研究报告/Research Report

采用扩增片段长度多态性(AFLP)对青葙的分子变异的标记  

B.J.Bamigbegbin , O.J.Olawuyi , S.G.Jonathan
Genetics and Molecular Biology Unit, Department of Botany, University of Ibadan, Nigeria
作者    通讯作者
植物药与药理学杂志, 2016 年, 第 5 卷, 第 8 篇   doi: 10.5376/jpmp.cn.2016.05.0008
收稿日期: 2015年10月14日    接受日期: 2015年10月25日    发表日期: 2016年06月16日
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本文首次以英文发表在 《Molecular Plant Breeding》(2016, Vol.7, No.26)上。现依据版权所有人授权的许可协议,采用 Creative Commons Attribution License 协议对其进行授权,用中文再次发表与传播。只要对原作有恰当的引用, 版权所有人允许并同意第三方无条件的使用与传播。如果读者对中文含义理解有歧义,
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引用格式(中文):
Bamigbegbin等, 2016,采用扩增片段长度多态性(AFLP)对青葙的分子变异的标记,植物药与药理学杂志(online) Vol.5 No.8 pp.1-5 (doi: 10.5376/jpmp.cn.2016.05.0008 )
引用格式(英文):
Bamigbegbin et al., 2016, Molecular Variability of Celosia argentea Using Amplified Fragment Length Polymorphism (AFLP) Marker, Zhiwuyao Yu Yaolixue Zazhi (online) Vol.5 No.8 pp.1-5 (doi: 10.5376/jpmp.cn.2016.05.0008 )
 
摘要

国家园艺研究所收集到的十基因型青葙子分子变异(nihort)和国家遗传资源和生物技术中心(nacgrab)的胚质采用扩增片段长度多态性分析(AFLP)标记。检测到的AFLP引物组合EcoRI +MseI适配类型的种群在三个引物组合C. argentea的多态性。Powermarker软件V3.25统计分析了从中提取的DNA区域的碎片。记录的总基因组DNA的基因组DNA片段的最高浓度为13.30微克和体积为2217.592微克,基因型分别为NG/TO/MAY/09/015 and NG/MA/MAY/09/015。变化是在片段的三个AFLP引物组合中大量的扩增片段观察得出。基因组DNA扩增片段的多态性信息含量(图)是多样的,在100个碱基对中DNA大小为89.1%,而百分比基因多样性为90%。AAC CAG的引物序列组合产生的条带,最高数量为400,扩增片段多态性条带分别为40条和156条。构建一个树状图揭示了三个集群组,在集群1和3被划定为4种基因型,而集群2有至少2种基因型。这项研究揭示了使用AFLP 标记基因组变异C. argentea。这可以促进C. argentea种质改良和扩大育种的遗传基础保护。

关键词
青葙; 扩增片段长度多态性(AFLP);基因型;聚类分析

Celosia argentea L.是一种广泛栽培的蔬菜作物,作为一种传统食品存在在Amaranthaceae家族中(Denton, 2004)。这是通常被称为Lagos菠菜或sokoyokota,在约鲁巴语俗称是,“让丈夫胖并快乐着”(Grubben 和 Denton, 2004)。C. argentea嫩叶收获播种后5-7周最有营养价值;它包含水、能量、蛋白质、脂肪、碳水化合物、纤维、钙、磷、铁、维生素A、C和存在于一些蔬菜中含量较高的微量元素。再次,叶中含有植酸和草酸,这使得它不适合新的消费(Ayodele 和 Olajide, 2011)。这些环境因素强烈影响着收成,其中包括土壤肥力,肥料的应用和年龄的植物(Denton, 2004)。在这一种种群中检测到,这种作物的遗传变异有表征性强变化快(Olawuyi et al., 2016)。遗传基础和独特的特征,可能会在作物的适应性,生物多样性上被侵蚀,在这方面还需要研究保护。因此,C. argentea需要通过分子评价来确认。聚合酶链反应(PCR)的分子生物学技术在植物基因组分析中有很大的发展(Esayas 和 Bryngelsson, 2006)。他们的遗传研究比形态特征更可靠,高效覆盖整个生物体的基因组。分子技术使分离和分析特定的基因,使得提高对生物体基因组的理解,产生基因图谱和基因治疗技术的进步成为可能。此外,他们已经在系统发育研究和物种进化中使用DNA序列在操纵种群内的遗传变异发挥了至关重要的作用。最近,扩增片段长度多态性(AFLP)标记的使用已成为公开大量的多态性标记的单反应的主要工具(Vos et al., 1995)。这为育种工作者促进植物改良,利用分子遗传学地图进行标记辅助选择和位置克隆的一些字符方面都很有用。基于生物化学和分子分析的品种间亲缘关系的鉴定是遗传改良和品种亲本基因型杂交组合选择的基础。AFLP标记被成功地用于分析在一些物种的遗传多样性如苋科中的巴西人参(Figueira et al., 2011),帕尔默苋菜(Aman et al., 2013)和杂草苋(Wassom 和 Tranel, 2005)。然而, AFLP标记的分子变异的信息是有限的。因此本研究旨在利用分子技术调查变异C. argentea

 

1结果与分析

AFLP分子标记揭示基于扩增片段多态信息含量89.1%和基因多样性90%中C. argentea基因型的遗传变异。育种材料的形态和产量性状的变异其根在生物体的基因组。这将确保在C. argentea改良种质资源的保护和开发策略。记录的总基因组DNA的基因组DNA的最高浓度为13.30微克和体积为2 217.592微克,基因型分别为NG/TO/MAY/09/015和NG/MA/MAY/09/015。这些基因型可推荐用于作物改良育种计划。这些基因型的杂交育种建议其所需性状的亲本系中的作物改良。另外,引物序列和兼容性似乎无休止的挑战在分子水平的研究,因此,为作物研究其兼容性的引物组合可以记录和推荐的试点研究,再在其它蔬菜作物分子评价进行试验研究。

 

2讨论

纳米滴DNA量化提取C. argentea基因型在260/280 ng/μL中的发现(表1)。NG/TO/MAY/09/015基因组DNA的质量浓度的最高值有13.30 μL,而总基因组DNA的浓度值为376.12 μL.虽然基因NG/MA/MAY/09/015产生的最大数量,但质量较低,而在2.08 μL从464.70 μL总体积的基因组DNA质量的最低记录为NHGB/09/160。

 

 

表 1 从十份青葙提取的DNA浓度

 

C. argentea基因组的多态性信息含量和放大模式(表2)。记录的百分比基因多样性为90%,而在种群的多样性是不同的,在100个碱基对的标准化的DNA大小有89.1%。扩增片段数、多态性带数和带数的数量有差异。AAC CAG的引物序列组合产生的条带数最高,最高数量为400,扩增片段多态性条带分别为40条和156条。

 

 

表 2  青葙DNA序列的引物组合和多态性

 

聚类分析结果表明十个基因型C. argentea划分为三个类群(图1)。群集组1包括基因型NGB / 01260,NG/MA/MAY/09/015,NHGB/09/160 和NIHORT/0001,其中NGB / 01260和NG/MA/MAY/09/015以及NHGB/09/160和NIHORT/0001是彼此相关的更多的基因。同时,第二群集组包含NG/MAY/09/015和NG/SA/07/213,而NHGB/01260, NG/AO/MAY/09/015, NG/MR/MAY/09/015和NG/TO/MAY/09/015基因型构成第三集群组。基因型NHGB/01260和NG/MR/MAY/09/015和NG/TO/MAY/09/015的基因也与对方彼此相关。

 

 

图 1 聚类树显示青葙基因型之间的遗传关系

 

C. argentea基因型进行了使用六种不同的引物组合与四种反应基因组DNA的优化反应(图2)。在反应1后反应3产生最好的评价性的扩增条带。反应1中,G1,G4,G5和G10是与其他基因型相比,显示最为显著的条带。

 

 

图 2 琼脂糖凝胶剖面的青葙基因的基因组DNA的优化

 

用聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE)分离DNA扩增片段,在研究种群中发现了多态性(图3)。引物的梯子,就是100个碱基对,在每个基因型中的三个引物组合标记的多态性带。引物组合E-AAC+M-CAG扩增,产生的多态性条带数最多。

 

 

图 3 AFLP PAGE产品揭示扩增片段多态性条带

 

多态信息含量(PIC)C. argentea 89.1%表明该种群的变异存在于生物体的基因组同样被Denton(2004)报道了。这表明,在这种作物的改良之后,这些基因型可能是有用的育种材料。聚类分析树状图表明,集群团体由不同地理背景和广泛的适应性,已被归因于群体遗传结构的基因型,国内培育与发展中的选择历史与方法特点(Ganapathy et al., 2011; Olawuyi et al., 2015)。

 

3材料与方法

3.1 C. argentea种质资源收集

C. argentea十基因来源于国家园艺研究所(nihort)和位于尼日利亚的伊巴丹市国家遗传资源和生物技术中心(nacgrab);NGB 01260, NG/MA/MAY/09/015, NHGB/09/160, NIHORT/0001, NG/MAY/09/015, NG/SA/07/213和NHGB/01260。

 

3.2实验地点和种植程序

分子生物学研究在位于伊巴丹国际热带农业研究所生物科学实验室进行(IITA),而田间试验在位于伊巴丹大学植物学研究农场进行。这些品种在育苗袋中培育两个星期,随后新鲜的年轻的顶端叶被收集到冰袋运送到分子研究实验室。

 

3.3 DNA提取

在年轻的顶端叶片提取采用AFLP技术评价十C. argentea基因型的遗传变异。从冰冻的叶组织中提取总DNA(50~100毫克),使用应用程序在D2生物技术X-Tract。

 

3.4 DNA量化和AFLP协议

在用DNA量化试剂盒测定DNA浓度在最终制备中的应用量化。纳米滴DNA量化显示吸收液比在260/280 nm。这比率用于验证从植物样品中提取的总基因组DNA的质量和数量方面核酸的纯度。由Vos等人(1995)最初描述的AFLP协议。利用AFLP试剂盒进行各种商业组件。AFLP引物;EcoRI和MseI进行的研究(表3)。

 

3.5基因组DNA的消化和寡核苷酸适配器的结扎

通过限制性内切酶EcoRI和MseI与寡核苷酸接头结扎消化基因组DNA在一个单一的11 μL中反应混合物.在每次使用前完成,适配器对预加热5分钟到95ºC,然后缓慢冷却10分钟在25ºC。混合室温度孵育过夜以室温完全消化模板DNA。

 

3.6  DNA的预选择PCR扩增

预选择性PCR扩增使用Applied Biosystems AFLP试剂盒进行。20 μL反应包含4 μL稀释限制/连接DNA和1 μL的EcoRI和MseI AFLP选择性引物C和15 μL AFLP核心混合的混合物16 μL。对于预先选择性扩增PCR程序是:72ºC 3分钟,其次是20个的重复周期:94ºC 20 S,56ºC 30 S,72ºC 2分钟,最终以60ºC保持30分钟。

 

3.7 DNA的选择性PCR扩增

对选择性扩增引物片段,制备了用于识别的EcoRI和MseI适配器。片段是通过附加一个D4可视化,D3或D2 wellred™染料各进行选择性扩增引物5´端无MseI引物修饰。

 

3.7用聚丙烯酰胺凝胶电泳分离PCR产物的DNA扩增片段的制备

一个100个碱基对(bp)的加载方案制备DNA大小标准标记wellred™染料D1(约100:1;Beckman Coulter 608082,608098)。这个解决方案是由至少两分钟搅拌充分混合。30 μL等分的这种混合物是增加了选择性扩增产物1.5 μL装入准备好的

 

3.7 数据的得分和AFLP产品分析

从三个引物组合和多态性带的总带进行了评分,观察到的存在(1)或不存在(0)。此外,聚类分析树状图是通过PowerMarker V3.25软件使用构造,用UPGMA方法揭示亲缘关系遵循Jaccard的相似系数。

 

参考文献

Aman C., Susana R.M., David L.J., Alan C.Y., James D.B., Carolina Z., Jared R.W., and Stanley C., 2013, Use of AFLP Markers to Assess Genetic Diversity in Palmer Amaranth (Amaranthus palmeri) Populations from North Carolina and Georgia, Weed Sci., 61(1): 136-145

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Figueira G.M., Bajay M.M., Silva C.M., Zucchi M.I., Monteiro M., and Rodrigues M.V., 2011, Development and characterization of microsatellite markers for Hebanthe eriantha (Amaranthaceae), Am. J. Bot., 98(10): e282-3

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