中國中北部青檀的AFLP分析

朱翠翠，張林，孫忠奎，王長憲（山東農業大學林學院，山東泰安7000；泰安市泰山林業科學研究院，山東泰安7000；泰安時代園林科技開發有限公司，山東泰安7000）

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中國中北部青檀的AFLP分析

朱翠翠1，張林2，孫忠奎3，王長憲2
（1山東農業大學林學院，山東泰安271000；2泰安市泰山林業科學研究院，山東泰安271000；3泰安時代園林科技開發有限公司，山東泰安271000）

摘要：為揭示中國中北部青檀的遺傳多樣性，筆者從貴州、北京、甘肅、江蘇、安徽、山東、河南7省12個種群收集了31份青檀樣品，對其進行AFLP分析。利用從26對AFLP引物組合中篩選出的6對引物對樣本DNA進行擴增，共產生223條譜帶，其中211條為多態性條帶，比率達94.26%。結果顯示中國中北部的青檀材料之間存在較高的遺傳多樣性，且AFLP技術可以有效地對其進行分析。31個樣品的遺傳相似系數在0.6413～0.9193之間，平均為0.7489，聚類分析結果顯示樣品首先按照種群聚在一起，但也有交叉。

關鍵詞：青檀；聚類分析；AFLP；遺傳多樣性

0　引言

青檀（Pteroceltis tatarinowii Maxim.），又名翼樸，為榆科（Ulmaceae）青檀屬（Pteroceltis）落葉喬木，中國的特有植物，在中國植物紅皮書中被列入國家三級重要保護對象，是中國特有的纖維樹種和鈣質土壤的重要指示植物。在中國皖、隴、貴、蘇、魯、鄂、湘等19省均有生長。青檀適應性強，耐旱耐濕、耐鹽堿，是石灰巖裸露巖石荒山造林的重要樹種。青檀作為中國重要的鄉土樹種和綠化樹種，在園林景觀建設過程中，與喬、灌、草相結合，不僅可以美化環境，還可以改善城市小氣候、維持城市生態系統的平衡，其葉可作為高級營養型飼料添加劑，其檀皮制作的宣紙一直被書法家和畫家視作珍品，其木材堅硬致密也可以用來制作家具，具有很高的應用價值［1-4］。

由Vos等［5］發明的AFLP（Amplified fragment length polymorphism，擴增片段長度多態性）分子標記技術是通過不同長度的限制性內切酶片段檢測DNA多態性的一種分子標記方法。與其他分子標記方法相比，AFLP技術快速、穩定、高效，并且DNA用量少，檢測效率高［6-8］。該技術自出現起就被廣泛應用于遺傳多樣性的研究，如銀杏［9］、棗樹［10］、秋子梨［11］等。研究遺傳多樣性對于植物資源利用、保護及品種選育等有重要意義［12］。

由于人為的破壞和大范圍的人工繁殖栽培，野生青檀日益減少，導致青檀遺傳多樣性日益減少。但目前，有關青檀遺傳多樣性的研究有零星報道，李曉紅等［13］用ISSR對來自廣東、福建、浙江、安徽等27個自然種群的青檀樣品進行了初步分析，林巧紅［14］對山東靈巖寺、佛峪以及棗莊青檀寺野生青檀資源進行了調查與評價等。筆者對來源于北京、山東、安徽等地12個種群的青檀資源進行AFLP分析，意在揭示中國中北部青檀的親緣關系和遺傳多樣性，為青檀資源保護、品種改良奠定基礎。

1　材料與方法

1.1植物材料

供試樣品來自于北京昌平、甘肅文縣、安徽涇縣、江蘇南京、貴州貴陽、山東濟南靈巖寺等地12個種群。在各個種群內隨機選取正常、無病害的植株嫩葉進行采集，放入裝有變色硅膠的塑料袋中進行快速干燥。表1為樣品采集地點和編號。

表1　樣本材料編號及來源

1.2試驗方法

1.2.1DNA提取改良CTAB法提取基因組DNA并檢測純度和濃度。

1.2.2AFLP試驗

（1）酶切。對所選樣品采用EcoRⅠ/MseⅠ雙酶切（ferments酶）：

酶切體系（20 μL）為：10×Buffer tango 4 μL （fermentas）；EcoRⅠ（10 U/μL）0.4 μL；MseⅠ（10 U/μL）0.4 μL；模板DNA約200 ng；補ddH2O至20 μL。

酶切反應條件為37℃，3 h，65℃，3 h。

（2）連接。連接體系（20 μL）為：10×T4 Buffer 2 μL；EcoR I Adaptor（50 μmol/L）1 μL；MseⅠAdaptor （50 μmol/L）1 μL；T4 ligase 0.4 μL（5 U/μL）酶切產物10 μL；補ddH2O至20 μL。16℃過夜。

（3）預擴增。反應體系：10×Buffer 2 μL；10 mmol/L dNTPs0.4μL；5 U/μLTaq酶0.2μL；E000.5μL（20μmol/L）；M000.5μL（20μmol/L）；連接模板2μL；加ddH2O至20μL。

PCR擴增程序為：94℃預變性3 min；94℃變性45 s；50℃復性45 s，72℃延伸1 min，26個循環。

（4）選擇性擴增。反應體系：10×Buffer 2 μL；10 mmol/L dNTPs 0.4 μL；5 U/μL Taq酶0.2 μL；Eprimer1 μL（20 μmol/L）；Mprimer1 μL（20 μmol/L）；模板DNA2 μL；加ddH2O至20 μL。

PCR擴增程序為：95℃預變性5 min；95℃變性35 s，65℃復性35 s（每循環降低0.7℃），72℃延伸1 min，12個循環；94℃變性30 s，56℃復性30 s，72℃延伸1 min，23個循環。

（5）變性電泳。PCR產物加上上樣緩沖液，94℃變性10 min后進行PAGE分析，銀染后觀察。

1.2.3數據分析利用Quantity One軟件將31個樣品、6對引物的AFLP PAGE電泳圖根據無帶和有帶情況轉化為0、1數據矩陣。采用POP軟件計算個體遺傳距離和相似系數，并使用NTSYS軟件進行UPGMA聚類分析。

2　結果與分析

2.1樣品AFLP多態性及擴增效率

通過篩選，筆者在26對AFLP引物組合中共篩選出6對多態性引物，信號強度一致、條帶分布均勻。6對引物共產生223條帶（見表2），其中211條多態性條帶，所占比例（PPB）達94.62%，平均每對產生35.2條。引物組合E35M83、E40M55、E41M64、E43M54、E76M47的多態性都在90%以上，引物組合E35M83最高達98.36%，引物組合E86M85最低為75%。圖1顯示了12個青檀種群31個樣品的遺傳圖譜，幾乎所有種群的樣品都能被區分，這說明青檀具有豐富的遺傳變異。AFLP技術可以有效地用于中國中北部青檀的遺傳多樣性和親緣關系分析，且多態性和可重復性都比較高。

表2　引物名稱及多態性條帶比較

圖1　引物E40M55的AFLP圖譜

2.2相似性分析

圖2顯示了31個青檀樣本的遺傳相似系數。結果顯示，31個青檀樣本之間的遺傳相似系數在0.6413～0.9193之間，表明中國中北部青檀樣品之間存在一定的遺傳差異。北京檀峪村樣品18、19之間最大為0.9193，說明兩者變異最小，遺傳距離最近。而檀峪村樣品18和文縣樣品26之間最小為0.6413，說明兩者變異最大，遺傳距離最遠。對于同一分布區的青檀樣品而言，來自北京的樣品18和19之間遺傳相似系數最大0.9193，來自甘肅文縣的樣品26和30遺傳相似系數最小0.6906，這說明同一個種群的青檀樣品之間也存在一定程度上的遺傳差異性。

2.3不同種群青檀的聚類分析

如圖3聚類圖顯示，以0.740為域值，供試青檀樣品可分為3類。第Ⅰ類包括青陽（1號）到文縣（30號）共17個樣品，安徽（青陽、涇縣、淮北大方寺）、南京（燕子磯）、山東（曲阜、濟南檀抱泉）以及甘肅文縣的樣品被歸到第Ⅰ類。第Ⅱ類包括北京、濟南靈巖、河南的樣品共11個。山東泰安東平（31號）被歸到第Ⅲ類。以0.755為域值，供試青檀樣品分為5亞類。第Ⅰ亞類包括安徽（青陽、淮北大方寺、涇縣）的7個樣品和南京燕子磯的3個樣品以及山東曲阜的1個樣品。甘肅文縣的5個樣品以及檀抱泉的1個樣品構成第Ⅱ亞類。來自貴州花溪的5個樣品、北京的3個樣品、靈巖的4個樣品構成第Ⅲ亞類。河南南召（17號）和泰安東平（31號）各成一類。東平（31號）、河南（17號）樣品過少，聚類結果有待進一步試驗驗證。從聚類結果上看，同一種群內青檀具有一定的遺傳多樣性，而不同種群青檀的遺傳關系遠近在地域范圍上呈現一定的相關性，但并不是很明顯，這說明青檀種質資源遺傳距離的遠近與地理距離并沒有顯著相關關系。

3　討論

筆者利用AFLP分子標記在一定程度上有效地揭示了中國中北部青檀的遺傳多樣性。把分子水平以及生態環境結合起來評價物種的遺傳多樣性對于人們合理地利用和保護中國青檀資源具有重要意義［15-17］。到現在為止，有關青檀遺傳多樣性的工作開展不多，限制了青檀種質資源的遺傳改良和保護工作。Chai等［18］采用ISSR技術對皖、豫、蘇、魯4省5個種群的樣品進行分析，顯示青檀種群內和種群外都具有較高的遺傳多樣性；李建華等［19］對湖北省大貴寺國家森林公園不同海拔高度進行ISSR分析結果表明，遺傳關系與海拔相關；林巧紅［14］對來自青檀寺、佛峪、和靈巖寺3個種群進行SRAP分析。本研究從貴州、山東、江蘇、安徽、北京、河南收集了31份青檀資源，對中國中北部的青檀資源進行遺傳多樣性分析。AFLP結果顯示，6對引物共擴增出223條多態性帶，百分比（PPB）達94.62%，說明用AFLP標記可以有效的分析青檀遺傳多樣性。從結果上看貴陽與北京檀峪村、靈巖寺之間遺傳相似性相對較大，這可能和人為活動有關。對中國中北部不同種群青檀樣品進行AFLP分析的聚類結果表明，盡管親緣關系的地域趨勢在一定的地域范圍內呈現出來，但總的來看，遺傳距離的遠近并沒有顯著的地域相關性。Fischer等［20］認為，當遺傳漂移存在時，遺傳距離的遠近和地理距離就沒有顯著的相關性，只有起主導作用的是基因流時，兩者才會呈現出明顯的相關性。按Fischer的觀點，可以這樣推測，長期以來由于青檀具有一定的經濟價值，青檀的野生資源遭到人為的過度挖掘而逐漸減少，野生資源日益匱乏，種群也逐漸減少，而產生一定的遺傳漂移。青檀的相互引種、生活史類型、繁殖方式、交配系統以及基因流，都可能是形成青檀種群內部和青檀種群間遺傳變異差別的主要原因。

圖2　不同種群青檀31個樣品遺傳相似系數

圖3　不同地區青檀聚類圖

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AFLP Analysis of Pteroceltis tatarinowii in the North of Central China

Zhu Cuicui1, Zhang Lin2, Sun Zhongkui3, Wang Changxian2
（1College of Forestry, Shandong Agricultural University, Tai’an 271010, Shandong, China;2Taishan Forestry Science Institute, Tai’an 271000, Shandong, China;
3Tai’an Shidai Technology Development Limited Company, Tai’an 271000, Shandong, China）

Abstract:In order to study the genetic diversity of Pteroceltis tatarinowii in the north of central China, 31 samples were collected from 12 populations from 7 provinces（Guizhou, Beijing, Gansu, Jiangsu, Anhui, Shandong and Henan）and AFLP analysis was conducted. A total of 223 bands were generated from 6 primer combinations screened from 26 primer combinations and 211 of those bands showed polymorphism, the polymorphic ratio（PP）was up to 94.26%. The results showed that a high genetic diversity was existed among Pteroceltis tatarinowii samples from the north of central China and AFLP analysis was effective. The genetic similarity coefficient was in the range of 0.6413 to 0.9193, with an average value of 0.7489. And the results of cluster analysis showed that the samples were clustered together according to the population, but there were intersections between the populations.

Key words:Pteroceltis tatarinowii; Cluster Analysis; AFLP; Genetic Diversity

中圖分類號：S688

文獻標志碼：A論文編號：cjas16010002

基金項目：2014年山東省農業良種工程項目“青檀種質創新利用與新品種培育”（魯科字［2014］96號）。

第一作者簡介：朱翠翠，女，1991年出生，德州齊河人，碩士研究生，研究方向：園林植物。

通信地址：271000山東省泰安市泰山區岱宗大街61號山東農業大學北校區林學院404，E-mail：zhucuicuitt@163.com。 271000山東省泰安市泰山林業科學研究院，E-mail：changxianwang@163.com。

通訊作者：王長憲，男，1959年出生，山東平陰人，研究生導師，研究員，研究方向：園林植物遺傳育種。

收稿日期：2016-01-04，修回日期：2016-03-05。