史靈燕 張?jiān)讫?劉保衛(wèi) 鄭素月
(河北工程大學(xué)園林與生態(tài)工程學(xué)院,河北邯鄲056021)
黑木耳(Auriculariaauricular)又名木耳、光木耳、云耳、黑耳子等,是我國(guó)著名的食用菌,食藥用價(jià)值高,在我國(guó)栽培歷史悠久。隨著食用菌市場(chǎng)的發(fā)展,現(xiàn)存市場(chǎng)相互引種頻繁,私自命名菌種繁多,種源不清,名稱混亂,菌種混亂問(wèn)題日益嚴(yán)重,菌種糾紛頻發(fā),而食用菌產(chǎn)業(yè)在菌種知識(shí)產(chǎn)權(quán)保護(hù)方面意識(shí)較弱,菌種保護(hù)管理制度也不夠健全。隨著分子標(biāo)記技術(shù)的快速發(fā)展,利用分子標(biāo)記鑒定不同地區(qū)、不同黑木耳菌株的研究報(bào)道越來(lái)越多[1-5],而利用SRAP(sequence-relatedamplifiedpolymorphism)分子標(biāo)記鑒定生產(chǎn)中不同黑木耳菌株親緣關(guān)系的研究較少[1,6]。
SRAP分子標(biāo)記是一種基于PCR的新型分子標(biāo)記系統(tǒng),目前廣泛地應(yīng)用于植物的物種遺傳多樣性和親緣關(guān)系分析。相對(duì)于其他分子標(biāo)記方法,SRAP分子標(biāo)記在植物物種的遺傳多樣性和親緣關(guān)系分析中能獲得更多的信息[7]。該標(biāo)記具有簡(jiǎn)便、穩(wěn)定、高重復(fù)率、便于克隆目標(biāo)片段的特點(diǎn),并已被應(yīng)用于圖譜構(gòu)建性狀的標(biāo)記和遺傳多樣性分析[8]。SRAP標(biāo)記技術(shù)已在木耳、平菇、香菇、靈芝、金針菇、雞腿菇、雙孢蘑菇、大球蓋菇等食用菌遺傳多樣性分析和親緣關(guān)系分析上得到應(yīng)用[7,9-15]。筆者采用SRAP分子標(biāo)記,對(duì)收集到的北方地區(qū)24株栽培中常用的黑木耳菌株進(jìn)行遺傳多樣性分析,明確其菌株間的親緣關(guān)系,以期為生產(chǎn)上黑木耳菌株的選擇、菌種管理及其栽培育種提供理論依據(jù)。
黑木耳菌株主要來(lái)源于東北黑龍江、吉林、遼寧地區(qū)及河北平泉地區(qū),詳見(jiàn)表1。
表1 供試黑木耳菌株及來(lái)源
1.2.1 DNA提取、擴(kuò)增和電泳檢測(cè)
將菌種活化后接種于平板上,25℃條件下進(jìn)行隔膜培養(yǎng)。7d后取120mg新鮮菌絲體,液氮研磨成粉末,用植物基因組DNA提取試劑盒(上海生工生物工程股份有限公司)提取DNA,1.0%的瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè),紫外分光光度計(jì)測(cè)定DNA濃度和質(zhì)量,稀釋成50ng/μL,置于-20℃冰箱中備用。
1.2.2 SRAP擴(kuò)增反應(yīng)體系
20μL反應(yīng)體系中,2×TapPCRMasterMix 10μL,上、下游引物各1μL,模板DNA1μL,用ddH2O補(bǔ)足體積。
SRAP擴(kuò)增程序:94℃預(yù)變性5min;94℃變性1min,35℃復(fù)性1min,72℃延伸1min,5個(gè)循環(huán);94℃變性1min,50℃復(fù)性1min,72℃延伸1min,35個(gè)循環(huán);最后72℃延伸10min,4℃保存。
PCR擴(kuò)增產(chǎn)物用1.2%瓊脂糖凝膠電泳檢測(cè),80V恒壓電泳45min,紫外凝膠成像系統(tǒng)觀察并拍照。
1.2.3 SRAP標(biāo)記引物序列
SRAP引物序列見(jiàn)表2,由上海生工生物工程股份有限公司合成,設(shè)計(jì)上游引物6條,下游引物8條,隨機(jī)組成48對(duì)引物組合。
表2 SRAP分子標(biāo)記引物序列表
1.2.4 數(shù)據(jù)處理
電泳結(jié)果采取0/1賦值記帶,將在瓊脂糖凝膠上出現(xiàn)DNA片段的記為1,不出現(xiàn)的記為0,統(tǒng)計(jì)后輸入電腦,用聚類分析軟件NTsys進(jìn)行聚類分析,并計(jì)算遺傳相似度。
DNA電泳檢測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖1。電泳條帶清晰且亮度高,說(shuō)明所提取的DNA純度高,可以進(jìn)行后續(xù)的研究工作。
圖1 部分黑木耳菌株基因組DNA圖譜
選擇較廣泛栽培的黑木耳黑豐菌株DNA對(duì)48對(duì)引物組合進(jìn)行初步篩選,圖2為48對(duì)SRAP引物組合對(duì)黑木耳菌株擴(kuò)增的指紋圖譜。結(jié)果表明,有25對(duì)SRAP引物都能清晰地?cái)U(kuò)增出條帶,且條帶較多。每對(duì)引物組合樣本的擴(kuò)增帶數(shù)目在2~9條不等,平均每對(duì)引物擴(kuò)增條帶6條,說(shuō)明本體系擴(kuò)增效率較高。用篩選出的背景和條帶都比較清晰的25對(duì)引物組合分別對(duì)供試的24個(gè)黑木耳菌株DNA進(jìn)行擴(kuò)增。25對(duì)引物分別為:Me1-Em2,Me1-Em3,Me1-Em4,Me1-Em7,Me1-Em,8;Me2-Em1,Me2-Em1,Me2-Em3,Me2-Em4,Me2-Em7;Me3-Em2,Me3-Em3,Me3-Em4;Me4-Em1,Me4-Em3,Me4-Em5,Me4-Em7;Me5-Em2,Me5-Em2,Me5-Em4,Me5-Em5,Me5-Em6,Me5-Em7;Me6-Em6,Me6-Em7。
25對(duì)引物對(duì)24個(gè)黑木耳菌株共擴(kuò)增出133個(gè)位點(diǎn),片段大小在0.1~1.5kb,平均每條引物的擴(kuò)增位點(diǎn)為6個(gè),其中多態(tài)性位點(diǎn)59個(gè),平均多態(tài)性比率為40.5%(表3),部分引物對(duì)的SRAP-PCR的擴(kuò)增圖譜見(jiàn)圖3和圖4。24個(gè)菌株的聚類分析結(jié)果見(jiàn)圖5所示,結(jié)果表明,供試的24個(gè)黑木耳菌株遺傳相似系數(shù)在0.56~1.0,當(dāng)遺傳相似系數(shù)在0.56時(shí),24個(gè)黑木耳菌株分為2大類;第一類包括黑豐、黑29、黑威15號(hào)、大筋王、黑耳厚、厚筋6個(gè)菌株,其余黑威單片、黑威伴金、瑞寶、海元、黑三角等18個(gè)菌株為第二類菌株,說(shuō)明每一類中這些菌株的遺傳背景相似,親緣關(guān)系比較近。其中,黑威15號(hào)、黑29和厚筋、黑耳厚、大筋王、黑豐之間的相似水平達(dá)98%;UR38、UR87、黑山與黑威單片、黑威伴金、瑞寶等15株菌株之間的相似水平也高達(dá)99%,表明其遺傳背景相近,也可能是由于市場(chǎng)混亂,屬于互相引種的同一個(gè)品種。
圖2 SRAP標(biāo)記引物篩選擴(kuò)增圖譜
圖3 Me4-Em3引物對(duì)擴(kuò)增黑木耳菌株DNA圖譜
圖4 Me4-Em7引物對(duì)擴(kuò)增黑木耳菌株DNA圖譜
表3 SRAP-PCR擴(kuò)增條帶統(tǒng)計(jì)
圖5 24個(gè)黑木耳菌株的SRAP聚類分析圖
SRAP標(biāo)記是一種基于PCR的新型標(biāo)記系統(tǒng),通過(guò)正反向引物對(duì)ORFs區(qū)域中內(nèi)含子、啟動(dòng)子進(jìn)行特異擴(kuò)增,因不同物種以及個(gè)體內(nèi)含子、啟動(dòng)子與間隔區(qū)序列長(zhǎng)度不等而產(chǎn)生多態(tài)性[16]。研究利用SRAP分子標(biāo)記法鑒定生產(chǎn)中常用的黑木耳菌株,具有重復(fù)性好,操作簡(jiǎn)單,引物具有通用性,正反向引物可自由組合成引物對(duì),引物使用率高,引物合成成本低的特點(diǎn)[17],但與ISSR分子標(biāo)記相比多態(tài)性較低[18]。SRAP技術(shù)目前廣泛應(yīng)用于食用菌的菌株分子鑒定、分類學(xué)研究、遺傳多樣性及親緣關(guān)系分析等方面[7,9-15],為食用菌遺傳學(xué)研究和育種提供了依據(jù)。劉華晶等[9]利用SRAP技術(shù)對(duì)大興安嶺地區(qū)野生黑木耳菌株進(jìn)行遺傳多樣性分析。利用SRAP法對(duì)黑木耳生產(chǎn)菌株進(jìn)行鑒定和遺傳分析,旨在澄清黑木耳市場(chǎng)菌種混雜退化,解決生產(chǎn)中常用黑木耳菌株的同物異名和同名異物的問(wèn)題。本研究中,從生產(chǎn)中收集的24株黑木耳菌株經(jīng)SRAP分子鑒定,PCR擴(kuò)增獲得133個(gè)擴(kuò)增位點(diǎn),片段大小0.1~2.0kb,平均每條引物的擴(kuò)增位點(diǎn)為6個(gè),25對(duì)引物的133個(gè)擴(kuò)增位點(diǎn)中,59個(gè)位點(diǎn)具多態(tài)性,平均多態(tài)性比率為40.5%,多態(tài)性豐富度較低;在遺傳系數(shù)0.56時(shí)分為了兩大類,第一類包括黑豐、黑29、黑威15號(hào)、大筋王、黑耳厚、厚筋6個(gè)菌株;第二類包括黑山與黑威單片、黑威伴金、瑞寶等18個(gè)黑木耳菌株。而黑29與黑威15號(hào)、厚筋與黑耳厚、大筋王、黑豐;UR38、UR87、黑山及其余15株菌株的遺傳相似系數(shù)為1.0,表明它們相互間不存在遺傳差異。
經(jīng)SRAP分子標(biāo)記技術(shù)鑒定生產(chǎn)中常用黑木耳菌株,結(jié)果表明生產(chǎn)中常用的黑木耳栽培菌株多態(tài)性較低,聚類分析分類也較少,從而進(jìn)一步說(shuō)明了生產(chǎn)中黑木耳栽培菌株存在同物異名現(xiàn)象。