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肃红

更新时间:2023-03-15 04:41:54 阅读: 评论:0

婚姻修复-分利

肃红
2023年3月15日发(作者:健身杂志)

第20卷第1期

VoL 2O,No.1

草业学报

ACTA PRATACULTURAE SINICA

125~l3O

2011年2月

甘肃红砂不同种群遗传多样性的ISSR分析

冯亮亮,唐红,李毅 ,马彦军,苏世平

(甘肃农业大学林学院,甘肃兰州730070)

摘要:本实验采用ISSR分子标记技术,对甘肃地区5个种群共5O个单株的红砂遗传多样性水平和遗传结构进行

了研究。通过实验,从5O个引物中筛选出12个重复性高,条带清晰的引物。12条引物共检测到69个位点,其中

多态位点有6o个,多态位点比率(P)为86.96 。用Marker11I作为分子量标准,检测到甘肃红砂PCR产物的分子

量在5。O~3 000 bp。应用遗传多样性分析软件Popgen 32进行分析计算得出:在物种水平上,Shannon多样性指

数(I)为0.542 9,Nei基因多样性指数(H)为0.379 0;基因分化系数G 为0.096 4,基因流N 为4.685 1,表明甘

肃红砂种群遗传分化大部分存在于种群内。在种群水平上,I为0.489 3,H为0.342 4。P、H及I都表明甘肃红

砂种群具有较高的遗传多样性。聚类分析还表明甘肃红砂种群的遗传距离与地理距离之间无显著的相关性;甘肃

红砂遗传多样性与其本身特性和所处不同种群有关。

关键词:甘肃红砂;遗传多样性;遗传距离

中图分类号:Q943 文献标识码:A 文章编号:1004 5759(2011)01—0125-06

ISSR(inter—simple sequence repeat)即简单重复序列间多态性,用于检测SSR(simple sequence repeat)间

DNA序列差异,是由Zietkiewicz等_1 提出的建立在PCR(聚合酶链式反应)反应基础上的一种新型分子标记技

术,ISSR技术是利用真核生物基因组中广泛存在的简单重复序列(SSR)来设计引物,而不要求预知基因组序列

信息。ISSR标记技术和RAPD原理比较相似,不同之处在于ISSR所用引物序列来源于简单重复序列区域,比

RAPD引物序列长,退火温度高,反应体系更为稳定 ]。近年来已被广泛应用于品种鉴定、遗传作图、遗传多样性

等方面的研究 ],黄福平等 应用ISSR标记技术构建茶树回交1代部分遗传图谱的研究,朱恭等口。。对红砂属

植物的进展进行了研究。对红砂(Reaumuria soongorica)的遗传多样性虽有一些报道,如张颖娟和王玉山_1 用

ISSR技术研究内蒙古濒危长叶红砂不同种群的遗传多样性,但对甘肃红砂种群遗传多样性的ISSR分析至今仍

未见报道。本研究以甘肃不同种源的红砂为材料,利用IssR—PCR技术对甘肃红砂种群的遗传多样性进行了

分析,为甘肃红砂的育种、繁育、保护等工作奠定理论基础。

红砂为原始花被亚纲柽柳科红砂属,超旱生盐柴类落叶小灌木植物。全世界约有12种,我国有4个种和2

个变种口 ,以红砂为建群种的植被类型是温带荒漠的主要植被类型之一。其分布区东自鄂尔多斯西部,经阿拉

善、河西、北山山地、柴达木盆地、嘎顺戈壁,西到准噶尔和塔里木盆地边缘。分布区内年降水量60~300 mm、海

拔5oO~3 200 m,主要生长在荒漠、半荒漠的山麓洪积平原、山地丘陵、剥蚀残丘、山前砂砾质和砾质洪积扇、戈

壁等口 。土壤一般为灰棕荒漠土,在荒漠灰钙土上也有生长,在盐渍化以至强盐渍化土壤上生长良好 。通过

对我国内蒙古、青海、新疆、甘肃、宁夏五省区草地资源数据统计分析,在温性荒漠草原类、温性草原化荒漠类和温

性荒漠类三大类草地中,红砂建群型、共建型或伴生型草地面积合计9 100 324 hm。,占三大类草地总面积的

14.68 9/6,是重要的饲用植物和固土固沙植物,其枝、果也能人药,植丛是肉苁蓉(Cistanche salsa)的主要寄主之

由于红砂属植物在荒漠和荒漠草原区的广泛分布而具有重要的生态保护作用、经济价值和用途,特别近20

多年,随着我国高度重视和加强荒漠化治理和生态建设,对红砂研究工作的高潮正在形成。近年来我国学者从形

态、生理、抗性、遗传等多层次对红砂属植物进行了研究[1 。 。

收稿Et期:2009 11—22;改回日期:2009—12—21

基金项目:国家林业局重点科研项目(2006—35)和甘肃省科技攻关项目(2GSO64 A41—003—01)资助。

作者简介:冯亮亮(1984),女,甘肃秦安人,在读硕士。E mail:greacefll 1984@163.corn

*通讯作者。E—mail:liyi@gsau.edu.cn

126 ACTA PRATACUI TURAE SINICA(2O11)

1材料与方法

1.1 材料

材料来自张掖、武威、酒泉及兰州皋兰的种子播种生长的红砂嫩叶和兰州仁寿山采集的红砂嫩叶。材料来源

于5个不同生境类型(表1)的群落,于2008年9月一2009年11月进行了研究。

表1 材料来源及生境特点

Table 1 The origin of examined plants and their habitat characteristics

1.2 方法

1.2.1 总DNA提取与检测 采用试剂盒提取总

DNA,试剂盒由天根生化科技(北京)有限公司提

供。最后将DNA溶于0.1×TE缓冲液后,4。C保

存,得到的DNA片段用0.8 的琼脂糖凝胶电泳和

紫外分光光度计检测浓度和纯度。保存于一20℃冰

箱中。

1.2.2 ISSR反应条件建立及引物筛选 ISSR引

物参照加拿大哥伦比亚大学公布的第9套序列,由

天根生化科技(北京)有限公司合成。ISSR—PCR

反应总体积为20 L:20 ng的DNA模板,1.0

/lmol/L的弓I物2 L,10×Taq Buffer 2 L,2.5

U/uL的TaqDNA聚合酶1 L,超纯dNTPs 2 L,

重蒸水补齐20 L。从50个ISSR引物中筛选出l2

个重复性高、条带清晰的引物(表2)用于PCR扩增。

1.2.3 ISSR扩增及产物检测 扩增反应在Gene—

Amp PCR Syestem 2400上进行,扩增的反应条件:

94_C 5 min,94。C 3O S,50℃45 s(退火温度依据引

表2引物序列和位点数

Table 2 Sequence and loci of primer

UBC809(AG)8G

UBC810(GA)8T

UBC811(GA)8C

UBC8l2(GA)8 A

UBC817(CA)8A

UBC825(AC)RT

UBC827(AC)8G

UBC835(AG)8YC

UBC836(GA) YA

UBC84O(GA)RYT

UBC841(GA)8 YC

UBC881(GGGT)3

物变化),72℃90 S,72 C 5 min,38个循环。产物检测:1.8 琼脂糖凝胶在1×TAE电泳缓冲液中电泳,电压:

8O V,电泳3 h后,将胶片在含溴化乙锭的水溶液中浸泡染色15 min,在紫外凝胶成像仪上观察照相。

1.2.4数据计算方法与统计处理 统计稳定且易于辨认的差异性条带数,即按同一位置上扩增产物条带的有无

进行统计有带的(包括反复出现的弱带)标记为“1”,无带的标记为“0”。从而获得0,1矩阵。应用Popgen32软

件计算多态位点数、物种水平上和种群水平上的多态位点比率(PPL)、Shannon信息多样性指数(I)、Nei基因遗

传多样度指数(H)、群体问基因分化系数(G )、基因流(N )、种群问的遗传距离和相似一致度,采用UPGMA进

行聚类分析,获得聚类图。

1)多态位点百分率(PPL):多态位点百分率PPL是反映居群内变异水平的重要指标之一,对某一位点而言,

变异个体的频率大于0.01时,即为多态位点。多态位点比例高,说明遗传多样性丰富。

第2O卷第1期 草业学报2011年

PPL一(k/n)X 1O0

式中,k为多态位点数目;”为所测定位点的总数。

2)Shannon信息多样性指数(I):用来计算群体的遗传多样性,计算公式为:

J一一∑P log2

式中, 是第i个位点出现的频率。

3)Nei'S基因遗传多样度:Nei将总群体的遗传多样性(H )划分为群体内遗传多样性(H )和群体间遗传多

样性(D ):

H 一H 十D

H ==∑(1一∑q )/n

式中,q 为第i个位点上的等位基因数,1"/为检测到的位点数,这里的H 为总公式,H ,H 均用此公式计算。

4)群体间基因分化系数(G ):G 是群体间的遗传多样性占总遗传多样性的比例。

G 一(H 一H )/H 一D /H

5)基因流(N ):N 为根据遗传分化系数估算的一数值。

N =0.5(1一G )/G

6)遗传相似系数、遗传一致度(I):2个亲缘关系越近的居群,在所有的位点上的等位基因频率越相近,遗传

一致度接近1;2个亲缘关系越远的居群,在所有的位点上所有的等位基因频率差别越大,遗传一致度接近0。

一1料|

J 一(1/n)∑∑X

J 一(1/n)∑∑Y

式中,x 为x群体第i个位点第J个等位基因的频率,y 为y群体第i个位点第 个等位基因的频率,.,x,., 和

分别是所有位点上J ,Jy和J 的算术平均数。这里J 一∑x ,J 一∑y , 一∑x Y ,x ,Y 分别是x,y

群体中的第i个等位基因。

7)Nei’S遗传距离(D):

D==——In/

式中,J为遗传一致度。

2结果与分析

2.1 ISSR扩增的多态性位点比率

12个引物共扩增出69个位点,其中多态位点有60个,多态位点比率为86.96 ,物种水平上达到77.68

(表3)。PCR产物的分子量在500 ̄3 000 bp,不同引物扩增的多态位点数从4到7不等,形成了带型丰富、片断

大小及其组合不同的电泳图谱(图1和2)。这说明了甘肃红砂具有较高的遗传多样性。

4 500bp

3 O00bp

2 O00bp

1 200bp

800bp

500bp

4 500bp

3 000bp

2000bp

1 200bp

800bp

500bp

图1 引物UBC840在武威种群中的扩增结果 图2 引物UBC812在酒泉种群中的扩增结果

Fig.1 ISSR amplification results of population Fig.2 ISSR amplification results of population

WW with primer UBC840 JQ with primer UBC812

1~10:红砂材料Materials of R.soongorica;M:分子量标准Marker[II Molecular weight dimension MarkerllI

128 ACTA PRATACUI TURAE SINICA(20l1)

通过统计分析,得出分析结果见表3,4和5,各种群的多态位点比率差异较大(表3),其中JQ的多态位点比

率最高,达到81.16 ,GI 和RS种群的最低(75.36 ),这5个种群的多态性高低为:JQ>ww>ZY>GI 和

RS。

2.2甘肃红砂的遗传变异和遗传分化

计算得出各种群的Shannon指数(I)的多态性在0.470 1~0.515 2,平均为0.489 3(表3),其中JQ的最高

(0.515 2),GL的最低(O.470 1),各种群的I大小顺序为:JQ>ww>ZY>RS>GL。H的多态性在0.328 1~

0.361 7,平均为0.342 4,其中JQ的最高(0.361 7),GL的最低(0.328 1),各种群的大小顺序依次为:JQ>ww

>ZY>RS>GL,综上,P、I与H的计算结果基本是一致的。在物种水平上,I为0.542 9,H为0.379 0。2种

多样性指标及多态位点比率指标都表明GL具有相对最高的遗传多样性。通过Popgen 32软件分析,5个种群

间的G 及N 结果见表4,5个种群总的遗传多样度H 一0.379 0,种群内遗传多样度H 一0.342 4,G 为

0.096 4,即9.64 的遗传变异存在于种群间,9O.36 的遗传变异存在于种群内。从表4中可看出,引物不同其

遗传分化系数所占的比例不同,其中引物UBC809的最高,占到15.54 ,引物UBC812的最低,为4.63 。基于

种群间遗传分化系数计算的基因流N ===4.685 1。

表3甘肃红砂种群的遗传多样性

Table 3 Genetic diversity analysis of five populations of Gansu Reaumuria

表4甘肃红砂种群的遗传分化

Table 4 Genetic differentiations among five populations of Gansu Reaumuria

平均Mean

标准差Standard deviation

第2O卷第1期 草业学报2011年 129

2.3 甘肃红砂不同种群的遗传距离与聚类分析

5个种群间遗传一致度较高,平均为0.930 8,其

中ZY与JQ间的相似系数最高,为0.963 2,即这2个

种群具有最高的遗传一致性,较高的遗传多样性;而

JQ与RS间的相似系数最低,为0.906 4,即这2个种

群具有相对低的遗传一致性,相对较低的遗传多样性。

5个种群的平均遗传距离为0.047 8,其中JQ与ZY

间的遗传距离最小,为0.037 5。RS与JQ间的遗传

距离最大,为0.098 2,同样说明了ZY与JQ两个种群

具有相对高的遗传多样性,JQ与RS具有相对低的遗

传多样性。

根据种群间的遗传距离,采用UPGMA对5个种

群进行聚类绘图(图3),大体分为三类群,ZY首先和

JQ相聚,再与ww相聚,可认为一类群。GL与其聚

为第2类群,最后与RS聚为第3类群。Mantel检验

结果表明,遗传距离与地理距离没有显著相关性。

3讨论

3.1甘肃红砂不同种群的遗传多样性

Shannon指数是根据King和Schaal方法计算群

体内和群体问的遗传多样性,其指数越大,表明群体的

遗传多样性越大 。试验表明,ISSR技术在甘肃5

个红砂种群遗传多样性研究中确定的ISSR反应体系

具有稳定性和重复性;筛选出12个重复性高,条带清

晰的引物共检测到69个位点,其中多态位点有6O个,

表5甘肃红砂种群间遗传一致度和遗传距离

Table 5 Genetic identity and distance between different

populations of Gansu Reaumuria

种群Population ZY WW JQ GL RS

注:上三角是遗传一致度,下三角是遗传距离。

Note:Nei’S genetic identity(above diagona1)and genetic distance

(below diagona).

0 991 28+_一…一ZY

0 573 l5+-一~一1

+~……一2+一……’一JQ

1 066 35 1 1

ar-~……3 +_………一…一WW

! !

{一~一…一……一…~…………一一RS

图3甘肃5个红砂种群的遗传聚类图

Fig.3 Dendrogram of five populations of Gansu Reaumuria

物种水平上,多态位点比率达到77.68 ,I为0.542 9,H为0.379 0;在种群水平上,多态位点比率为86.96 ,I

为0.489 3,H为0.342 4。各种群的多态位点比率差异较大,其中JQ的多态位点比率最高,达到81.16 ,GL

和RS的最低(75.36 );各种群I的多态性在0.470 1(GL)~0.515 2(JQ),H在0.328 1(GL)~0.361 7(JQ)。

多态位点比率、I与H的计算结果基本一致,都说明甘肃5个红砂种群具有较高的遗传多样性。且各种群的大小

顺序依次为:JQ>wW>ZY>RS>GL。

3.2甘肃不同种群的遗传分化

Wrightl】鲴认为:当种群N >1时,存在一定的基因流动。本研究得出N 一4.685 1>l,说明甘肃5个红砂

种群问存在一定的基因流动,防止了遗传漂变引起的遗传分化。根据H计算的5个种群的H 一0.379 0,H 一

0.342 4,G 在0.046 3~0.155 4,平均为0.096 4,即4.63 ~15.54 的遗传变异存在于种群间,84.46 ~

95.37 的遗传变异存在于种群内。从遗传分化系数可看出种群间分化程度远远低于近交物种水平。

种群聚类图显示,遗传距离均较近。这与种群间存在一定的基因流有关。从聚类图也可以看出,ZY首先和

JQ相聚,再与ww相聚,可认为是第1类群。GL再与其聚为第2类群,最后与RS聚为第3类群。这可能与种

群所处生境条件、物种在群落中的地位等有关,造成有的种群的遗传距离与其他种群较远。影响种群遗传结构的

因素有很多,如繁育系统、分布范围、生境条件、基因流等,其中基因流被认为是种群遗传结构均质化的主要因素

之一,具有广泛基因流的物种往往比具有有限基因流的物种遗传分化小。Mantel检验结果表明,遗传距离与地

理距离没有显著相关性。

红砂以有性繁殖为主,雌雄同株,有利于维持个体和种群的遗传多样性,同时促进种群内基因交流,减少遗传

漂变。红砂可以在恶劣的环境中进化并积累了较多的遗传变异,以适应各种环境压力。各种群遗传多样性水平

的不同,与其种群特征有关。JQ相对较高的遗传多样性水平与保护区内的小生境相关,相对适宜的小气候、保护

区内的种群较大、个体数较多可能有利于传粉和繁殖,干扰少而资源保存的较好有利于维持较高的多样性。

∞ ,。 。

9 9 9 9 *

0 0 O 0 *

娼 ”

9 9 9 * O

O O 0 * 0

3 6 * 4 8

9 9 * O 0

O 0 * O 0

2 * l 7 5

9 * O O 0

0 * 0 0 O

* 5 5 1 6

* 9 7 8 6

* 0 O O O

* O O O 0

l3O ACTA PRATACULTURAE SINICA(2011) Vo【_2O,No.1

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Analysis of genetic diversity in Reaumuria soongorica populations in Gansu using ISSR markers

FENG I iang—liang,TANG Hong,LI Yi,MA Yan—iun,SU Shi—ping

(College of Forestry of Gansu Agricultural University,Lanzhou 730070,China)

Abstract:Genetic diversity and genetic structure of 5 Reaumuria soongorica populations from Gansu(total

about 5O individuals),were analyzed by ISSR(inter simple sequence repeat)markers.Twelve highly stable

and repeatable ISSR primers(selected from 50 primers tested)detected a total of 69 1oci of which 6O were poly—

morphic(86.96 of the tota1).The PCR products ranged from 500 tO 3 000 bp.At the species level,the

Shannon index(I)was 0.542 9,Nei’S gene diversity index(H)was 0.379 0,the coefficient of gene differenti—

ation(G。.)was 0.096 4,and the gene flow(N )was 4.685 1.The software Popgen 32 analysis of the results

showed that there was more genetic differentiation within populations than between populations.At the popu—

lation level,I and H were 0.489 3 and 0.342 4,respectively.A1l of these results showed that R.soongorica

has a high genetic diversity in Gansu.Cluster analysis showed no direct correlation between genetic distance

and geographic distance,suggesting that genetic diversity of R.soongorica in Gansu was possibly related to

species traits and communities.

Key words:Reaumuria soongorica;genetic diversity;genetic distance

铐Ⅲ 阳l一_幻 l叶 一 力 卜 口l一 _一 口

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