少以及缺乏快速有效的鉴定工具,造成枇杷属内种类的一些混乱(杨向晖等,2005);而普通枇杷由于长期以来不同区域间经常相互引种栽培,果农自行定名推广,导致枇杷品种出现同物异名和同名异物的混乱现象㊂所以,枇杷属内植物的遗传评价和物种鉴定对于资源的保护和利用尤为重要㊂
传统的系统发育分析基于形态学特征进行,随着分子生物学的发展,一些生物学标志如同工酶(方德秋和章恢志,1989)㊁等位酶(蔡礼鸿等,2005)㊁RAPD(Vilanovaetal,2001)㊁AFLP(吴锦程等,2006)㊁SSR(Sorianoetal,2005)等已被用于枇
杷遗传多样性和种质鉴定研究中㊂ITS序列具有
进化速率快㊁稳定性好和测序方便的优点,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,被广泛应用于植物属间㊁种间以及种内各栽培
种间分类研究(Alvarez&Wendel,2003)㊂本研究
英语演讲稿范文测定了25种普通枇杷栽培种及7种枇杷属野生种艾薇儿的婚礼
的ITS序列,并进行枇杷属系统发育分析,研究枇
杷属内分类学关系,为枇杷属物种多样性保护㊁种
质鉴别和栽培育种提供分子生物学工具和依据㊂1㊀材料与方法
1.1材料
植物材料均采自国家果树种质福州枇杷资源
圃,包括25种普通枇杷栽培种,代表国内外不同
的枇杷栽培区,还采集了7种枇杷属野生种,采集
时均采集树上嫩叶,并立即保存于液氮中备用,品
8441广㊀西㊀植㊀物37卷
四级评分标准细则
种名称㊁原产地详见表1㊂本研究选取了与枇杷属亲缘关系近的苹果属的Malusfusca(GenBankNo:AF186514)和李属的Pyrusussuriensis(GenBankNo:EU150058)作为外类群㊂
OMEGAE.Z.N.AHPplantDNAKit㊁OMEGAE.Z.N.AGelExtractionKit购自福州博鸿生物科技有限公司;即用PCR扩增试剂盒及部分药品购自上海生工生物工程有限公司,引物由上海生工生物工程有限公司合成㊂ITS引物采用Whiteetal(1990)设计的通用引物ITS1和ITS4,引物ITS1和引物ITS4分别位于18S和28SrDNA片段上,可扩增全长ITS1㊁5.8SrDNA和ITS2序列㊂1.2方法
1.2.1枇杷叶基因组DNA的提取和检测㊀液氮中研磨枇杷叶至粉末,应用E.Z.N.AHPplantDNAKit进行DNA提取,具体操作参照试剂盒说明书㊂提取到的DNA用1%琼脂糖凝胶电泳进行检测㊂1.2.2PCR扩增㊀PCR扩增应用上海生工即用PCR试剂盒进行,反应体系包含25μL2ˑPCRMaster(含MgCl2)㊁1μLPrimerITS⁃1(20μmol㊃L⁃1)㊁1μLPrimerITS⁃4(20μmol㊃L⁃1)㊁50ng枇杷叶基因组DNA㊂反应程序为94ħ预变性10min;94ħ变性1min㊁55ħ退火30s㊁72ħ延伸1m
in,30cycles;最后72ħ延伸10min㊂PCR产物用1.5%琼脂糖凝胶电泳检测㊂
1.2.3PCR产物回收与测序㊀PCR产物使用OMEGAE.Z.N.AGelExtractionKit进行回收纯化,回收产物直接测序,测序工作委托上海生工生物工程有限公司进行㊂
1.2.4数据分析㊀ITS1㊁5.8S和ITS2的边界由已知EriobotryajaponicaITS序列(GenBankNo:U16192)和近缘种已经发表的ITS序列来界定,利用CLUSTALXv.1.81(Thompsonetal,1997)进行序列排列,并进行手工校正㊂利用MEGAv.4.0.2(Tamuraetal,2007)对ITS1㊁5.8S和ITS2三个区域GC含量和核苷酸替代率进行计算,并根据Kimura二参数模型构建邻接树㊂此外,还利用PAUP4.0beta10win(Swafford,2002)软件对所有序列进行最大简约树的构建,所有特征状态指定为无序(random),空位作缺失(missing)状态分析㊂最大简约树的构建使用启发式(heuristic)搜索(100随机添加序列重复),树二等分再连接分支交换(TBR),各种核苷酸替代同等加权,使用自展法(bootstrap)检验MP树可靠性(重复1000次)㊂2㊀结果与分析
2.1序列长度和GC含量
本研究中所有样品ITS序列已提交至GenBank,详见表1㊂通过对序列长度和GC含量分析发现,所研究枇杷属植物整个ITS序列包括ITS1㊁5.8SrDNA和ITS2长度为592bp或594bp(表2)㊂其中,来自5种野生枇杷:南亚枇杷(Eri⁃obotryabengalensis)㊁南亚枇杷窄叶变种(E.benga⁃lensisf.angustifolia)㊁栎叶枇杷(E.prinoides)㊁大渡河枇杷(E.prinoidesvar.daduheensis)㊁大瑶山枇杷(E.dayaoshanensis)的ITS序列长度都为594bp㊂其余2种野生枇杷:麻栗坡枇杷(E.malipoensis)和小叶枇杷(E.seguinii)及25种普通枇杷(E.japoni⁃ca)栽培种的ITS序列长度都为592bp㊂长度变异区域发生在ITS2区,变异发现为一个GC的插入(图1)㊂所研究的枇杷属植物的ITS序列GC含量在64.2% 64.5%之间,其中ITS1为64.1% 65.5%,ITS2为68.1% 72.6%㊂
2.2序列差异性
本研究所采集的枇杷属植物的ITS序列比对发现存在44个变异位点,信息位点为38个,其中11个位于ITS1,5个在5.8S,22个位于ITS2㊂种间最大的序列差异为7.7%,最小的差异是在麻栗坡枇杷和小叶枇杷之间,仅有0.2%㊂栎叶枇杷和大渡河枇杷序列同源率为99.3%,南亚枇杷和南亚枇杷窄叶变种序列同源率为99.2%,序列数据差异与其品种分类一致㊂
研究发现在普通枇杷各品种间的ITS序列差异较小,差异值在0 1.5%之间;差异位点发生在ITS2,大部分栽培种表现为相同的ITS序列,表明ITS序列在普通枇杷种内具有高度保守性㊂2.3ITS序列的系统发育分析
本研究基于ITS序列构建了枇杷属内系统发育树㊂邻接树应用Kimura二参数法构建(图2)㊂在
9441
11期陈灼娟:枇杷属内栽培种和部分野生种ITS序列分析
表1㊀所研究枇杷品种和枇杷属其他种类的来源地及GenBank登录号
Table1㊀OriginandaccessionnumberofinvestigatedcultivarsandspeciesofEriobotryaandoutgroup
品种或种类
Cultivarorspecies来源地
Origin登录号Accessionnumber
解放钟 Jiefangzhong 中国福建FujianProvince,ChinaFJ449723
太城白密 Taichengbaimi 中国福建FujianProvince,ChinaFJ449731
石榴本 Shiliuben 中国福建FujianProvince,ChinaFJ449730
龙才白 Longcaibai 中国福建FujianProvince,ChinaFJ449725
坑本 Kengben 中国福建FujianProvince,ChinaFJ449724
夹脚 Jiajiao 中国浙江ZhejiangProvince,ChinaFJ449722
单边种 Danbianzhong 中国浙江ZhejiangProvince,ChinaFJ449715
白玉 Baiyu 中国江苏JiangsuProvince,ChinaFJ449713
冠玉 Guanyu 中国江苏JiangsuProvince,ChinaFJ449719
长柄扁核 Changbingbianhe 中国安徽AnhuiProvince,ChinaFJ449714
短柄扁核 Duanbingbianhe 中国安徽AnhuiProvince,ChinaFJ449718
华宝3号 Huabao⁃3 中国湖北HubeiProvince,ChinaFJ449721
珠珞红砂 Zhuluohongsha 中国江西JiangxiProvince,ChinaFJ449737
杨梅洲2号 Yangmeizhou⁃2 中国江西JiangxiProvince,ChinaFJ449735
大乌脐 Dawuqi 中国广东GuangdongProvince,ChinaFJ449716
木罗枇杷 Muluopipa 中国广东GuangdongProvince,ChinaFJ449728
俨糖枇杷 Yantangpipa 中国广西Guangxi,ChinaFJ449736
大五星 Dawuxing 中国四川SichuanProvince,ChinaFJ449717
bazaar龙泉77⁃2 Longquan77⁃2 中国四川SichuanProvince,ChinaFJ449726
贵州野生 Guizhouyesheng 中国贵州GuizhouProvince,ChinaFJ449720
田中 Tanaka 日本JapanFJ449732
茂木 Mogi 日本JapanFJ449727
森尾早生 Moriowase 日本JapanFJ449729
西班牙2号 Ullera 西班牙SpainFJ449733
西班牙4号 Bianco 西班牙SpainFJ449734
栎叶枇杷Eriobotryaprinoides中国四川SichuanProvince,ChinaFJ440336
南亚枇杷E.bengalensis中国云南YunnanProvince,ChinaFJ571503
南亚枇杷窄叶变种E.bengalensisf.angustifolia中国云南YunnanProvince,ChinaFJ571506
麻栗坡枇杷E.malipoensis中国云南YunnanProvince,ChinaFJ571508
小叶枇杷E.seguinii中国云南YunnanProvince,ChinaFJ571507
大瑶山枇杷E.dayaoshanensis中国广西Guangxi,ChinaFJ571504
大渡河枇杷E.prinoidesvar.daduheensis中国四川SichuanProvince,ChinaFJ5715050541广㊀西㊀植㊀物37卷
表2㊀枇杷属植物ITS序列的长度和GC含量
Table2㊀LengthandGCcontentsofITSsequencesofEriobotryaplants
品种或种类Cultivarorspecies
英语 单词长度
Length
ITSITS1ITS2
GC含量
GCcontents
ITSITS1ITS2
品种或种类
Cultivarorspecies
长度
Length
ITSITS1ITS2
GC含量
GCcontents
ITSITS1ITS2
解放钟
Jiefangzhong 59222320164.264.668.1俨糖枇杷
Yantangpipa 59222320164.264.668.6
太城白密
Taichengbaimi 59222320164.264.668.1大五星
Dawuxing 59222320164.264.668.1
石榴本
Shiliuben 59222320164.264.668.1龙泉77⁃2
Longquan77⁃2 59222320164.564.669.1
hollande
龙才白
Longcaibai 59222320164.364.668.6贵州野生
Guizhouyesheng 59222320164.565.068.1
坑本
Kengben 59222320164.264.668.1田中 Tanaka 59222320164.264.668.6
夹脚
Jiajiao 59222320164.264.668.1茂木 Mogi 59222320164.364.668.6
单边种
Danbianzhong 59222320164.264.668.1森尾早生
Moriowase 59222320164.364.668.1
白玉
Baiyu 59222320164.264.668.1西班牙2号
Ullera⁃2 59222320164.364.668.6
冠玉
Guanyu 59222320164.264.668.1西班牙4号
Bianco⁃4 59222320164.564.669.1
长柄扁核
雅思官网登陆Changbingbianhe 59222320164.264.668.6栎叶枇杷
Eriobotryaprinoides
59422320364.864.170.0
短柄扁核
Duanbingbianhe 59222320164.264.668.1南亚枇杷
E.bengalensis
59422320364.864.170.0
华宝3号
Huabao⁃3 59222320164.264.668.1南亚枇杷窄叶变种
E.bengalensisf.angustifolia
59422320364.664.569.5
珠珞红砂
Zhuluohongsha 59222320164.264.668.1麻栗坡枇杷
E.malipoensis
59222320166.165.572.1
杨梅洲2号
Yangmeizhou⁃2 59222320164.264.668.1小叶枇杷
E.seguinii
59222320166.265.572.6
大乌脐
Dawuqi 59222320164.264.668.1大瑶山枇杷
E.dayaoshanensis
59422320364.364.568.5
木罗枇杷
Muluopipa 59222320164.364.668.6大渡河枇杷
多媒体与英语教学E.prinoidesvar.daduheensis
59422320364.764.569.5
应用最大简约法构建系统树过程中,启发性搜索(heuristicsearches)产生95棵最大简约树,其一致性指数(CI)为0.8842,保留指数(RI)为0.9389(图3)㊂这两种方法构建的系统树都把本研究所采集的样品分为3个分支㊂第一个分支(CladeⅠ)包含了所有的普通枇杷品种,包括栽培种和一些野生种,处于该分支基部的是栽培种贵州野生,由于普通枇杷种内ITS序列差异较小,故系统树并没有将这些品种完全分开㊂第二分支(CladeⅡ)包含栎叶枇杷㊁大渡河枇杷㊁南亚枇杷㊁南亚枇杷窄叶变种和大瑶山枇杷,这5种枇杷都是枇杷属内的野生种㊂第三分支(CladeⅢ)中包含麻栗坡枇杷和小叶枇杷,这个分支处于整个系统树的基部㊂
3㊀讨论
3.1ITS的进化
枇杷属植物的ITS1序列长度为223bp,ITS2比ITS1短20bp或22bp㊂得到的枇杷属植物ITS序列的总长与其他被子植物特别是蔷薇科植物相近(ITS1:187 298bp,ITS2:187 252bp)(Campbelletal,1995)㊂枇杷属ITS序列比对的结果显示长度变异发生在ITS2,表现为1个GC的插
1541
11期陈灼娟:枇杷属内栽培种和部分野生种ITS序列分析

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