番茄SSR標記在茄子及其他茄科作物上的通用性分析

汪國平，牛 玉，2，汪文毅，樂素菊，林鑒榮

（1華南農業(yè)大學園藝學院，廣東廣州 510642；2中國熱帶農業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所，海南儋州 571737；3仲愷農業(yè)工程學院生命科學學院，廣東廣州 510225；4廣州市農業(yè)科學研究院，廣東廣州 510308）

番茄SSR標記在茄子及其他茄科作物上的通用性分析

汪國平1，牛 玉1，2，汪文毅1，樂素菊3，林鑒榮4

（1華南農業(yè)大學園藝學院，廣東廣州 510642；2中國熱帶農業(yè)科學院熱帶作物品種資源研究所，海南儋州 571737；3仲愷農業(yè)工程學院生命科學學院，廣東廣州 510225；4廣州市農業(yè)科學研究院，廣東廣州 510308）

【目的】利用已完成測序的番茄基因組發(fā)展大量的SSR標記，并將這些標記轉移到茄子及其他茄科作物上，節(jié)省開發(fā)SSR標記的成本.【方法】本研究利用近緣物種轉移法分析了番茄SSR標記在茄子及其他茄科作物上的通用性情況.【結果和結論】1 046對番茄SSR引物中有887對能在茄子基因組DNA上擴增出產物，425對引物擴增出的帶型在番茄與茄子間相似程度高，標記的通用率為40.6%；EST-SSR比基因組SSR的通用性更好，前者通用率為54.5%，后者為38.9%；414個通用SSR標記被電子定位到番茄染色體上，不同染色體來源的標記通用率明顯不同；93對引物在2份用于遺傳圖譜構建的栽培茄子親本間表現(xiàn)出多態(tài)性；獲得的425對通用引物在馬鈴薯、辣椒、枸杞上通用率分別為96.2%、78.1%、54.1%.

番茄；茄子；SSR標記；通用性；茄科蔬菜

目前，多種分子標記技術可以用于分子遺傳研究，其中微衛(wèi)星標記（Microsatellite），又稱簡單序列重復（Simple sequence repeat，SSR）具有多態(tài)性豐富、重復性好、檢測方便、標記多呈共顯性、在基因組中分散分布等特點，已廣泛應用于遺傳圖譜構建、品種指紋圖譜繪制、品種純度檢測及目標性狀分子標記篩選［1］.微衛(wèi)星標記已成為分子育種中最重要的遺傳標記之一.

由于微衛(wèi)星標記具有種族特異性，使用SSR標記的前提是要知道重復序列兩側的DNA序列，因而存在引物開發(fā)的問題.獲取微衛(wèi)星標記的方法主要有基因組測序法、篩選基因組文庫法、微衛(wèi)星富集法、數據庫查找法和近緣物種轉移法等5種［2］.目前茄科作物中番茄、馬鈴薯已經完成基因組測序［3-4］，可以發(fā)展海量的SSR標記，但在其他茄科作物上可供利用的SSR標記數目不多，還不能滿足這些作物分子育種的需要，有必要發(fā)展更多的SSR標記.

近緣物種轉移法是一種簡便快速地發(fā)展SSR標記的方法，微衛(wèi)星側翼序列在屬內種間、甚至在科內屬間是保守的、相似的，因此，同種、屬、科的不同物種可以使用同一種微衛(wèi)星引物進行擴增.茄科作物種類較多，比較基因組學研究已經證明茄科作物間基因組保守性較強［5-7］.根據番茄基因組序列已發(fā)展了大量SSR標記，本文對這些標記在茄子及其他茄科蔬菜作物上的通用性進行了研究，以期將部分標記轉移到茄子上，節(jié)省開發(fā)茄子SSR標記的成本.

1 材料與方法

1.1 植物材料及DNA提取

供試材料：栽培番茄“860”（華南農業(yè)大學園藝學院番茄課題組選育），栽培茄子“湖南小圓茄”（湖南省收集的地方品種）、“Blacknite”（澳大利亞購買的常規(guī)品種），3個材料均經多代純化；辣椒為“東方神劍”品種，馬鈴薯、枸杞為廣州岑村蔬菜基地采集，品種名未知.

上述材料均取1～2片幼葉，按Hemming等［8］的方法提取各植物材料的總DNA.

1.2 SSR標記及方法

共試驗了1 046對番茄SSR引物.其中112對 EST-SSR引物根據SGN網站（http：∥sgn.cornell. edu）及He等［9］公布的引物序列合成；32對基因組SSR根據Suliman-Pollatschek等［10］公布的引物序列合成；902對基因組SSR由課題組根據番茄BAC末端序列、基因組序列設計，引物序列暫時未公布.

20μL PCR反應體系中包括0.15μmol·L-1的引物、200μmol·L-1dNTPs、1×PCR反應緩沖液、50～100 ng的DNA模板、1 UTaq酶.反應在PE9700型熱循環(huán)儀中進行.所用的反應程序為：94℃預變性5 min；94℃1 min，55℃1 min，72℃1 min，循環(huán)35次；最后72℃延伸5 min.PCR產物用6%聚丙烯酰胺變性膠電泳，250 V條件下穩(wěn)壓電泳約3 h；普通銀染顯帶，數碼相機照相.對擴增模糊、無擴增產物的SSR標記進行2次分析，以確保該結果不是由PCR擴增失敗引起.

1.3 SSR標記電子定位

在SGN網站提供的Blastn界面將SSR引物序列與番茄基因組序列（版本2.4）進行比對，確定標記在番茄染色體上的位置.

2 結果與分析

2.1 番茄SSR引物在茄子基因組DNA上的擴增情況

根據電泳后主帶的情況，在茄子基因組DNA上番茄SSR引物的擴增帶型（圖1）出現(xiàn)以下幾種類型：1）擴增出較強的主帶，茄子與番茄有1條主帶的大小非常一致（標記SSRD105、SSR85）；2）擴增出較強的主帶，茄子與番茄有1條主帶的大小相差不大（標記SSR48、SSRD198）；3）擴增出多條主帶，且與番茄主帶無對應條帶；4）擴增出多條弱帶；5）不能擴增出任何條帶.

試驗共檢測了1 046對番茄SSR引物，有887對在茄子基因組DNA上擴增出了產物，642對引物擴增出了第1、第2、第3種類型較強的主帶，占總標記數的61.4%，其中第1種引物135對，第2種引物290對（163對擴增出的產物比番茄大，127對比番茄?。?、2種引物擴增出的帶型在番茄與茄子間相似程度高，可以轉用到茄子上，以此得到標記的通用率為40.6%.

圖1 番茄SSR引物在茄子和番茄DNA上擴增出的帶型Fig.1 The band patterns of tomato SSR markers amplified on eggplant and tomato DNAs

比較EST-SSR與基因組SSR的擴增情況：試驗共檢測了112對番茄EST-SSR引物，結果有98對能有效擴增，95對能擴增出清晰主帶，其中61對為第1、2種引物，可以在茄子上通用，通用率為54.5%；試驗共檢測了934對番茄基因組SSR引物，結果有789對能有效擴增，529對能擴增出清晰主帶，其中364對為第1、2種引物，可以在茄子上通用，通用率為38.9%.說明EST-SSR比基因組SSR的通用性明顯要好.

2.2 引物通用性與基序長度的關系

對在茄子上能通用的番茄SSR引物標記位點重復序列按基序長度進行分類，結果（圖2）表明，通用SSR無論來源于EST還是基因組，2核苷酸基序出現(xiàn)的頻率最大，3核苷酸基序出現(xiàn)頻率次之，但2核苷酸基序出現(xiàn)頻率基因組SSR大于EST-SSR，而3核苷酸基序出現(xiàn)頻率是EST-SSR明顯高于基因組SSR，其他核苷酸基序類型（4、5、6核苷酸）出現(xiàn)頻率在基因組SSR和EST-SSR間差別不大.

圖2 番茄SSR不同長度基序的頻率分布Fig.2 The frequency distributions of differentmotifs of tomato SSR

2.3 保守SSR標記在番茄染色體上的分布

將1 046對番茄SSR引物與番茄基因組序列比對進行電子定位，結果有15對不能定位，有33對定位于染色體0（即測序后不能組裝的序列），998對能定位到番茄的各條染色體上；番茄、茄子間保守的425對引物中，3對不能定位，8對定位于染色體0，414對能定位到各條染色體上.對414對標記的定位結果按EST-SSR、基因組SSR進行統(tǒng)計，統(tǒng)計結果見表1.從表1中可以看出，通用SSR標記比率在不同染色體上明顯不同，染色體9上標記的通用率最高（60.5%），染色體10次之（53.3%）；而染色體7上標記的通用率最低（29.2%），其次是染色體12（31.7%）.

2.4 保守引物在2份茄子間的多態(tài)性

425對在茄子上能有效擴增的番茄引物中，有67對能在2份栽培茄子間擴增出多態(tài)條帶，多態(tài)標記比率為15.8%.由此看來，盡管SSR引物的通用性較高，但在茄子不同材料上的多態(tài)性比例較低，這可能是因為用于多態(tài)性比較的2個茄子親本都來源于栽培種，親緣關系比較近.

在2份栽培茄子間擴增出多態(tài)性的引物中，部分標記帶型表現(xiàn)為長度大小的差別，而且相差只有幾個堿基，可能為共顯性標記，但需要使用F1進行驗證；部分標記帶型為有無的差別，表現(xiàn)為顯性標記特性.

2.5 保守引物在其他茄科作物上的通用性

對番茄、茄子間保守的425對SSR引物在其他茄科蔬菜上的通用性進一步檢查，在馬鈴薯、辣椒、枸杞上分別有96.2%、78.1%、54.1%的引物能擴增出第1、2種帶型.

表1 通用SSR標記在番茄染色體上的分布Tab.1 The chromosome distribution of transferable tomato SSR markers

3 討論與結論

SSR標記在茄科作物間具有一定的通用性.邵光金等［11］證明茄子的SSR標記可以應用于番茄；陳曉瑩［12］證明番茄SSR可以用于辣椒.本試驗進一步證明番茄SSR標記可以應用于茄子、馬鈴薯、辣椒和枸杞.由于番茄、馬鈴薯已經進行了全基因組測序，可以發(fā)展出海量的SSR標記，將這些標記轉移到其他未測序的茄科作物上，可以大大節(jié)省標記開發(fā)的成本.

目前茄子上開發(fā)出的SSR標記不多，有必要發(fā)展更多的SSR標記.Stàgel等［13］利用數據庫序列發(fā)展了50對EST-SSR，其中有39對能成功擴增；Nunome等［14］于2003年通過篩選基因組文庫的方法發(fā)展了37對SSR引物，其中23對能成功擴增；該課題組隨后再通過篩選基因組文庫的方法發(fā)展了2 265對SSR引物，但只在文章中公布了用于構建SSR遺傳圖譜的300多對引物序列［15-16］.盧婷等［17］用23對番茄SSR標記應用于茄子聚類分析，證明番茄SSR標記可以在茄子上部分通用.本研究進一步擴大了試用標記的數量，將425個番茄SSR標記轉用到茄子上，并找到在茄子作圖親本間具有多態(tài)性的67個標記，這不僅為茄子遺傳圖譜構建及基因定位奠定了基礎，而且可以進一步用這些標記做錨定標記，進行番茄、茄子間的比較基因組作圖，這將比應用COS標記進行比較作圖簡便得多［5］.番茄已經完成了全基因組測序，番茄、茄子間錨定標記的獲得，將為利用基因組間的微共線性發(fā)展加密標記及基因克隆提供參考.

試驗中部分標記不能被電子定位，可能原因有三：一是未定位標記存在于番茄基因組測序的gap區(qū)域；二是本試驗部分標記是根據番茄的BAC末端發(fā)展的，而BAC末端測序是單一read，存在一定的測序錯誤，和基因組序列比對不上；三是EST-SSR及來自Suliman-Pollatschek等［10］研究的基因組SSR，所用的原始番茄材料與番茄測序材料不同.

本研究發(fā)展的SSR標記通用性比十字花科作物低，崔秀敏等［18］的研究結果表明，69對不結球白菜SSR引物在蕓苔屬其他8種作物上的通用性擴增率在49.3%～85.5%，而且33%的SSR引物在蕓薹屬近緣種間具有豐富的多態(tài)性.為了提高標記的通用性，可對進行番茄和馬鈴薯全基因組序列比對，在保守位點發(fā)展標記，并適當引入簡并堿基，從而實現(xiàn)1套引物在不同茄科作物間通用.

［1］ 汪國平，胡開林，梁樹南，等.番茄微衛(wèi)星標記研究進展［M］∥雷建軍.園藝學進展：第5輯.廣州：廣州出版社，2002：379-383.

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【責任編輯霍 歡】

Transferability of tomato SSR markers to eggplants and other Solanaceous vegetables

WANG Guoping1，NIU Yu1，2，WANGWenyi1，YUE Suju3，LIN Jianrong4
（1 College of Horticulture，South China Agricultural University，Guangzhou 510642，China；2 Tropical Crops Genetic Resources Institute，Chinese Academy Tropical Agricultural Sciences，Danzhou 571737，China；3 College of Life Sciences，Zhongkai University of Agriculture and Engineering，Guangzhou 510225，China；4 Guangzhou Academy of Agricultural Sciences，Guangzhou 510308，China）

【Objective】Tomato genome was sequenced and a large number of SSR markers could be obtained.Cross-species amplification of tomato SSR markers will be an economic method to add up the number of robust SSR markers in eggplant and Solanaceous vegetables.【Method】This study tested a large set of tomato SSR markers on eggplant and other Solanaceous vegetables by close relative species transfermethod.【Result and conclusion】887 out of 1046 tested tomato SSR markers could successfully amplify on eggplants，but only 425 produced very similar bands on tomatoes and eggplants，giving a transfer rate of 40.6%.EST-SSRmarkerswere found to bemore transferable than genomic SSRmarkers（54.5 and 38.9%respectively）.414 transferable SSR markersweremapped electronically onto tomato genome and their distribution on individual chromosomes highly varied.93 SSRmarkers showed polymor-phism on two eggplant parents used for genetic map construction.When testing 425 cross-species SSR markers on potatoes，peppers and lycium，the transferability rates were 96.2%，78.1%and 54.1%，respectively.

tomato；eggplant；SSR markers；transferability；Solanaceous vegetables

S641.2

A

1001-411X（2014）04-0056-05

2013-04-10優(yōu)先出版時間：2014-06-03

優(yōu)先出版網址：http:∥www.cnki.net／kcms／doi／10.7671／j.issn.1001-411X.2014.04.011.html

汪國平（1967—），男，副教授，博士，E-mail:gpwang＠scau.edu.cn

科技部國際合作項目（2010DFA32190）；國家自然科學基金（31171957，30771472）；廣東省科技廳國際合作項目（2009B050100001，2011B050100013）；廣州市科技支撐計劃項目（2010Z1-E381）

汪國平，牛 玉，汪文毅，等.番茄SSR標記在茄子及其他茄科作物上的通用性分析［J］.華南農業(yè)大學學報，2014，35（4）：56-60.