节瓜及近缘葫芦科作物种质资源rDNA-ITS序列分析与系统进化研究

通过PCR扩增获得了56份节瓜种质资源及7份相关瓜类种质资源的rDNA-ITS序列,测序后结合GenBank中34份葫芦科作物的ITS序列,利用生物信息学软件分析序列长度、变异位点、G+C含量、遗传分歧、同源性百分比差异、系统进化关系。节瓜种质资源ITS基本序列全长612~617 bp,G+C含量59.97%~61.07%,供试材料间共96个变异位点,其中一些变异位点有明显的种性特征,可作为特异DNA指纹鉴别位点。基于ITS序列差异,56份节瓜材料聚为5大类,其中12-2-3材料为单独一个分支,黑毛节瓜H2251为第二分支,H5FA为第三分支,剩余节瓜材料聚为第四、五分支。节瓜材料12-2-3与其他材料遗传分歧最大,农艺性状与抗性也差异较大,可用作节瓜杂交育种的亲本以扩大选择范围。节瓜的系统位置排列在Indomelothria blumei(GU799496)与Dactyliandra welwitschii(HQ201973)之间,与Indomelothria blumei亲缘关系最近;Mrbayes软件分析表明,葫芦科作物Zehneria thwaitesii(AM981145)、Ctenolepis cerasiformis(AM981142)、Cucumis melo(AM36377)、Dactyliandra welwitschii(HQ201973)、Trochomeria macrocarpa(AM981141)最原始,系统进化顺序为甜瓜→南瓜、栝楼、苦瓜、丝瓜、西瓜、蒲瓜→冬瓜、节瓜→黄瓜。本研究通过分析节瓜及近缘葫芦科作物种质资源的ITS序列,为其系统进化、DNA指纹鉴别、育种亲本选择及比较组学分析等提供了分子生物学依据。     

不同产地瓠瓜品种ITS序列的遗传多样性分析

对国产29个瓠瓜也Lagenariasiceraria（Molina）Standl.页品种的ITS序列进行了扩增及测序,并结合引自GenBank的国产9个瓠瓜品种以及国外6个瓠瓜品种和3个同属种类的ITS序列,对它们的ITS序列长度和GC含量以及变异位点进行比较,在此基础上构建系统发育树并对47个样本间的遗传关系进行研究。结果显示：供试47个样本的ITS序列均由ITS1、5.8SrDNA及ITS2组成,各样本间的ITS序列长度、GC含量以及变异位点差异明显。国产38个瓠瓜品种的ITS序列（包括ITS1、5.8SrDNA及ITS2）长度为619-627bp、GC含量为58.00%-63.32%;国外9个样本的ITS序列长度为591-626bp,GC含量为54.17%-63.26%。序列比对结果显示：国产38个瓠瓜品种的ITS序列同源率为84.6%-100.0%,包含221个变异位点;其中,来源于山东的品种‘砧木2’（‘ZhenmuNo.2’）的ITS序列包含的变异位点最多,与其他品种间的同源率也最低。在系统发育树上,国产38个瓠瓜品种可分为3个分支,来源于山东的品种‘砧木2’和来源于河南的品种‘西瓜砧木1’（‘XiguazhenmuNo.1’）各自聚为第1和第2分支;其余36个品种聚为第3分支。而供试的47个样本则可分为2个分支和5个亚组,第1分支可分为2个亚组,包括国产品种‘砧木2’和产自日本的2个品种;第2分支包含的44个样本则进一步分为3个亚组,国产品种‘西瓜砧木1’和产自法国的品种‘白花瓠瓜’（‘White-floweredgourd’）各自聚为第1和第2亚组,其余的42个样本聚为第3亚组。研究结果表明：供试的不同产地瓠瓜品种间存在丰富的遗传变异和地理分化现象,其ITS序列差异与地理分布有一定关系。     

节瓜离体培养和快速繁殖

1　植物名称　节瓜 (Ｂｅｎｉｎｃａｓａｈｉｓｐｉｄａｖａｒ.ｃｈｉｅｈ ｑｕａ)品种“四号江心节”。2　材料类别　种子萌发的无菌苗茎尖。3　培养条件　 ( 1 )种子萌发培养基 :1 /2ＭＳ0 ;( 2 )芽诱导和增殖培养基 :ＭＳ + 6 ＢＡ 4.0ｍｇ·Ｌ- 1 (单位下同 ) +ＩＡＡ 0 .2 ;( 3)伸长培养基 :ＭＳ + 6 ＢＡ1 .0 +ＩＡＡ 0 .5 ;( 4 )生根培养基 :ＭＳ +ＩＡＡ 0 .5。培养基 ( 2 )～ ( 4 )均附加 0 .7%琼脂和 3%蔗糖 ,ｐＨ5 .8～ 6.0 ,培养温度为 ( 2 5± 2 )℃ ,光照度为 2 0 0 0ｌｘ ,光照时间 1 2ｈ·ｄ- 1 。4　生长与分化情况4.1　无…     

节瓜ISSR-PCR反应体系的建立与正交优化

旨在开展节瓜种质资源分类鉴定与遗传多样性研究。通过正交试验设计与单因素分析相结合的方法,对节瓜ISSR-PCR反应体系5个因素(模板DNA浓度、dNTP浓度、Mg2+浓度、引物浓度与Taq聚合酶浓度)在4个水平上进行优化分析,建立了节瓜稳定可靠且具丰富多态性的最佳反应体系,进而对引物退火温度进行梯度试验分析。结果表明,20μL节瓜ISSRPCR最佳反应体系为70 ng模板DNA、0.2 mmol/L dNTP、1.2 mmol/L Mg2+浓度、0.96μmol/L引物、0.8 U Taq DNA聚合酶和2.0μL10×buffer;引物IS807最佳退火温度为53℃。以此为基础,利用4条引物对4份节瓜种质进行最佳反应体系稳定性验证,证明该体系稳定可靠、扩增谱带清晰、多态性丰富且重复性较好。     

节瓜Ty1-copia类逆转座子逆转录酶序列的克隆及比对

对8个节瓜（Benincasa hispida var.chieh-qua How）品系基因组DNA中的Ty1-copia类逆转座子逆转录酶核苷酸序列进行扩增,并对品系A39FA的29个克隆产物的核苷酸序列及翻译的氨基酸序列的系统进化和同源性进行了分析,还对29条氨基酸序列进行了比对。扩增结果表明：8个节瓜品系的基因组DNA中均包含长度约260 bp的逆转录酶核苷酸片段;从品系A39FA中获得的29条Ty1-copia类逆转座子逆转录酶核苷酸序列（CqRt1至CqRt29）的长度为247~267 bp,同源率为46.2%~98.1%,而它们的氨基酸序列同源率为26.7%~98.8%。序列分析结果表明：节瓜Ty1-copia类逆转座子逆转录酶核苷酸序列中碱基A、T、G和C的数量分别为65~96、47~92、45~74和32~49,所有序列均富含碱基A和T,AT/GC比为1.35~2.33;缺失突变是造成节瓜Ty1-copia类逆转座子逆转录酶核苷酸序列长度差异的主要因素,在序列长度和碱基组成方面的明显差异表明节瓜Ty1-copia类逆转座子逆转录酶核苷酸序列具有高度异质性。翻译后的氨基酸序列中有21条序列存在终止密码子突变、12条序列存在移框突变,表明Ty1-copia类逆转座子是节瓜基因组内序列重组的热点。通过聚类分析可将29个逆转录酶核苷酸序列分为5个家族（Family）,分别包括16、4、4、4和1条序列,其中Family 1可能是具有转座活性的逆转座子家族,但存在转录活性的逆转录酶序列仅占全部序列数量的20.69%。将每一家族中的1~2条序列与其他15种植物的Ty1-copia类逆转座子逆转录酶的氨基酸序列进行比对,显示出较高的同源性。研究结果表明：节瓜与其他植物的Ty1-copia类逆转座子可能有相同起源,而且Ty1-copia类逆转座子可在不同类群间横向传递。