黔西南州地方香蕉種質資源遺傳多樣性ISSR分析

郭計華 和紹翠 洪婷 周端詠 張顥嚴 曾富飛

黔西南州地方香蕉種質資源遺傳多樣性ISSR分析

郭計華1和紹翠1洪婷1周端詠1張顥嚴2曾富飛3

（1. 興義民族師范學院 貴州興義 562400；2. 天津醫科大學 天津 300000；3. 貴州富亨農業發展有限公司 貴州冊亨 552200）

以黔西南州不同地區45份香蕉種質資源為試驗材料，利用ISSR標記技術對其遺傳多樣性進行分析。結果表明：8條引物擴增出83條DNA條帶，每個引物平均擴增條帶10.4條，多態性比例為96.38%。利用NTsys 2.10e軟件構建親緣關系聚類圖，在相似系數為0.673時，將試驗材料分為五大類：第Ⅰ類包含7份香蕉材料，第Ⅱ類包含9份香蕉材料，第Ⅲ類包含3份香蕉材料，第Ⅳ類包含22份香蕉材料，第Ⅴ類包含4份香蕉材料。研究為黔西南州香蕉種質資源的保護、開發，利用提供參考。

香蕉；ISSR；黔西南州；遺傳多樣性

香蕉（spp.）屬芭蕉科（Musaceae），芭蕉屬（L.）的單子葉植物，是亞熱帶和熱帶的“四大果品”（荔枝、香蕉、菠蘿、椰子）之一，原產于熱帶亞熱帶地區[1-2]。香蕉營養豐富，含有脂肪、蛋白質、鈣、磷、鐵、鉀、糖類、果膠、多種維生素等成分，除供鮮食外，還可以做主食、點心、菜肴等。工業上將香蕉制成香蕉粉、香蕉晶、濃縮香蕉泥、冷凍香蕉片、糖水香蕉、香蕉干等[3]。香蕉喜濕熱氣候，在土層深，土質疏松、排水良好的地塊生長旺盛。黔西南布依族苗族自治州（黔西南州）位于云南、廣西、貴州三省（區）結合部，屬于亞熱帶季風濕潤氣候。這里氣候適宜，香蕉種質資源十分豐富，對該區域的香蕉種質資源遺傳多樣性進行研究十分必要。

簡單序列重復區間（Inter simple sequence repeats, ISSR）是由加拿大蒙特利爾大學的Zietkie-wicz等提出的一種新的微衛星分子標記技術[4]，近年來，因其具有操作簡便、快速高效、穩定性好的特點，被廣泛應用于親緣關系的鑒定[5]、指紋圖譜建立[6]及遺傳多樣性分析[7]等方面。彭繼慶[8]應用ISSR標記技術，以6個殼菜果種群共69份種質為試驗材料分析其種群親緣關系；李嬌婕[9]應用ISSR標記技術對135種木蘭科植物資源進行遺傳多樣性和親緣關系分析，比較各個科之間的遺傳差異。應東山[10]應用ISSR標記技術為78份芒果構建指紋圖譜；楊琴[11]應用ISSR標記技術分析71個石斛種質的遺傳多樣性，并構建了能區分71個石斛種質的DNA指紋圖譜。桂騰琴等[12]應用ISSR標記技術研究了48份梨品種的遺傳多樣性；王慶軍[13]應用ISSR標記技術分析了35份石榴種質的遺傳多樣性。劉小英等[14]以20份枇杷種質資源為研究對象，采用ISSR分子標記方法進行遺傳多樣性分析。黔西南州香蕉種質資源極為豐富，野生優良品種在香蕉種質開發、選育和改良中不容忽視。但是近年來，由于黔西南州積極響應國家的脫貧政策，引進了許多“脫貧蕉”，忽略對野生香蕉種質資源的保護，以及野生香蕉種質資源在人為活動的壓力下，加之病蟲害的侵擾和生態環境惡化等原因，給該區域的香蕉種質資源生存帶來很大威脅，局部地區香蕉種質資源正逐步瀕危。對此，利用ISSR標記技術，對黔西南州不同地區的45份香蕉種質資源遺傳多樣性進行分析，以期為該地區的香蕉種質資源保護、開發、利用及鑒定提供理論參考。

1 材料與方法

1.1 材料

供試的45份香蕉材料采于貴州省黔西南州義龍新區、下午屯街道、則戎鎮和望謨縣（表1）。選擇香蕉無病蟲害的新鮮嫩葉，將香蕉樣品洗凈消毒，放入液氮罐中帶回試驗室，在?80℃冰箱保存，用于基因組DNA提取。

表1 四十五份香蕉種質材料信息

注：45份香蕉種質基因型根據黃秉智等（2006）編制的《香蕉種質資源描述規范和數據標準》為分類依據。

1.2 方法

用購于北京六合華大基因科技有限公司的試劑盒提取45份香蕉種質的基因組DNA。

ISSR引物根據已公布序列隨機挑選合成。從51條引物中篩選出條帶清晰、重復性好（部分引物篩選結果見圖1）的8條引物（表2），用于后續試驗。PCR反應體系為25mL，其中12.5mL的Mix，1mL模板DNA（0.25mmol/L，70 ng），最后用ddH2O稀釋至25mL。PCR擴增程序為：94℃ 4 min；94℃ 30 s；55℃ 40 s；72℃ 10 min；34次循環；72℃延伸10 min，10℃保溫。

圖1 部分引物篩選結果

表2 引物篩選序列

2 結果與分析

2.1 香蕉基因組DNA的電泳檢測

取5mL的香蕉基因組總DNA樣品，加入1mL的上樣緩沖液，混勻，利用0.5%的瓊脂糖凝膠電泳檢測。電壓110 V，30 min。電泳結束后，將其置于凝膠成像系統下觀察，以檢測所提取香蕉基因組DNA的完整性及純度，部分香蕉基因組DNA檢測結果見圖2。

2.2 ISSR-PCR擴增結果檢測與分析

用0.5%的瓊脂糖凝膠電泳對擴增產物進行檢測，并在凝膠成像儀中拍照保存（UBC840、842、843、844、846擴增結果見圖3～7。）擴增結果顯示，擴增片段長度均在200～2 000 bp，8條引物共檢測到83條DNA條帶，每個引物平均擴增條帶10.4條，多態性比例為96.38%。

圖3 引物840擴增結果檢測圖

圖4 引物842擴增結果檢測圖

2.3 四十五份香蕉種質的UPGMA聚類分析

試驗采用凝膠電泳圖譜分析軟件和人工計數相結合，把每個引物擴增條帶進行統計分析，按照相同遷移位置上無條帶賦值為0，有條帶賦值為1，分別統計每個引物擴增的ISSR多態性位點，由“01”組成的ISSR表型數據矩陣表。利用NTsys 2.10e軟件計算香蕉種質間的遺傳相似性系數（Sg:Genetic similarity），通過非加權算術平均數聚類法（UPGMA），建立45份香蕉種質資源遺傳關系聚類圖（圖8）。在相似系數為0.673時，將45份香蕉種質分為五大類：第Ⅰ類包含7份香蕉種質，第Ⅱ類包含9份香蕉種質，第Ⅲ類包含3份香蕉種質，第Ⅳ類包含22份香蕉種質，第Ⅴ類包含4份香蕉種質。將第Ⅰ類劃分為2個亞類：第一亞類中包含望謨1、2、3、4號，其中，4號與1、2、3號親緣關系較遠；第二亞類中包含義龍新區1號和下五屯街道1、2號。將第Ⅱ類分為3個亞類：第一亞類中包含義龍新區3、4號和則戎1、3號；第二亞類中包含則戎2號和下五屯街道3、4號；第三亞類包含則戎4號和望謨5號。第Ⅲ類3份香蕉種質為義龍新區2、6號和望謨6號。將第Ⅳ類劃分為2個亞類：第一亞類包含21份香蕉種質，將其劃分為4個小類，第一小類包含望謨7、8、9、11、12、13、14、18、19、20號，第二小類包含望謨16、17號，第三小類僅有一份香蕉種質為望謨15號，第四小類包含義龍新區7號，則戎6、7、8號，下五屯街道7、8、9號和望謨21號；第二亞類僅包含1份香蕉種質，望謨10號。第Ⅴ類包含義龍新區5號，則戎5號和下五屯街道5、6號。則戎7號和8號在相似系數為0.98時歸為一類，望謨2號和3號在相似系數為0.96時歸為一類，則戎4號和望謨5號在相似系數為0.94時歸為一類，可能存在同物異名的現象，其中望謨10號香蕉種質與其余香蕉種質親緣關系最遠。

圖5 引物843擴增結果檢測圖

圖6 引物844擴增結果檢測圖

圖7 引物846擴增結果檢測圖

3 結論

用篩選出的8條引物對45份香蕉種質資源進行ISSR-PCR擴增，共擴增出83條DNA條帶，多態性比例為96.38%。利用NTsys 2.10e 軟件對黔西南州4個地區的45份香蕉種質進行聚類分析，可將其分為五大類。聚類結果表明，除望謨10號香蕉種質外，可將其余香蕉種質聚在一起。因此，望謨10號可能為最古老的香蕉種質，與其余香蕉種質親緣關系最遠。則戎鎮10號和11號，望謨2號和3號以及則戎鎮4號和望謨5號，這可能存在同物異名的現象。研究結果表明，采用ISSR技術可以將香蕉遺傳背景和形態特征不同的香蕉種質進行有效分類。

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ISSR Analysis of Genetic Diversity of Local Banana Germplasm Resources in Qianxi'nan Prefecture

GUO Jihua1HE Shaocui1HONG Ting1ZHOU Duanyong1ZHANG Haoyan2ZENG Fufei3

(1. Minzu Normal University of Xingyi, Xingyi, Guizhou 562400, China; 2. Tianjin Medical University, Tianjin 300000, China; 3. Guizhou Fuheng Agricultural Development Co., Ltd., Ceheng, Guizhou 552200, China)

Genetic diversity of 45 banana germplasm resources from different regions of Qianxi'nan Prefecture was analyzed by ISSR markers. The results showed that 83 DNA bands were amplified by eight primers, with an average of 10.4 per primer, and the proportion of polymorphism was 96.38%. Using the NTsys 2.10e software to construct the phylogenetic cluster diagram, the experimental materials were divided into five categories when the similarity coefficient was 0.673: Class Ⅰ contained seven banana materials, Class Ⅱ included nine banana materials, class Ⅲ had three banana materials and class Ⅳ contained 22 banana materials, and Class Ⅴ contained four banana materials. This study provides some reference for the protection, development, and utilization of banana germplasm resources in Qianxi'nan Prefecture.

banana; ISSR; Qianxi'nan Prefecture; genetic diversity

S668.1

A

10.12008/j.issn.1009-2196.2023.09.009

2022-12-20；

2023-03-02

2022年國家級大學生創新創業項目《黔西南百香果種質資源遺傳多樣性ISSR分析》（No.202210666282）；貴州省“2011協同創新中心”（No.黔教合協同創新字[2015]08）；貴州省高校創新人才團隊（No.黔教合人才團隊字[2013]30）。

郭計華（1984—），男，碩士，高級試驗師，主要研究方向為果樹種質資源及遺傳多樣性，E-mail：6020183@qq.com。

（責任編輯 龍婭麗）