基于SSR荧光标记构建睡莲核心种质

doi:10.16420/j.issn.0513-353x.2022-0902

园艺学报 ›› 2023, Vol. 50 ›› Issue (10): 2128-2138.doi: 10.16420/j.issn.0513-353x.2022-0902

• 遗传育种·种质资源·分子生物学 • 上一篇下一篇

基于SSR荧光标记构建睡莲核心种质

苏群¹^,², 王虹妍¹, 刘俊³, 李春牛¹, 卜朝阳¹, 林玉玲², 卢家仕¹^,^*(), 赖钟雄²^,^*()

¹ 广西农业科学院花卉研究所，南宁 530007
² 福建农林大学园艺植物生物工程研究所，福州 350002
³ 广州莲花山景区管理有限公司，广州 511400

收稿日期:2023-04-27 修回日期:2023-06-25 出版日期:2023-10-25 发布日期:2023-10-30
通讯作者: *（E-mail：lujiashi@126.com，laizx01@163.com）
基金资助:
广西自然科学基金项目(2020GXNSFBA297106); 广西自然科学基金项目(2022GXNSFBA035635); 广西农业科学院科技发展基金项目(桂农科2022JM83); 广西农业科学院科技发展基金项目(桂农科2021JM113); 广西农业科学院基本科研业务专项(桂农科2021YT132)

Construction of Core Collection of Nymphaea Based on SSR Fluorescent Markers

SU Qun¹^,², WANG Hongyan¹, LIU Jun³, LI Chunniu¹, BU Zhaoyang¹, LIN Yuling², LU Jiashi¹^,^*(), LAI Zhongxiong²^,^*()

¹ Flower Research Institute，Guangxi Academy of Agricultural Sciences，Nanning 530007，China
² Institute of Horticultural Biotechnology，Fujian Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China
³ Guangzhou Lotus Hill Tourist Attraction Management Company Limited，Guangzhou 511400，China

Received:2023-04-27 Revised:2023-06-25 Published:2023-10-25 Online:2023-10-30
Contact: *（E-mail：lujiashi@126.com，laizx01@163.com）

摘要/Abstract

摘要：

采用SSR荧光标记技术对240份睡莲资源进行遗传多样性分析；利用Structure软件分析其群体结构，采用主成分分析和聚类分析进行验证；基于最小距离逐步取样法构建核心种质并进行t筛选验证。结果表明，16对SSR荧光引物共检测到205个等位基因，平均Shannon’s信息指数（I）为0.2036，Nei’s 基因多样性指数（H）为0.1168，有效等位基因数（N_e）为1.1697，表明睡莲的遗传多样性丰富。Structure软件分析结果显示最优的群体数 K 值为3，群体间有少量种质混杂；群体结构分析将240个睡莲品种（种）分为3个类群。采用最小距离逐步取样法，按70%、65%、60%、55%、50%、45%、40%、35%、30%、25%、20%、15%和10%的比例取样，各个核心子集遗传多样性指数总体上变化不明显；最终确立了15%的取样比例，包含36个睡莲品种（种）核心种质，其中Shannon’s信息指数（I）保留率为117%，Nei’基因多样性指数（H）保留率为118%，有效等位基因数（Ne）保留率为102%。t检验结果表明，构建的包含36个睡莲品种（种）的核心种质与原始种质的遗传参数无显著差异，能充分代表原始种质的多样性。

关键词: 睡莲, SSR荧光标记, 遗传多样性, 核心种质

Abstract:

The genetic diversity of 240 accessions of water lily germplasm resources was analyzed using fluorescent SSR marker；the population structure of water lily resources was analyzed using Structure software and validated by the principal component analysis and cluster analysis. The core germplasm of water lilies was constructed based on the minimum distance step-sampling method and validated by a t-screen. The results showed that a total of 205 alleles were detected in 16 pairs of fluorescent SSR primers，with an average Shannon information index（I）of 0.2036，an average Nei genetic diversity index（H）of 0.1168，and an average effective number of alleles（N_e）of 1.1697，showing rich genetic diversity. The K-value of the optimal number of populations was three，with a small amount of germplasm mixing between populations；the population structure analysis divided the 240 accessions of water lily into three taxa. The method of LDSS was used to sample at percentage of 70%，65%，60%，55%，50%，45%，40%，35%，30%，25%，20%，15%，and 10% of the core subsets，with no significant overall variation in genetic diversity indices. Thirty-six accessions of core germplasm of Nymphaea were finally constructed，accounting for 15% of the initial collection，with the retention rates of I，H and N_e were 117%，118% and 102%，respectively. The t-test showed that the genetic parameters of the core germplasm containing 36 accessions of water lilies were not significantly different from the original germplasm and adequately represented the diversity of the original germplasm.

Key words: Nymphaea, SSR fluorescent marker, genetic diversity, core collection

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SU Qun, WANG Hongyan, LIU Jun, LI Chunniu, BU Zhaoyang, LIN Yuling, LU Jiashi, LAI Zhongxiong. Construction of Core Collection of Nymphaea Based on SSR Fluorescent Markers[J]. Acta Horticulturae Sinica, 2023, 50(10): 2128-2138.

图/表 11

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引物 Primer	荧光标记 Fluorescence labeling	上游引物（5′-3′） Forward primer	下游引物（5′-3′） Reverse primer	产物范围/bp Product size
NtG115	HEX	GCAGCAAGTGGTCTCTGTCT	CTGCTGCTCTGACACCATGA	130 ~ 160
NtG006	FAM	GGTCTTGCAGACGTCCAAGA	GATCATCGTCGGCGTCTTCT	134 ~ 158
NtG051	HEX	GAACATGCCTCCACCCATCA	AGGGAGTTGATGAACAGCGG	201 ~ 240
NtG106	FAM	AGCAGAACTCAACTCACCGG	GACCTGCTGGACTTGTCGAA	202 ~ 230
NtG156	HEX	ATTTCTCCAACAGCAGGCCA	CTTACAGGACGTGGGTAGGC	277 ~ 300
NtG146	HEX	GCCACACCAGCCCACTAAAT	ATTGAACAGTGGTGGAGCCA	134 ~ 176
NtG012	FAM	CGGTTGGGTGAAGATCGGAA	CGCCGAACTGAAAGACGAAC	145 ~ 163
NtG111	HEX	ATTCGAGTGATGGCATGCCT	AGCCAGCTCGAAGTGACAAA	230 ~ 275
NtG014	FAM	GGAGACCCAAATGGCCGATT	CGATCCTTCGTCCTCCGATG	236 ~ 262
NtG188	TAMRA	ACATGGACGCCAAGCAACTA	GGAAGCACAAACAGGATGGC	255 ~ 289
NtG107	FAM	CAGAGACTTACCGCGCTAGG	GCAGGCAGTTGCGATAGTGA	167 ~ 179
NtG011	HEX	CTCTCATGGCCGACTCATCC	CGTCTCGTCGACATCAGGAG	209 ~ 233
NtG071	TAMRA	ATCGCAGATCGGCAGAAGAG	TTTGCTTGCGTCTCCTCCTT	211 ~ 233
NtG042	FAM	CGCAAAGAGGGAACAATGGC	CTGTTGCATGCCGGTTATCG	257 ~ 265
NtG152	ROX	GTCCATGTAGTCGTCCAGCC	GGAAGCGTCGATCAGTGGAT	265 ~ 279
NtG036	HEX	AGGCCAGAATGCTGTGTTGT	TGGACATGGATCAGGTGCTT	281 ~ 298

引物 Primer	荧光标记 Fluorescence labeling	上游引物（5′-3′） Forward primer	下游引物（5′-3′） Reverse primer	产物范围/bp Product size
NtG115	HEX	GCAGCAAGTGGTCTCTGTCT	CTGCTGCTCTGACACCATGA	130 ~ 160
NtG006	FAM	GGTCTTGCAGACGTCCAAGA	GATCATCGTCGGCGTCTTCT	134 ~ 158
NtG051	HEX	GAACATGCCTCCACCCATCA	AGGGAGTTGATGAACAGCGG	201 ~ 240
NtG106	FAM	AGCAGAACTCAACTCACCGG	GACCTGCTGGACTTGTCGAA	202 ~ 230
NtG156	HEX	ATTTCTCCAACAGCAGGCCA	CTTACAGGACGTGGGTAGGC	277 ~ 300
NtG146	HEX	GCCACACCAGCCCACTAAAT	ATTGAACAGTGGTGGAGCCA	134 ~ 176
NtG012	FAM	CGGTTGGGTGAAGATCGGAA	CGCCGAACTGAAAGACGAAC	145 ~ 163
NtG111	HEX	ATTCGAGTGATGGCATGCCT	AGCCAGCTCGAAGTGACAAA	230 ~ 275
NtG014	FAM	GGAGACCCAAATGGCCGATT	CGATCCTTCGTCCTCCGATG	236 ~ 262
NtG188	TAMRA	ACATGGACGCCAAGCAACTA	GGAAGCACAAACAGGATGGC	255 ~ 289
NtG107	FAM	CAGAGACTTACCGCGCTAGG	GCAGGCAGTTGCGATAGTGA	167 ~ 179
NtG011	HEX	CTCTCATGGCCGACTCATCC	CGTCTCGTCGACATCAGGAG	209 ~ 233
NtG071	TAMRA	ATCGCAGATCGGCAGAAGAG	TTTGCTTGCGTCTCCTCCTT	211 ~ 233
NtG042	FAM	CGCAAAGAGGGAACAATGGC	CTGTTGCATGCCGGTTATCG	257 ~ 265
NtG152	ROX	GTCCATGTAGTCGTCCAGCC	GGAAGCGTCGATCAGTGGAT	265 ~ 279
NtG036	HEX	AGGCCAGAATGCTGTGTTGT	TGGACATGGATCAGGTGCTT	281 ~ 298

位点 Locus	样本 Sample size	平均观测等位基因数 N_a	平均有效等位基因数 N_e	平均Nei’s基因多样性指数 H	平均Shannon’s 信息指数 I
平均Mean	240	2.0000	1.1697	0.1168	0.2036
标准差Standard deviation		0	0.2462	0.1376	0.1963

位点 Locus	样本 Sample size	平均观测等位基因数 N_a	平均有效等位基因数 N_e	平均Nei’s基因多样性指数 H	平均Shannon’s 信息指数 I
平均Mean	240	2.0000	1.1697	0.1168	0.2036
标准差Standard deviation		0	0.2462	0.1376	0.1963

类群Group	种质数量Number of germplasm	Q ≤ 0.6	0.6 < Q ≤0.8	0.8 < Q ≤ 0.9	0.9 < Q
POP1	113（47.08%）	12（10.62%）	12（10.62%）	0（0）	89（78.76%）
POP2	71（29.58%）	5（7.04%）	1（1.41%）	0（0）	65（91.55%）
POP3	56（23.34%）	3（5.36%）	5（8.93%）	2（3.57%）	46（82.14%）
合计 Total	240（100.00%）	20（8.33%）	18（7.50%）	2（0.83%）	200（83.34%）

基于SSR荧光标记构建睡莲核心种质

Construction of Core Collection of Nymphaea Based on SSR Fluorescent Markers

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抽样比例/% Sampling proportion	样本数 Number of sample	多态性位点数 Number of polymorphic loci	多态性位点比/% Polymorphic loci proportion	平均观测等位基因数N_a	平均有效等位基因数N_e	平均Shannon’s 信息指数I	平均Nei’s基因多样性指数H
100	240	205	100.00	2.0000 ± 0.0000	1.1697 ± 0.2462	0.2036 ± 0.1963	0.1168 ± 0.1376
70	168	203	99.02	1.9902 ± 0.0985	1.1750 ± 0.2407	0.2114 ± 0.1958	0.1214 ± 0.1372
65	156	202	98.54	1.9854 ± 0.1204	1.1773 ± 0.2388	0.2146 ± 0.1958	0.1233 ± 0.1371
60	144	202	98.54	1.9854 ± 0.1204	1.1803 ± 0.2372	0.2188 ± 0.1953	0.1258 ± 0.1366
55	132	202	98.54	1.9854 ± 0.1204	1.1802 ± 0.2335	0.2202 ± 0.1938	0.1264 ± 0.1355
50	120	203	99.02	1.9902 ± 0.0985	1.1828 ± 0.2342	0.2231 ± 0.1939	0.1282 ± 0.1356
45	108	200	97.56	1.9756 ± 0.1546	1.1826 ± 0.2324	0.2237 ± 0.1928	0.1284 ± 0.1347
40	96	199	97.07	1.9707 ± 0.1690	1.1859 ± 0.2351	0.2268 ± 0.1935	0.1304 ± 0.1356
35	84	198	96.59	1.9659 ± 0.1820	1.1904 ± 0.2400	0.2307 ± 0.1942	0.1330 ± 0.1368
30	72	194	94.63	1.9463 ± 0.2259	1.1882 ± 0.2344	0.2304 ± 0.1918	0.1324 ± 0.1346
25	60	190	92.68	1.9268 ± 0.2611	1.1893 ± 0.2383	0.2298 ± 0.1941	0.1324 ± 0.1363
20	48	185	90.24	1.9024 ± 0.2974	1.1896 ± 0.2338	0.2318 ± 0.1923	0.1335 ± 0.1347
15	36	179	87.32	1.8732 ± 0.3336	1.1974 ± 0.2380	0.2381 ± 0.1956	0.1382 ± 0.1369
10	24	168	81.95	1.8195 ± 0.3855	1.1950 ± 0.2238	0.2402 ± 0.1914	0.1391 ± 0.1314

抽样/% Sampling	样本群体 Sample population	样本数 Sample number	多态性位点 Polymorphic loci		平均观测等位基因数N_a	平均有效等位基因数N_e	平均Shannon’s 信息指数I	平均Nei’s 基因多样性指数H
抽样/% Sampling	样本群体 Sample population	样本数 Sample number	数量 Number	%	平均观测等位基因数N_a	平均有效等位基因数N_e	平均Shannon’s 信息指数I	平均Nei’s 基因多样性指数H
35	核心种质Core collection	84	198	96.59	1.9659 ± 0.1820	1.1904 ± 0.2400	0.2307 ± 0.1942	0.1330 ± 0.1368
	保留种质Reserve collection	156	164	80.00	1.8000 ± 0.4010	1.1566 ± 0.2600	0.1806 ± 0.2012	0.1046 ± 0.1404
	原始种质Initial collection	240	205	100.00	2.0000 ± 0.0000	1.1697 ± 0.2462	0.2036 ± 0.1963	0.1168 ± 0.1376
15	核心种质Core collection	36	179	87.32	1.8732 ± 0.3336	1.1974 ± 0.2380	0.2381 ± 0.1956	0.1382 ± 0.1369
	保留种质Reserve collection	204	184	89.76	1.8976 ± 0.3040	1.1649 ± 0.2520	0.1943 ± 0.1997	0.1121 ± 0.1392
	原始种质Initial collection	240	205	100.00	2.0000 ± 0.0000	1.1697 ± 0.2462	0.2036 ± 0.1963	0.1168 ± 0.1376
10	核心种质Core collection	24	168	81.95	1.8195 ± 0.3855	1.1950 ± 0.2238	0.2402 ± 0.1914	0.1391 ± 0.1314
	保留种质Reserve collection	216	191	93.17	1.9317 ± 0.2529	1.1669 ± 0.2510	0.1974 ± 0.1992	0.1138 ± 0.1392
	原始种质Initial collection	240	205	100.00	2.0000 ± 0.0000	1.1697 ± 0.2462	0.2036 ± 0.1963	0.1168 ± 0.1376

序号 No.	品种名 Cultivar name	编号 ID	亚属分类 Classification	序号 No.	品种名 Cultivar name	编号 ID	亚属分类 Classification
01	白色狂想曲Rhapsody in White	GB22	广热带 Brachycera	18	秘鲁睡莲^*N. spp.	HH2	新热带Hydrocallis
02	季亚帕Jiyapa	GB47	广热带 Brachycera	19	鲁吉娜^*Rudgeana	HH3	新热带Hydrocallis
03	黑美人睡莲Murasaki Shikibu	GB72	广热带 Brachycera	20	暹罗紫2 Siam Purple 2	L12	跨亚属Transsubgenus
04	圣路易斯金 St. Louis Gold	GB8	广热带 Brachycera	21	贝蒂楼Betty Lou	LA28	澳洲 Anecphya
05	增殖睡莲^*	GH1	新热带 Hydrocallis	22	艾利克斯Alexis	LB19	广热带 Brachycera
	Prolifera Wiersema			23	开拓者Trail Blazer	LB25	广热带 Brachycera
06	小白子午莲^*Tetragona	GN1	广温带 Nymphaea	24	琼柯尼^*Jongkolnee	LB26	广热带 Brachycera
07	香睡莲^* Odorata	GN15	广温带 Nymphaea	25	普利姆叻Primlarp	LL3	古热带 Lotos
08	红蜘蛛Red Spider	GN17	广温带 Nymphaea	26	雪花睡莲Snow Flake	LN10	广温带 Nymphaea
09	墨西哥黄睡莲^*Mexicana	GN2	广温带 Nymphaea	27	白色轰动White Sensation	LN12	广温带 Nymphaea
10	印第安纳Indiana	GN27	广温带 Nymphaea	28	隐匿紫Hidden Violet	LN14	广温带 Nymphaea
11	宝藏Mahasombut	GN32	广温带 Nymphaea	29	科罗拉多Colorado	LN15	广温带 Nymphaea
12	品瓦里Pinwaree	GN5	广温带 Nymphaea	30	万维莎Wanwisa	LN24	广温带 Nymphaea
13	柠檬蛋糕Lemon Meringue	GN7	广温带 Nymphaea	31	粉色美人Pink Beauty	LN28	广温带 Nymphaea
14	红色卡本睡莲^*	HA2	澳洲 Anecphya	32	沃尔特佩格尔斯Walter Pagels	LN8	广温带 Nymphaea
	Carpentariae（Pink）			33	小宝贝Xiaobaobei	LN33	广温带 Nymphaea
15	延药睡莲^*Stellata	HB1	广热带 Brachycera	34	金奖章Gold Medal	LN4	广温带 Nymphaea
16	卢旺达睡莲^*Thermarum	HB2	广热带 Brachycera	35	紫珍妮Joanne Pring	LN6	广温带 Nymphaea
17	小雪夜睡莲^*Potamophila	HH1	新热带 Hydrocallis	36	小素Little Sue	LN31	广温带 Nymphaea

比较组Comparable group	t	df	P-value
核心种质vs. 原始种质Core collection vs. Initial collection（15% vs. 100%）	-0.1401	9.8199	0.8915
核心种质vs. 保留种质Core collection vs. Reserve collection（15% vs. 85%）	-0.0282	9.9923	0.9780

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[12]	欧克芳, 孙宏兵, 赵乐康, 梁玉婷. 睡莲新品种‘火凤凰’[J]. 园艺学报, 2022, 49(12): 2769-2770.
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[14]	李世帆, 邵宇纯, 祁豪男, 杨兰, 李小伟, 徐秉良, 陈雅寒. 甘肃省苹果坏死花叶病毒检测及遗传多样性分析[J]. 园艺学报, 2022, 49(11): 2431-2438.
[15]	赵立民, 李嘉伟, 张飞, 苏江硕, 房伟民, 王海滨, 蒋甲福, 陈素梅, 陈发棣, 管志勇. 基于表型数据构建切花小菊核心种质[J]. 园艺学报, 2022, 49(10): 2273-2284.

基于SSR荧光标记构建睡莲核心种质

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