基于SSR分子標(biāo)記的藥用黃芪遺傳多樣性與遺傳結(jié)構(gòu)分析

奚華英

【摘要】目的：探討基于簡單重復(fù)序列（SSR）分子標(biāo)記的藥用黃芪遺傳多樣性與遺傳結(jié)構(gòu)研究開展價(jià)值。方法：收集來自不同產(chǎn)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(jié)構(gòu)分析。結(jié)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(fā)生于居群內(nèi)。根據(jù)黃芪居群遺傳結(jié)構(gòu)分析，可把黃芪不同居群分成3個(gè)亞群，其中，膜莢黃芪為1亞群，內(nèi)蒙古區(qū)與少數(shù)山西居群為1亞群，多數(shù)山西產(chǎn)地居群為1亞群。結(jié)論：在SSR標(biāo)記基礎(chǔ)上實(shí)施藥用黃芪多樣性與遺傳結(jié)構(gòu)分析的開展，可有效了解藥用黃芪遺傳特點(diǎn)，從而為藥用黃芪育種、利用、研發(fā)優(yōu)質(zhì)黃芪資源提供參考。

【關(guān)鍵詞】藥用黃芪;遺傳結(jié)構(gòu);遺傳多樣性

【中圖分類號(hào)】 R567.239

【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A

【文章編號(hào)】2095-6851（2020）08-098-02

黃芪又名綿芪，具有抗衰老、抗應(yīng)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(nèi)蒙古等地。黃芪屬中醫(yī)方劑內(nèi)常用補(bǔ)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(xiàn)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(dǎo)致近年來野生黃芪資源幾乎枯竭，人工培養(yǎng)黃芪已成市場潮流。但人工培養(yǎng)黃芪種質(zhì)較為混雜，生產(chǎn)水平較低，易造成用藥療效不佳。因此，需規(guī)范黃芪人工育種。鑒于此，藥用黃芪遺傳多樣性與遺傳結(jié)構(gòu)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(gòu)成，從而為黃芪育種提供理論依據(jù)。

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(gè)省份22個(gè)自然居群。

1.2?方法

基因組DNA提?。阂允榛谆寤@法分別提取每個(gè)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(diào)成50ng/ul，放于-20℃條件下備用。

PCR擴(kuò)增與檢測：參照SSR通用性特點(diǎn)，以同科植物甘草64對(duì)SSR引物，實(shí)施多態(tài)性篩選，選取10對(duì)重復(fù)性、多態(tài)性較高的SSR引物進(jìn)行試驗(yàn)。PCR擴(kuò)增體系結(jié)合以往研究進(jìn)行，以全自動(dòng)毛細(xì)管電泳檢測擴(kuò)增產(chǎn)物。

SSR數(shù)據(jù)處理：判定并記錄毛細(xì)管電泳檢查結(jié)果，以PowerMarker軟件處理SSR位點(diǎn)多態(tài)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(shù)（Na）、遺傳多樣性（H）、觀測雜合度（Ho）、期望雜合度（He）。

2?結(jié)果

2.1?藥用黃芪遺傳多樣性分析

基于物種層次上，對(duì)膜莢黃芪與蒙古黃芪實(shí)施遺傳多樣性分析（表2），發(fā)現(xiàn)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(jié)構(gòu)分析

通過GenAlEx6.503軟件，對(duì)膜莢黃芪、蒙古黃芪居群內(nèi)、居群間遺傳變異實(shí)施分子方差分析（表3），發(fā)現(xiàn)黃芪居群內(nèi)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(nèi)。以STRUCTURE軟件對(duì)黃芪居群遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，把分組數(shù)K設(shè)置為2～10，每個(gè)K值反復(fù)測試10次，結(jié)果顯示，△K到達(dá)最大值時(shí)，

K為3，故而可把黃芪22個(gè)居群分成3個(gè)亞群，即膜莢黃芪為1個(gè)亞群，內(nèi)蒙古區(qū)與少數(shù)山西居群為1亞群，多數(shù)山西產(chǎn)地居群為1亞群。

3?討論

近年來，由于分子標(biāo)記技術(shù)的快速發(fā)展，臨床上已將多種分子標(biāo)記用于遺傳圖譜組建、核心種質(zhì)構(gòu)建、親緣關(guān)系鑒定、植物遺傳多樣性分析等中[2]。SSR屬于共顯性標(biāo)記，由于其具有多態(tài)性高、重復(fù)性好、操作便利等優(yōu)勢，目前已成為最有效、理想的一種分子標(biāo)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(biāo)記來分析不同產(chǎn)地的藥用黃芪遺傳多樣性與遺傳結(jié)構(gòu)，掌握不同物種不同居群藥用黃芪遺傳特點(diǎn)、變異情況與居群結(jié)構(gòu)，以期為黃芪優(yōu)質(zhì)育種與保護(hù)工作提供理論支持。

本研究中，經(jīng)對(duì)400個(gè)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(jìn)化中，累積了多種等位變異基因，較膜莢黃芪，其環(huán)境適應(yīng)能力更強(qiáng)，遺傳進(jìn)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(jié)果提示：以上兩種黃芪遺傳變異主要存在于居群內(nèi)。膜莢黃芪與蒙古黃芪均屬于異花授粉植物，此特點(diǎn)促使黃芪于生長繁殖期間居群內(nèi)部更易發(fā)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(nèi)的原因。黃芪居群遺傳結(jié)構(gòu)分析結(jié)果顯示：膜莢黃芪為1亞群，蒙古黃芪分為2個(gè)亞群，一個(gè)為內(nèi)蒙古區(qū)與一些山西居群，1個(gè)為多數(shù)山西產(chǎn)地居群，這可能是由于內(nèi)蒙古地區(qū)與山西地區(qū)均為藥用黃芪主要生產(chǎn)地，因人為因素導(dǎo)致兩地區(qū)黃芪出現(xiàn)種質(zhì)交流;加之兩地地理環(huán)境較為相似，生長期間可能會(huì)出現(xiàn)變異與同等分化。

綜上，藥用黃芪遺傳多樣性與遺傳結(jié)構(gòu)分析的開展，能幫助人們了解黃芪遺傳多樣性、變異特點(diǎn)與居群構(gòu)成，有助于黃芪優(yōu)質(zhì)育種、利用、開發(fā)工作的開展。

參考文獻(xiàn)：

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

[2]?王剛，曹佩. 分子標(biāo)記技術(shù)在藥用植物種質(zhì)資源研究中的應(yīng)用[J]. 中國現(xiàn)代中藥，2019，21（11）：1435-1444.

[3]?楊育峰，史典義，王雁楠，等. 基于轉(zhuǎn)錄組測序數(shù)據(jù)的甘薯SSR標(biāo)記開發(fā)及群體聚類分析[J]. 分子植物育種，2018，23（11）：3569-3579.