黄精转录组SSR分子标记开发及种质遗传多样性分析

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0713

中国农学通报 ›› 2024, Vol. 40 ›› Issue (26): 30-37.doi: 10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0713

黄精转录组SSR分子标记开发及种质遗传多样性分析

苏海兰¹(), 江保东², 朱雁鸣¹, 郑梅霞¹, 陈宏¹, 丁明月³, 牛雨晴¹(), 朱育菁¹()

¹ 福建省农业科学院作物研究所/福建省种质资源中心，福州 350013
² 井冈山市长坪林场，江西井冈山363400
³ 福建农林大学园艺学院，福州 350003

收稿日期:2023-10-10 修回日期:2024-01-15 出版日期:2024-09-15 发布日期:2024-09-11
通讯作者:
朱育菁，女，1972年出生，福建福州人，研究员，博士，主要从事农业生物资源保护与利用方面的研究。E-mail：zyjingfz@163.com；牛雨晴，女，1993年出生，黑龙江绥化人，助理研究员，博士，研究方向：中药材遗传育种。E-mail：niuyuqing804@163.com。
基金资助:
福建省属公益项目“黄精种质资源搜集与评价”(2022R1034008); 福建省科技重大专项“特色林下药材良种选育及高效栽培技术”(2022NZ029017); 福建省属公益项目“积温对多花黄精种子萌发的影响及其分子机制研究”(2023R1032003)

Polygonatum sp. Transcriptome: SSR Markers Development and Genetic Diversity Analysis

SU Hailan¹(), JIANG Baodong², ZHU Yanming¹, ZHENG Meixia¹, CHEN Hong¹, DING Mingyue³, NIU Yuqing¹(), ZHU Yujing¹()

¹ Institute of Crop Sciences, Fujian Academy of Agricultural Sciences/Fujian Germplasm Resources Center, Fuzhou 350013
² Jinggangshan Changping Forest Farm, Jinggangshan, Jiangxi 363400
³ College of Horticulture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350003

Received:2023-10-10 Revised:2024-01-15 Published:2024-09-15 Online:2024-09-11

摘要/Abstract

摘要：

为丰富可用于黄精属鉴定的SSR分子标记，开发可用于黄精属(Polygonatum sp.)种质资源鉴定与遗传多样性分析的简单重复序列(simple sequence repeat，SSR)分子标记，为药材黄精正品和伪品的鉴定及遗传多样性分析提供基础。通过对3种黄精属植物进行转录组测序，从60836967个Unigenes鉴定出19630个包含1~6个碱基重复类型的SSR位点，设计和筛选获得了9对SSR有效性引物，并对来源于5个省份共计31份种质资源进行鉴定与遗传多样性分析。9对SSR引物不仅能够将长梗黄精与其他3种药材黄精划分开，还能够较好地区分不同基源黄精（滇黄精、黄精、多花黄精），并且31份资源遗传相似系数范围为0.0769~0.75。此外，构建了31份黄精属种质资源的DNA指纹图谱数据库，开发了相对应的指纹图谱。本研究结果为黄精属种质资源的分类鉴定、遗传多样性分析和品种选育提供了可用的分子标记以及参考依据。

关键词: 黄精, SSR, 分子标记, 种质资源, 遗传多样性

Abstract:

To develop simple sequence repeat (SSR) markers for germplasm resource identification and genetic diversity analysis in Polygonatum sp., transcriptome sequencing was conducted on 3 species of Polygonatum sp., from which 19630 SSR loci containing 1-6 base repeats were identified out of 60836967 Unigenes. 9 pairs of effective SSR primers were designed and screened, and 31 Polygonatum germplasm resources from 5 provinces were identified and subjected to genetic diversity analysis. The 9 pairs of SSR primers could not only distinguish P. filipes from other species of Polygonatum, but also effectively differentiate between different sources of Polygonatum (P. sibiricum, P. kingianum, and P. cyrtonema), with the genetic similarity coefficient of the 31 resources ranging from 0.0769 to 0.75. Additionally, a DNA fingerprint database for 31 germplasm resources of Polygonatum sp. was established, along with the development of the corresponding fingerprint maps. The results of this study provide useful molecular markers and a reference basis for the classification and identification, genetic diversity analysis, and variety selection of Polygonatum germplasm resources.

Key words: Polygonati rhizoma, SSR, molecular markers, germplasm resource, genetic diversity

苏海兰, 江保东, 朱雁鸣, 郑梅霞, 陈宏, 丁明月, 牛雨晴, 朱育菁. 黄精转录组SSR分子标记开发及种质遗传多样性分析[J]. 中国农学通报, 2024, 40(26): 30-37.

SU Hailan, JIANG Baodong, ZHU Yanming, ZHENG Meixia, CHEN Hong, DING Mingyue, NIU Yuqing, ZHU Yujing. Polygonatum sp. Transcriptome: SSR Markers Development and Genetic Diversity Analysis[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(26): 30-37.

图/表 7

参考文献 30

[1]	CHEN X J, DUAN J F, LIU K Q, et al. Botany, traditional uses, and pharmacology of Polygonati Rhizoma[J]. Chinese medicine and culture, 2021, 4(4):251-259.
[2]	王雨婷, 刘婉滢, 沈舶宁, 等. 黄精的本草考证[J]. 中医药学报, 2019, 47(3):81-86.
[3]	杨迎, 侯婷婷, 王威, 等. 黄精多糖的药理作用研究进展[J]. 现代药物与临床, 2022, 37(3):659-665.
[4]	CHEN D H, HAN Z G, SI J P. Huangjing (Polygonati rhizoma) is an emerging crop with great potential to fight chronic and hidden hunger[J]. Science China. Life sciences, 2021, 64(9):3.
[5]	刘京晶, 斯金平. 黄精本草考证与启迪[J]. 中国中药杂志, 2018, 43(3):631-636.
[6]	CUI X W, WANG S Y, CAO H, et al. A review: the bioactivities and pharmacological applications of Polygonatum sibiricum polysaccharides[J]. Molecules, 2018, 23(5):1170.
[7]	国家药典委员会. 中华人民共和国药典[M]. 北京: 中国医药出版社, 2020:319.
[8]	张月琴, 王紫薇, 叶文峰. 黄精应用开发现状[J]. 当代化工研究, 2020(22):133-134.
[9]	郑玲艳, 马小龙, 孙艺琦. 药食同源黄精的资源分布与开发应用现状[J]. 浙江农业科学, 2022, 63(8):1679-1684. doi: 10.16178/j.issn.0528-9017.20220515
[10]	崔阔澍, 肖特, 李慧萍, 等. 我国黄精种质资源研究进展[J]. 江苏农业科学, 2021, 49(11):35-39.
[11]	LAZZAT N, SUN Q L, MU C L, et al. Rhizoma polygonati from Mount Tai: nutritional value and usefulness as a traditional Chinese medicine, source of herbzyme, and potential remediating agent for COVID-19 and chronic and hidden hunger[J]. Acupuncture and herbal medicine, 2021, 1(1):31-38.
[12]	GAN Q X, WANG X, CAO M Y J, et al. NF-κB and AMPK-Nrf2 pathways support the protective effect of polysaccharides from Polygonatum cyrtonema Hua in lipopolysaccharide-induced acute lung injury[J]. Journal of ethnopharmacol, 2022, 291:1-11 c.
[13]	李莉, 李钰, 杨绍杰. 基于网络药理学研究黄精丸防治阿尔茨海默病的作用机制[J]. 中国医药科学, 2022, 12(13):76-81.
[14]	周新华, 曾平生, 武晓玉, 等. 野生多花黄精种群表型变异研究[J]. 中南林业科技大学学报, 2019, 39(6):99-106.
[15]	ZHAO L H, ZHOU S D, HE X J, et al. A cytotaxonomic analysis of Chinese Polygonatum (Asparagaceae) species[J]. Nordic journal of botany, 2014, 32(4):441-451.
[16]	李欢, 张文洋, 田志强, 等. 高通量分子标记检测方法的研究进展[J]. 玉米科学, 2022, 30(3):1-9.
[17]	姜武, 李亚萍, 陈家栋, 等. 基于ISSR和SRAP分子标记的黄精种质遗传多样性研究[J]. 中草药, 2022, 53(21):6865-6873.
[18]	陈浩, 钱华丽, 徐哲, 等. 滇黄精转录组SSR位点信息分析[J]. 北方园艺, 2022(22):104-109.
[19]	刘跃钧, 张媛, 蒋燕锋, 等. 黄精种质资源遗传多样性研究[J]. 浙江农林大学学报, 2016, 33(6):1085-1091.
[20]	徐苏丽. 利用RAPD标记法鉴定新安地区多花黄精及长梗黄精的分析与研究[J]. 普洱学院学报, 2019, 35(3):10-11.
[21]	刘贺贺, 石洪峰. 黄精属植物种质资源遗传多样性研究进展[J]. 现代农业科技, 2023(17):83-89.
[22]	李水福, 陈锦石. 黄精混淆品长梗黄精的生药学鉴别[J]. 现代应用药学, 1992, 9(3):114-115.
[23]	董蓉娇, 黄莉, 张雅琼, 等. 4个不同花色滇黄精品系花粉形态特征的电镜扫描分析[J]. 西南农业学报, 2019, 32(6):1236-1240.
[24]	邓小燕, 周颂东, 何兴金. 中国黄精属13种植物花粉形态及系统学研究[J]. 武汉植物学研究, 2007(1):11-18.
[25]	陈存武, 李耀亭, 周守标. 大别山5种黄精属植物叶表皮的初步比较研究[J]. 安徽农业大学学报, 2006, 33(1):5.
[26]	周建金, 罗晓锋, 江金兰, 等. 中国部分野生黄精属植物的染色体核型分析[J]. 西北植物学报, 2020, 40(5):795-810.
[27]	陈友吾, 廖荣俊, 叶碧欢, 等. 多花黄精转录组SSR位点分析及分子标记开发[J]. 中草药, 2020, 51(1):182-189.
[28]	周先治, 饶宝蓉, 高晖, 等. 基于DNA条形码的多花黄精系统发育和变异位点分析研究[J]. 中草药, 2020, 51(15):4003-4010.
[29]	徐惠龙, 汪英俊, 陈鸣, 等. 基于ISSR标记的福建省多花黄精与长梗黄精种质鉴别及遗传多样性分析[J]. 福建农业学报, 2017, 32(6):619-624.
[30]	张锐剑, 常志远, 叶胜海, 等. 常规粳稻品种遗传多样性分析及DNA指纹图谱构建[J]. 分子植物育种, 2020, 18(17):5765-5775.

序号	编号	采样点	种名	经度E/°	纬度N/°	海拔/m
1	A1	贵州省六盘水盘县珠东乡钟山村	黄精	104.742	25.623	1223
2	A2	河南省洛阳市宜阳县香良鹿山镇寻村	黄精	112.235	34.550	190
3	B1	云南省昆明市东川区汤丹镇大地坡村	滇黄精	103.027	26.171	2842
4	B2	云南省曲靖市马龙区月望乡沙坡笼村	滇黄精	103.608	25.337	2075
5	C1	福建省南平市光泽县寨里镇桃林村	长梗黄精	117.398	27.670	361
6	C2	福建省三明市将乐县高塘镇常口村	长梗黄精	117.568	26.783	193
7	A3	湖南省怀化市新晃镇三拱桥村	黄精	109.172	27.367	315
8	A4	湖南省长沙市浏阳市沿溪镇花园村	黄精	113.843	28.301	106
9	D1	福建省南平市光泽县寨里镇桃林村	多花黄精	117.398	27.670	361
10	D2	福建省南平市光泽县华桥乡园岱村	多花黄精	117.149	27.632	510
11	D3	福建省南平市光泽县华桥乡园岱村	多花黄精	117.149	27.632	510
12	D4	福建省南平市光泽县华桥乡园岱村	多花黄精	117.149	27.632	510
13	D5	福建省南平市光泽县寨里镇桃林村	多花黄精	117.398	27.670	361
14	D6	福建省龙岩市漳平市新桥镇	多花黄精	117.522	25.601	354
15	D7	福建省三明市沙县柱源村	多花黄精	117.862	26.389	169
16	D8	福建省南平市邵武市大竹镇吴坑村	多花黄精	117.576	27.183	512
17	D9	福建省南平市光泽县寨里镇桃林村	多花黄精	117.398	27.670	361
18	D10	福建省三明市将乐县高塘镇常口村	多花黄精	117.568	26.783	193
19	D11	福建省南平市邵武市大竹镇吴坑村	多花黄精	117.576	27.183	512
20	D12	福建省南平市邵武市大竹镇吴坑村	多花黄精	117.576	27.183	512
21	D13	福建省三明市沙县柱源村	多花黄精	117.862	26.389	169
22	D14	福建省南平市光泽县华桥乡园岱村	多花黄精	117.149	27.632	510
23	D15	福建省三明市大田县石牌镇下洋村	多花黄精	117.749	25.688	555
24	D16	福建省南平市光泽县寨里镇浆源村	多花黄精	117.395	27.751	428
25	D17	福建省南平市光泽县寨里镇桃林村	多花黄精	117.398	27.670	361
26	D18	福建省三明市沙县柱源村	多花黄精	117.862	26.389	169
27	D19	福建省三明市将乐县高塘镇常口村	多花黄精	117.568	26.783	193
28	D20	福建省三明市沙县柱源村	多花黄精	117.862	26.389	169
29	D21	福建省三明市将乐县高塘镇常口村	多花黄精	117.568	26.783	193
30	D22	福建省南平市光泽县寨里镇浆源村	多花黄精	117.395	27.751	428
31	D23	福建省南平市光泽县寨里镇桃林村	多花黄精	117.398	27.670	361

序号	编号	采样点	种名	经度E/°	纬度N/°	海拔/m
1	A1	贵州省六盘水盘县珠东乡钟山村	黄精	104.742	25.623	1223
2	A2	河南省洛阳市宜阳县香良鹿山镇寻村	黄精	112.235	34.550	190
3	B1	云南省昆明市东川区汤丹镇大地坡村	滇黄精	103.027	26.171	2842
4	B2	云南省曲靖市马龙区月望乡沙坡笼村	滇黄精	103.608	25.337	2075
5	C1	福建省南平市光泽县寨里镇桃林村	长梗黄精	117.398	27.670	361
6	C2	福建省三明市将乐县高塘镇常口村	长梗黄精	117.568	26.783	193
7	A3	湖南省怀化市新晃镇三拱桥村	黄精	109.172	27.367	315
8	A4	湖南省长沙市浏阳市沿溪镇花园村	黄精	113.843	28.301	106
9	D1	福建省南平市光泽县寨里镇桃林村	多花黄精	117.398	27.670	361
10	D2	福建省南平市光泽县华桥乡园岱村	多花黄精	117.149	27.632	510
11	D3	福建省南平市光泽县华桥乡园岱村	多花黄精	117.149	27.632	510
12	D4	福建省南平市光泽县华桥乡园岱村	多花黄精	117.149	27.632	510
13	D5	福建省南平市光泽县寨里镇桃林村	多花黄精	117.398	27.670	361
14	D6	福建省龙岩市漳平市新桥镇	多花黄精	117.522	25.601	354
15	D7	福建省三明市沙县柱源村	多花黄精	117.862	26.389	169
16	D8	福建省南平市邵武市大竹镇吴坑村	多花黄精	117.576	27.183	512
17	D9	福建省南平市光泽县寨里镇桃林村	多花黄精	117.398	27.670	361
18	D10	福建省三明市将乐县高塘镇常口村	多花黄精	117.568	26.783	193
19	D11	福建省南平市邵武市大竹镇吴坑村	多花黄精	117.576	27.183	512
20	D12	福建省南平市邵武市大竹镇吴坑村	多花黄精	117.576	27.183	512
21	D13	福建省三明市沙县柱源村	多花黄精	117.862	26.389	169
22	D14	福建省南平市光泽县华桥乡园岱村	多花黄精	117.149	27.632	510
23	D15	福建省三明市大田县石牌镇下洋村	多花黄精	117.749	25.688	555
24	D16	福建省南平市光泽县寨里镇浆源村	多花黄精	117.395	27.751	428
25	D17	福建省南平市光泽县寨里镇桃林村	多花黄精	117.398	27.670	361
26	D18	福建省三明市沙县柱源村	多花黄精	117.862	26.389	169
27	D19	福建省三明市将乐县高塘镇常口村	多花黄精	117.568	26.783	193
28	D20	福建省三明市沙县柱源村	多花黄精	117.862	26.389	169
29	D21	福建省三明市将乐县高塘镇常口村	多花黄精	117.568	26.783	193
30	D22	福建省南平市光泽县寨里镇浆源村	多花黄精	117.395	27.751	428
31	D23	福建省南平市光泽县寨里镇桃林村	多花黄精	117.398	27.670	361

重复类型	数量	占比/%
单碱基	10013	51.01
二碱基	5259	26.79
三碱基	3965	20.20
四碱基	192	0.98
五碱基	62	0.32
六碱基	139	0.71
总计	19630	100

重复类型	数量	占比/%
单碱基	10013	51.01
二碱基	5259	26.79
三碱基	3965	20.20
四碱基	192	0.98
五碱基	62	0.32
六碱基	139	0.71
总计	19630	100

重复类型	SSR位点个数
重复类型	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	≥15
单碱基	0	0	0	0	0	0	4257	1880	1146	725	523	1482
二碱基	0	0	1523	992	729	458	274	276	207	51	92	657
三碱基	0	2212	915	437	262	34	39	17	23	7	4	15
四碱基	0	156	29	3	4	0	0	0	0	0	0	0
五碱基	0	56	6	0	0	0	0	0	0	0	0	0
六碱基	0	64	45	20	7	1	0	1	1	0	0	0
总计	0	2488	2518	1452	1002	493	4570	2174	1377	783	619	2154

黄精转录组SSR分子标记开发及种质遗传多样性分析

Polygonatum sp. Transcriptome: SSR Markers Development and Genetic Diversity Analysis

RichHTML

PDF (PC)

可视化

摘要/Abstract

引用本文

使用本文

图/表 7

参考文献 30

相关文章 15

编辑推荐

Metrics

本文评价

关于本刊

作者中心

审者中心

在线期刊

联系我们

重复类型	类型数目	主要重复基元
单碱基重复	2	A/T、C/G
二碱基重复	4	AC/GT、AG/CT、AT/AT
三碱基重复	10	AAG/CTT、AGC/CTG、AGG/CCT
四碱基重复	21	AAAG/CTTT、AAAT/ATTT
五碱基重复	25	AAAAG/CTTTT、AAAAT/ATTTT
六碱基重复	78	AACCCT/AGGGTT

引物名称	重复基序	引物	扩增片段范围/bp	退火温度/℃	多态性谱带数
PSD011	(TC)6	F:AGAAGAGCGGGAGACAACAA	220~252	60	16
PSD011	(TC)6	R:GAGGCCGATCTAGGGTTAGG	220~252	60	16
PSD016	(GGC)6	F:GATCTTGAGAAGGCTCCACG	218~250	60	10
PSD016	(GGC)6	R:CTCCTCCTCCTCCCTCTCAT	218~250	60	10
PSD023	(GGA)7	F:CGCAAACTCAATCCTCACAA	328~360	60	10
PSD023	(GGA)7	R:CGGGCTTCTTCTTCTTGATG	328~360	60	10
PSD027	(GAC)5	F:CATACCAGCACATGGTCCAG	133~156	60	8
PSD027	(GAC)5	R:AGGAAACACCACCAAACTCG	133~156	60	8
PSD035	(CTC)5	F:CCGAGATCAGCTCCAGAATC	293~314	60	10
PSD035	(CTC)5	R:ATGCGAAGATCTGCCATTTC	293~314	60	10
PSD057	(GGA)6	F:CGATGCTCAGAAACCCTAGC	168~191	60	10
PSD057	(GGA)6	R:CCTAATGTTTGCCGCTCTTC	168~191	60	10
PSD072	(TTC)5	F:TCCAATCTTCTCGTCCAACC	177~195	60	6
PSD072	(TTC)5	R:TTGATCCTCGGATCGATTTC	177~195	60	6
PSD084	(TC)6	F:TTCAAGTCTCCTTTGCTCCC	256~262	60	2
PSD084	(TC)6	R:AGCTGCGATGAAGGAGGTTA	256~262	60	2
PSD092	(CAG)5	F:ATCAAGAACAACCCGTCGTC	160~166	60	3
PSD092	(CAG)5	R:GCTGGGAGAGGCTGTAGTTG	160~166	60	3

[1]	江珊, 吴龙英, 赵宝生, 黄佳惠, 蒋宇喆, 焦元, 黄进. 植物耐受高温胁迫的分子机制研究进展[J]. 中国农学通报, 2024, 40(9): 132-138.
[2]	林凡力, 彭建斐, 邓泽征, 郭璐璐, 姚廷山, 马皓月, 马冠华. MLST技术分析中国烟草野火病菌遗传多样性[J]. 中国农学通报, 2024, 40(9): 139-144.
[3]	纪伟, 苏文英, 刘晓梅, 王一璞, 任立凯, 奚小艳, 陈克龙. 基于ISSR标记分析连云港地区野生灵芝种质资源遗传多样性及亲缘关系[J]. 中国农学通报, 2024, 40(6): 128-134.
[4]	王连润, 万红, 陶磅, 陈霞, 李坤明, 沙毓沧, 丁仁展. 基于SSR的云南野生猕猴桃种质资源亲缘关系分析[J]. 中国农学通报, 2024, 40(4): 98-102.
[5]	陈薇薇, 冯鹏睿, 张永清, 合佳敏, 高雪梅, 张翊萌, 申岳鑫. 藜麦研究态势与发展趋势分析[J]. 中国农学通报, 2024, 40(22): 8-16.
[6]	田维逵, 董丽英, 资鸿强, 刘树芳, 刘沛, 杨勤忠. 6个抗稻瘟病基因在云南省勐海县水稻主栽品种中的分布[J]. 中国农学通报, 2024, 40(20): 130-134.
[7]	陈伊航, 唐朝臣, 张荣, 姚祝芳, 金晶炜, 王章英. 132份甘薯地方种质遗传多样性和群体结构分析[J]. 中国农学通报, 2024, 40(18): 22-30.
[8]	张鑫月, 周晓慧, 张悦, 史宝胜, 庞会娟, 刘嘉君. 基于层次分析法的胡枝子属植物观赏性综合评价[J]. 中国农学通报, 2024, 40(16): 83-88.
[9]	高星, 赵婷婷, 钟乐源, 杨佳维, 王浩任, 沈晶月, 史倩倩. 秦岭报春花属种质资源及其利用研究进展[J]. 中国农学通报, 2024, 40(16): 89-95.
[10]	杨帅, 张征锋, 张方玉, 万星, 刘燚, 肖本泽. 长江上游国家水稻区试品种耐热性鉴定与评价[J]. 中国农学通报, 2024, 40(15): 1-8.
[11]	李建斌, 柳延涛, 赵长延, 贾秀苹, 段维, 刘胜利, 朱志锋. 油葵耐盐碱种质鉴定与品种选育研究进展[J]. 中国农学通报, 2024, 40(15): 53-58.
[12]	赵新宇, 苏俊宇, 杨伟, 杨建宁, 童开荣, 杨志清. 不同产地草果种质资源抗寒性评价[J]. 中国农学通报, 2024, 40(15): 73-79.
[13]	张敏莹, 方弟安, 周彦锋, 匡箴, 任泷, 郑宇辰, 徐东坡. 基于SSR标记的钱塘江中下游三角鲂4个放流苗种群体遗传多样性和遗传结构检测[J]. 中国农学通报, 2024, 40(13): 157-164.
[14]	徐晓美, 衡周, 王恒明, 孙启迪, 徐小万. 辣椒雄性不育分子研究进展[J]. 中国农学通报, 2024, 40(13): 27-35.
[15]	杨松敏, 姜潇, 程梦雅, 王顺顺, 段燕如, 陈和明, 彭东辉. 火焰兰属间杂交育种研究进展[J]. 中国农学通报, 2024, 40(13): 76-82.