紫蘇醇溶性種子蛋白遺傳多樣性分析

吳珊+舒曉霞+馬宗祥

摘 要：采用A-PAGE技術(shù)對(duì)來源于全國(guó)12個(gè)地區(qū)的13份紫蘇材料的醇溶性種子蛋白進(jìn)行了檢測(cè)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：紫蘇材料的醇溶性蛋白具有豐富的等位變異，共分離出10條遷移率不同的譜帶；每份材料可分別電泳出2～9條譜帶，平均4.6條；2條電泳條帶為所有材料共有。因此，紫蘇醇溶性種子蛋白可作為評(píng)價(jià)紫蘇遺傳多樣性的生化標(biāo)記。不同紫蘇材料的遺傳相似系數(shù)（GS）變異范圍為0.56～1.000，平均值為0.751。聚類結(jié)果表明，在GS值為0.751的水平上供試材料聚為2大類，其親緣關(guān)系遠(yuǎn)近與地理來源關(guān)系不大。

關(guān)鍵詞：紫蘇；醇溶蛋白；遺傳多樣性；聚類分析；A-PAGE

中圖分類號(hào)：S567.219 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOI：10.11974/nyyjs.20170533024

紫蘇（Perilla frutescens （L.）Britton），別名紅蘇、回回蘇、赤蘇，是唇形科紫蘇屬一年生草本植物[1]。紫蘇是日常生活當(dāng)中常用的一種中草藥，也是一種食材，也是一種油料植物。我國(guó)種植紫蘇已經(jīng)有2000多年的歷史，紫蘇的種植在我們國(guó)家的分布十分廣泛，我國(guó)對(duì)紫蘇的研究主要集中在藥用方面，通過分析紫蘇的化學(xué)成分來提煉相應(yīng)的藥物，紫蘇中含有多種對(duì)人體有益的化學(xué)物質(zhì)，比如萜類、黃酮及其甙類、類脂類，花青素及多糖等。紫蘇嫩枝及葉或種子可以入藥。

醇溶蛋白是一類種子貯藏蛋白，這種種子貯藏蛋白的存在幾乎不受自然環(huán)境的影響，其差異性是由遺傳基因決定的[4，5]。植物種子醇溶性蛋白的酸性聚丙烯酰胺凝膠電泳（A-PAGE）分析已廣泛應(yīng)用于植物的遺傳育種、種質(zhì)資源的鑒定、種子純度的檢驗(yàn)、植物的起源與演化等方面[6]。近年來，研究者利用形態(tài)學(xué)、同源克隆、SRAP和ISSR標(biāo)記等技術(shù)對(duì)紫蘇的主要營(yíng)養(yǎng)成分、生理作用和遺傳多樣性方面進(jìn)行了研究，然而尚未見到利用A-PAGE技術(shù)對(duì)紫蘇種子醇溶性蛋白遺傳多樣性進(jìn)行研究的報(bào)道。因此，本研究利用A-PAGE方法對(duì)紫蘇種子的醇溶性蛋白進(jìn)行研究分析，以進(jìn)一步了解紫蘇貯藏蛋白的遺傳多樣性，為紫蘇品質(zhì)和遺傳穩(wěn)定性的深入研究奠定基礎(chǔ)。

1 材料與方法

1.1 供試材料

13份紫蘇種子，分別來源于全國(guó)12個(gè)地區(qū)，其中7份為野生紫蘇， 6份為人工栽培種。其中1號(hào)金堂栽培種、10號(hào)重慶豐都栽培種、11號(hào)重慶彭水栽培種，由四川西金地有限責(zé)任公司提供（表1）。10號(hào)重慶豐都栽培種、11號(hào)重慶彭水栽培種均來源于日本品種經(jīng)馴化多年后栽培使用。

1.2 A-PAGE檢測(cè)

具體步驟和方法參考劉仁建等人的報(bào)道，每份供試材料重復(fù)2～3次試驗(yàn)，并隨機(jī)選擇材料4份，每份取10粒種子進(jìn)行重復(fù)檢驗(yàn)[7-9]。電泳后，按照條帶的有無統(tǒng)計(jì)記錄每個(gè)材料，存在條帶時(shí)賦值為1，反之賦值為0。按Nei的方法計(jì)算材料間的遺傳相似系數(shù)GS， GS=2Nij/（Ni + Nj），其中Ni為i號(hào)材料出現(xiàn)的條帶數(shù)，Nj為j號(hào)材料出現(xiàn)的條帶數(shù)。利用GS值按不加權(quán)成對(duì)群算數(shù)平均法（UPGMA）進(jìn)行遺傳相似性聚類分析。統(tǒng)計(jì)分析在NTSYSpc2.1系統(tǒng)下進(jìn)行。

2 結(jié)果與分析

2.1 醇溶性蛋白標(biāo)記的多態(tài)性

本次實(shí)驗(yàn)均在同等電泳條件下進(jìn)行，重復(fù)檢驗(yàn)結(jié)果顯示，除個(gè)別材料出現(xiàn)未用于統(tǒng)計(jì)分析的極弱譜帶外，所有材料電泳圖譜均表現(xiàn)一致。

紫蘇種子A-PAGE電泳檢測(cè)結(jié)果（圖1）表明，13份來源不同的供試材料中出現(xiàn)9種不同的電泳圖譜，每份材料均出現(xiàn)了2～9條比較清晰的帶紋，平均值為4.6條，所有材料均有2條共有帶，共分離出了10條遷移率不同的醇溶性蛋白帶紋，其中有6條帶紋分布在電泳圖譜的下端，即快速電泳區(qū)（A區(qū)）；而其余4條帶紋集中在圖譜上端，即慢速電泳區(qū)（B區(qū)）。發(fā)現(xiàn)，9條電泳圖譜中有6條屬于13份材料中的6份材料單獨(dú)擁有的一種特異圖譜，而其余出現(xiàn)的3種圖譜則由剩余的7份材料中的某2份或者3份共有。結(jié)果表明，供試材料在醇溶蛋白位點(diǎn)上遺傳多態(tài)性較高，遺傳差異較大。

2.2 醇溶性蛋白遺傳相似系數(shù)

利用研究中的A-PAGE數(shù)據(jù)，計(jì)算遺傳相似系數(shù)GS。其變異范圍為0.56～1.000，平均值0.751，進(jìn)一步表明了供試材料具有非常豐富的醇溶性蛋白遺傳多態(tài)性。

2.3 聚類分析

采用UPGMA法[10]對(duì)13份紫蘇材料間的種子醇溶性蛋白遺傳相似系數(shù)進(jìn)行聚類分析（見圖2）。聚類分析結(jié)果表明，13份供試材料在GS值為0.751水平上聚為2大類，第Ⅰ類為1、4、5、6、12、13號(hào)材料，第Ⅱ類為2、3、7、8、9、10、11號(hào)材料。2大類中兼有野生種與栽培種，其中第Ⅱ類中包括10、11號(hào)來自日本的重慶地區(qū)的馴化種。

3 討論

大量的研究證實(shí)，醇溶性蛋白多樣性在很多植物上都能夠很好地評(píng)價(jià)物種的遺傳多樣性。劉仁建、官玲亮等人先后采用A-PAGE技術(shù)分析了來自不同國(guó)家的紅花材料的醇溶蛋白遺傳多樣性，證實(shí)了可以將醇溶蛋白帶型作為評(píng)價(jià)紅花資源遺傳多樣性的工具。鄧傳良等人研究發(fā)現(xiàn)，紅花種子醇溶蛋白多態(tài)性較高，可以作為紅花品種鑒定的一個(gè)指標(biāo)。王仕玉等人采用ISSR分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)云南16份紫蘇資源的遺傳多樣性進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)云南紫蘇資源的遺傳多樣性程度較高。蔡順順等人研究發(fā)現(xiàn)SRAP技術(shù)可用于紫蘇不同材料之間遺傳關(guān)系的研究。

本研究中，采用A-PAGE技術(shù)分析了全國(guó)12個(gè)地區(qū)的13份紫蘇材料的種子醇溶性蛋白遺傳多樣性，結(jié)果表明，紫蘇種子的醇溶性蛋白多態(tài)性較高，在醇溶蛋白位點(diǎn)上具有豐富的遺傳多樣性，醇溶性種子蛋白可作為評(píng)價(jià)紫蘇遺傳多樣性的生化標(biāo)記。研究將來自全國(guó)12個(gè)地區(qū)的13份紫蘇材料在遺傳相似系數(shù)0.751水平上聚為兩類，聚類結(jié)果與其地理來源并不完全一致。紫蘇醇溶蛋白遺傳多樣性是否與其地理來源具有相關(guān)性，需要進(jìn)一步擴(kuò)大供試材料的種類及地理來源范圍，進(jìn)一步開展更深入的研究。

今后的研究中，應(yīng)進(jìn)一步加強(qiáng)紫蘇品種資源的收集紫蘇品種資源，并對(duì)其研究整理，了解其差異，才能充分挖掘其潛力，才能同時(shí)結(jié)合國(guó)外紫蘇品種資源，培育出更加優(yōu)質(zhì)、高產(chǎn)的紫蘇品種，促進(jìn)我國(guó)藥用植物種質(zhì)資源研究的發(fā)展。

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