中国芍药属植物遗传多样性评价及芍药特异分子标记筛选

作     者：杨群群 

作者单位：四川农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：姜媛媛

授予年度：2021年

学科分类：0710[理学-生物学] 07[理学] 071007[理学-遗传学] 

主      题：芍药属 栽培芍药 遗传多样性 特异分子标记 

摘      要：本研究以采自四川、云南、山东、浙江、安徽及新疆等地的50份芍药属植物为试验材料,运用ISSR和SRAP标记对其遗传多样性进行研究,在ISSR标记的基础上发现了两条可用于鉴别四川中江、浙江磐安和安徽亳州的栽培芍药的特异条带,将特异条带纯化回收、克隆、测序及验证,结果表明筛选的两个特异分子标记对不同地区栽培芍药具有鉴别能力。得到以下研究结果:1.ISSR标记:18条引物在20份牡丹组的材料中扩增出203条带,多态性条带138条,平均百分比为67.98%,Na、Ne、h和I的平均值分别为1.68、1.13、0.10和0.19;Gs值在0.600～0.995间,平均为0.829。30份芍药组的材料共扩增出283条带,多态性条带243条,平均多态百分比为85.99%,Na、Ne、h和I的平均值分别为1.85、1.20、0.14和0.24;Gs值在0.699～0.923间,平均为0.847。UPGMA聚类结果显示,该标记具有显著的鉴定作用,能将牡丹组和芍药组、野生资源和栽培资源、不同种之间及不同地区的栽培芍药明显区分开。其中最值得探讨的是,该标记明显将四川栽培芍药单独聚为一类,与其他地区栽培芍药不同的是四川栽培芍药具有不育的特性。且同一地域的材料聚在一起,说明聚类结果与地域性也具有一定的相关性。2.SRAP标记:14对引物在20份牡丹组的材料中扩增出250条带,161条为多态性条带,平均百分比为64.40%,Na、Ne、h和I的平均值分别为1.64、1.27、0.17和0.27;Gs值在0.616～0.990间,平均为0.829。30份芍药组的材料共扩增出405条带,多态性条带340条,平均多态百分比为83.95%,Na、Ne、h和I的平均值分别为1.84、1.20、0.14和0.24。Gs值在0.696～0.951间,平均为0.850。UPGMA聚类结果与ISSR标记的基本一致,能明显将牡丹组和芍药组、野生资源和栽培资源、不同种之间及不同地区的栽培芍药明显区分开,也显示出明显的地域相关性。3.ISSR和SRAP标记结果表明了牡丹组材料的遗传多样性较低,遗传信息不太丰富,遗传变异较小,对环境的适应能力较弱,需要加大对牡丹组种质资源的保护,而芍药组材料的遗传多态性和遗传多样性指数较高,遗传信息较为丰富,对环境的适应能力比较强。组内同种植物的遗传相似系数较高,不同种之间的相似系数较低,而不同种之间地理距离远的相似系数更低,亲缘关系与地理距离具有相关性。基于ISSR和SRAP标记的综合数据的UPGMA聚类结果与ISSR、SRAP标记的结果一致。从3组数据的UPGMA聚类结果来看,牡丹组和芍药组能够明显被区分开,还将具有不育特性的四川中江的栽培芍药单独聚为一类,且聚类结果具有明显的地域相关性。由此表明,ISSR和SRAP标记对于芍药属资源具有初步鉴定作用。且ISSR标记的中国芍药属植物的遗传多态性略高于SRAP标记,说明ISSR标记更适用于中国芍药属植物遗传多样性的研究。4.基于ISSR标记筛选出引物UBC836-3和引物UBC842-7具有特异性。将这两条特异性引物转化为稳定特异的SCAR标记:SCAR-836(431 bp)为四川中江栽培芍药的特异条带;SCAR-842(341 bp)为浙江杭州和安徽亳州的栽培芍药的特异条带。重复验证显示这两个标记具有很好的特异性、稳定性与可重复性。因此,本研究开发的这两个SCAR特异分子标记可用于四川中江、浙江磐安和安徽亳州三个地区栽培芍药的辅助鉴别。