利用ISSR分子標記分析辣椒種質資源遺傳多樣性

劉君　李東　曾林

摘要：運用ISSR標記對8種辣椒進行了遺傳多樣性的研究。用30條ISSR引物進行篩選，有21條可擴增出清晰可辨條帶，而這21條引物在8種材料中共擴增出382個條帶，其中270個條帶（70.6%）表現出多態性；根據Nei和Li等的遺傳相似系數（GS）和遺傳距離（GD）對8種材料進行分析，結合SPSS 16.0分析軟件進行聚類，構建其遺傳相關聚類圖譜。

關鍵詞：辣椒；ISSR；分子標記；遺傳多樣性

中圖分類號： S641.303.2 文獻標志碼： A 文章編號：1002-1302（2016）07-0080-03

辣椒（Capsicum annuum）別名番椒，于明末清初傳入我國，至今已有300多年的栽培歷史[1]。我國辣椒種植面積有33萬～40萬hm2，主要分布為福建的小米椒、四川的朝天椒、江南的羊角椒、河南的櫻椒、山東的大紅椒等。作為在食品烹飪加工中不可缺少的佐料佳品，其味辛香，性溫熱，有刺激性，同時兼具很高的營養價值，是人們喜愛的蔬菜和調味品，每年產量和經濟效益穩居蔬菜作物之首[2-3]。

在真核生物基因組中散步著大量的簡單串聯重復序列（simple sequence repeat，SSR）[4]。SSR通常為1～4個堿基組成的4～10個或者更多個串聯重復單元。簡單序列重復區間擴增多態性（inter-simple sequence repeat，ISSR）[5]是在SSR基礎上發展起來的一種新的標記技術。其基本原理是在SSR序列的5′或3′端加1～4個錨定堿基，并以此為引物對兩側具有反向排列SSR的一段基因組DNA序列進行擴增。ISSR 是一種快速、可靠的標記技術，具有更好的穩定性和重復性，在植物領域中已經廣泛用于重要的農作物如水稻[6]、小麥[7]和棉花[8]等的品系鑒定、遺傳作圖、基因定位及遺傳多樣性分析等研究中。當前，ISSR標記亦存在一些缺點，限制了其在某些方面的應用，目前ISSR標記技術主要應用在植物方面，而在動物方面的應用鮮有報道。辣椒以其獨特的蔬菜和調味品地位越來越受到人們的關注，本研究采用ISSR分子標記對不同來源的8個辣椒種子的遺傳多樣性進行了系統分析。

1 材料和方法

1.1 材料處理

1.1.1 材料 本試驗8種辣椒材料及編號見表1。脫氧核苷三磷酸（dNTP，2.5 mmol/L）、Taq DNA聚合酶（5 U/μL）；PCR引物序列見表2。

1.1.2 儀器與設備 PCR擴增儀：Eppendorf AG22331 Hamburg；電泳儀：nYY-12型電腦三恒多用電泳儀；凝膠成像系統：TANON-200。

1.1.3 材料處理 8種辣椒種子在實驗室培養成幼苗，取其幼苗在-80 ℃的冰箱中冷凍24 h后，取出研磨成粉末后立即裝入1.5 mL離心管中。

1.2 方法

1.2.1 DNA提取與檢測 使用改良的CTAB法提取辣椒基因組DNA；采用瓊脂糖凝膠電泳法檢測辣椒DNA的完整性。

1.2.2 ISSR-PCR擴增體系 PCR反應在基因擴增儀中進行。PCR反應體系為25 μL，反應體系如表3。PCR擴增條件為：95 ℃ 5 min；94 ℃ 30 s，退火（溫度由引物決定）30 s，72 ℃ 60 s，40個循環；72 ℃ 10 min。

1.2.3 ISSR產物的檢測 擴增產物在3%的瓊脂糖凝膠中電泳，然后采用凝膠成像系統拍照保存。

1.2.4 數據分析 統計條帶的有無，強帶和可重復出現的弱帶記為有，否則為無。采用Nei和Li等的計算法GS=2Nij/（Ni+Nj）和GD=-lnGS，來計算兩兩材料間的相似性系數（GS）和相似距離（GD），其中Nij為材料i和j共有的條帶數，Ni和Nj分別為材料i和j各自的條帶數。利用SPSS 16.0分析軟件進行聚類，構建遺傳相關聚類圖譜。

2 結果與分析

2.1 辣椒DNA質量和完整性

通過改良的CTAB法提取8種辣椒幼苗的基因組DNA，瓊脂糖凝膠電泳檢測結果如圖1所示，提取的DNA條帶明亮完整，無拖尾現象。說明提取出的DNA中蛋白質和多糖的污染少，提取的基因組DNA質量可以滿足ISSR分析的要求。

2.2 引物的擴增效果

如表4所示，30個ISSR引物對8個辣椒的多態性分析結果表明：除ISSR-01、ISSR-02、ISSR-03、ISSR-23、ISSR-25、ISSR-26、ISSR-27、ISSR-29外，有21個ISSR引物可獲得穩定的多態性條帶。21個引物共擴增出382個條帶（圖2），片段大小為250～2 000 bp，各個引物擴增的條帶數為1～8個，多態性條帶為270個，平均多態率為70.7%。

2.3 不同試驗材料間的遺傳相似系數

以引物ISSR-15為代表，說明不同材料之間的遺傳相似系數。表5是引物ISSR-15的擴增條帶數，表6是辣椒分子標記遺傳多樣性條帶數。通過表5和表6可得出兩兩辣椒品種之間的遺傳相似系數以及遺傳距離。表7為兩兩辣椒品種之間的遺傳相似系數比較。表8為兩兩辣椒間的遺傳距離比較。

用引物ISSR-15進行擴增，得出8種材料在引物 ISSR-15中的擴增條帶數為40條。而8種材料兩兩之間進行成對比較共得到29個GS值，并且兩者之間的遺傳相似系數變化范圍為0.55～0.91，平均遺傳相似系數為0.806，平均遺傳距離為0.227。ISSR-15引物對2個辣椒品種間遺傳相似系數之間的差異不大，利用兩兩品種遺傳相似系數越大、品種親緣關系越近的原理，8個辣椒品種間的遺傳相似系數變化范圍為0.55～0.91。

2.4 聚類分析

根據8個辣椒DNA在引物ISSR-15的遺傳相似系數進行聚類，結果如圖3所示。再根據表5可將8個辣椒品種分為3類：第1類為2011-4、新9A、細線，3個辣椒兩兩遺傳相似系數為0.91，因此三者之間的親緣關系最近；第2類為郭228、261A、色2011-2，親緣關系較近；第3類為豐三A、萬一，遺傳相似系數為0.55，親緣關系較遠。

3 結論

利用ISSR分子標記分析辣椒種質資源遺傳多樣性研究，

用30條ISSR引物進行篩選，有21條可擴增出清晰可辨條帶，而這21條引物在8種材料中共擴增出382個條帶，其中270個條帶（70.6%）表現出多態性；另外，以引物ISSR-15為例，分析8個辣椒品種間的親緣關系，可將8個辣椒品種分為3類：第1類為2011-4、新9A、細線，3個辣椒兩兩遺傳相似系數為0.91，三者之間的親緣關系最近；第2類為郭228、261A、色2011-2，親緣關系較近；第3類為豐三A、萬一，遺傳相似系數為0.55，親緣關系較遠。因此，根據Nei和Li等的遺傳相似系數（GS）和遺傳距離（GD）公式，再利用SPSS16.0分析軟件進行聚類，構建了遺傳相關聚類圖譜，為辣椒抗病育種以及綜合防治提供了重要的理論參考。ISSR標記技術以其多態性高、穩定性強、簡便快捷等優勢在未來必將在更多物種、更多領域中獲得廣泛的應用。

參考文獻：

[1]王永平，張紹剛，張 婧，等. 我國辣椒產業發展現狀及趨勢[J]. 河北農業科學，2009，13（6）：135-138.

[2]毛亦卉，向拉蛟. 對我國辣椒產業發展對策思考[J]. 辣椒雜志，2007，5（3）：1-4.

[3]趙 寧. 從干紅辣椒中提取辣椒紅素的研究[D]. 北京：北京化工大學，2004：1-2.

[4]Kashi Y，King D，Soller M. Simple sequence repeats as a source of quantitative genetic variation[J]. Trends in Genetics，1997，13（2）：74-78.

[5]Godwin1 I D，Aitken E A B，Smith L W. Application of inter simple sequence repeat（ISSR） markers to plant genetics[J]. Electrophoresis，1997，18（9）：1524-1528.

[6]黃光文，陳覺梁，王偉成，等. 運用ISSR標記鑒別水稻品種的初步研究[J]. 雜交水稻，2006，21（3）：64-67.

[7]張立榮，劉大群，徐大慶，等. 小麥ISSR分析初探[J]. 河北農業大學學報，2004，27（1）：10-13.

[8]袁洪波，艾尼江，趙建軍，等. 棉花黃萎病菌致病力分化與 ISSR 遺傳變異分析[J]. 華北農學報，2013，28（5）：84-89.