Transcriptome characteristic analysis and SSR marker development of Choerospondias axillaris
XU Mengyang , CAI Yuyu
, LI Ting
, WU Nansheng
, SUN Rongxi
(1.Institutefoeospodsillissearch,ColeoftngxigicuralUesitycang0,a; 2.Jiangxi ProvincialKeyLaboratoryof Subtropical Forest Resources Cultivation,Colegeof Forestry, Jiangxi Agricultural University,Nanchang33oO45,China)
Abstract:Transcriptome characteristic analysisand SSR marker was developed based on the leaf transcriptome sequences of Choerospondiasaxillaris inorder toprovidetheoretical supportandscientific basis for geneticevaluation, and sex marker-assisted breeding of C .axillaris.Differential expression of male and female transcriptomes,the distribution and sequence characteristics of SSR locus were analyzed,and SSR locus mining,development and validation wereconductedbased on the transcriptome data.Theresults wereas follows:(1)Atotal of 40341 Unigenessequences were obtained from male and female transcriptomes of c .axillaris.The totallength,the length of N5O,average length and GC content were 52 806 369 bp,2 409 bp,1 309 bp,and 3 8 . 7 5 % ,respectively.A total of 1 949 differentially expresed genes between males and females were screned,among which 1 O52 genes were significantly upregulated and 897 genes were dowregulated in males compared to females.(2)Among all Unigenes,5251 SSR loci were detected with 619 Unigenes sequences containing twoor more SSR loci,resulting in an SSR occurrencefrequencyof 11.18% and anaveragedistribution distance of10.O6 kb.Among all SSRloci,dinucleotiderepeatsaccountedfor the highest proportion ( 4 6 . 9 5 % ),followed by trinucleotide repeats ( 3 4 . 2 7 % ).(3)A total of 20 pairs of SSR polymorphic primers were obtained through screening and validation,detecting 80 alleles among 85 samples,with an average polymorphism information content(PIC)of O.56.In summary,the sequencing qualityof C .axillarisishigh,andtheassemblyeffectis good.The 20 pairs providea reference fortheanalysis of population genetic diversity,sex marker-asisted breeding and fingerprints construction of C . axillaris.
Key words: Choerospondias axillris,primer development, transcriptome,SSR,locus characteristics
南酸棗(Choerospondiasaxillaris)為漆樹科(Anacardiaceae)南酸棗屬(Choerospondias)植物,別名五眼果、廣棗、人面子等,系蒙古族習用藥材(中國科學院中國植物志編輯委員會,1980)。其樹皮用于制備栲膠和鞣料、果實可食用或藥用,并具有較高的材用價值(蘇永精等,2023;李若熙等,2023)。南酸棗廣泛分布于我國南方,是重要的速生造林樹種,兼具經濟、生態(tài)和社會效益(高陽等,2021;Zhangetal.,2022;楊觀蘭等,2022;李景恩等,2024)。此外,作為東亞特有單屬植物,它是亞熱帶、熱帶落葉闊葉林的重要組成部分。古地理研究表明,南酸棗屬植物可能起源于早始新世的歐洲,并沿溫暖濕潤的特提斯洋擴散到亞洲,東亞南酸棗屬的分布格局形成可能出現于晚中新世之前(Liangetal.,2022)。東亞地區(qū)自漸新世以來有連續(xù)的南酸棗屬化石記錄,顯示出較高的適應性。福建中新世的南酸棗化石,與現代南酸棗形態(tài)差異比較大,其中遠古南酸棗形態(tài)比現代“子孫”更加多樣(Wangetal.,2020)。南酸棗與漆樹科的鹽膚木屬(Rhus)植物在分布范圍情況上有相似之處,鹽膚木屬植物起源于早始新世的北美西部,在中始新世期間間斷分布在亞洲和北美。吳澤玲(2023)研究認為,亞洲東部特殊的地形及氣候可能保留了這兩個屬。南酸棗很早就在歐洲消失,但在中國華南地區(qū)可能一直存在至今(Wangetal.,2020)。
南酸棗具有較強適應性,能在溫度和降水變化較大的區(qū)域生長(李冬等,2020)。但是,由于地域氣候不同,其表型性狀、生長特性、營養(yǎng)成分、抗性以及物候期等方面存在較大變異,并在我國亞熱帶和熱帶地區(qū)長期進化中積累了豐富的種內遺傳變異(葉學敏等,2019;堯云萍等,2021;買凱樂等,2022)。作為雌雄異株的南酸棗,其長期異交導致基因型高度雜合、缺乏同屬物種參考以及豐富的分子標記,這限制了其遺傳評價和分子輔助育種工作,不利于其進化潛力以及未來發(fā)展的分析,從而使其分子研究進展緩慢(吳邏琦等,2001;谷振軍等,2019)。
物種的遺傳多樣性是其進化潛力和適應環(huán)境能力的重要指標,能為物種應用與開發(fā)提供理論依據(Magurran,1988)。通過分子標記對物種進行遺傳多樣性分析,不僅對種質資源的收集、保存、評價和利用等提供重要借鑒,而且還為遺傳學深層次研究奠定基礎。例如,葉金山等(2015)對南酸棗ISSR的PCR反應體系進行優(yōu)化;谷振軍等(2019)對南酸棗SSR分子標記進行初步探索;楊春霞等(2018)對南酸棗葉片和果實進行了轉錄組測序,獲得大量數據;Zhang等(2021)對南酸棗葉綠體全基因組進行測序,為進一步開展南酸棗分子遺傳學研究奠定了基礎。然而,目前發(fā)布的基因庫中未查詢到序列數據,分子標記序列信息也未明確報道,限制了南酸棗分子層面的遺傳多樣性研究。
微衛(wèi)星分子標記作為自前應用最為廣泛的分子標記之一,具有突變快、多態(tài)性和穩(wěn)定性高、重復性好、分布廣泛等優(yōu)點,被廣泛應用于遺傳評價、品種鑒定、遺傳圖譜構建、QTL定位、瀕危物種保護等領域(Kurodaetal.,2006;閻毛毛等,2011)。通過不同分子標記檢測物種多態(tài)性位點時,SSR位點所提供的多態(tài)性通常遠高于其他分子標記,可以更好地反映種群間和種群內的遺傳分化和亞分化,提供更準確的物種進化信息。與其他分子標記相比,SSR位點通常提供更高的多態(tài)性,更準確地反映種群間和種群內的遺傳分化。例如,郭晉宏等(2019)通過SSR分析山西晉南漆樹(Toxicodendronvernicifluum)群體,發(fā)現其群體內遺傳多樣性豐富,遺傳變異主要集中在群體內部;任重等(2022)基于SSR分子標記研究了中國黃連木(Pistaciachinensis)的遺傳多樣性,發(fā)現其具有中等偏下的遺傳分化,遺傳分化主要集中在群體內部,劃分為兩個主要群體。南酸棗的分子生物研究因起步較晚而缺乏基因組和相關序列信息。本研究利用南酸棗雌雄葉片的轉錄組數據,分析南酸棗雌雄表達差異,以及其轉錄組SSR位點的分布及序列特征,并在此基礎上開發(fā)SSR標記引物,以期為其遺傳多樣性評價、雌雄性別標記開發(fā)及指紋圖譜構建等研究奠定基礎。
1材料與方法
1.1試驗材料
轉錄組測序材料采自南酸棗種質資源圃,選取10年生(雌雄無性系各3株:Female-1、Female-2、Female-3、Male-1、Male-2、Male-3)南酸棗新鮮葉片經液氮速凍后,干冰保存送至檢測公司進行轉錄組測序。采集江西崇義(JXCY)、貴州江口(GZJK)、湖南桑植(HNSZ)、云南芒市(YNMS)、廣西平南(GXPN)、湖北赤壁(HBCB)、安徽祁門(AHQM)和重慶沙坪壩(CQSPB)8個群體各1個樣品作為引物篩選樣品。引物多態(tài)性驗證所用試驗材料取自3個?。▍^(qū))的85份樣品(表1)。所有南酸棗樣本采其健康無病蟲害嫩葉,經過硅膠迅速干燥之后保存用于DNA提取,最后進行引物篩選及多態(tài)性驗證。
1.2試驗方法
1.2.1轉錄組組裝及分析對高通量測序獲得的原始數據(rawdata)進行過濾,獲得高質量的有效數據(cleandata)。利用Trinity軟件(Grabherretal.,2011)對過濾后的高質量數據進行無參基因組組裝,獲得轉錄本信息(transcripts)及Unigenes序列信息。以拼接得到的Unigenes作為參考序列,將樣品的有效序列(cleanreads)與參考序列比對,得到readcount。將readcount轉換為FPKM(FragmentsPerKilobaseMillion),得到基因的表達水平。
1.2.2SSR位點挖掘與引物設計使用MISA軟件(http://pgrc.ipk-gatersleben.de/misa/misa.html)對組裝后的Unigenes進行搜索,尋找Unigenes中的SSR位點,設置單核苷酸至六核苷酸重復參數分別為10次、6次、5次、5次、5次和5次(潘麗芹等,2019),對SSR位點的分布特征和重復類型進行統(tǒng)計分析。利用Primer3(Rozenamp;Skaletsky,1999)軟件進行批量引物設計,設置退火溫度為 ,GC含量為 4 0 % ~ 6 0 % ,引物長度為1 8 ~ 2 7 b p ,產物長度為 1 0 0 ~ 3 0 0 b p 。選擇100對雌雄差異表達基因所在位點設計的引物送武漢擎科生物科技有限公司進行合成。
1.2.3基因組DNA提取及檢測采用CTAB法提取南酸棗基因組DNA。用紫外分光光度計及 1 % 瓊脂糖凝膠電泳檢測DNA濃度和質量。將條帶清晰、純度高、完整度好的DNA樣品稀釋至50 ,保存
冰箱用于后續(xù)實驗。
1.2.4引物篩選驗證和PCR擴增首先,采用1 . 5 % 瓊脂糖凝膠電泳對100對引物進行初步篩選,隨機選擇2個樣品進行PCR擴增,擴增產物符合預期范圍、條帶清晰且穩(wěn)定的引物即為初篩合格引物。PCR反應體系為 2 × Taq PCRMaster Mix1 2 . 5 μ L ,正反引物各 ),DNA模板 1 μ L ,雙蒸水 9 . 5 μ L 。采用Touchdown程序:
預變性
變性
退火30S,
延伸 4 5 s , 1 0 個循環(huán);
變性
退火
延伸
個循環(huán);
延伸7m i n ,最后
保存(孫榮喜,2017)。然后,選擇8個地理位置相距較遠群體中的8個樣品,采用毛細管電泳測序對初篩合格的引物進行多態(tài)性復篩,篩選出峰值信號強、無雜峰的引物,作為復篩合格引物。最后,采用9個群體的85個樣品對復篩合格的引物進行基于毛細管電泳測序的引物多態(tài)性驗證。
毛細管電泳檢測采用3條引物進行擴增:1條 端添加M13尾巴序列(
-TGTAAAACGACGGCCAGT-
)的正向引物、1條反向引物以及1條
端標有HEX、TAMRA、FAM和ROX熒光標記的M13尾巴引物。PCR擴增采用兩步法:第一步,PCR采用1 0 μ L 反應體系: 2 × T a q PCR Master Mix
R-primer
模板 1 μ L 和雙蒸水 3 . 8 μ L 。PCR擴增程序:
預變性
變性 3 0 s ,
退火
延伸 3 0 s ,共20個循環(huán);
延伸 1 0 m i n ,于
保存。第二步,PCR采用
反應體系: 2 × TaqPCR Master Mix
:
熒光標記尾巴引物
的
R-primer 、第一步得到的PCR擴增產物2μ L 和雙蒸水 7 . 7 μ L 。PCR擴增程序:
預變性
變性
退火
延伸30s,共35個循環(huán);
延伸 1 0 m i n ,保存至
(孫榮喜,2017)。
1.2.5毛細管電泳測序將甲酰胺與分子量內標GeneScan-500LIZ按 1 0 0 : 1 的體積比混勻之后,先取 1 0 μ L 加入上樣板,再加入 0 . 3 μ L 的PCR產物, 變性
冷卻后離心,最后采用ABI 3 7 3 0 x L DNA anaLyzer(Applied Biosystems,Foster,CA,USA)進行2重或3重毛細管電泳。
1.3數據分析
對南酸棗轉錄組SSR位點分布特征進行統(tǒng)計分析,出現頻率 Σ= Σ 檢測到的SSR總位點數/Unigenes總序列數(黃建敏等,2019)。采用GeneMaker2.2.0軟件(Lukashinamp;Borodovsky,1998)對收集的毛細管電泳原始峰圖進行基因分型;采用GenAIEx6.5(Peakallamp;Smouse,2012)軟件計算位點期望雜合度(expected heterozygosity, )、觀測雜合度(observedheterozygosity,
)、有效等位基因數(numberofeffectivealleles,
)和等位基因數(numberofalleles,
)等遺傳參數。運用PowerMarkerV3.25(Liuamp;Muse,2005)軟件計算多態(tài)信息含量(polymorphism information content,PIC)。
2 結果與分析
2.1轉錄組數據組裝分析
由表2可知,6個樣品的有效數據量均在5.47G以上,總共獲得35.40G的有效數據,Q20和Q30均高于 9 6 . 6 3 % 和 9 0 . 9 6 % ,GC含量在 42 % 左右,表明測序質量較高。所有原始轉錄組數據已提交至NCBI(PRJNA1142239)。雌株葉片(Female-1、Female-2和Female-3)測序分別獲得44329038條、41676510條和40128104條有效序列,雄株葉片(Male-1、Male-2和Male-3)測序分別獲得36771300條、36540830條和37214014條有效序列,共得到236659796條有效序列。
通過Trinity軟件組裝共得到40341條Unigenes序列,總長度為 5 2 8 0 6 3 6 9 b p 。平均長度為1309bp,GC 含量為 3 8 . 7 5 % 。Unigenes N50 的數量和長度分別為7123條和 ,最大長度和最小長度分別為 1 6 8 8 9 b p 和
。其中,長度為 2 0 1 ~ 5 0 0 b p 的占 3 8 . 3 8 % ,有15482條;長度為 5 0 1 ~ 1 0 0 0 b p 的占 2 0 . 7 5 % ,有8371條;長度為
的占 1 7 . 6 2 % ,有7109條;長度大于
的占 2 3 . 2 5 % ,有9379條。
將組裝后的Unigenes作為參考,統(tǒng)計每個樣本中基因檢測的情況(表3)。6個雌雄樣品中共檢測到40341個基因,其中雌株可以比對總基因的比例在 7 2 % 以上,而雄株的比例只占 70 % 左右。
2.2差異基因表達分析
采用以 值為基礎的聚類分析方法,利用轉錄組測序結果進行表達量分析。將6個樣品按雌雄分為兩組,以錯誤發(fā)現率 P 值( P value) lt; 0 . 0 5 和差異倍數的對數的絕對值
為篩選標準在南酸棗雌株和雄株葉片組間對比,最終篩選到1949個差異表達基因,其中上調基因和下調基因分別有1052個和897個(圖1)。
2.3轉錄組SSR數量與分布
使用MISA軟件對南酸棗的40341條Unigenes序列進行檢索后,共檢測到5251個SSR位點。這些SSR位點分布在4511條Unigenes序列上,SSR的出現頻率(檢測到的SSR位點總數與Unigenes序列總數之比)為 1 3 . 0 2 % ,發(fā)生頻率(含SSR位點的Unigenes數與Unigenes序列總數之比)為 1 1 . 1 8 % 。在這些Unigenes序列中,含有單個SSR位點的有3892條,含有2個及以上SSR位點的有619條,含有復合SSR位點的有386條。此外,有18條Unigenes序列中復合SSR位置出現重疊(表4)。
由表5可知,除單核苷酸重復外,二核苷酸重復類型最為常見,占SSR位點總數的 4 2 . 9 3 % ,平均分布距離為 2 3 . 4 3 k b ;其次是三核苷酸和四核苷酸重復類型,分別占 3 1 . 0 6 % 和 1 1 . 5 2 % ,平均分布距離分別占 3 2 . 3 8 k b 和 8 7 . 2 8 k b ;五核苷酸和六核苷酸重復類型占比較小,分別為 3 . 5 2 % 和 3 . 2 8 % ,平均分布距離分別為 2 8 5 . 4 4 k b 和 3 0 7 . 0 1 k b 。各種核苷酸重復類型的平均分布距離存在較大差異。
在Unigenes序列中,二核苷酸重復出現頻率最高,達到 5 . 5 9 % ,其次是三核苷酸重復,為4 . 0 4 % ;四核苷酸、五核苷和六核苷酸重復類型的出現頻率較低,分別為 1 . 5 0 % . 0 . 4 6 % 和 0 . 4 3 % ;復合型核苷酸和位置有重疊的復合型核苷酸重復的占比( 7 . 3 5 % . 0 . 3 4 % 與出現頻率 ( 0 . 9 6 % , 0 . 0 4 % )均較低(表5)。
SSR位點序列長度總長為 ,其中二核苷酸重復類型的SSR長度最長,為41248.20bp,其次是三核苷酸重復類型( 2 9 4 7 2 . 1 7 b p ),四核苷酸、五核苷酸、六核苷酸重復類型的SSR長度分別為 1 0 5 4 5 . 1 5 , 3 9 7 5 . 6 5 , 4 4 3 4 . 1 6 b p 。除去復合型核苷酸和位置有重疊的復合型核苷酸重復類型,六核苷酸重復類型的平均長度最長,但占比較?。?3 . 2 8 % )。所有SSR位點的平均長度為22.31bp(檢測到的序列總長度與搜索到的SSR數量之比),平均每 1 0 . 0 6 k b (檢測序列總的大小與搜索到的SSR數量之比)就會有1個SSR位點出現(表5),其中檢測序列總的大小見表 4 ( 5 2 8 0 6 3 6 9 b p )以及
O
表4南酸棗轉錄組SSR位點的信息
2.4轉錄組SSR位點的基元長度及重復基元特點
基元長度在 2 0 b p 以下的SSR位點共有3601個,所占比例最高,為 6 8 . 5 8 % ;其次為長度為21\~3 0 b p 的SSR位點,有1112個,占比為 2 1 . 1 8 % ;長度在 3 0 b p 以上的總占比較小,僅占 1 0 . 2 4 % 。
5251個SSR位點中含有412種重復基元類型。其中,二核苷酸重復基元有10種,以AG/CT為主要類型,為1309個,頻率為 2 4 . 9 3 % ,其次是AT/AT類型,有730個,頻率為 1 3 . 9 0 % ;三核苷酸重復基元有60種,主要以AAG/CTT為優(yōu)勢類型,共556個,頻率為 1 0 . 5 9 % ,其次是AAT/ATT類型,有277個,頻率為 5 . 2 8 % ;四核苷酸重復基元有95種,AAAT/ATTT類型最多,有312個,頻率為 5 . 9 4 % ,其次是AAAG/CTTT類型,有
103個,頻率為 1 . 9 6 % ;五核苷酸重復基元有99種,以AAAAT/ATTTT為主要類型,共有53個,頻率為 1 . 0 1 % ;此外,六核苷酸重復基元148種、復合型重復基元404種、位置重疊的復合型重復基元18種,但出現頻率都很低,均在 0 . 5 % 以下(圖2)。
2.5南酸棗轉錄組中SSR重復次數
去掉復合型位點,二核苷酸至六核苷酸的SSR基元重復次數分布在4至29之間。其中,最常見的是6個串聯重復(1100),占總數的 2 2 . 6 9 % ;其次是5個串聯重復(1057)和4個串聯重復(727),分別占總數的 2 1 . 8 1 % 和 1 5 . 0 0 % ;二核苷酸以6個串聯重復為主,三核苷酸以5個串聯重復為主,四核苷酸、五核苷酸和六核苷酸均以4個串聯重復為主(表6)。隨著重復次數的增加,SSR數量逐漸減少。
表6不同重復次數SSR的核苷酸類型的數量及占比
2.6引物篩選與有效性驗證
2.6.1引物初篩與復篩在100對SSR引物中,初篩共有55對引物成功擴增出預期的清晰條帶,擴增成功率為 5 5 % (24對電泳結果見圖3)。經毛細管電泳復篩,發(fā)現20對引物表現出較高多態(tài)性,在有效引物中占 3 6 . 3 6 % ,其中引物NSZ-9141檢測結果見圖4。
2.6.2SSR位點群體遺傳分析有效性驗證利用湖北、湖南、廣西9個群體的85個南酸棗樣品對20對引物進行有效性驗證。表7結果顯示,共檢測
橫軸和縱軸分別表示片段大小(bp)和熒光強度;JXCY.江西崇義;GZJK.貴州江口;HNSZ.湖南桑植;YNMS.云南芒市;
GXPN.廣西平南;HBCB.湖北赤壁;AHQM.安徽祁門;CQSPB.重慶沙坪壩。
The X -axis and Y . -axisindicatesfragment size(bp)and fluorescence intensity,respectively;JXCY.Chongyi,Jiangxi;GZJK.Jiangkou, Guizhou;HNSZ.Sangzhi,Hunan;YNMS.Mangshi,Yunan;GXPN.Pingnan,Guangxi;HBCB.Chibi,Hubei;AHQM.Qimen,Anhui;
CQSPB. Shapingba,Chongqing.
到等位基因數( )為80,平均每對引物檢測到3.82個等位基因;平均有效等位基因數(
)為2.61,其值分布在1.14(NSZ-22900)至7.16(NSZ-131)之間;多樣性指數 ( I ) 分布在0.21(NSZ-22900)至2.06(NSZ-131)之間,平均值為0.98;平均觀測雜合度(
以及期望雜合度( ? ? ? ? ? )值均為0.53;多態(tài)性信息含量(PIC)在0.12(NSZ-22900)至0.92(NSZ-186)之間,平均值為0.56。其中,15個位點具有高度多態(tài)性( P I Cgt;0 . 5 ),4個位點具有中度多態(tài)性( ( 0 . 2 5
3討論
對于沒有參考基因組的非模式物種,基于轉錄組數據開發(fā)分子標記被認為是最有效的方法(Unambaetal.,2015)。本研究基于南酸棗雌雄葉片轉錄組,共獲得236659796條有效序列,N50長度為 2 4 0 9 b p ,平均長度為 ,高于同漆樹科植物芒果(Mangiferaindica)(
平均長度
)(丁雨格等,2024)。此外,也高于其他學者有關南酸棗葉片及果實的轉錄組測序結果( N 5 0 = 1 8 4 1 b p ;平均長度 = 1 2 8 7 b p (谷振軍等,2019),以及同為長江以南主要闊葉樹種的米褚(Castanopsis carlesii) ( N 5 0 = 1 4 2 7 b p ;平均長度
)(Zhongetal.,2023)和同樣果用價值較高的苦楝(Meliaazedarach)( N5 0 = 1 9 5 5 bp;平均長度 = 1 4 3 1 . 8 2 b p )(蔡金峰等,2021)的測序結果。這說明研究所獲得的南酸棗轉錄組測序質量以及組裝效果較好,為南酸棗的分子標記開發(fā)奠定良好的信息基礎。
本研究從南酸棗葉片轉錄組序列中檢測到5251個SSR標記位點,平均分布距離為 1 0 . 0 6 k b SSR發(fā)生頻率為 1 1 . 1 8 % 。本研究SSR發(fā)生頻率低于南酸棗果實及葉片轉錄組中的發(fā)生頻率 2 5 . 5 2 %
表720對多態(tài)性SSR引物序列信息
(谷振軍等,2019),而高于枇杷(Eriobotrya japonica)( 6 . 7 7 % )(鄭婷婷等,2015)和芒果( 7 . 5 7 % )(羅純等,2015)等植物,這表明不同物種之間SSR發(fā)生頻率存在差異(Zalapaetal.,2012)。不同測序組織類型選擇、基因表達量的差異、SSR位點搜索標準的不一致以及Unigenes數量、長度和序列大小的差異可能是導致這種差異的原因。不同植物的SSR位點重復基元類型各異,多數植物如楊梅(Myricarubar)(張淑文等,2019)、芒果(羅純等,2015)、白三葉(Trifoliumrepens)(張婷婷等,2023)等都以二核苷酸、三核苷酸重復為主。本研究中二核苷酸重復占比最高( 4 6 . 9 5 % ),其次為三核苷酸重復 ( 3 4 . 2 7 % ) 。這兩種重復基元所占比例高達 8 1 . 2 2 % ,與大多數物種重復基元類型相同。但是,也有植物以單核苷酸重復為主,如枸杞(Lyciumchinense)(王佳偉等,2022)、懸鈴木(Platanusacerifolia)(張思思等,2022)等。然而,由于單核苷酸自身的特殊性,大多數研究中不將其作為研究對象,因此在本研究中不考慮單核苷酸重復。
多態(tài)性是鑒定分子標記性能的重要參考指標之一。Temnykh等(2000)研究發(fā)現,SSR長度是影響其多態(tài)性的重要因素。具有高度多態(tài)性的SSR長度通常大于 2 0 b p ,中度多態(tài)性的SSR長度大多為 1 2 ~ 2 0 b p ,低度多態(tài)性的SSR長度在 以下。南酸棗SSR位點長度大多為 2 1 ~ 3 0 b p ,共有1112個,表明南酸棗的SSR位點具有高多態(tài)性潛能。本研究開發(fā)的20對引物,在9個群體中共檢測到80個等位基因,平均觀測雜合度以及平均期望雜合度均為0.53,平均多態(tài)性信息含量為0.56,其中19個位點具有中、高多態(tài)性,說明開發(fā)的SSR引物能夠滿足后續(xù)相關研究需求。通常認為,重復基元長度與選擇壓力相關,短重復基元變異速率越快,低級重復基元類型的SSR多態(tài)性高于高級重復基元類型(Zhangetal.,2005)。單堿基、二堿基和三堿基等低級重復基元通常具有較長的進化時間和較高的變異頻率(陳亮等,2008)。除單核苷酸外,南酸棗主要以二核苷酸重復為主,表明其具有相對較高的進化程度。在福建地區(qū)發(fā)現的中新世南酸棗化石,經研究后發(fā)現其在我國華南地區(qū)可能自遠古時代就一直存在至今,具有悠久的演變歷史(Wangetal.,2020)。南酸棗在此過程中保持一定進化速率的同時,表現出對環(huán)境較高的適應性,可能與南酸棗較高的多態(tài)性特性有關。
4結論
南酸棗轉錄組數據的SSR發(fā)生頻率為1 1 . 1 8 % ,低級重復基元通常具有較長的進化時間和較高的變異頻率,主要以二核苷酸、三核苷酸重復為主。20對引物經多態(tài)性驗證,共檢測到80個等位基因,平均多態(tài)性信息含量為0.56。表明這20對引物可有效用于后續(xù)南酸棗遺傳多樣性評價、性別分子輔助育種、指紋圖譜構建以及核心種質構建等的相關研究中。
參考文獻:
CAI JF,YANG XM,YUWW,etal.,2021.Development ofSSR molecular markers based on transcriptome sequencing ofMeliaazedarach[J].ScientiaSilvaeSinicae,57(6):85-92.
蔡金峰,楊曉明,郁萬文,等,2021.基于苦楝轉錄組測序的SSR分子標記開發(fā)[J].林業(yè)科學,57(6):85-92.]
CHENL,YUFL,YAO MZ,et al.,2OO8.Preparation of theUPOV guidelines for the conduct of tests for distinctness,uniformity andstability teaplant[J].ScientiaAgricultura Sinica,41(8):2400-2406.
陳亮,虞富蓮,姚明哲,等,2008.國際植物新品種保護聯盟茶樹新品種特異性、一致性、穩(wěn)定性測試指南的制訂[J].中國農業(yè)科學,41(8):2400-2406.]
DING YG,HOU Q,ZHOU L,et al.,2024.Transcriptomeanalysis of the effects of foliar water application on the naptime of mango leaves[J].Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica,44(7):1094-1104.
丁雨格,侯琪,周玲,等,2024.葉面噴水影響芒果葉片“午休\"的轉錄組分析[J].西北植物學報,44(7):1094-1104.]
Editorial Committee of Flora of China,Chinese AcademyofSciences,1980.Flora Reipublicae PopularisSinicae:Vol.45,PartI[M].Beijing:Science Press:86.[中國科學院中國植物志編輯委員會,1980.中國植物志:第四十五卷,第一分冊[M].北京:科學出版社:86.]
GAOY,BA YF,LI HY,et al.,2021.Changes of color andtexture of Choerospondias axillaris fruit at different storagetemperatures[J].Non-wood Forest Research,39(4):239-245.[高陽,巴元富,李宏宇,等,2021.不同貯藏溫度條件下南酸棗果實色澤和質地的變化[J].經濟林研究,39(4) : 239-245.]
GRABHERR MG,HAASBJ,YASSOURM,et al.,2O11.Full-length transcriptome assembly from RNA-Seq data without areference genome[J].Nature Biotechnology,29(7):644.
GU ZJ,YANG CX,DING W,et al.,2O19.CharacterizationanalysisofSSR sequencesin thetranscriptomeofChoerospondiasaxillarisanditsmolecularmarkerdevelopment[J].South China Forestry Science,47(3):12-15.
谷振軍,楊春霞,丁偉,等,2019.南酸棗轉錄組SSR序列特征分析及其分子標記開發(fā)[J].南方林業(yè)科學,47(3):12-15.]
GUO JH,LIU SJ,WU YH,et al.,2019.Genetic structure ofToxicodendron vernicifluum in southern Shanxi Provincebased on SSR marker[J].Molecular PlantBreeding,17(9):2950-2955.[郭晉宏,劉淑嬌,武艷虹,等,2019.基于SSR標記的山西晉南漆樹種群遺傳結構[J].分子植物育種,17(9):2950-2955.]
HUANG JM,LIF,LIUYJ,et al.,2019. Bioinformatic analysisof SSR information in Tirpitzia sinensis transcriptome [J].Jiangsu Agricultural Sciences,47(2):54-58.
黃建敏,李菲,劉云靜,等,2019.青籬柴轉錄組數據 SSR位點的生物信息學分析[J].江蘇農業(yè)科學,47(2):54-58.]
KURODA Y,KAGA A,TOMOOKA N, et al.,2006.Population genetic structure of Japanese wild soybean(Glycinesoja)based on microsatellitevariation[J].Molecular Ecology,15(4) :959-974.
LI D,WU NS,GUO CL,et al.,2020. Investigation on the pestspecies of Lapsi Choerospondias axillaris (II) : Wood-boringpests and shoot pests [J]. Biological Disaster Science,43(3):239-243.
李冬,吳南生,郭春蘭,等,2020.南酸棗主要害蟲種類的調查與防治(I):蛀干與枝梢害蟲[J].生物災害科學,43(3):239-243.]
LI JE,DONG JJ,XIE MZ,et al.,2024.Antioxidant,hypoglycemic and hypolipidemic effects of Choerospondiasaxillaris polysaccharide in vitro [J]. Food Research andDevelopment,45(3):59-66.[李景恩,董金嬌,謝美珍,等,2024.南酸棗多糖的體外抗氧化、降血糖與降血脂作用[J].食品研究與開發(fā),45(3):59-66.]
LI RX,ZHANG N,LUO XD,et al.,2023.Effects of differentlacticacid bacteria fermentation on physicochemical indexesandfunctioalomponntsofCoerospondasaxilliseveage[J].China Brewing,42(6):161-165.[李若熙,張楠,羅小丹,等,2023.不同乳酸菌發(fā)酵對南酸棗飲料理化指標及功能成分的影響[J].中國釀造,42(6):161-165.]
LIU K,MUSE SV,2005. PowerMarker:An integrated analysisenvironment for genetic marker analysis [J].Bioinformatics,21(9) :2128-2129.
LUKASHIN AV,BORODOVSKY M,1998.GeneMark.hmn:New solutions for gene finding[J]. Nucleic Acids Research,26(4) : 1107-1115.
LUO C,WU HX,YAO QS,et al.,2015.Data mining andprimer screening of simple sequence repeats in mangotranscriptome[J].Chinese Journal of Tropical Crops,36(7):1261-1266.
羅純,武紅霞,姚全勝,等,2015.芒果轉錄組中 SSR 位點信息分析與引物篩選[J].熱帶作物學報,36(7):1261-1266.]
MAGURRANAE, 1988. Ecological diversityanditsmeasurement [M]. Dordrecht: Springer:179.
MAI KL, ZHU CS,FENG LX,et al., 2O22. Early performancesof Toona sinensisand Choerospondias axillaris among diferentprovenances from northwestern Guangxi,China [J]. GuangxiForestry Science,51(2):236-240.[買凱樂,朱昌叁,馮立新,等,2022.桂西北不同種源香椿、南酸棗早期表現[J].廣西林業(yè)科學,51(2):236-240.]
PAN LQ,LI JY,LI SC,et al.,2019.Development of SSRmarkers based on transcriptome of Camellia japonica andanalysisof geneticrelationship[J].Journal of BeijingForestry University,41(7):111-120.
潘麗芹,李紀元,李紹翠,等,2019.基于山茶轉錄組的 SSR 標記開發(fā)及親緣關系分析[J].北京林業(yè)大學學報,41(7):111-120.]
PEAKALL R, SMOUSE PE,2012.GenAIEx 6.5: geneticanalysis in Excel. Population genetic software for teachingand research — an update [J]. Bioinformatics,28(19):2537-2539.
REN Z,BAI Q,SU SC,et al.,2022.Genetic diversity analysisofPistacia chinensis bunge based on SSR markers[J].ActaBotanica Boreali-Occidentalia Sinica,42(9):1530 -1539.[任重,白倩,蘇淑釵,2022.基于SSR分子標記的中國黃連木遺傳多樣性分析[J].西北植物學報,42(9):1530-1539.]
ROZEN SG, SKALETSKY H,1999.Primer3 on the WWW forgeneral usersand forbiologistprogrammers[M]//MISENER S,KRAWETZ SA. Bioinformatics Methods andProtocols.Clifton,Paseik County,New Jersey:HumanaPress,132:365-386.
SU YJ,WEI WY,XIE A,et al.,2023.Quality standard ofChoerospondias cortex[J]. China Pharmaceuticals,32(8):73-76.[蘇永精,韋雯怡,謝澳,等,2023.南酸棗樹皮藥材質量標準定性研究[J].中國藥業(yè),32(8):73-76.]
SUN RX,2017.Genetic diversity andphylogeographyofLiquidambar formosana Hance in China [D]. Beijing:Chinese Academyof Forestry.[孫榮喜,2017.中國楓香樹遺傳多樣性及譜系地理研究[D].北京:中國林業(yè)科學研究院.]
TEMNYKH S, PARK WD,AYRES N, et al., 20OO. Mappingand genome organization of microsatellite sequence in rice(Oryza sativa L.)[J]. Theoretical and Applied Genetics,100(5) : 697-712.
UNAMBA C,AKSHAY N,SHARMA RK,2O15.Nextgeneration sequencing technologies: The doorway to theunexplored genomics of non-model plants [J]. Frontiers inPlant Science,6: 1074.
WANG JW, DUAN LY,DAI GL,et al.,2022. Exploiting andprimer design of SSR loci based on the transcriptome ofLycium Berry[J/OL]. Molecular Plant Breeding:1-19[2024-12-13]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.S.20221208.1526.003.html.[王佳偉,段林淵,戴國禮,等,2022.基于枸杞果實轉錄組SSR位點的開發(fā)與引物設計[J/OL].分子植物育種:1-19[2024-12-13 ].http://kns. cnki. net/kcms/detail/46. 1068.S.
20221208.1526.003.html.]WANG ZX,HERRERA F,SHU JW,et al.,2O2O.A newChoerospondias(Anacardiaceae)endocarp from the middlemiocene ofsoutheastChinaand itspaleoecologicalimplications[J].Review of Palaeobotany andPalynology,283: 104312.WU SQ,ZHANG JX,HONG XG,et al.,2001. Advance inmolecular marker’s technology and its application[J].Chinese High Technology Letters(4):99-103.
吳邏琦,張進興,洪旭光,等,2001.分子標記技術的進展及其應用[J].高技術通訊(4):99-103.]WU ZL,2023.Taxonomic identificationandpaleogeographicmigration of the late Miocene anacardiaceae from easternZhejiang and comparativestudyofmonsoonintensity[D].Chang'an:Chang'an University.
吳澤玲,2023.浙東晚中新世漆樹科分類鑒定與古地理遷移以及季風強度對比研究[D].長安:長安大學.]XIAOL,WU ZL,GUO LY,et al.,2022. Late Miocene leavesand endocarps of Choerospondias(Anacardiaceae)fromZhejiang,eastern China:Implications for paleogeographyand paleoclimate[J]. Biology,11(10):1399.YAN MM,DAI XG,LI SX,et al.,2011.Sequence analysisand comparison of EST-SSRs in pine,poplar and eucalyptus[J].Genomics and Applied Biology,30(1):103-109.
閻毛毛,戴曉港,李淑嫻,等,2011.松樹、楊樹及桉樹表達基因序列微衛(wèi)星比對分析[J].基因組學與應用生物學,30(1):103-109.]YANG CX,LI KQ,DING W,et al.,2018. Transcriptomeanalysis of Choerospondias axillaris based on high-throughputsequencing[J].MolecularPlant Breeding,16(6):1798-1806.
楊春霞,李康琴,丁偉,等,2018.基于高通量測序的南酸棗轉錄組分析[J].分子植物育種,16(6):1798-1806.]YANG GL,ZHONG CL,ZHANGQ,et al.,2022.Optimizationof extraction of total flavonoids from Choerospondias axillarisleaves by response surface methodology and analysis ofantioxidant activity [J].Cereals amp; Oils,35(9):133-137.[楊觀蘭,鐘朝玲,張強,等,2022.響應面優(yōu)化南酸棗葉總黃酮的提取及其抗氧化活性研究[J].糧食與油脂,35(9):133-137.]YAO YP, ZHAO L,HE WC,et al., 2021. A study on geographicvariation of Choerospondias axilaris fruit phenotype charactersandgermination[J].ActaAgriculturae UniversitatisJiangxiensis,43(5):996-1006.[堯云萍,趙蘭,何萬存,等,2021.南酸棗果實表型性狀及發(fā)芽率地理變異研究[J].學報,43(5):996-1006.]YE JS,LI WH,GONG B,et al.,2015. Establishment andoptimization of ISSR-PCR system for Choerospondias axillaris[J].South China Forestry Science,43(2):6-9.[葉金山,李萬和,龔斌,等,2015.南酸棗ISSR-PCR反應體系的建立及優(yōu)化[J].南方林業(yè)科學,43(2):6-9.]VE VMCLEN FCCIN DV 2010 D
potential suitable distribution areastor Choerospondias axillaris based on MaxEnt model[J].Acta Agriculturae UniversitatisJiangxiensis,41(3):440-446.
葉學敏,陳 伏生,孫榮喜,等,2019.基于MaxEnt模型的南酸棗潛在 適生區(qū)預測[J].學報,41(3):440-446.] ZALAPA JE, CUEVAS H, ZHU HY, et al.,2012. Using nextgeneration sequencing approaches to isolate simple sequence repeat(SSR)loci in the plant sciences[J].American Journal of Botany,99(2): 193-208. ZHANG K, ZHANG X,WANG Q, et al., 2021. The complete chloroplast genome of Choerospondias axillaris(Roxb.) B.L.Burt et A.W.Hill,an ancient and versatile plant [J].Mitochondrial DNA Part B:Resources,6(8):2400-2401. ZHANG PZ, DREISIGACKER S,MELCHINGER AE,et al.,
2005.Quantifying novel sequence variation and selective advantage in synthetic hexaploid wheats and their backcrossderived lines using SSR markers [J]. Molecular Breeding,
15(1): 1-10. ZHANGQ,LU LX,ZHENG YF,et al.,2022. Isolation, purification,and antioxidant activities of polysaccharides from Choerospondias axillaris leaves [J]. Molecules,
27(24) : 8881. ZHANG SS,YAOJ,YINQ,et al.,2022.Development and identificationofSSRmolecularmarkersbasedon transcriptome sequencing of Platanus acerifolia [J]. Molecular Plant Breeding,20(3):919-925.[張思思,姚 軍,尹秋,等,2022.基于懸鈴木轉錄組測序的 SSR分子 標記開發(fā)及鑒定[J].分子植物育種,20(3):919-925.] ZHANG SW,LIANG SM, ZHENG XL, et al., 2019. Development of genomic SSR and application in Chinese bayberry [J]. Acta Horticulturae Sinica,46(1):149 -156.
張淑文,梁森苗,鄭錫良,等,2019.楊梅基因組SSR 引物的開發(fā)與應用[J].園藝學報,46(1):149-156.] ZHANG TT, ZHANG HS, SONG KJ,et al.,2023. Analysis of SSR site characteristics of Trifolium repens transcriptome and primer development [J]. Pratacultural Science,40(9):2266-2275.
張婷婷,張鶴山,宋康杰,等,2023.白三葉 轉錄組 SSR 位點特征分析及引物開發(fā)[J].草業(yè)科學,
40(9):2266-2275.] ZHENG TT,WEI WL,YANG XH,et al.,2015. Development of SSR molecular markers based on transcriptome sequencing of Eriobotrya japonica [J]. Subtropical Plant Science,44 (4):274-278.[鄭婷婷,魏偉淋,楊向暉,等,2015.基 于枇杷轉錄組序列的 SSR分子標記引物開發(fā)[J].亞熱 帶植物科學,44(4):274-278.] ZHONG XR,XU MY,LI T,et al., 2023. Development of ESTSSRs based on the transcriptome of Castanopsis carlesii and cross-species transfer ability in other Castanopsis species [J].PLoS ONE,18(7):e288999.
(責任編輯周翠鳴)