利用ISSR及SRAP分子标记研究菜用大黄与药用大黄的亲缘关系

菜用大黄(Rheum rhaponticum L.)属于多年生草本植物,其叶柄粗壮多汁,富含纤维素A、维生素C、钙、磷以及琥珀酸等营养物质,是理想的保健蔬菜,在欧洲、北美和大洋洲地区大面积用于商业栽培。十七世纪,中国药用大黄被引进至欧洲后经过长期的自然进化演变为菜用大黄,然而关于菜用大黄与药用大黄亲缘关系未见报道。本研究对22份大黄品种(6份菜用大黄和16份药用大黄)进行了种子形态学观测和ISSR及SRAP分子标记分析。通过菜用大黄ISSR-PCR反应体系的优化及验证、ISSR及SRAP标记引物的筛选、亲缘关系分析等研究,对菜用大黄和药用大黄的亲缘关系进行了研究,并初步揭示菜用大黄的起源,为课题组今后的育种工作提供重要的理论依据。主要研究结果如下:(1)建立了菜用大黄ISSR-PCR最佳反应体系。即10×PCR Buffer2.5μL,模板DNA125ng,Mg2+2.5mmol/L,dNTPs 0.35mmol/L,引物0.5μmol/L,Taq DNA聚合酶0.04U/μL,反应体系的总体积为25μL。(2)通过对22个大黄品种的种子长度、宽度、翅宽和千粒重四个形态指标进行测量,利用SAS v9.2软件进行聚类分析。结果显示当最大距离为3.5时,可以将22份材料划分为4类,其中RT品种的种子在四个指标上明显与其他品种存在较大的差异。(3)利用菜用大黄品种R34和药用大黄品种SC分别对100条ISSR引物和182对SRAP引物组合进行筛选,共获得多态性好,谱带清晰,结果重复性高的ISSR引物13条、SRAP引物组合32对。ISSR-PCR扩增共获得74个等位基因位点,其中59个是多态性位点;SRAP-PCR扩增共计获得227个条带,其中206条具有多态性。结果表明这两种分子标记均能提供丰富的遗传信息,均可用于大黄遗传多样性分析。(4)利用POPGENE1.32软件对22份大黄品种进行遗传相似性和遗传距离分析,ISSR-PCR分子标记得出大黄各品种间的遗传相似系数在0.3220-0.8983之间,遗传距离在0.1072-0.9865之间;其中,SC和YN遗传相似性系数最大,说明这两者之间的亲缘关系最近;土大黄和RG的相似性系数最小,表明这二者之间的亲缘关系最远。SRAP-PCR分子标记得出大黄品种间的遗传相似性系数在0.3301-0.8495之间;其中,RG和RO遗传相似性系数最大,说明这两者之间的亲缘关系最近;南大黄和RO的相似性系数最小,表明这二者之间的亲缘关系最远。(5)利用NTSYS pc2.10c软件对22份大黄品种的亲缘关系进行聚类分析,基于ISSR及SRAP两种标记分析数据综合聚类结果,在相似性系数0.60处可将22份材料分成4类。第一类为R54、R34和RO,均为菜用大黄;第二类包括川大黄、苦大黄、毛大黄、R19、SC、ZJ、HN、GZ和HB,除R19外均为药用大黄;第三类为南大黄、西宁大黄、山大黄、马蹄大黄、RG、RT、HU、SX和YN,其中,RG和RT为菜用大黄;土大黄单独聚在了第四类。