富 貴,劉玉萍,蘇 旭*
(1 青海民族大學(xué) 生態(tài)環(huán)境與資源學(xué)院,青海省特色經(jīng)濟(jì)高值化利用重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,西寧 810007;2 青海師范大學(xué) 生命科學(xué)學(xué)院,西寧 810008;3 高原科學(xué)與可持續(xù)發(fā)展研究院,西寧 810016)
密花香薷 (ElsholtziadensaBenth.) 是唇形科 (Labiatae) 香薷屬 (ElsholtziaWilld.),一年生草本植物,主要分布于中國(guó)河北、山西、陜西、甘肅、青海等地。多生長(zhǎng)在海拔280 ~ 4 200 m的林緣、林下、河邊、草地邊緣、高山、荒地等處[1]。密花香薷全株富含各種活性成分,主要活性成分是揮發(fā)油,Amit等[2]最新研究發(fā)現(xiàn)了40種揮發(fā)性組成成分,占總揮發(fā)性油的83.3% ~ 83.7%,揮發(fā)性油主要包含3種主要的成分:松香芹酮 (51.9%)、反式松樟酮 (5.2%) 和乙酸香茅酯 (3.4%),具有一定的藥用價(jià)值[3]。西藏、青海等地常使用密花香薷代替正品香薷入藥,具有消炎、利濕、排汗、解暑的功效,可治療夏季感冒、發(fā)熱無(wú)汗、中暑、急性胃炎、乳腺癌、口臭、腎炎和小便不利等多種疾病[4-5]。藏醫(yī)全草入藥也可用于治培根病、胃病、梅毒性鼻炎、咽喉炎和寄生蟲(chóng)病,外用可治療膿腫和皮膚病[6-7]。密花香薷因具獨(dú)特香味,在中國(guó)西北地區(qū)常作為蔬菜和茶葉食用,是一種藥食兼用的植物。另外,有研究報(bào)道[8-9],密花香薷是青藏高原重要的秋季蜜源,人工種植可為蜂戶帶來(lái)可觀的收入,具有較大的開(kāi)發(fā)價(jià)值。
分子標(biāo)記技術(shù)被廣泛用于植物遺傳學(xué)研究中,有關(guān)分子標(biāo)記技術(shù)的應(yīng)用已在很多模式植物和重要的藥用植物中進(jìn)行了報(bào)道[10-14],SSR (simple sequence repeat) 簡(jiǎn)單重復(fù)序列是一種以特異引物PCR為基礎(chǔ)的分子標(biāo)記技術(shù),動(dòng)植物基因組上廣泛分布有一種以1~6個(gè)核苷酸為重復(fù)單位組成的串聯(lián)重復(fù)序列,如 (AC)n (GA)n (AT)n (AAG)n (AAT)n等,其中n代表重復(fù)次數(shù),從幾個(gè)到幾十個(gè)不等[15-16]?;蚪M不同位置,每個(gè)座位其重復(fù)基元和重復(fù)次數(shù)皆不可能完全相同,因而在基因組水平表現(xiàn)出多態(tài)性。SSR在植物全基因組內(nèi)廣泛分布,具共顯性遺傳特點(diǎn),同時(shí)具擴(kuò)增穩(wěn)定、假陽(yáng)性少、操作簡(jiǎn)便、可揭示多態(tài)性豐富等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛用于植物種質(zhì)資源遺傳多樣性分析、分子遺傳圖譜構(gòu)建、基因定位、指紋圖譜構(gòu)建以及植物系統(tǒng)發(fā)育分析等研究[17]。
目前對(duì)于密花香薷的研究主要集中于化學(xué)成分的分離和提取。如孫麗萍等[18]從密花香薷中分離得到 10個(gè)化合物;王笳等[19]采用GC/MS氣質(zhì)聯(lián)用儀對(duì)密花香薷精油進(jìn)行了化學(xué)成分分析,鑒定出13種化合物;徐海燕等[20]對(duì)密花香薷進(jìn)行了生藥學(xué)研究,發(fā)現(xiàn)密花香薷在原植物、性狀、顯微等方面具有專屬性特征。密花香薷的水、醇溶性浸出物含量分別為3.75%、3.20%。但是密花香薷種質(zhì)資源分布、物種分類及分子生物學(xué)等方面的研究還未曾被報(bào)道,嚴(yán)重阻礙了密花香薷優(yōu)質(zhì)種質(zhì)資源的篩選和后續(xù)開(kāi)發(fā)利用。本研究基于高通量測(cè)序 (Illumina HiSeq) 獲得的密花香薷轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),分析了分布于轉(zhuǎn)錄組上的SSR位點(diǎn)信息特征,可為后期密花香薷SSR引物開(kāi)發(fā)與篩選提供理論依據(jù),為密花香薷遺傳多樣性、系統(tǒng)親緣關(guān)系、優(yōu)質(zhì)資源篩選鑒定及育種等相關(guān)研究奠定理論基礎(chǔ)。
本試驗(yàn)樣本采集于中國(guó)青海省海南藏族自治州共和縣青海湖二郎劍景區(qū) (36.578 5°N,100.491 1°E),海拔3 194.15 m,挑選長(zhǎng)勢(shì)良好的密花香薷 3株,分別取葉片后,用錫箔紙包好,立即存入液氮中保存,送回實(shí)驗(yàn)室用于后續(xù)RNA的提取和測(cè)序。
1.2.1 RNA的提取與建庫(kù)采用經(jīng)典提取方法 (Trizol法)[21]提取密花香薷樣本RNA,獲得RNA后,首先對(duì)其純度和完整性進(jìn)行檢測(cè),再通過(guò)Oligo (dT) 磁珠富集mRNA,用于反轉(zhuǎn)錄成cDNA。采用NEB普通建庫(kù),以信使RNA作為模板,隨機(jī)寡核苷酸作為引物合成第一條cDNA鏈,以dNTPs (4種脫氧核糖核苷酸) 為原料合成cDNA的第二條鏈。兩條鏈合成后進(jìn)行純化、末端修復(fù)等操作,再通過(guò)篩選,將篩選出的cDNA進(jìn)行PCR擴(kuò)增,二次純化得到文庫(kù)。
1.2.2 測(cè)序和數(shù)據(jù)評(píng)估獲得的文庫(kù)經(jīng)過(guò)檢測(cè),質(zhì)量得到保證才可以上機(jī)測(cè)序,構(gòu)建好的文庫(kù)用Illumina HiSeq 2000進(jìn)行測(cè)序,獲得的序列信息數(shù)據(jù)要進(jìn)行一定程度的過(guò)濾,用Fast QC (http://www.bioinformatics.babraham.ac.uk/projects/fastqc/,快速地對(duì)測(cè)序數(shù)據(jù)進(jìn)行質(zhì)量評(píng)估) 檢查原始讀物的質(zhì)量,去除帶接頭和含N的讀片以及測(cè)序質(zhì)量低的讀長(zhǎng) (Qphred≤20的堿基數(shù)占讀取長(zhǎng)度的 50%以上),測(cè)序獲得原始數(shù)據(jù)后,取得clean reads。Trinity軟件(https://github.com/trinityrnaseq/ trinityrnaseq/wiki) 用于短reads的組裝,組裝后得到的序列拼接成為轉(zhuǎn)錄本再進(jìn)行后續(xù)分析。
1.2.3 SSR位點(diǎn)的檢測(cè)和搜尋利用MISA (microsatellite,https://webblast.ipk-gatersleben.de/misa/) 軟件1.0版,選擇默認(rèn)參數(shù),對(duì)應(yīng)的各個(gè)重復(fù)基元的最少重復(fù)次數(shù)分別為1-10、2-6、3-5、4-5、5-5和6-5 (如:1-10,以單核苷酸為重復(fù)單位時(shí),其重復(fù)數(shù)至少為10才可被檢測(cè)到;2-6,以雙核甘酸為重復(fù)單位時(shí),其最少重復(fù)數(shù)為6),對(duì)轉(zhuǎn)錄本進(jìn)行SSR檢測(cè)。
組裝后的密花香薷轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),利用CD-HIT軟件 (https://github.com/weizhongli/cdhit/wiki/3.-User’s-Guide#CDHITEST) 去冗余后,共獲得 42 362條Unigenes,平均長(zhǎng)度為1 325 bp,總長(zhǎng)度為56 141 397 bp。經(jīng)搜索發(fā)現(xiàn) SSR重復(fù)序列總共有17 564個(gè),分布于11 903條 Unigenes 上,SSR 的出現(xiàn)頻率為 28.10%,密花香薷轉(zhuǎn)錄組Unigenes序列平均每3 200 bp 出現(xiàn)一個(gè) SSR 位點(diǎn),包含有2個(gè)及2個(gè)以上SSR位點(diǎn)數(shù)為3 693個(gè),復(fù)合型SSR 位點(diǎn)數(shù)為1 675個(gè) (表1)??梢?jiàn),密花香薷轉(zhuǎn)錄組所包含SSR位點(diǎn)較豐富,分布較為廣泛。
表1 密花香薷轉(zhuǎn)錄組SSR分布特征描述Table 1 The description of distribution characteristics for SSR loci in transcriptome of Elsholtzia densa
對(duì)密花香薷轉(zhuǎn)錄組檢測(cè)到的SSR位點(diǎn)進(jìn)行了核苷酸重復(fù)類型分類,共有6種重復(fù)類型(表2)。不同重復(fù)單元形成的SSR位點(diǎn)數(shù)目相差較大,其中單核苷酸重復(fù)位點(diǎn)最多,為8 997個(gè),占總SSR位點(diǎn)的51.22%,總長(zhǎng)度為100 356 bp,平均每6 240 bp個(gè)核苷酸出現(xiàn)1個(gè)單核苷酸重復(fù)序列;二核苷酸重復(fù)序列次之,為4 475個(gè),占總SSR位點(diǎn)的25.48%,總長(zhǎng)度為59 434 bp,平均每12 550 bp個(gè)核苷酸出現(xiàn)1個(gè)二核苷酸重復(fù)序列;五核苷酸重復(fù)序列最少 (85),占總SSR位點(diǎn)的0.48%,總長(zhǎng)度為1 775 bp,平均每660 490 bp個(gè)核苷酸出現(xiàn)1個(gè)五核苷酸重復(fù)序列。不同重復(fù)類型形成SSR頻率差異較大,SSR出現(xiàn)頻率介于0.20% ~ 21.20%之間,其中單核苷酸重復(fù)類型SSR發(fā)生頻率最高,每100條Unigene 有21.20個(gè)SSR位點(diǎn)出現(xiàn);五核苷酸重復(fù)類型SSR發(fā)生頻率最低,每100條Unigene 僅有0.20個(gè)SSR位點(diǎn)出現(xiàn)。
表2 密花香薷轉(zhuǎn)錄組SSR位點(diǎn)重復(fù)類型、數(shù)量及分布統(tǒng)計(jì)Table 2 The statistics of repeating types,number and distribution for SSR loci in transcriptome of Elsholtzia densa
對(duì)密花香薷SSR位點(diǎn)不同重復(fù)基元進(jìn)行分析,研究結(jié)果 (表3,圖1) 表明,共有169個(gè)重復(fù)基元類型,在不同重復(fù)次數(shù)下形成17 564個(gè)SSR位點(diǎn)。其中單核苷酸 2 種基元類型,(A/T)n基元類型占明顯優(yōu)勢(shì),共形成8 888個(gè)SSR位點(diǎn),占單核苷酸SSR位點(diǎn)的98.78%,總SSR位點(diǎn)的50.60%;二核苷酸基元類型4種,(AG/CT)n基元類型占優(yōu),共形成2 138個(gè)SSR位點(diǎn) (47.80%,12.17%);三核苷酸基元類型為9種,其中 (AAG/CTT)n基元類型SSR位點(diǎn)最多,共形成638個(gè)SSR位點(diǎn) (17.68%,3.63%),依次較高的為 (AAC/GTT)n,形成584個(gè)SSR位點(diǎn) (16.18%,3.33%),(ATC/ATG)n 形成502個(gè)SSR位點(diǎn) (13.90%,2.86%);四核苷酸基元類型25種,形成SSR位點(diǎn)較多的基元類型依次為 (AAAT/ATTT)n、(AAAG/CTTT)n和(AATT/AATT)n,分別形成38 (17.43%,0.216 4%)、35 (16.06%,0.20%)和34 (15.60%,0.20%) 個(gè)SSR位點(diǎn);五核苷酸基元類型為29種,形成SSR較多的基元類型為 (AAAAG/CTTTT)n、(AAAAT/ATTTT)n 和 (AAAAC/GTTTT)n,分別形成17 (20.00%,0.10%)、11(12.94%,0.06 3%) 和8 (9.4%,0.05%) 個(gè)SSR位點(diǎn);六核苷酸基元類型為99種,形成SSR位點(diǎn)較多的基元類型為 (AAAAAT/ATTTTT)n,形成8個(gè)SSR位點(diǎn)(4.44%,0.05%),(AAAAAG/CTTTTT)n、(AAAGAG/CTCTTT)n、(AAGGAG/CCTTCT)n、(AATTCC/AATTGG)n、(AGATGG/ATCTCC)n 5種基元類型均形成6個(gè)SSR位點(diǎn) (3.33%,0.03%)。
圖1 不同重復(fù)類型優(yōu)勢(shì)基序SSR位點(diǎn)數(shù)量分布Fig.1 The quantities distribution of SSR loci formed from preponderant motif of different repetitions
不同基序類型形成SSR位點(diǎn)數(shù)目存在廣泛變異 (表3),單核苷酸基序 (A/T)n SSR發(fā)生頻率最高 (20.98%);81個(gè)基序類型所形成的SSR位點(diǎn)發(fā)生頻率最低,包括 8個(gè)四核苷酸基序,11個(gè)五核苷酸基序和62個(gè)六核苷酸基序,僅形成1個(gè)SSR序列 (0.0024%)。從總體來(lái)看,隨著SSR基元堿基數(shù)目的增加,基元類型增加,SSR位點(diǎn)數(shù)呈下降趨勢(shì)。
表3 密花香薷轉(zhuǎn)錄組不同基序SSR位點(diǎn)數(shù)量分布Table 3 The quantities distribution of different motif SSR loci in transcriptome of Elsholtzia densa
密花香薷SSR 基元重復(fù)次數(shù)因基元序列長(zhǎng)度表現(xiàn)出廣泛的變異,不同重復(fù)次數(shù)所形成的SSR位點(diǎn)差異較大,每種基元類型構(gòu)成的SSR位點(diǎn)中,最小重復(fù)次數(shù)的SSR位點(diǎn)最多,且隨著基元長(zhǎng)度的增加,重復(fù)次數(shù)類型呈下降趨勢(shì) (表4,圖2)。單核苷酸重復(fù)基元其重復(fù)次數(shù)類型廣泛,介于10 ~ 66之間,共有49種重復(fù)次數(shù),不同重復(fù)次數(shù)所形成的SSR位點(diǎn)數(shù)量差異較大,最小重復(fù)次數(shù)為10次,且所形成的SSR位點(diǎn)比例最高,占所有單核苷酸SSR序列的35.90%,最大重復(fù)次數(shù)為66次,僅形成2個(gè)SSR位點(diǎn),占所有單核苷酸SSR序列的0.02%。五核苷酸基元重復(fù)次數(shù)類型最少,重復(fù)次數(shù)介于5 ~ 11之間,共有4種重復(fù)次數(shù),其中最小重復(fù)次數(shù)為5次,且所形成的SSR位點(diǎn)最多,為62個(gè),占五核苷酸重復(fù)序列所形成SSR位點(diǎn)的72.94%,最大重復(fù)次數(shù)為11次,形成的SSR位點(diǎn)僅有1個(gè),占五核苷酸重復(fù)序列所形成SSR位點(diǎn)的1.18%。所有基元類型重復(fù)次數(shù)相關(guān)信息詳見(jiàn)表4。
圖2 密花香薷轉(zhuǎn)錄組不同基序類型SSR位點(diǎn)統(tǒng)計(jì)Fig.2 The statistics of different motif SSR loci in transcriptome of Elsholtzia densa
表4 密花香薷轉(zhuǎn)錄組SSR基序重復(fù)次數(shù)統(tǒng)計(jì)Table 4 The statistics of repetition times for motif of SSR loci in transcriptome of Elsholtzia densa
對(duì)密花香薷轉(zhuǎn)錄組二至六核苷酸,不同基序SSR長(zhǎng)度進(jìn)行了分析,不同基序類型SSR位點(diǎn)所包含長(zhǎng)度類型差異較大,總體來(lái)看,SSR長(zhǎng)度主要集中在12 ~ 30 bp區(qū)間,該長(zhǎng)度范圍內(nèi)包含有8 190個(gè)SSR位點(diǎn),占所統(tǒng)計(jì)SSR位點(diǎn)的95.60%,而且隨著SSR位點(diǎn)長(zhǎng)度的增加,SSR位點(diǎn)數(shù)目呈下降趨勢(shì) (表5,圖3)。二核苷酸基序構(gòu)成的SSR位點(diǎn),長(zhǎng)度分布在12 ~ 30 bp的數(shù)量最多,為4 260,占二核苷酸SSR位點(diǎn)總數(shù)的95.20%;三核苷酸次之,長(zhǎng)度分布在12 ~ 30 bp的SSR數(shù)量為3 509,占三核苷酸SSR位點(diǎn)總數(shù)的97.23%;五核苷酸最少,長(zhǎng)度分布在12 ~ 30 bp的數(shù)量為83 (97.64%);四和六核苷酸2種基序SSR長(zhǎng)度分布在12 ~ 30bp的數(shù)目分別為20 (92.66%)和136 (75.56%)。
圖3 密花香薷轉(zhuǎn)錄組不同基元SSR位點(diǎn)長(zhǎng)度分布Fig.3 Length distribution of different motif SSR loci in transcriptome of Elsholtzia densa
表5 密花香薷不同基元和不同重復(fù)次數(shù)SSR位點(diǎn)長(zhǎng)度統(tǒng)計(jì)Table 5 Statistics of the length of different motif and repetition time SSR loci in transcriptome of Elsholtzia densa
磁珠富集法作為一種經(jīng)典的方法常被用于SSR標(biāo)記的開(kāi)發(fā),該方法雖步驟繁多,但成本低,早期在SSR標(biāo)記開(kāi)發(fā)中得到了廣泛應(yīng)用,如富貴等利用磁珠富集法開(kāi)發(fā)出了蕨麻 (Potentillaanserina) 20對(duì)多態(tài)性較好的SSR引物[17]。近年來(lái),隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展和成本的降低,基于轉(zhuǎn)錄組、基因組及公共數(shù)據(jù)庫(kù)EST (Expressed Sequence Tag) 數(shù)據(jù),運(yùn)用生物信息學(xué)方法檢測(cè)SSR位點(diǎn)信息并進(jìn)行引物開(kāi)發(fā)已被廣泛應(yīng)用,如李榮華等[22]基于菜薹 (Brassicacampestris) 轉(zhuǎn)錄組分析檢測(cè)到11 879 個(gè)SSR位點(diǎn),并篩選出12對(duì)具有多態(tài)性的引物;黃興發(fā)等[23]基于黑果枸杞 (Lyciumruthenicum) 基因組測(cè)序數(shù)據(jù),獲得2 494個(gè)SSR位點(diǎn),篩選出10對(duì)高多態(tài)性SSR引物,并分析了48份枸杞的遺傳多樣性;張?zhí)炀壍萚24]利用MISA 軟件從紫蘇 (Perillafrutescens) 1 206條EST序列中檢索到1 526個(gè)SSR位點(diǎn),并設(shè)計(jì)獲得了723條SSR引物。
本研究對(duì)去冗余后的密花香薷42 362條 Unigene 進(jìn)行SSR位點(diǎn)檢測(cè)和分析,共檢測(cè)到 SSR位點(diǎn)17 564個(gè),分布于11 903條 Unigene 上,SSR 的出現(xiàn)頻率為 28.10%。劉小莉等[25]對(duì)唇形科云南鼠尾草 (Salviayunnanensis) 轉(zhuǎn)錄組SSR進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn),SSR發(fā)生概率為 7.51%;劉欣雨等[26]基于丹參 (Salviamiltiorrhiza) 15.99 Mb 轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),分析了含有 Unigene的 33 438 條序列,共獲得 2 095 個(gè) SSR 候選位點(diǎn),SSR發(fā)生率為6.27%;張?zhí)炀壍萚24]對(duì)唇形科紫蘇 (Perillafrutescens) EST-SSR分布特征進(jìn)行了統(tǒng)計(jì),EST-SSR發(fā)生頻率為22.19%。對(duì)比以上幾種同科近緣種,密花香薷轉(zhuǎn)錄組SSR發(fā)生頻率相對(duì)較高。與其他外緣物種,如云南金花茶 (Camelliafascicularis,19.63%)[27]、黨參 (Codonopsispilosula,12.22%)[28]、黑果枸杞 (26.36%)[29]和馬鈴薯(Solanumtuberosum,3.43%)[30]相比,密花香薷轉(zhuǎn)錄組所包含SSR位點(diǎn)亦表現(xiàn)出較高的豐富度。由此可見(jiàn),密花香薷轉(zhuǎn)錄組所包含SSR位點(diǎn)數(shù)目豐富,可為后期SSR標(biāo)記的開(kāi)發(fā)和篩選提供大量的信息基礎(chǔ)。對(duì)上述物種轉(zhuǎn)錄組SSR發(fā)生頻率進(jìn)行比較,不難發(fā)現(xiàn),SSR 位點(diǎn)發(fā)生頻率因物種不同而表現(xiàn)出差異性,究其原因,可能與物種自身基因結(jié)構(gòu)固有差異,以及分析數(shù)據(jù)庫(kù)大小、SSR 搜索工具和搜索條件的不同設(shè)置等有關(guān)[28]。
通過(guò)對(duì)密花香薷轉(zhuǎn)錄組不同基序類型SSR位點(diǎn)數(shù)目分析發(fā)現(xiàn),密花香薷轉(zhuǎn)錄組SSR重復(fù)類型共有 6種,單核苷酸重復(fù)類型最多,占總SSR位點(diǎn)的51.22%,依次為二 (25.48%)、三核苷酸重復(fù)類型 (20.57%),由此可見(jiàn),單、二、三核苷酸重復(fù)類型 (97.27%) 是密花香薷轉(zhuǎn)錄組SSR位點(diǎn)的主導(dǎo)基序類型,單核苷酸在3種主導(dǎo)基序類型中所占比例最高,為主要的基序類型。尹躍等[29]對(duì)黑果枸杞轉(zhuǎn)錄組SSR分析研究也得出了相似的結(jié)論,黑果枸杞轉(zhuǎn)錄組SSR主要類型為單、二、三核苷酸重復(fù)類型 (99.44%),單核苷酸重復(fù) (74.33%)為主要基序類型。相同的結(jié)論在韭菜全長(zhǎng)轉(zhuǎn)錄組SSR信息分析中也得到了支持[31]。唇形科云南鼠尾草、丹參和紫蘇SSR序列信息研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),SSR基序主導(dǎo)類型也是一至三核苷酸重復(fù),3種基序類型所形成SSR位點(diǎn)占比分別為92.58%、98.0%和98.85%,但與本研究不同的是上述三種植物轉(zhuǎn)錄組SSR主要基序類型是二核苷酸 (紫蘇46.76%,云南鼠尾草41.47%,丹參61.60%)[24-26]。諸多研究表明,植物轉(zhuǎn)錄組SSR位點(diǎn)重復(fù)基元主要以短序列重復(fù)基元為主,但不同物種中SSR主導(dǎo)基序不同,這一結(jié)論在上述不同植物研究中均得到了驗(yàn)證支持。
有研究表明,被子植物和蕨類植物二核苷酸的優(yōu)勢(shì)基元主要為 (AG/CT)n,而裸子植物以 (AT/AT)n 為優(yōu)勢(shì)基元;雙子葉植物、蕨類植物和少數(shù)單子葉植物以 (AAG/CTT)n 為三核苷酸的優(yōu)勢(shì)基元[30],不同植物轉(zhuǎn)錄組SSR基元類型所表現(xiàn)出的差異性可能和物種自身遺傳和基因結(jié)構(gòu)有關(guān)。密花香薷轉(zhuǎn)錄組SSR二核苷酸的優(yōu)勢(shì)基元為 (AG/CT)n,占二核苷酸SSR的比例為47.80%,三核苷酸優(yōu)勢(shì)基元為 (AAG/CTT)n (17.68%),這一研究結(jié)果與上述結(jié)論一致。同時(shí),對(duì)諸多植物,如黨參[26]、山地虎耳草 (Saxifragamontana)[32]、蒙農(nóng)紅豆草 (OnobrychisviciifoliaScop‘Mengnong’)[33]、細(xì)果角茴香 (Hypecoumleptocarpum)[34]轉(zhuǎn)錄組SSR研究也得到了上述相同的結(jié)論。但也有一些植物,二、三核苷酸優(yōu)勢(shì)基元與上述研究不同,如韭菜二核苷酸優(yōu)勢(shì)基元為 (AC/GT)n (20.28%)[31]、薄殼山核桃三核苷酸優(yōu)勢(shì)基元為 (AAC/GTT)n (34.95%)[35]、香蕉三核苷酸優(yōu)勢(shì)基元為 (AGG/CCT)n (12.53%)[36]。不同物種轉(zhuǎn)錄組SSR同一重復(fù)類型優(yōu)勢(shì)基元的不同,可能和其相應(yīng)編碼蛋白的使用頻率差異有關(guān)[33]。
種內(nèi)SSR位點(diǎn)的多態(tài)性主要表現(xiàn)在基元重復(fù)次數(shù)的差異,Xu 等[37]研究表明SSR 基元重復(fù)次數(shù)高的序列具有較高的多態(tài)性潛能,當(dāng)其重復(fù)次數(shù)高于12次時(shí),多態(tài)性較高[38]。密花香薷轉(zhuǎn)錄組重復(fù)次數(shù)變異范圍廣泛,分布在5~66次之間,共有121種重復(fù)次數(shù),具有較高的重復(fù)類型數(shù),每種基序類型最小重復(fù)次數(shù)所形成的SSR位點(diǎn)數(shù)最高,且隨著基序核苷酸的增加,重復(fù)次數(shù)類型呈下降趨勢(shì)。長(zhǎng)度分析表明,SSR序列長(zhǎng)度<12 bp時(shí)多態(tài)性表現(xiàn)極低,12~20 bp之間表現(xiàn)中等,≥20 bp時(shí)多態(tài)性較高,且低級(jí)基序SSR多態(tài)性普遍高于高級(jí)基序SSR[39]。密花香薷轉(zhuǎn)錄組二至六核苷酸基序SSR序列長(zhǎng)度結(jié)果表明,每種基序類型SSR序列長(zhǎng)度主要集中在12~30 bp,包含有8 190個(gè)SSR位點(diǎn),占所統(tǒng)計(jì)SSR位點(diǎn)的95.60%,1 589 (≥20 bp) 個(gè)SSR序列具有極高的多態(tài)性,占所統(tǒng)計(jì)SSR位點(diǎn)的18.54%。據(jù)此推測(cè),上述SSR位點(diǎn)在密花香薷SSR分子標(biāo)記中具有較高的開(kāi)發(fā)潛能。
本研究基于密花香薷轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)檢索到17 564個(gè)SSR位點(diǎn),并分析了其序列分布類型和結(jié)構(gòu)特征,綜合SSR出現(xiàn)頻率、分布密度、基元重復(fù)次數(shù)和長(zhǎng)度變異范圍等多個(gè)研究結(jié)果發(fā)現(xiàn),該研究所獲得的SSR序列表現(xiàn)出較高的多態(tài)性潛能,具有較大的開(kāi)發(fā)價(jià)值。目前,有關(guān)密花香薷的研究主要集中在活性成分及其功能方面的研究中,前人研究已充分證明了密花香薷的開(kāi)發(fā)價(jià)值,所以,對(duì)于其種質(zhì)資源的收集、篩選、鑒定及育種等方面的相關(guān)研究勢(shì)在必行,SSR分子標(biāo)記因其操作簡(jiǎn)單,穩(wěn)定性好,具共顯性等優(yōu)點(diǎn),可為上述研究提供有效的技術(shù)手段。