稗属植物DNA条形码研究

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0372

中国农学通报 ›› 2021, Vol. 37 ›› Issue (15): 106-111.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2020-0372

所属专题：生物技术

稗属植物DNA条形码研究

袁国徽(), 田志慧, 李涛, 钱振官, 沈国辉()

上海市农业科学院生态环境保护研究所,上海 201403

收稿日期:2020-08-18 修回日期:2020-11-16 出版日期:2021-05-25 发布日期:2021-05-18
通讯作者: 沈国辉
作者简介:袁国徽,男,1988年出生,山东济南人,助理研究员,博士,主要从事杂草防控与抗药性研究。通信地址：201403 上海市奉贤区金齐路1000号上海市农业科学院生态环境保护研究所,E-mail： yuanguohui@saas.sh.cn。
基金资助:
上海市市级农口系统青年人才成长计划“稻田稗属杂草生物生态学特性及其对五氟磺草胺耐药性的研究”(20170135);上海市农业科学院卓越团队项目“有害生物监测与绿色防控”(农科创2018B-01)

DNA Barcodes Study of Echinochloa

Yuan Guohui(), Tian Zhihui, Li Tao, Qian Zhenguan, Shen Guohui()

Eco-Environmental Protection Research Institute, Shanghai Academy of Agricultural Sciences, Shanghai 201403

Received:2020-08-18 Revised:2020-11-16 Online:2021-05-25 Published:2021-05-18
Contact: Shen Guohui

摘要/Abstract

摘要：

为评估DNA条形码在稗属植物鉴定中的有效性,选取核DNA条形码序列ITS和ETS及叶绿体DNA条形码序列psbA、trnL-F和matK作为候选序列进行了分析。本研究对无芒稗、稗、长芒稗和细叶旱稗4种稗属植物的不同DNA条形码序列进行了扩增、测序,并分析了不同候选条形码序列的特征。结果显示,matK序列变异位点占比最高(3.6%),ETS序列最低(1.7%);psbA序列种间变异最大,matK序列种内变异最大;邻接树分析显示,条形码序列ITS、ETS、psbA、trnL-F和matK均可以区分出长芒稗,支持率均大于80%;此外,ITS序列将无芒稗和稗聚于同一支,可以区分出细叶旱稗。因此,建议ITS作为鉴别稗属植物潜在的DNA条形码序列。

关键词: 稗属植物, 田间杂草, DNA条形码, 分子鉴定, ITS, ETS, psbA, trnL-F, matK

Abstract:

To evaluate the effectiveness of DNA barcodes in the identification of the genus Echinochloa, two candidate DNA barcodes from nuclear genome (ITS, ETS) and three candidate DNA barcodes from chloroplast genome (psbA, trnL-F, matK) were analyzed. The study amplified and sequenced the five candidate DNA barcodes from four Echinochloa species (E. crus-galli var. mitis, E. crus-galli var. crus-galli, E. caudate and E. crus-galli var. praticola), and analyzed the characteristics of each DNA barcode. The results show that matK has the highest proportion of variable sites (3.6%), and ETS has the lowest (1.7%); psbA has the largest interspecific distance, while matK has the largest intraspecific distance. The neighbor-joining (NJ) tree shows that all five candidate DNA barcodes have the ability to identify E. caudata, and their support rates are all higher than 80%. Furthermore, ITS could distinguish E. crus-galli var. praticola from E. crus-galli var. mitis and E. crus-galli var. crus-galli species. Therefore, it is recommended to use ITS as the potential DNA barcode for identifying Echinochloa.

Key words: Echinochloa spp., field weed, DNA barcodes, molecular identification, ITS, ETS, psbA, trnL-F, matK

中图分类号:

S451

袁国徽, 田志慧, 李涛, 钱振官, 沈国辉. 稗属植物DNA条形码研究[J]. 中国农学通报, 2021, 37(15): 106-111.

Yuan Guohui, Tian Zhihui, Li Tao, Qian Zhenguan, Shen Guohui. DNA Barcodes Study of Echinochloa[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2021, 37(15): 106-111.

图/表 4

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条形码序列	引物名称	引物序列(5’-3’)	退火温度/℃
ITS	ITS4	TCCTCCGCTTATTGATATGC	56
ITS	ITS-Y5	TAGAGGAAGGAGAAGTCGTAACAA	56
ETS	RETS4_F	TGGCTACGCGAGCGCATGAG	56
ETS	18S_R	AGACAAGCATATGACTACTGGCAGG	56
psbA	#1-F	GTGCCTACTCGGCATTTCAC	56
psbA	#1-R	GTTGATAGCCAAGGTCGCGT	56
trnL-F	trn-F	ATTTGAACTGGTGACACGAG	54
trnL-F	trn-C	CGAAATCGGTAGACGCTACG	54
matK	W	TACCCTATCCTATCCAT	55~50 touch down
matK	trnK-2R	AACTAGTCGGATGGAGTAG	55~50 touch down

条形码序列	引物名称	引物序列(5’-3’)	退火温度/℃
ITS	ITS4	TCCTCCGCTTATTGATATGC	56
ITS	ITS-Y5	TAGAGGAAGGAGAAGTCGTAACAA	56
ETS	RETS4_F	TGGCTACGCGAGCGCATGAG	56
ETS	18S_R	AGACAAGCATATGACTACTGGCAGG	56
psbA	#1-F	GTGCCTACTCGGCATTTCAC	56
psbA	#1-R	GTTGATAGCCAAGGTCGCGT	56
trnL-F	trn-F	ATTTGAACTGGTGACACGAG	54
trnL-F	trn-C	CGAAATCGGTAGACGCTACG	54
matK	W	TACCCTATCCTATCCAT	55~50 touch down
matK	trnK-2R	AACTAGTCGGATGGAGTAG	55~50 touch down

条形码序列	序列长度/bp	G+C含量/%	变异位点/%	种内变异	种间变异	变异分辨率/%
ITS	704~705	58.7~59.1	2.0	0.0012±0.0002	0.0036±0.0015	50.0
ETS	472	58.9~59.3	1.7	0.0011±0.0008	0.0032±0.0025	48.8
psbA	337	38.3~38.9	2.7	0.0015±0.0011	0.0060±0.0044	60.0
trnL-F	951~956	35.0~35.4	3.0	0.0022±0.0009	0.0048±0.0026	37.1
matK	1330~1331	33.7~34.1	3.6	0.0029±0.0007	0.0048±0.0016	24.7

条形码序列	序列长度/bp	G+C含量/%	变异位点/%	种内变异	种间变异	变异分辨率/%
ITS	704~705	58.7~59.1	2.0	0.0012±0.0002	0.0036±0.0015	50.0
ETS	472	58.9~59.3	1.7	0.0011±0.0008	0.0032±0.0025	48.8
psbA	337	38.3~38.9	2.7	0.0015±0.0011	0.0060±0.0044	60.0
trnL-F	951~956	35.0~35.4	3.0	0.0022±0.0009	0.0048±0.0026	37.1
matK	1330~1331	33.7~34.1	3.6	0.0029±0.0007	0.0048±0.0016	24.7

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DNA Barcodes Study of Echinochloa

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