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栽培丹参居群外转录间隔区(ETS)遗传多样性分析

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冯洁, 尹艳艳, 廖芳, 等. 栽培丹参居群外转录间隔区(ETS)遗传多样性分析[J]. 西南大学学报（自然科学版）, 2022, 44(12): 29-38. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2022.12.004
引用本文: 冯洁, 尹艳艳, 廖芳, 等. 栽培丹参居群外转录间隔区(ETS)遗传多样性分析[J]. 西南大学学报（自然科学版）, 2022, 44(12): 29-38. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2022.12.004
shu
FENG Jie, YIN Yanyan, LIAO Fang, et al. Genetic Diversity of External Transcribed Spacer(ETS) of Cultivated Salvia miltiorrhiza Populations[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2022, 44(12): 29-38. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2022.12.004
Citation: FENG Jie, YIN Yanyan, LIAO Fang, et al. Genetic Diversity of External Transcribed Spacer(ETS) of Cultivated Salvia miltiorrhiza Populations[J]. Journal of Southwest University Natural Science Edition, 2022, 44(12): 29-38. doi: 10.13718/j.cnki.xdzk.2022.12.004
shu

栽培丹参居群外转录间隔区(ETS)遗传多样性分析

  • 1.

    西南大学 农学与生物科技学院，重庆 400716

  • 2.

    天津海关动植物与食品检测中心，天津 300461

  • 3.

    重庆海关技术中心，重庆 401333

  • 基金项目: 国家重点研发计划项目(2017YFF0210303，2017YFF0210305)
详细信息
    作者简介:

    冯洁，硕士研究生，主要从事资源植物的生物化学与分子生物学研究 .

    通讯作者: 李关荣，教授

  • 中图分类号: Q949.777.6

Genetic Diversity of External Transcribed Spacer(ETS) of Cultivated Salvia miltiorrhiza Populations

  • 1.

    College of Agronomy and Biotechnology, Southwest University, Chongqing 400716, China

  • 2.

    Animal, Plant and Foodstuff Inspection Center, Tianjin Customs, Tianjin 300461, China

  • 3.

    Technology Center, Chongqing Customs, Chongqing 401333, China

  • 摘要: 为了解栽培丹参居群核糖体RNA基因外转录间隔区(ETS)的遗传多样性及其系统发育关系，该研究以征集到的国内40份栽培丹参居群为材料，采用PCR首次成功扩增了栽培丹参居群的ETS序列，利用生物信息学手段对其序列进行了分析比较. 结果表明：40个栽培丹参居群的ETS序列长度为421~433 bp，其中32个栽培丹参居群ETS序列长度为422 bp；GC含量为56.8%~62.8%，向GC方向偏斜；共有241个单核苷酸多态性(SNP)变异位点，变异率高达54.8%，有205个简约信息位点；基于ETS序列的SNP指纹可以鉴定14个栽培丹参居群. 贝叶斯分析表明：其最佳核苷酸替代模型为HKY+I. 对ETS序列的遗传多样性分析表明：栽培丹参在物种水平上存在非常丰富的遗传多样性. 中性检验显示其在p＞0.10的水平差异不具有统计学意义，符合中性进化模型. 基于ETS序列的系统进化树表明：40个栽培丹参居群聚类在2个系支上，其中最大似然法(ML)和邻近连接法(NJ)聚类结果一致，较最大简约法更适合丹参ETS聚类分析.
    Abstract: To understand the genetic diversity and phylogenetic relationship of the cultivated Salvia miltiorrhiza (Danshen) populations based on the external transcribed spacer (ETS) of the rRNA genes, 40 cultivated Danshen populations were collected in China as studying materials. The ETS sequences were successfully amplified by PCR for the first time. Obtained sequences were comparatively analyzed by bioinformatic means. Results showed that the aligned total length of the ETS was 421~433 bp with the majority(32 populations) being 422 bp. GC contents were 56.8%~62.8%, which deviated to higher GC content. There were 241 single nucleotide polymorphism (SNP) sites, with a variation rate as high as 54.8%, among which 205 was parsimony-informative (PI) sites. The SNP fingerprints based on the ETS sequences can identify 14 cultivated Danshen populations. Bayesian analysis showed that the best nucleotide substitution model for ETS of Danshen was HKY+I. Genetic diversity analysis of the ETS sequences showed that the cultivated Danshen populations are rich in genetic diversity at the species level. Neutral test results showed that the ETS sequences were not significant at the level of p > 0.10, which is in accordance with the neutral evolution model. The phylogenetic trees based on the ETS sequences indicated that the 40 populations were clustered in two clades. The phylogenetic clustering patterns constructed by both Neighbor-joining (NJ) and Maximum Likelihood (ML) were almost identical, more suitable for the analysis of Danshen ETS than by Maximum Parsimony (MP).
  • 加载中

  • 图 1  不同栽培丹参居群ETS扩增产物的琼脂糖凝胶电泳

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    图 2  不同栽培丹参居群ETS相似(A)、一致(B)及共有位点(C)分数

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    图 3  栽培丹参居群ETS序列核苷酸置换频率

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    图 4  基于丹参ETS序列的系统树

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    表 1  本研究使用的丹参材料

    编号 地区 居群代码 来源 编号 地区 居群代码 来源
    01 重庆 V-CQ-V-2 恒大种业 21 内蒙 R-NM-V-2 恒大种业
    02 甘肃陇西 V-GSLX-V-2 丰鸿种业 22 湖南长沙 R-HNCS-V-2 恒大种业
    03 北京 V-BJ-V-2 丰鸿种业 23 河北安国 R-HBAG-V-2 丰鸿种业
    04 江苏 V-JS-V-1 通达种业 24 广东 B-GD-V-1 通达种业
    05 吉林长春 V-JLCC-V-2 恒大种业 25 江苏 B-JS-V-1 通达种业
    06 四川 V-SC-V-1 通达种业 26 四川中江 B-SCZJ-V-2 恒大种业
    07 云南丽江 V-YNLJ-V-2 恒大种业 27 山东 B-SD-V-1 通达种业
    08 贵州遵义 V-GZZY-V-2 恒大种业 28 安徽全椒 B-AHQJ-V-2 恒大种业
    09 河北安国 V-HBAG-V-2 丰鸿种业 29 四川 B-SC-V-1 通达种业
    10 广东 V-GD-V-2 恒大种业 30 四川红原 W-SCHY-W-2 自我征集
    11 江西吉安 V-JXJA-V-2 恒大种业 31 陕西西安 W-SXXA-bV-2 恒大种业
    12 贵州 V-GZ-V-1 通达种业 32 江苏 W-JS-V-1 通达种业
    13 山东 V-SD-V-1 通达种业 33 四川 W-SC-V-1 通达种业
    14 江苏沭阳 V-JSSY-V-2 恒大种业 34 福建罗源 W-FJLY-V-2 恒大种业
    15 广东 V-GD-V-1 通达种业 35 河北荆门 W-HBJM-V-2 恒大种业
    16 湖南永州 V-HNYZ-bV-2 自我征集 36 辽宁沈阳 W-LNSY-V-2 恒大种业
    17 山东莒县 R-SDJX-V-2 恒大种业 37 云南丽江 W-YNLJ-V-2 恒大种业
    18 广西 R-GX-V-2 恒大种业 38 贵州 W-GZ-V-1 通达种业
    19 河南方城 R-HNFC-V-2 恒大种业 39 山东 W-SD-V-1 通达种业
    20 甘肃酒泉 R-GSJQ-V-2 恒大种业 40 广东 W-GD-V-1 通达种业
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    表 2  丹参ETS序列的基础数据

    编号 居群代码 长度*/
    bp    		 GC†/
    %    		 收录号 编号 居群代码 长度*/
    bp    		 GC†/
    %    		 收录号
    01 V-HBAG-V-2 422/454 62.5 MW699307 21 B-SCZJ-V-2 422 /457 62.5 MW699327
    02 V-CQ-V-2 422/457 62.5 MW699308 22 B-SD-V-1 423 /469 60.1 MW699328
    03 V-JXJA-V-2 422 /470 59.7 MW699309 23 R-HBAG-V-2 422 /455 62.5 MW699329
    04 V-JLCC-V-2 422 /455 62.5 MW699310 24 R-HNFC-V-2 422 /455 62.5 MW699330
    05 V-JSSY-V-2 422 /455 62.5 MW699311 25 R-SDJX-V-2 422 /459 62.5 MW699331
    06 V-GZ-V-1 422 /456 62.5 MW699312 26 R-GX-V-2 422 /455 62.5 MW699332
    07 V-GD-V-1 422 /454 62.5 MW699313 27 R-NM-V-2 422 /457 62.5 MW699333
    08 V-GD-V-2 422 /457 62.5 MW699314 28 R-HNCS-V-2 422 /455 62.5 MW699334
    09 V-GSLX-V-2 422 /457 63.0 MW699315 29 R-GSJQ-V-2 422 /455 62.5 MW699335
    10 V-BJ-V-2 422 /456 62.5 MW699316 30 W-SCHY-W-2 423 /457 61.5 MW699336
    11 V-YNLJ-V-2 422 /455 62.5 MW699317 31 W-SXXA-bV-2 422 /458 62.5 MW699337
    12 V-GZZY-V-2 422 /457 62.5 MW699318 32 W-LNSY-V-2 422 /445 62.5 MW699338
    13 V-SC-V-1 422 /466 61.8 MW699319 33 W-FJLY-V-2 422 /443 62.5 MW699339
    14 V-SD-V-1 422 /466 58.1 MW699320 34 W-GZ-V-1 431 /466 57.6 MW699340
    15 V-JS-V-1 422 /466 62.1 MW699321 35 W-SD-V-1 421 /455 60.4 MW699341
    16 V-HNYZ-bV-2 422 /457 62.5 MW699322 36 W-JS-V-1 433 /457 56.8 MW699342
    17 B-SC-V-1 422 /458 62.5 MW699323 37 W-SC-V-1 422 /457 62.5 MW699343
    18 B-AHQJ-V-2 422 /457 62.5 MW699324 38 W-GD-V-1 431 /470 56.9 MW699344
    19 B-GD-V-1 421 /473 61.1 MW699325 39 W-HBJM-V-2 422 /457 62.8 MW699345
    20 B-JS-V-1 433 /467 56.8 MW699326 40 W-YNLJ-V-2 422 /458 62.3 MW699346
    注：*比对序列/扩增产物序列长度；†比对序列含量.
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    表 3  栽培丹参居群ETS序列核苷酸变异位点统计分析

    居群代码 变异位点数 转换位点数 颠换位点数 插入位点数 缺失位点数
    W-GZ-V-1 145 71 57 13 4
    V-SD-V-1 140 44 94 1 1
    W-GD-V-1 126 66 43 13 4
    W-JS-V-1 124 64 45 2 13
    B-JS-V-1 124 64 45 2 13
    B-SD-V-1 108 29 78 1 0
    W-SD-V-1 51 14 36 0 1
    B-GD-V-1 39 10 28 0 1
    V-JXJA-V-2 27 5 20 1 1
    W-SCHY-W-2 10 3 6 1 0
    V-SC-V-1 8 1 7 0 0
    V-GD-V-1 4 2 2 0 0
    V-JS-V-1 4 2 2 0 0
    W-YNLJ-V-2 3 1 2 0 0
    V-GSLX-V-2 2 0 0 0 0
    W-HBJM-V-2 1 0 1 0 0
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    表 4  栽培丹参居群间ETS序列的遗传距离

    居群编号 C24 V-JXJA-
    V-2    		 V-GD-
    V-1    		 V-GSLX-
    V-2    		 V-SC-
    V-1    		 V-SD-
    V-1    		 V-JS-
    V-1    		 B-GD-
    V-1    		 B-JS-
    V-1    		 B-SD-
    V-1    		 W-SCHY-
    W-2    		 W-GZ-
    V-1    		 W-SD-
    V-1    		 W-JS-
    V-1    		 W-GD-
    V-1    		 W-HBJM-
    V-2    		 W-YNLJ-
    V-2
    C24 0.012 0.005 0.003 0.007 0.111 0.005 0.018 0.105 0.128 0.007 0.106 0.022 0.105 0.100 0.002 0.004
    V-JXJA-V-2 0.054 0.013 0.013 0.009 0.108 0.013 0.013 0.114 0.125 0.014 0.106 0.027 0.114 0.106 0.012 0.013
    V-GD-V-1 0.010 0.060 0.003 0.009 0.109 0.007 0.018 0.104 0.126 0.007 0.105 0.022 0.104 0.100 0.004 0.006
    V-GSLX-V-2 0.005 0.060 0.005 0.008 0.110 0.006 0.018 0.105 0.127 0.006 0.106 0.022 0.105 0.100 0.002 0.005
    V-SC-V-1 0.020 0.033 0.030 0.025 0.109 0.008 0.015 0.115 0.126 0.010 0.110 0.022 0.115 0.110 0.008 0.008
    V-SD-V-1 0.486 0.482 0.487 0.492 0.483 0.111 0.104 0.093 0.020 0.108 0.057 0.114 0.093 0.080 0.110 0.111
    V-JS-V-1 0.010 0.060 0.020 0.015 0.025 0.495 0.017 0.104 0.128 0.008 0.105 0.021 0.104 0.100 0.006 0.005
    B-GD-V-1 0.102 0.065 0.107 0.107 0.079 0.471 0.096 0.129 0.122 0.020 0.114 0.030 0.129 0.121 0.018 0.018
    B-JS-V-1 0.500 0.518 0.491 0.496 0.523 0.402 0.520 0.600 0.129 0.105 0.018 0.146 0.000 0.007 0.105 0.105
    B-SD-V-1 0.506 0.517 0.507 0.512 0.507 0.107 0.515 0.499 0.532 0.126 0.094 0.128 0.129 0.119 0.128 0.128
    W-SCHY-W-2 0.020 0.076 0.020 0.015 0.041 0.487 0.030 0.125 0.492 0.511 0.106 0.022 0.105 0.100 0.006 0.008
    W-GZ-V-1 0.490 0.491 0.481 0.486 0.502 0.287 0.509 0.548 0.096 0.408 0.482 0.130 0.018 0.015 0.106 0.106
    W-SD-V-1 0.131 0.168 0.140 0.134 0.131 0.499 0.122 0.174 0.648 0.514 0.134 0.599 0.146 0.134 0.022 0.021
    W-JS-V-1 0.500 0.518 0.491 0.496 0.523 0.402 0.520 0.600 0.000 0.532 0.492 0.096 0.648 0.007 0.105 0.105
    W-GD-V-1 0.481 0.493 0.472 0.477 0.504 0.371 0.500 0.572 0.018 0.506 0.473 0.076 0.613 0.018 0.100 0.100
    W-HBJM-V-2 0.002 0.057 0.007 0.002 0.023 0.487 0.012 0.105 0.501 0.507 0.018 0.491 0.131 0.501 0.482 0.005
    W-YNLJ-V-2 0.007 0.062 0.018 0.012 0.028 0.486 0.010 0.102 0.515 0.506 0.028 0.500 0.122 0.515 0.496 0.010
    注：C24为没有核苷酸变异位点的24个居群；标准误差估计值显示在对角线上方.
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-11-01
  • 刊出日期:  2022-12-20

栽培丹参居群外转录间隔区(ETS)遗传多样性分析

    通讯作者: 李关荣，教授
    作者简介: 冯洁，硕士研究生，主要从事资源植物的生物化学与分子生物学研究
  • 1. 西南大学 农学与生物科技学院，重庆 400716
  • 2. 天津海关动植物与食品检测中心，天津 300461
  • 3. 重庆海关技术中心，重庆 401333
  • 收稿日期:  2021-11-01
基金项目:  国家重点研发计划项目(2017YFF0210303，2017YFF0210305)

摘要: 为了解栽培丹参居群核糖体RNA基因外转录间隔区(ETS)的遗传多样性及其系统发育关系，该研究以征集到的国内40份栽培丹参居群为材料，采用PCR首次成功扩增了栽培丹参居群的ETS序列，利用生物信息学手段对其序列进行了分析比较. 结果表明：40个栽培丹参居群的ETS序列长度为421~433 bp，其中32个栽培丹参居群ETS序列长度为422 bp；GC含量为56.8%~62.8%，向GC方向偏斜；共有241个单核苷酸多态性(SNP)变异位点，变异率高达54.8%，有205个简约信息位点；基于ETS序列的SNP指纹可以鉴定14个栽培丹参居群. 贝叶斯分析表明：其最佳核苷酸替代模型为HKY+I. 对ETS序列的遗传多样性分析表明：栽培丹参在物种水平上存在非常丰富的遗传多样性. 中性检验显示其在p＞0.10的水平差异不具有统计学意义，符合中性进化模型. 基于ETS序列的系统进化树表明：40个栽培丹参居群聚类在2个系支上，其中最大似然法(ML)和邻近连接法(NJ)聚类结果一致，较最大简约法更适合丹参ETS聚类分析.

English Abstract

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  • 开放科学(资源服务)标志码(OSID):

  • 中药丹参Salvia miltiorrhiza为唇形科鼠尾草属多年生草本植物，其根茎可入药；在中国、日本、美国和欧洲，丹参已广泛用于治疗血管疾病，包括动脉粥样硬化、高血压、高血脂和中风等[1-2]. 近些年的研究表明，丹参还具有其他多种药理活性，如抗氧化、神经保护、抗纤维化、抗炎、抗肿瘤等，其临床应用为患者护理和人体健康做出了重要贡献[3]. 丹参原产于中国，在韩国、越南、澳大利亚等国家也被广泛种植[4]. 国内丹参的主要产区有河南、山东、陕西、山西、湖北、安徽、四川等地[5].

    遗传多样性作为生物多样性的核心部分，是长期进化的产物，对丹参药材的利用具有重要意义，也是药用植物适应生存和进化的前提. 植物各种高产、抗病、抗逆等优良性状基因以及控制有效成分代谢途径的基因构成了其基因水平上的多样性，这些遗传多样性为我们收集、保存、利用、评价植物资源提供了依据；因此遗传多样性是中药丹参种质鉴定、资源利用、引种栽培、资源保护的基础[6]. 目前，采用的丹参种源鉴定方法主要有来源鉴定法、性状鉴定法、理化鉴定法和生物鉴定法[7]. 有学者研究了12种丹参的性状、显微特征、理化鉴别特征，并通过化学成分定性定量及药理实验比较分析，评估了丹参种质的质量[8].

    DNA标记是研究植物遗传多样性的有力工具[9]，主要有叶绿体和核基因标记. 学者们曾采用随机扩增多态性DNA[10-11]、AFLP(扩增片段长度多态性)[12-13]、ISSR(简单重复序列间扩增标记)[14]、叶绿体基因SSR(简单重复序列标记)[15]、EST-SSR(基于表达序列标签开发微卫星标记)[16]对丹参遗传多样性进行了研究. 高等植物细胞核核糖体DNA(Nuclear Ribosomal DNA，nrDNA)是高度重复的串联序列单元，包括1个单元段，1个操纵子，以及由外转录间隔区(External Transcribed Spacer，ETS)、非转录间隔区(Non-Transcribed Spacer，NTS)、18SrDNA、内转录间隔区1(Internal Transcribed Spacer，ITS1)、5.8SrDNA、内转录间隔区2(ITS2) 和28SrDNA组成的串联重复序列[17].

    nrDNA的非编码区为高变区，受选择压小，序列差异主要表现在该区上，在近缘类群间的系统学、杂交及居群进化研究上具有一定的应用潜力[18]. ETS重复序列较少，进化较快，并且具有很高的多态性和可变性，在遗传变异、分类及系统发育研究中具有重要的应用价值. 采用ETS序列对粟的起源与传播进行研究表明，该区能很好地检测种内及种间多态性[19]. 药水苏核外转录间隔区(ETS)的分析表明，所有斯堪的纳维亚种群都有一个自发的起源，这些种群由该物种基因定义明确的亚群组成，与来自北欧大陆邻近地区的其他自发种群关系最密切[20]. Thell等[21]根据地理位置、分类学和遗传采样，基于包括ETS的6种DNA分子标记研究，重建了东亚鼠尾草的系统关系.

    丹参作为我国传统的大宗药材之一，在临床上发挥着越来越重要的作用. 目前，还未见有栽培丹参居群ETS序列的遗传多样性报道. 为了解不同栽培丹参居群的ETS序列遗传多样性，为栽培丹参资源快速鉴定奠定基础，本研究对40个栽培丹参居群的ETS序列进行了PCR扩增、序列比对及系统发育树构建，探明了不同栽培丹参居群间的系统发育关系.

1.   材料与方法

    1.1.   试验材料

  • 试验材料为来自国内不同地区的40种栽培丹参居群(表 1). 本实验室前期对种子形状、大小、田间栽培或盆钵培育植物的叶片、花形、花色、收获种子等农艺性状进行了鉴定，确认均为丹参材料.

    • 1.2.   试验方法

    1.2.1.   基因组总DNA提取

  • 采用十六烷基三甲基溴化铵(Cetyltrimethyl Ammonium Bromide，CTAB)法提取丹参基因组总DNA[22]，经1%琼脂糖凝胶电泳确定其纯度，提取的DNA样品置于-20 ℃冰箱中保存.

    • 1.2.2.   PCR扩增

  • 采用上游引物F(5′-ATAGAGCGCGTGAGTGGTG-3′)和下游引物R(5′-GACAAGCATATGACTGGATCAA-3′)[23]对丹参不同栽培居群的ETS序列进行PCR扩增. PCR扩增体系为25 μL：2×SanTaq PCR Mix 11 μL，F和R (10 μmol/L) 各1 μL，DNA模板1 μL，ddH2O 11 μL. PCR扩增程序：94 ℃预变性5 min，94 ℃ 30 s，55 ℃ 30 s，72 ℃ 30 s，35个循环，72 ℃延伸10 min. PCR产物经1%琼脂糖凝胶电泳检测.

    • 1.2.3.   PCR产物测序

  • 以回收、纯化的PCR产物为测序反应模板，通用引物为测序引物，由四川成都生工生物技术有限公司进行测序.

    • 1.2.4.   序列数据处理

  • 在美国国家生物技术信息中心(National Center of Biotechnology Information，NCBI)网站上将测得序列进行BLAST同源比对确认后，使用BioEdit 7.09[24]和Vector NTI Advance 11.5.3[25]软件对40个栽培丹参居群的ETS序列和GenBank中已登录的丹参ETS序列(MG824345.1)进行比对，使用分子进化遗传分析软件MEGA 7.0进行分析及系统发育树的构建[26]，使用DNASP v5进行多态性位点、遗传多样性指数和中性检测分析[27].

2.   结果与分析

    2.1.   不同栽培丹参居群ETS序列的PCR扩增

  • 以丹参基因组总DNA为模板，对其ETS序列进行PCR扩增，产物经1%琼脂糖凝胶电泳检测. 结果显示，ETS扩增产物均为500 bp左右的单带，条带清晰，特异性好(图 1).

    • 2.2.   丹参ETS序列特征

  • 获得的40份丹参材料的ETS序列经比对整理后，提交GenBank获得了相应的收录号(表 2). 40个栽培丹参居群的ETS序列长为421~433 bp，GC含量为56.8%~62.8%，向GC方向偏斜. 其中，居群B-GD-V-1和W-SD-V-1的长度为421 bp，居群B-SD-V-1和W-SCHY-W-2的长度为423 bp，居群W-GZ-V-1和W-GD-V-1的长度为431 bp，居群B-JS-V-1和W-JS-V-1的长度为433 bp，其余32个栽培丹参居群ETS序列长度为422 bp；GC含量最高的是居群V-GSLX-V-2，含量最低的是居群B-JS-V-1和W-JS-V-1，其余栽培丹参居群GC含量在56.8%~62.8%范围内有细微差异(表 2).

    • 2.3.   不同栽培丹参居群ETS序列的核苷酸变异分析

  • 通过对40个栽培丹参居群ETS序列进行排序，经Vector NTI Advance 11.5.3软件比对及人工整理，结果显示：40个栽培丹参居群ETS序列的相似度为95.5%，一致性为41.0%(图 2). 存在241个SNP变异位点，变异率高达54.8%；有205个简约信息位点，变异位点丰富.

    丹参ETS序列中16个居群有核苷酸变异位点，其余24个居群没有核苷酸变异. 变异位点丰富(100个以上)的居群有W-GZ-V-1，V-SD-V-1W，W-GD-V-1，B-JS-V-1，W-JS-V-1和B-SD-V-1；变异位点数中等(10~100个)的居群有W-SD-V-1，B-GD-V-1，V-JXJA-V-2和W-SCHY-W-2；变异位点较少(低于10个)的居群有V-SC-V-1，V-GD-V-1，V-JS-V-1，W-YNLJ-V-2，V-GSLX-V-2和W-HBJM-V-2(表 3).

    通过MEGA软件找到ETS序列的24个核苷酸替代模型，分别为HKY+I，HKY+G，T92+I，HKY，HKY+G+I，TN93+I，T92+G，TN93，T92，TN93+G，T92+G+I，TN93+G+I，JC+G，JC+I，K2+G，K2+I，JC，JC+G+I，K2，K2+G+I，GTR+I，GTR+G，GTR和GTR+G+I. 根据贝叶斯准则(Bayesian Information Criterion，BIC)，其中HKY+I模型的BIC分数最低，为ETS序列的最佳替代模型. 栽培丹参居群ETS序列转换率和颠换率分别为40.1%和59.9%，其转换率低于颠换率(图 3).

    • 2.4.   遗传多样性分析

  • 通过DNASP软件，对40个栽培丹参居群的遗传多样性进行分析获得16种单倍型，单倍型多样性指数(Haplotype Diversity，Hd)为0.640，核苷酸多样性指数(Nucleotide Diversity Index，π)为0.112，单倍型多样性方差(Variance of Haplotype Diversity，Vh)为0.008，单倍型多样性标准差(Standard Deviation of Haplotype Diversity，Sh)为0.089. 中性检验表明ETS序列在p＞10%水平上均不具有统计学意义，符合中性进化模型.

    • 2.5.   遗传距离分析

  • 利用最大似然法对ETS序列的遗传距离进行估算. 结果表明：在标准误估计值为0.052的情况下，40个栽培丹参居群的总平均遗传距离为0.151. 24个没有核苷酸变异位点的居群用C24表示. 16个具有SNP指纹的栽培丹参居群及其之间的遗传距离表明：居群W-SD-V-1与居群B-JS-V-1和W-JS-V-1的遗传距离最大，达到0.648，说明居群W-SD-V-1与居群B-JS-V-1和W-JS-V-1的亲缘关系较远，居群间遗传多样性高；而居群W-JS-V-1与B-JS-V-1的遗传距离最小，数值为0，说明两个居群间的亲缘关系较近，居群间遗传多样性低(表 4).

    • 2.6.   基于丹参ETS序列的系统发育关系

  • 根据获得的栽培丹参居群ETS序列，以GenBank下载的湖北鼠尾草ETS序列(MG824345.1)为外群，用邻接法(NJ)、最大似然法(ML)和最大简约法(MP)3种方法构建系统进化树，考察其系统发育关系. 结果表明：3种进化树的拓扑结构大致相同. 最大似然法和邻近连接法构建的进化树显示，40个栽培丹参居群聚类在2个系支上，相同的24个居群聚类在一个系支上，另外相同的、具有变异位点的16个居群(表 3)聚类在另一系支上(图 4A，B)；而最大简约法构建的进化树显示，40个栽培丹参居群聚在2个系支上，27个居群聚类在一个系支上，另外13个居群聚类在另一系支上(图 4C). 可见，最大似然法和邻近连接法更适合丹参ETS聚类分析.

3.   结论与讨论

  • ETS序列进化较快且具有较高的多态性和可变性，在遗传变异、分类及系统发育研究中有着重要的用途. 由于ETS序列难以找到合适的通用引物扩增整个区域，所以在系统学研究中的例子比较少[28]. 本研究采用应用于辣椒的ETS引物[23]首次成功扩增了丹参的ETS序列，其长度为421~433 bp，GC含量为56.8%~62.8%；发现40个栽培丹参居群的ETS序列共有241个SNP变异位点，变异率高达54.8%，有205个简约信息位点，与同属唇形科植物的ETS研究结果相似[29-30]；还发现基于ETS序列的SNP指纹可鉴定14个栽培丹参居群，但不足以区别所有栽培丹参居群，因此笔者认为准确可靠的分子鉴定可能依赖于从多种DNA分子标记上寻找可靠的复合分子标记.

    本研究通过MEGA软件找到ETS序列的最佳核苷酸替代模型为HKY+I，发现核苷酸转换率(40.1%)低于颠换率(59.9%)，而相对较高的核苷酸置换率说明丹参种间和种内具有较高的遗传变异性[31]；丹参ETS序列的单倍体多样性指数Hd为0.64(＞0.5)，表明栽培丹参的遗传资源丰富，这与基于EST-SSR标记的丹参遗传多样性研究结果一致[16]. 中性检验结果表明ETS序列在p＞10%的水平不具有统计学意义，符合中性进化模型，表明栽培丹参居群近期并没有发生扩张现象.

    基于ETS序列的最大似然法、邻近连接法和最大简约法聚类结果表明，40个栽培丹参居群聚类在两个系支上，3种进化树的拓扑结构大致相同，最大似然法和邻近连接法聚类结果一致，更适合丹参ETS聚类分析. 研究结果为进一步的栽培丹参分子系统学研究奠定了基础.

参考文献 (31)

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