基于SSR构建中国主栽草莓品种指纹图谱.pdf
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1、北京农学院学报2 0 2 4,39(1):7-12Journal of Beijing University of Agriculturehttp:/doi:10.13473/ki.issn.1002-3186.2024.0102基于SSR构建中国主栽草莓品种指纹图谱蔡露莹1,刘松,聂兴华1,杨海清,曹庆芹1,李虎臣1,肖婷婷1,李日俭4*,张卿1*(1.北京农学院植物科学技术学院,北京10 2 2 0 6;2.北京市农业技术推广站,北京10 2 2 0 0;3.北京市平谷区果品产业服务中心,北京10 12 0 0;4.北京拉森农业发展有限公司,北京10 2 2 0 0)摘要:【目的】利用SS
2、R分子标记构建中国主栽草莓品种的DNA指纹图谱,为保护育种者权益和实现草莓资源的高效鉴定提供基础数据。【方法】以中国目前主栽的草莓品种(7 0 个)为材料,采用荧光毛细管电泳技术对2 8个SSR分子标记进行评估,利用筛选后的高效SSR标记构建草莓品种的DNA指纹图谱。【结果】从2 8 对引物中选出了5对多态性较高、重复性较好的核心引物。核心引物共检测出40 个等位位点,平均每对引物检测出8 个等位位点;共检测到142 个带型,平均每对引物检测出2 8.4个带型;各标记的多态信息含量(PIC)为0.7 90.8 7,平均PIC值为0.8 3;聚类分析结果表明,草莓品种之间的相似系数范围为0.6
3、50.97。【结论】成功构建了具有唯一对应关系的7 0 个草莓品种的DNA指纹图谱,为未来草莓品种的资源保护和利用推广提供数据支撑。关键词:SSR;指纹图谱;草莓品种鉴定;毛细管电泳中图分类号:S668.4文章编号:10 0 2-318 6(2 0 2 4)0 1-0 0 0 7-0 6 文献标志码:AThe fingerprint of main strawberry varieties in China wasconstructed based on SSR molecular markerCAI Luying,LIU Song”,NIE Xinghua,YANG Haiqing,CAO
4、Qingqin,LI Huchen,XIAO Tingting,LI Rijian4,ZHANG Qingl(1.College of Plant Science and Technology,Beijing University of Agriculture,Beijing 102206,China;2.Beijing AgriculturalTechnology Extension Station,Beijing 102200,China;3.Beijing Pinggu District Peoples Government Fruit Office,Beijing 101200,Chi
5、na;4.Beijing Lasen Agriculture Development Co.,LTD,Beijing 102200,China)Abstract:Objective Constructing the DNA fingerprints of the main strawberry varieties in China using SSR molecularmarkers to provide fundamental data for the protection of the rights and interests of breeders and the efficient i
6、dentification ofstrawberry resources.MethodsJ Using the current mian strawberry varieties(70 in total)currently planted in China as materi-als,28 SSR molecular markers were evaluated by fluorescence capillary electrophoresis technology,and DNA fingerprints ofstrawberry varieties were constructed by
7、using screened high-efficiency SSR markers.ResultsJ Five pairs of core primers withhigh polymorphism and good repeatability were selected from the 28 pairs of primers.A total of 40 alleles were detected by thecore primers,with an average of 8 alleles per primer pair.A total of 142 bands were detecte
8、d,averaging 28.4 bands per primerpair.The polymorphic information content(PIC)of the markers ranged from 0.79 to 0.87,with an average PIC value of 0.83.Celuster analysis-results showed that the similarity coefficients between strawberry varietie ranged 0.65 to 0.97.ConclusionThe DNA fingerprints of
9、70 strawberry varieties with unique correspondence have been successfully constructed,which willprovide data support for resource conservation and use promotion of strawberry varieties in the future.收稿日期:2 0 2 3-11-2 0基金项目:北京市自然科学基金资助项目(6 2 12 0 0 6)第一作者:蔡露莹,女,硕士研究生,研究方向为果树种质资源创新与利用,Tel:158 38 12 34
10、0 0,E-m a il:通信作者:张卿,副教授,主要从事果树种质资源创新和高效栽培技术,Tel:1346 6 7 7 8 8 55,E-ma i l:z h a n g q i n ;李日俭,果树工程师,Tel:136 91394133,E-m a i l:l i r i j i a n 2 0 0 9 139.c o m8北京农学院学报第39卷Keywords:Simple sequence repeat;fingerprints;identification of strawberry varieties;capillary electrophoresis栽培草莓(FragariaXan
11、anassa)于17 50 年左右在欧洲首次培育,是北美的F.virginiana 和南美的F.chiloensis偶然杂交而成的异源八倍体。其果实鲜美红嫩,香气浓郁,酸甜可口,含有丰富的维生素C、花青素、单宁等抗氧化物质,目前已成为全球广为栽培的主要水果之一2 。据农业农村部统计,2 0 2 1年中国草莓稳居全球最大草莓生产国和消费国的位置3。目前,全世界已登记的草莓品种有2000多种,国家草莓种质资源圃(北京和南京)保存的栽培草莓品种超过40 0 份以上,近年来自主选育的国产品种数量超过引进品种,但主栽品种仍以日本品种红颜和美国品种甜查理为主。中国草莓种植区分布十分广泛,主产区主要分布在辽
12、宁、山东、安徽、江苏和河北等地,近年来北京、四川、新疆等地区草莓种植发展也很快,其他地区均为小面积种植。中国草莓产业仍存在一些问题,如草莓品种多代繁育后易出现品种退化问题;育苗行业普遍存在的同名异物、同物异名问题5;草莓产业中时有发生的品种侵权问题6 。这些问题严重影响了草莓品种选育,扰乱了草莓产业市场秩序,损坏了育种者、种植户和企业的利益。编号名称No.Name1阿尔滨2卡布里洛3常得乐4蒙特瑞5圣安德瑞斯6森格纳7爱莎8白雪公主9宝交早生10昌黎红鸡心11达赛莱克特12点雪13粉佳人14粉玉1号15粉玉2 号16弗杰利亚17甘露18海丽甘19海丽姬20韩韵21黑珍珠22红星23红颜24红玉
13、简单重复序列标记(Simple sequence repeat,SSR)具有多态性丰富和稳定性好等特点,国内外学者开发了大量SSR标记用于草莓品种鉴定、遗传多样性分析及指纹图谱构建,如忻雅等7 通过7 对引物构建了2 6 个草莓品种的指纹图谱,但不能完全区分。王壮伟等8 通过4对核心引物对38 个欧美草莓品种进行指纹图谱构建,其中2 9个草莓品种可以完全与其他品种区分开。黄志城9 等通过2 0 对引物将96 个草莓品种区分开来。以往研究所用分子标记数量较多,成本较大或不能完全区分应试品种。为提高分子鉴定效率和节约成本,用较少的分子标记区分较多的草莓品种,该研究对目前已知的SSR分子标记进一步筛
14、选,并对所收集的品种资源进行DNA指纹图谱构建、聚类分析,为实现草莓的高效鉴定,新品种选育及育种者权益保护提供技术支持。1材料与方法1.1试验材料从北京市昌平区的拉森峡谷农业发展(北京)有限责任公司采集到共7 0 个草莓品种(表1)。每个品种所对应的编号、名称、来源以及种苗种植的位表1草莓品种信息表Tab.11Information on strawberry varieties collected来源编号OriginNo.美国25美国26美国27美国28美国29德国30意大利31中国32日本33中国河北34法国35日本36中国37中国38中国39西班牙40中国丹东41中国上海42中国上海43
15、中国44日本45中国河北46日本47中国名称Name华硕华艳火焰冀九京藏香京承红京滇红京留香京泉香京桃香晶玉静红久香乙女美十三弥生姬妙香7 号宁丰宁玉黔莓1号黔莓2 号黔莓5号全明星来源Origin中国郑州中国郑州中国云南中国河北中国北京中国北京中国北京中国北京中国北京中国北京中国湖北中国北京中国上海日本美国日本中国中国江苏中国江苏中国贵州中国贵州中国贵州美国编号No.4849505152535455565758596061626364656667686970名称Name日本四季容莓3号申琪申阳申怡圣诞红石莓11号石莓7 号石莓8 号石莓9号硕丽桃熏甜查理通州公主夏红香野幸香艳红艳丽越心越秀章
16、姬中莓3号来源Origin日本中国中国上海中国中国韩国中国石家庄中国石家庄中国石家庄中国石家庄中国日本美国中国中国日本日本中国北京中国沈阳中国浙江中国浙江日本中国2024年第1期蔡露莹等:基于SSR构建中国主栽草莓品种指纹图谱9置、数量都登记在册。目前收集到的品种中有46 个来源于中国,8 个来源于美国,12 个来源于日本,来源于意大利、德国、法国、西班牙的品种各1个。每份材料取嫩叶36 片,用保鲜袋封存并带回,经液氮冷冻后,低温保存于一8 0 供后期提取DNA时使用。1.2试验方法1.2.1DNA提取采用上海迈跟生物科技有限公司生产的广谱性植物DNA提取试剂盒提取草莓叶片基因组DNA,然后采
17、用1%琼脂糖凝胶电泳检测DNA完整度,并使用Nano drop2000c对DNA样品的浓度和纯度进行测定10 ,将合格的DNA样品稀释至2 0 50 mg/L后在一2 0 条件下保存以用于后续的PCR试验。1.2.2荧光毛细管电泳SSR-PCR扩增PCR扩增采用2 0 L反应体系:8.4LddHz0,10L2Taq Plus PCR Master Mix(Biomed,北京),0.1 L 10mol/L正向引物、0.3L10mol/L反向引物,0.2L含荧光标记(FAM,HEX,ROX或TAMRA)的M13引物(擎科,天津),1 LDNA底物。反应程序为:9 5预变性3min,9 5变性30
18、s,52 退火30s,72延伸1min,35个循环,最后7 2 延伸10min,10条件下保存。将带有不同荧光标记的PCR扩增产物混合,并通过ABI3730XLDNA测序仪进行毛细管电泳分析,得到混合物中的片段位置信息,然后使用GeneMarkerV2.2.0软件读取具体的片段信息并进行分析11。1.2.3SSR引物筛选通过文献搜集到2 8 对引物,对6 个差异较大的品种进行毛细管电泳检测,最终从2 8 对引物中选出5对峰值清晰无杂峰、多态性较高且两两引物位点互补的引物作为核心引物(表2),退火温度56 58。1.3数据处理1.3.1指纹图谱构建使用GeneMarkerV2.2.0软件读取检测
19、到的位点信息并进行人工校对12 ,将位点信息进行组合,得到不同的带型,再将同一品种在不同引物下所对应的带型结合起来即为该品种名称No.大小/bpNXY01.228249NXY02188221NXY06215236NXY19249272NXY24215279Mean表2 引物名称及序列Tab.1Primers name and sequence名称 Primer name序列(5-3)Primer sequences(5-3)F:GGAATCCAAGTTACAGGCTTCANXY01R:AAGGAGCCTCTCCAATAGCTTCF:CACGAGGCCTTGTCTTCTTTGTANXY02R:G
20、CTCCAGCTTTATTGTCTTGCTF:CCCCACCCTAAACTAACCCAANXY06R:CGACGAGGATGAAGAAGAGCF:TGACAAACATTCAACCACACNXY19R:GTGCCCTCAGAAGACTACCF:AAATCCTGTTCCTGCCAGTGNXY24R:TGGTGACGTATTGGGTGATG的DNA指纹图谱。1.3.2遗传多样性分析根据Nei方法计算引物PIC值(其中Pi为第i等位变异的频率)C13:PIC=1-ZPi?2。1.3.3聚类分析将得到的“bp”格式数据转换为Ntsys 2.1-pc软件所要求的数据格式。利用Ntsys2.1-pc软件的S
21、M方法(Simple matching)计算其遗传相似系数,然后使用相似系数SAHNClustering和非加权成对算术平均法(UPGMA)对其进行聚类分析,最后通过 Tree plot 将聚类分析的结果生成树状图14122结果与分析2.1遗传多样性分析从2 8 对引物中选出了5对多态性较高、重复性较好的核心引物,利用这5对核心引物对草莓品种进行PCR扩增,并对扩增产物进行荧光毛细管电泳检测(表3,图1),共检测出44个等位位点,检测到的等位位点数量为6 10 个,平均每对引物检测出8个等位位点;共检测到140 个带型,每对引物下的带型数为1452 个,平均每对引物检测出2 8 个带型;不同引
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