山東晚熟桃的SCoT遺傳多樣性分析

李淼，李桂祥，劉偉，董曉民，高曉蘭，滕興榮，張守民，徐志芳，王孝友，張安寧

（1.山東省果樹研究所，山東 泰安 271000；2.沂源縣果品產銷服務中心，山東 淄博 255000；3.蒙陰縣果業發展服務中心，山東 臨沂 276500）

桃（Amygdalus persicaL.）屬薔薇科桃屬植物，落葉小喬木，原產中國。山東省是全國桃主產區，多年來栽培面積和產量穩居全國之首。桃肉質鮮美，營養豐富，深受消費者喜愛。隨著桃產業的蓬勃發展，桃品種更新替代加快，越來越多的新品種涌入市場，滿足并豐富果農的選擇。但是，桃品種缺少一套科學嚴謹的分類方法，如何快速、準確對桃品種進行有效鑒定和分類成為亟需解決的問題。

DNA分子標記技術作為鑒定作物品種的主要方法之一，在指紋圖譜構建、遺傳關系鑒定中應用較為成熟。SCoT（start codon targeted polymorphism）分子標記，即目標起始密碼子多態性標記，是一種依據植物基因中的ATG翻譯起始位點側翼序列的保守性，設計單引物并對基因組進行擴增的新型目的基因分子標記技術［1］。SCoT有別于AFLP［2］、ISSR［3］、SSR［4］、RAPD［5］等傳統意義上的隨機分子標記，以其成本低、引物通用性強、易操作和重復性好等多方面優勢在多種作物上得到廣泛應用，如獼猴桃［6］、柑橘［7］。

本研究采集山東桃產區有代表性的中晚熟桃和極晚熟桃，建立SCoT-PCR體系進行桃遺傳多樣性分析，為桃種質鑒定工作提供理論依據，并為果農選擇品種時提供參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試11個桃品種分別為秋風蜜、金秋紅蜜、肥城桃、八月脆、寒露蜜、青州蜜桃、沂蒙霜紅、映霜紅、中華壽桃、金牛山1號和晶白桃，詳見表1。

于2019年6月18—20日采集不同桃品種成熟葉片，每種采摘10片混合均勻，用錫箔紙包裝后放入液氮，盡快帶回實驗室于-80℃保存備用。

表1 試驗用桃品種詳細信息

1.2 試驗方法

1.2.1 DNA提取 采用CTAB法［8］提取桃葉DNA，并用NanoDrop One微量核酸蛋白濃度測定儀檢測其濃度和純度，最后統一稀釋至30 mg／L，置于-20℃保存備用。

1.2.2 SCoT引物及PCR擴增 本試驗所用引物均來自植物研究中已公布的SCoT引物（表2）。SCoT-PCR反應體系（20μL）：2.5 mmol／L Mg2＋1 μL、0.3 mmol／L dNTPs 0.4μL、30 mg／L DNA模板1 μL、1.00μmol／L引物0.5μL、0.4 U Taq DNA聚合酶0.5μL、ddH2O 16.6μL。擴增程序：94℃預變性5 min；94℃30 s，48℃30 s，72℃2 min，35個循環；72℃延伸10 min。PCR產物用1.8%瓊脂糖凝膠電泳進行檢測，并在ChamlGelTM6000型凝膠成像系統上觀察并拍照。

表2 SCoT引物序列信息

1.3 統計分析

對不同樣品同一位置電泳膠條帶有無進行賦值，有條帶記為1，無條帶記為0，形成（0，1）矩陣。采用NTSYS pc 2.1軟件計算不同品種間的遺傳相似系數，利用UPGMA法進行聚類分析，并根據遺傳相似系數進行主成分分析（PCA）。

2 結果與分析

2.1 SCoT-PCR擴增產物的多態性分析

由表3可以看出，14條引物共擴增出170條清晰、整齊的條帶，平均每條引物可擴增12.14條。其中，多態性條帶共118條，多態性比率為50.00%～93.33%，平均多態性比率為68.43%。引物SCOT8對11個桃品種的擴增結果見圖1。

表3 SCoT-PCR擴增結果

2.2 遺傳距離及其遺傳多樣性分析

根據SCoT-PCR擴增電泳結果所轉換的（0，1）矩陣表，利用NTSYS pc 2.1軟件計算各品種間的遺傳相似系數。由表4可知，11個桃品種間的遺傳相似系數在0.37～0.89之間，平均值是0.69。其中沂蒙霜紅和映霜紅、金牛山1號和青州蜜桃、金牛山1號和映霜紅間的遺傳相似系數均較大，為0.89，表明其親緣關系較近。秋風蜜和肥城桃的遺傳相似系數最小，表明兩者親緣關系較遠，因此秋風蜜具有肥城桃的遺傳背景的可能性較小。11個桃品種間遺傳相似系數分布0.75以上的組合有21個，占總體的38.18%，遺傳相似系數小于0.75的品種占61.82%。綜上可知，11個桃品種間的遺傳相似性較低，遺傳多樣性較高。

2.3 聚類分析和主坐標分析

由圖2可以看出，在遺傳相似系數為0.72水平上，可以將11個桃品種分為3組。第Ⅰ組為秋風蜜和八月脆；第Ⅱ組包括7個品種：金秋紅蜜、寒露蜜、青州蜜桃、沂蒙霜紅、映霜紅、中華壽桃、金牛山1號；第Ⅲ組包括肥城桃和晶白桃。

表4 11個桃品種間的遺傳相似系數

根據遺傳相似系數對桃品種進行主坐標分析，并繪制二維散點平面分布圖。如圖3所示，第一主坐標和第二主坐標分別解釋了32.85%和15.73%的品種間相關性，累計貢獻率為48.58%，能代表原始數據的主要信息。主坐標分析圖中，種質材料間的距離越近，表示親緣關系越近，反之則越遠。根據種質材料間的距離可將11份桃品種分成A、B和C三組，圖中分別用虛線圈出，進一步分析發現A、B組和C組與聚類分析結果（Ⅰ、Ⅱ組和Ⅲ組）高度相似，但主坐標分析更能直觀清楚地顯示桃品種間的親緣關系。

3 討論與結論

桃品種選育和優系創質的主要方式是基于實生苗選種、自然芽變選種和雜交群體選種。由于骨干親本的重復利用，桃種質材料的形態特征具有一定相似性，這為利用外觀形態特征進行辨別分類帶來一定困難。

DNA分子標記技術由于其穩定、高效、不易受外界環境影響的優點，已廣泛應用于果樹遺傳學分析，如芽變材料鑒定［9］、親緣關系分析［10-12］和種內亞群體劃分等［13］。SCoT分子標記具有高效、重復性好、應用性廣、簡單、成本低等優點，已經應用于茶樹［14］、楊桃［15］、月季［16］、枸杞［17］、龍眼［18］、柿［19］、荔 枝［20］等 物 種 中。本 研 究 利 用SCoT標記在桃中進行種質資源遺傳多樣性分析，發現14條引物在11個桃品種上共擴增出170條清晰、整齊的條帶，多態性水平較高（平均多態性比率為68.43%）。桃材料的遺傳相似系數在0.37～0.89之間，表明所收集的桃資源內具有較高的遺傳多樣性。根據聚類分析和主成分分析結果，11個桃品種可分為三大類群：第一類為中熟2個品種，第二類為晚熟與極晚熟青州蜜桃群組，第三類為晚熟肥城桃群組。Ⅰ組和Ⅱ、Ⅲ組間比較發現，品種多樣的遺傳背景與果實的不同成熟期具有一致性，表明二者緊密相關。Ⅱ組和Ⅲ組組間比較發現，同為晚熟桃品種，以青州蜜桃和肥城桃為代表的地方名優品種分組清晰明確，說明兩個組間具有成熟期之外的遺傳物質多樣性。

因此，利用SCoT標記對桃種質資源進行鑒定分析是十分有效的，具有較高的多態性檢測率，適用于桃種質資源鑒別及親緣關系分析，為桃資源的分類和種質的創制提供了科學依據。