芥菜种质资源遗传多样性和亲缘关系的SRAP分析

（西南大学园艺园林学院，南方山地园艺学教育部重点实验室，重庆市蔬菜学重点实验室，重庆 400715）

芥菜种质资源遗传多样性和亲缘关系的SRAP分析

李 宁 司 军 任雪松 宋洪元 李成琼*

（西南大学园艺园林学院，南方山地园艺学教育部重点实验室，重庆市蔬菜学重点实验室，重庆 400715）

利用SRAP标记对111份芥菜种质的遗传多样性进行了分析，并记载了其形态特征。从300对SRAP引物中筛选出21对多态性明显、条带清晰、反应稳定的引物组合，共扩增出150条条带，其中106条为多态性条带，多态性比率为70.67%。SRAP聚类分析结果表明，111份芥菜材料的遗传相似系数在0.38～0.89之间，分为5大类和若干亚类。对芥菜的叶片性状及根、茎、叶、薹的发育状况等农艺性状进行调查分析，结果表明111份芥菜材料的遗传相似系数在0.39～1.00之间，分为4大类和若干亚类。这两种方法的聚类结果基本一致，表明SRAP标记可以应用于芥菜种质资源遗传多样性和亲缘关系研究。

芥菜；农艺性状；SRAP标记；遗传多样性

芥菜〔Brassica juncea（L.）Czern. et Coss.〕是十字花科芸薹属一年或二年生草本植物（魏文麟，1982）。我国芥菜栽培历史悠久，分布广泛，其变种和分化程度超过同属的白菜类和甘蓝类蔬菜（杨以耕 等，1989）。20世纪30年代，我国开始对芥菜进行种内定名和分类研究。由于芥菜变种丰富及收集到的材料有限，对芥菜类蔬菜的分类提出了诸多观点，但这些研究大多停留在传统的形态描述上，而且在形态学分类和品种区分上说法不甚一致（孟秋峰 等，2007），给芥菜类蔬菜遗传育种研究带来不便。

SRAP标记技术已经被广泛应用于十字花科芸薹属作物的种质资源鉴定评价、遗传图谱构建和重要基因标记等研究（单晓政 等，2009；谬体云 等，2010；李桂花 等，2011；杨仕春 等，2013）。本试验对111份芥菜材料进行了农艺性状观察和SRAP标记分析，研究芥菜的遗传多样性和亲缘关系，以期为芥菜遗传育种研究提供理论基础。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试芥菜材料共111份（表1），均由西南大学十字花科蔬菜研究所提供。

1.2 试验方法

1.2.1 农艺性状调查 田间试验于2012年9月至2013年3月在西南大学十字花科蔬菜研究所试验基地进行，每份材料种植30株，常规田间管理。在产品器官成熟期，每份材料选取10株典型植株，调查裂片对数、叶色、叶形、叶缘、叶裂刻、叶面、蜡粉、刺毛、叶柄形状、根、茎、叶、薹的形态特征（表2）。采用NTSYS-pc 2.1软件进行聚类分析，构建树状图。

1.2.2 基因组DNA提取 每份材料分别于生育中期取10株单株的幼嫩叶片，采用改良的CTAB法提取基因组DNA（苗明军，2010）。用1%琼脂糖凝胶电泳检测其完整性，并用蛋白核酸检测仪测定其浓度和纯度。

表1供试芥菜材料名称及来源地

表2芥菜主要性状记录标准

根据扩增产物电泳图谱，在相同迁移率位置上有带记为1，无带记为0，构建二元数据矩阵。采用NTSYS-pc 2.1软件进行数据分析，采用SM相似系数法（Charles，2004）计算111份芥菜材料的相似系数。采用非加权平均法（UPGMA）进行聚类分析，得到芥菜亲缘关系树状图。同时进行多态性分析，计算多态性比率（P）和多态性信息含量（PIC）（赵永峰 等，2011）。

2 结果与分析

2.1 农艺性状分析

根据农艺性状调查结果计算各材料间的SM相似系数，111份芥菜材料的相似系数在0.39～1.00之间。构建聚类分析树状图（图1），在相似系数为0.68处将111份芥菜材料分为4大类：I类为薹芥类，共7份材料。Ⅱ 类为叶用芥菜类，共64份材料，在相似系数为0.74处又分为2个亚类，其中Ⅱ-a共30份材料，Ⅱ-b共34份材料。Ⅲ类为茎用芥菜类，在相似系数为0.72处又分为3个亚类，其中Ⅲ-a为茎瘤芥类，共14份材料；Ⅲ-b为笋子芥类，共7份材料；Ⅲ-c为抱子芥类，共6份材料。Ⅳ类为根芥类，共13份材料。

2.2 SRAP标记聚类分析

利用21对引物对111份芥菜材料进行扩增，共扩增出150条条带，其中多态性条带106条，多态性比率为70.67%，多态性信息含量平均值为0.87（表3）。引物me14-em1扩增出的条带数最多，为11条，其对部分芥菜材料的扩增图谱见图2；引物me9-em9和me14-em6扩增出的条带数最少，均为4条。多态性最高的引物是me20-em4和me4-em1，多态性比率均达100%；多态性信息含量最高的引物是me14-em1，为0.93。说明SARP标记扩增效率高且多态性好。

根据SRAP扩增结果计算各材料间的SM相似系数，111份芥菜材料的相似系数在0.38～0.89之间，表现出丰富的多样性。其中香芥菜和特选棒菜之间的相似系数最小，为0.38，表明其亲缘关系较远；特大儿菜和神女峰儿菜之间的遗传相似系数最大，为0.89，表明其亲缘关系较近。

截至2018年6月底，全县培育壮大专业合作社、农业企业等1000个，发展“黄水人家”1000户；农业实现“成百上千”目标（即建成100万亩特色种植基地和1000万只／头养殖基地）；各类生产经营主体带动贫困户增收脱贫实现了全覆盖。

构建SRAP聚类分析树状图（图3），在相似系数为0.584处将111份芥菜材料分为5类：Ⅰ类为薹芥类，共4份材料，该类芥菜抽薹早，花茎或侧薹发达，为主要食用部位。Ⅱ类共90份材料，主要为叶用芥菜类和茎用芥菜类，这类芥菜地上部分发达，叶或者茎为主要食用部位，在相似系数为0.638处又分为5个亚类：Ⅱ-a共44份材料，包括所有茎用芥菜类和极少数叶用芥菜类，可分为笋子芥、叶芥、抱子芥和茎瘤芥4个分支（笋子芥肉质茎为棒状，无明显突起物；抱子芥茎及各侧芽肥大，侧芽为纺锤形或圆锥形；茎瘤芥肉质茎为纺锤形、近球形或扁球形，茎上有瘤状凸起物）；Ⅱ-b、Ⅱ-c、Ⅱ-d、Ⅱ-e均为叶用芥菜类，主要食用部位为叶片，包括大叶芥、小叶芥、卷心芥、结球芥、宽柄芥、长柄芥、花叶芥、叶瘤芥等，这些形态各异的叶用芥菜在SRAP标记聚类分析中并未明显分类，Ⅱ-b共20份材料， Ⅱ-c共22份材料，Ⅱ-d共3份材料，Ⅱ-e仅1份材料。Ⅲ 类为根芥类，共11份材料，该类芥菜根部膨大，多为圆柱形或圆锥形，肉质根为主要食用部位。Ⅳ类共3份材料，该类芥菜叶色均为紫红色，为紫叶芥菜类。Ⅴ类共3份材料，为薹芥和长柄芥。

图1 111份芥菜材料农艺性状聚类分析树状图（UPGMA法）

表3 21对SRAP引物组合对111份芥菜材料的扩增结果

图2引物me14-em1对部分芥菜材料的SRAP扩增图谱

3 结论与讨论

本试验利用SRAP标记对111份芥菜材料进行分析，结果表明芥菜在分子水平上遗传多样性较丰富，这可能是由于芥菜在长期进化过程中为适应不同环境分化出了不同的种质资源。其中特大儿菜和神女峰儿菜之间的遗传相似系数最大，为0.89，亲缘关系较近，可能为同物异名；香芥菜与其他芥菜材料之间的遗传相似系数均较小，在0.38～0.68之间，亲缘关系较远，有利于育种材料的筛选。

图3 111份芥菜材料SRAP标记聚类分析树状图（UPGMA法）

SRAP聚类分析结果表明，111份芥菜种质可分为5类，Ⅰ类为薹芥类，Ⅱ类为叶用芥菜类和茎用芥菜类，Ⅲ类为根芥类，Ⅳ类为紫叶芥菜类，Ⅴ类为薹芥类和长柄芥类；在Ⅱ类中，茎用芥菜类和少数叶用芥菜类聚为一个亚类，分为笋子芥、茎瘤芥、抱子芥和叶芥4个分支。此结果与付杰（2005）、齐晓花（2009）、宋明等（2009）利用AFLP、RAPD、ISSR等分子标记技术研究芥菜遗传多样性的结果不同。在前人的研究中，许多形态上相近的芥菜种质并未聚为一类，各种群之间存在混杂聚类，而本试验结果与传统形态学分类结果（刘佩瑛，1995）总体一致，这可能与不同分子标记所揭示的基因组片段的变异方式不同有关。

SRAP聚类分析结果与根据表型特征分类的结果总体一致，多数种质资源之间的亲缘关系与不同器官变异有较大的相关性；但两种方法的聚类结果也存在一些差别，主要体现在：① 亲缘关系方面，表型特征聚类结果表明薹芥和叶芥亲缘关系较近，而根芥与其他芥菜类亲缘关系较远；SRAP聚类结果表明叶芥和茎芥亲缘关系较近，而薹芥与其他芥菜类亲缘关系较远。② SRAP聚类分析将3份叶片为紫色的芥菜聚为一类，而在表型特征分类中并未体现出来。③ 在SRAP聚类结果中少数叶芥与茎芥聚为一类。存在这些差异可能是由于长期进化过程中，自然选择和人工选择的双重作用对芥菜的表型影响较大，而对芥菜的基因型影响较小，促使一些表型差异较大的芥菜有相似的基因遗传背景。在聚类分析中，基于表型特征的分类体现了芥菜形态学特征，而SRAP标记分析则体现了芥菜基因型的特点，两种方法结合运用能更好地指导芥菜育种工作的进行。

研究表明杂种优势的强弱取决于双亲性状间的互补性，在一定范围内双亲的基因型差异越大，亲缘关系越远，杂种优势越明显（Burton et al.，2004；Seyis et al.，2006；丘漫宇 等，2012）。在育种过程中单凭表型性状选择的亲本，其基因型遗传背景可能相似，不利于育种工作的进行，因此有必要结合分子标记技术对芥菜种质进行更深入研究，为芥菜种质资源开发、利用等提供更科学的依据。

付杰．2005．中国芥菜遗传多样性与亲缘关系的研究〔硕士论文〕．杭州：浙江大学．

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丘漫宇，张素平，郭爽，李伯涛，刘玉平．2012．番茄种质资源亲缘关系的SSR分析．中国蔬菜，（24）：39-42．

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Abstract：The paper analyzed the genetic diversity of 111 mustards 〔Brassica juncea（L.）Czern. et Coss.〕materials using SRAP markers，and recorded their morphological characteristics．21 primer combinations with high polymorphism were screened from 300 SRAP primer combinations．106 polymorphic bands among 150 bands were amplified by 21 SRAP primer combinations，and the polymorphic rate was 70.67%．The SRAP clustering results showed that the genetic similarity of 111 mustards ranged from 0.38 to 0.89，and 111 mustards were divided into 5 groups and several subgroups．The agronomic traits including leaf blade traits，and root，stem，leaf，bolting development were investigated and analyzed．The results showed that the genetic similarity of 111 mustards ranged from 0.39 to 1.00，and they could be divided into 4 groups and several subgroups．These two results were nearly the same，indicating that SRAP markers could be applied in studying the genetic diversity and relationships of mustard germplasm resources．

SRAP Analysis of Mustard Germplasm Genetic Diversity and Genetic Relationship

LI Ning，SI Jun，REN Xue-song，SONG Hong-yuan，LI Cheng-qiong*

（Key Laboratory of Olericulture，Key Laboratory of Horticulture Science for Southern Mountainous Regions，Ministry of Education，College of Horticulture and Landscape Architecture，Southwest University，Chongqing 400715，China）

Mustard；Agronomic trait；SRAP marker；Genetic diversity

李宁，女，硕士研究生，专业方向：蔬菜育种学与生物技术，E-mail：891993844@qq.com

*通讯作者（Corresponding author）：李成琼，女，教授，硕士生导师，专业方向：蔬菜育种学与生物技术，E-mail： chqli@swu.edu.cn

2013-12-20；接受日期：2014-02-19

国家科技支撑计划项目（2012BAD02B01），重庆市农作物良种创新工程资助项目〔CSTC2012GG（80005）〕，星火计划项目（2011GA811001），中央高校基本科研业务费资金资助项目（XDJK2010C068），中央高校基本科研业务费资金资助项目（XDJK2010C069）