基于SRAP标记的白鹤芋属资源鉴定与亲缘关系分析

刘小飞，廖飞雄，李冬梅，刘晓荣

（1.广东省农业科学院环境园艺研究所/广东省园林花卉种质创新综合利用重点实验室，广东 广州 510640；2.华南农业大学林学与风景园林学院，广东 广州 510642）

白鹤芋属植物原产中南美洲和东南亚［1］，是国际上重要的天南星科室内观叶观花植物［2］，具有独特的开花特性。目前有关白鹤芋属的研究主要集中在组织培养、栽培技术、种子萌芽特性、开花习性等方面［3-4］。有关白鹤芋属植物种质、系统演化和遗传等方面研究报道并不多，而且市场上白鹤芋属大多数品种名称较混乱，难以从传统分类的表型特征、谱系或地理来源等信息对其进行分类。

序列扩增多态性（Sequence-Related Amplified Polymorphism，SRAP）是一种基于PCR的分子标记技术，自建立以来已应用于种质资源的鉴定评价、遗传多样性与系统发育分析、品种指纹图谱绘制等方面［5-10］。目前还未见有关白鹤芋属SRAP标记相关方面的研究报道。本研究在建立和优化白掌SRAP反应体系的基础上，通过SRAP标记对 23个白鹤芋属样品进行分析，以期从分子水平揭示其亲缘关系，为白鹤芋属资源的有效利用和保护提供依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料白鹤芋属23个样品包括21个栽培品种和2个原生种（表1），于2013年4月中旬采自广东省农业科学院白云基地环境园艺研究所资源圃。采集供试材料的幼嫩叶片，用冰盒保存带回实验室。

1.2 试验方法

采用Liu等［11］改良的CTAB-氯仿-异戊醇法，单株取嫩叶提取基因组DNA。引物、PCR反应体系和反应程序参照刘小飞等［12］，上游引物有me1～me5，下游引物有em1～em6，共30个引物组合；反应程序中72℃延伸时间改为100 s，其他参数不变。指纹图谱构建及聚类分析参照刘小飞等［12］。主坐标分析采用Nei遗传距离［13］。

表 1 供试白鹤芋属材料

2 结果与分析

2.1 SRAP扩增产物的多态性分析

30个SRAP引物组合共扩增出343个位点，其中多态性位点为214个，多态性比率达62%，平均每个引物组合扩增出多态性条带7.1条，其中多态性较好的有19个引物组合（表2），部分引物扩增电泳结果见图1。

图1 引物Me5/Em4对23份白鹤芋属种质的扩增结果

表2 30个引物组合在23个白鹤芋属种质中的多态性扩增结果

2.2 基于SRAP标记的聚类分析

从表3可以看出，23份白鹤芋属种质两两之间的遗传相似系数分布在0.36～0.98之间。其中mo和S. cannifolium的相似系数最小、为0.36，表明两个种质间的亲缘关系最远；甜糕和绿怡1号之间的相似系数最大、为0.98，表明两个种质间的亲缘关系最近。

从聚类结果（图2）可以看出，以相似系数0.72为标准，23份白鹤芋属种质可分为 3类7组。第Ⅰ、Ⅱ类主要是花序具有乳头状突起的种质。以相似系数0.84为标准，第Ⅰ、Ⅱ类可以进一步分组，第Ⅰ类只有1份种质，这个种具有与其他白鹤芋属植物差别明显的性状和生长特性，植株紧凑，叶片带黄绿、具鹅绒质感，白色脉显著，侧脉白色。这些性状的开发将大大丰富白鹤芋属植物的观赏性状从而提高其观赏价值。第Ⅱ类分为5组：第 1 组包括S.‘Coddy color’和S.‘Parrish’等15份种质，这组种质花序多具有乳头状突起；第 2 组含亮叶1份种质；第 3 组含香水1份种质；第 4组含mo和皇后2份种质；第5组为华丽1号和华丽2号，株型较大。第Ⅲ类有1份种质，为原生种S.cannifolium，花序不具有乳头状突起，雌蕊发育不完全，具香味。

图2 23份白鹤芋属种质SRAP扩增谱带的UPGMA聚类结果

2.3 利用主坐标分析的白鹤芋属23份种质亲缘关系

采用主坐标分析对23份白鹤芋属种质SRAP标记的原始矩阵进行解析，结果表明，前3个主坐标可以阐明的相关性分别为16.8%、8.7%和 5.8%。

进一步通过第一、第二主坐标二维图对

23份种质排序，以及通过前3个主坐标三维图对其进行排序，结果见图3和图4。 由图3可知，23份白鹤芋属种质可分为4类。第Ⅰ类共有19份，该组的花序多具有明显的乳头状突起的种质；第Ⅱ类仅为S. floribundum1份种质，该种质花序乳头状突起不明显；第Ⅲ类仅有S.cannifolium1份种质，该组花序的乳头状突起不明显，且雌蕊与雄蕊近等高；第Ⅳ类有2份种质。

表3 23份白鹤芋属种质相似性矩阵

图3 23份白鹤芋属种质SRAP标记主坐标分析第一、第二主坐标散点图

在图3分类基础上，对其第三主坐标分析，结果（图4）发现，23份白鹤芋属种质可进一步分为5组：第Ⅰ类12份种质，第Ⅱ类7份种质，第Ⅲ类和第Ⅳ类均仅有1份种质，第Ⅴ类2份种质归为1组。

图4 23份白鹤芋属种质SRAP标记主坐标分析的三维散点图

比较分析图2～图4表明，系统聚类和主坐标分析所得结果相近，但主坐标分析可以更加直观地显示各种质间的关系，分析结果更清晰。

3 讨论

SRAP标记技术已广泛应用于多种园艺植物［14］。本试验所选用的30对引物可以较好地对23份白鹤芋属种质进行聚类分析，表明该方法适用于白鹤芋属种质资源鉴评及亲缘关系分析。系统聚类分析可以对亲缘关系较近的种质进行分析，而对亲缘关系较远的种质分析效果不理想，主坐标分析方法可有效解决该问题。Renganayaki等［15］和 Sun 等［16］分别在对牧草和春小麦的研究中应用该方法进行数据分析，发现主坐标分析在分析主要类群间关系时可以提供充足信息。本研究中，将两者结合起来可以更好、更全面地阐明白鹤芋属23个种质间的亲缘关系，为后续的遗传育种提供相关理论基础。此外，应用SRAP分子标记分析构建白鹤芋属植物的指纹图谱，可以有效解决市场上白鹤芋属种质命名上的混乱现状，从而更好地指导科研和生产。

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