基于SCoT和SSR标记的药用菊花种质资源遗传多样性研究

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菊花(Chrysanthemum morifolium Ramat)是菊科(Asteraceae)菊属的多年生草本植物,具有很高的观赏价值和药用价值,在观赏园艺及传统医药领域有着广泛的应用。药用菊花品种繁多,遗传背景比较复杂,不过目前药用菊花的种质创新缺少突破性的进展。因此,为了药用菊花的充分利用和种质选育,开展药用菊花种质遗传多样性评价及保护研究是十分急迫和必要的。  本研究首先基于数据库中菊花同属近缘种的EST序列开发了一批稳定性、通用性好和多态性高的药用菊花SSR标记。然后利用SCoT和SSR两种分子标记对32份药用菊花进行遗传多样性检测与评价。旨在为药用菊花的品种鉴定、遗传多样性研究及遗传资源道地性保护提供可靠的参考数据,为实现最大限度的保存药用菊花遗传多样性的策略提供科学依据。主要研究方法与结果如下:  1、试验建立并优化了SCoT和SSR反应体系:  (1)药用菊花SCoT-PCR最佳反应体系(20μL):含模板DNA10 ng,10×PCR buffer2.0μL,引物0.8μmol/L,dNTPs0.2 mmol/L,Mg2+2.0 mmol/L,Taq酶1.5 U。SCoT-PCR扩增程序:94℃预变性4 min;35个循环(94℃变性1 min,引物Tm值复性1 min,72℃延伸2 min);72℃延伸10 min,4℃保存。  (2)药用菊花SSR-PCR最佳反应体系(20μL):含模板DNA60 ng,10×PCR buffer2.0μL,正、反向引物各0.25μmol/L,dNTPs0.3 mmol/L,Mg2+3.0 mmol/L,Taq酶1.5 U。SSR-PCR扩增程序:94℃预变性5 min;35个循环(94℃变性40 s,引物Tm值复性40 s,72℃延伸1 min);72℃延伸10 min,4℃保存。  2、基于菊属植物的序列表达标签(EST)序列成功开发药用菊花EST-SSR引物18对,并利用该引物对采自浙江桐乡的杭菊“小洋菊”群体的32个单株进行微卫星位点与多态性分析,结果表明,每个位点等位基因数在3~11个之间,每个位点期望杂合度He为0.5448~0.7639。  3、基于SSR和SCoT标记的药用菊花遗传多样性分析:  (1)SCoT标记分析:筛选出的32条引物共扩增出872条带,不同引物的多态性百分比在73.08%~100%之间,平均多态性比率为90.02%。多态性信息含量变化范围为0.950~0.993(0.975,PIC>0.5);各材料的遗传相似系数在0.565~0.882之间。  (2)SSR标记分析:成功应用了55对理想引物,共扩增出1319条带,大多数条带大小集中在100~500bp,其中多态性条带有1306条(占98.90%)。不同引物的多态性百分比在92.0%~100%之间。多态性信息含量变化范围为0.938~0.993(0.973,PIC>0.5);各材料的遗传相似系数范围为0.533~0.809。  (3)基于两种标记数据合并后的UPGMA聚类结果显示,药用菊花种质间的遗传相似系数为0.553~0.831,另外通过UPGMA聚类和主坐标分析发现,SCoT和SSR及整合标记(SCoT+SSR)均将32份药用菊花种质聚为两大类,I类包括22份种质,II类包括10份。  4、SCoT、SSR及SSR+SCoT标记之间的相关性分析:应用Mantel测验对SCoT、SSR及综合标记进行相关性分析,结果发现,SCoT和SSR标记相关性显著(r=0.48,P=1.00),但综合标记(SSR+SCoT)与SSR和SCoT标记的相关系数更高,分别为0.93和0.78。结果表明,SCoT和SSR技术均可以有效地应用于药用菊花种质资源遗传多样性研究,但综合两种标记能更有效地检测基因组变异、更全面地反映药用菊花遗传多样性。
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