基于SSR分子標記的藥用黃芪遺傳多樣性與遺傳結構分析

奚華英

【摘要】目的：探討基于簡單重復序列（SSR）分子標記的藥用黃芪遺傳多樣性與遺傳結構研究開展價值。方法：收集來自不同產地的400份藥用黃芪樣本，其中90份膜莢黃芪，310份蒙古黃芪，均施以遺傳多樣性與結構分析。結果：1、膜莢黃芪與蒙古黃芪均有較高遺傳多樣性，且蒙古黃芪遺傳多樣性高于膜莢黃芪。2、藥用黃芪遺傳變異主要發生于居群內。根據黃芪居群遺傳結構分析，可把黃芪不同居群分成3個亞群，其中，膜莢黃芪為1亞群，內蒙古區與少數山西居群為1亞群，多數山西產地居群為1亞群。結論：在SSR標記基礎上實施藥用黃芪多樣性與遺傳結構分析的開展，可有效了解藥用黃芪遺傳特點，從而為藥用黃芪育種、利用、研發優質黃芪資源提供參考。

【關鍵詞】藥用黃芪;遺傳結構;遺傳多樣性

【中圖分類號】 R567.239

【文獻標識碼】A

【文章編號】2095-6851（2020）08-098-02

黃芪又名綿芪，具有抗衰老、抗應激、利尿、保肝、降壓、抗菌等作用，多見于陜西、黑龍江、甘肅、山西、內蒙古等地。黃芪屬中醫方劑內常用補氣藥物，常被用于表虛自汗、陰虛盜汗、肺氣虛證等治療中，目前已有2000多年的藥用歷史[1]。現階段，黃芪不再僅限于藥物治療中，逐漸開始被人們用于食療與保健中。但由于黃芪資源需求的增大，導致近年來野生黃芪資源幾乎枯竭，人工培養黃芪已成市場潮流。但人工培養黃芪種質較為混雜，生產水平較低，易造成用藥療效不佳。因此，需規范黃芪人工育種。鑒于此，藥用黃芪遺傳多樣性與遺傳結構分析研究的開展十分必要，其能幫助人們掌握黃芪遺傳多樣性、變異程度與居群構成，從而為黃芪育種提供理論依據。

1?材料和方法

1.1?材料

收集400份藥用黃芪，其中90份膜莢黃芪，310份蒙古黃芪，包括吉林、遼寧、黑龍江、山西、蒙古5個省份22個自然居群。

1.2?方法

基因組DNA提取：以十六烷基三甲基溴化銨法分別提取每個樣本基因組DNA，通過核酸蛋白檢測儀，利用瓊脂糖凝膠電泳法，檢測所提取DNA濃度，將最終DNA濃度調成50ng/ul，放于-20℃條件下備用。

PCR擴增與檢測：參照SSR通用性特點，以同科植物甘草64對SSR引物，實施多態性篩選，選取10對重復性、多態性較高的SSR引物進行試驗。PCR擴增體系結合以往研究進行，以全自動毛細管電泳檢測擴增產物。

SSR數據處理：判定并記錄毛細管電泳檢查結果，以PowerMarker軟件處理SSR位點多態信息值（PIC），通過GenAIEx6.503軟件分析遺傳分化與遺傳多樣性，包括：有效等位基因（Ne）、等位基因數（Na）、遺傳多樣性（H）、觀測雜合度（Ho）、期望雜合度（He）。

2?結果

2.1?藥用黃芪遺傳多樣性分析

基于物種層次上，對膜莢黃芪與蒙古黃芪實施遺傳多樣性分析（表2），發現膜莢黃芪、蒙古黃芪H分別為0.756、0.807，平均為0.781，總體而言以上兩種黃芪遺傳多樣性均較高，其中，膜莢黃芪遺傳多樣性低于蒙古黃芪。兩種黃芪的居群觀測雜合度皆低于期望雜合度，并F均高于零，這提示兩種黃芪居群有雜合子缺陷。

2.2?藥用黃芪遺傳結構分析

通過GenAlEx6.503軟件，對膜莢黃芪、蒙古黃芪居群內、居群間遺傳變異實施分子方差分析（表3），發現黃芪居群內遺傳變異率為84%，居群間遺傳變異率為6%，種間遺傳變異率為8%，這表示遺傳變異主要存在于居群內。以STRUCTURE軟件對黃芪居群遺傳結構進行分析，把分組數K設置為2～10，每個K值反復測試10次，結果顯示，△K到達最大值時，

K為3，故而可把黃芪22個居群分成3個亞群，即膜莢黃芪為1個亞群，內蒙古區與少數山西居群為1亞群，多數山西產地居群為1亞群。

3?討論

近年來，由于分子標記技術的快速發展，臨床上已將多種分子標記用于遺傳圖譜組建、核心種質構建、親緣關系鑒定、植物遺傳多樣性分析等中[2]。SSR屬于共顯性標記，由于其具有多態性高、重復性好、操作便利等優勢，目前已成為最有效、理想的一種分子標記，并被廣泛用于黨參、甘草等多種藥物遺傳多樣性分析中[3]。故而，本研究中以SSR分子標記來分析不同產地的藥用黃芪遺傳多樣性與遺傳結構，掌握不同物種不同居群藥用黃芪遺傳特點、變異情況與居群結構，以期為黃芪優質育種與保護工作提供理論支持。

本研究中，經對400個樣本遺傳多樣性分析，得出藥用黃芪具有較好遺傳多樣性，其中蒙古黃芪遺傳多樣性更豐富，這表示蒙古黃芪在不斷生長與進化中，累積了多種等位變異基因，較膜莢黃芪，其環境適應能力更強，遺傳進化更有潛力。膜莢黃芪與蒙古黃芪居群間、物種間的分子方差分析結果提示：以上兩種黃芪遺傳變異主要存在于居群內。膜莢黃芪與蒙古黃芪均屬于異花授粉植物，此特點促使黃芪于生長繁殖期間居群內部更易發生基因交流與變異，所以，這可能為黃芪變異主要存在于居群內的原因。黃芪居群遺傳結構分析結果顯示：膜莢黃芪為1亞群，蒙古黃芪分為2個亞群，一個為內蒙古區與一些山西居群，1個為多數山西產地居群，這可能是由于內蒙古地區與山西地區均為藥用黃芪主要生產地，因人為因素導致兩地區黃芪出現種質交流;加之兩地地理環境較為相似，生長期間可能會出現變異與同等分化。

綜上，藥用黃芪遺傳多樣性與遺傳結構分析的開展，能幫助人們了解黃芪遺傳多樣性、變異特點與居群構成，有助于黃芪優質育種、利用、開發工作的開展。

參考文獻：

[1]?劉蓬蓬，陳江寧，孟莉，等. 基于Illumina MiSeq高通量測序分析黃芪內生細菌多樣性[J]. 中草藥，2018，49（11）：214-216.

[2]?王剛，曹佩. 分子標記技術在藥用植物種質資源研究中的應用[J]. 中國現代中藥，2019，21（11）：1435-1444.

[3]?楊育峰，史典義，王雁楠，等. 基于轉錄組測序數據的甘薯SSR標記開發及群體聚類分析[J]. 分子植物育種，2018，23（11）：3569-3579.