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响应面法优化余甘子种质资源ISSR反应体系

王建超 何银莺 黄旭萍 沈朝贵 陈发兴 郭林榕

王建超,何银莺,黄旭萍,等. 响应面法优化余甘子种质资源ISSR反应体系 [J]. 福建农业学报,2021,36(7):759−765 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2021.07.004
引用本文: 王建超,何银莺,黄旭萍,等. 响应面法优化余甘子种质资源ISSR反应体系 [J]. 福建农业学报,2021,36(7):759−765 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2021.07.004
WANG J C, HE H Y, HUANG X P, et al. Response Surface Optimization of ISSR-PCR Reaction for Genetic Study on Phyllanthus Emblica [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2021,36(7):759−765 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2021.07.004
Citation: WANG J C, HE H Y, HUANG X P, et al. Response Surface Optimization of ISSR-PCR Reaction for Genetic Study on Phyllanthus Emblica [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2021,36(7):759−765 doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2021.07.004

响应面法优化余甘子种质资源ISSR反应体系

doi: 10.19303/j.issn.1008-0384.2021.07.004
基金项目: 福建省科技计划公益类专项(2019R1028-11);国家热带植物种质资源库(余甘子种质资源分库)(NTPGRC2021-011);农业农村部物种品种(热带作物)资源保护项目(151821301354052701)
详细信息
    作者简介:

    王建超(1988−),男,研究实习员,研究方向:热带与亚热带果树种质资源保护与生理生化研究(Email:447327289@qq.com

    通讯作者:

    郭林榕(1963−),女,副研究员,研究方向:热带与亚热带果树种质资源保存、选育种及栽培研究(Email:linrong-g@163.com

  • 中图分类号: S 682.310.36

Response Surface Optimization of ISSR-PCR Reaction for Genetic Study on Phyllanthus Emblica

  • 摘要:   目的  优化余甘子种质资源ISSR-PCR反应体系,为余甘子种质资源遗传多样性及亲缘关系研究提供基础。  方法  以缅甸、印度、广东、云南、福建等5份来源不同的余甘子种质资源的基因组DNA组成混合的DNA模板,综合单因素试验和响应面分析法,分析引物浓度、2×Taq Master Mix添加量、DNA模板量、退火温度等反应条件对ISSR-PCR反应体系的影响,优化建立余甘子ISSR-PCR反应体系。  结果  引物浓度和2×Taq Master Mix添加量对扩增效果有较大影响,DNA模板量影响较小;引物浓度和DNA模板量交互作用明显;余甘子ISSR反应体系为引物浓度0.4 μmol·L−1,2×Taq Master Mix添加量13 μL,DNA模板量30 ng,扩增结果与响应面分析模型理论值相对误差仅为9.39%;退火温度为50.5~52.7 ℃时,随着温度的升高,条带质量变好,数量变多,退火温度为52.7 ℃时可获得多样性好的清晰条带。  结论  获得ISSR-PCR反应体系为引物浓度0.4 μmol·L−1,2×Taq Master Mix添加量13 μL,DNA模板量30 ng,退火温度52.7 ℃,扩增循环数35循环,扩增获得的条带清晰、稳定,多样性好,该体系适于余甘子种质资源的遗传多样性和亲缘关系等分析研究。
  • 图  1  余甘子基因组DNA提取电泳效果

    注:M为DL15K DNA marker;1.缅甸实生;2.印度大果;3.甜种;4.盈玉;5.福建本地种。

    Figure  1.  Electrophoretic DNA extraction on germplasms

    Note: M: DL 15K DNA marker; 1: Myanmar seedling; 2: a wild variety from India; 3: Tianzhong; 4: Yingyu; 5:Fujian native species.

    图  2  引物浓度(UBC 841)、2×Taq Master Mix添加量、DNA模板量对ISSR反应体系的影响

    注:M为DL15K DNA Maker;A、B、C分别表示引物浓度、2×Taq Master Mix添加量、DNA模板量单因素试验,1~15代表不同处理。

    Figure  2.  Effect of primer concentration, 2×Taq Master Mix addition, and DNA template amount on ISSR reaction

    Note: M: DL15K DNA maker; A, B, and C: primer concentration, 2×Taq Master Mix addition, and DNA template amount, respectively, in single factor test; and 1-15: various treatments.

    图  3  17组响应面试验电泳图谱

    注:M为DL 2K DNA Maker;1~17分别对应表4序号ISSR反应体系电泳谱图。

    Figure  3.  Seventeen sets of electropherograms by response surface test

    Note: M: DL 2K DNA maker; 1-17: electrophoresis spectra of ISSR reaction system shown on Table 4.

    图  4  引物浓度(UBC841)和DNA模板量对电泳图谱评分的影响

    Figure  4.  Effects of primer UBC841 concentration and DNA template amount on electrophoretic scores

    图  5  验证试验电泳图谱

    注:M为DL2K DNA Marker;A、B与C、D分别为验证试验1、2电泳结果。

    Figure  5.  Electropherogram of validation test

    Note: M: DL15K DNA marker; A and B: results of validation test 1; C and D: results of validation test 2.

    图  6  退火温度对ISSR反应体系的影响

    注:M为DL2K DNA Marker;电泳谱1~8依次表示50.5 、50.7、51.2 、51.9 、52.7 、53.3、53.7 和54.0 ℃退火温度下扩增效果。

    Figure  6.  Effect of annealing temperature on ISSR assay

    Note: M: DL2K DNA marker; Electrophoresis 1-8: at ISSR annealing temperatures of 50.5 , 50.7 , 51.2 , 51.9, 52.7, 53.3 , 53.7 and 54.0 ℃, respectively.

    图  7  引物UBC841对不同余甘子种质资源扩增的电泳结果

    注:M.DL 2K DNA Marker;1~5表示不同来源的余甘子种质资源。

    Figure  7.  Electrophoretic results on amplification of germplasms using primer UBC841

    Note: M: DL 2K DNA marker; 1-5: 5 P. emblica germplasms.

    表  1  试验材料来源

    Table  1.   Sources of testing materials

    编号
    Code
    品种(系)名  
    Name  
    来源
    Source
    采样地
    Sample Site
    1 缅甸实生 Myanmar seedling 缅甸 Myanmar 余甘子种质资源圃 Field genebank for Phyllanthus emblica
    2 印度大果 India species 印度 India 余甘子种质资源圃 Field genebank for Phyllanthus emblica
    3 甜种 Tianzhong 中国广东 Guangdong, China 余甘子种质资源圃 Field genebank for Phyllanthus emblica
    4 盈玉 Yingyu 中国云南 Yunnan, China 余甘子种质资源圃 Field genebank for Phyllanthus emblica
    5 福建本地种 Fujian native specie 中国福建 Fujian, China 余甘子种质资源圃 Field genebank for Phyllanthus emblica
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    表  2  单因素试验设计

    Table  2.   Simple factor experiment

    序号
    Number
    编号
    Code
    引物浓度
    Primer
    concentration/
    (μmol·L−1
    Taq Master Mix
    添加量
    Taq Master Mix
    addition amount/μL
    DNA模板量
    DNA template
    amount/ng
    1A0.21245
    20.31245
    30.41245
    40.51245
    50.61245
    6B0.4845
    70.41045
    80.41245
    90.41445
    100.41645
    11C0.41215
    120.41230
    130.41245
    140.41260
    150.41275
    注:在整个反应过程中,随着比较因素梯度的设置变动,相应的调整ddH2O的量以保证反应体系为25 μL。
    Note: During reaction process, amount of added ddH2O was continually adjusted to maintain volume of reaction system at 25 μL as gradient of comparison factor changed.
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    表  3  响应面分析因子及水平表

    Table  3.   Factors and levels of response surface design

    反应条件
    Reation Condition
    编码
    Code
    水平 Levels
    −101
    引物浓度
    Primer concentration/(μmol·L−1
    X1 0.30 0.35 0.40
    Taq Master Mix 添加量
    Taq Master Mix addition amount/μL
    X2 12 13 14
    DNA模板量
    DNA template amount/ng
    X3 25 30 35
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    表  4  响应面分析方案及试验结果

    Table  4.   Design and results on factors and levels of response surface test

    序号
    Order number
    X1X2X3评分
    Score
    100014.2±1.41
    201−14.25±1.26
    31012.12±1.26
    41−109.25±0.5
    5−1−1010.25±0.82
    610−16.75±0.96
    70−116.38±1.60
    81109.38±0.95
    90−1−18.13±0.85
    1000013.55±2.46
    110117.38±1.38
    1200010.00±1.83
    131015.13±0.82
    140108.75±0.96
    15−10−12.25±0.50
    16−1017.50±1.29
    1700014.75±5.19
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    表  5  验证试验与结果

    Table  5.   Validation test results

    序号
    Number
    理论解决方案
    Theoretical solution
    实际解决方案
    Practical solution
    理论评分
    Theoretical score
    实际评分
    Actual score
    相对误差
    Relative error/%
    1 X1:0.36 μmol·L−1X2:13.46 μL,X3:29.41 ng X1:0.35 μmol·L−1X2:13.5 μL,X3:30 ng 13.1149 11.4±0.55 9.58
    2 X1:0.37 μmol·L−1X2:13.09 μL,X3:29.06 ng X1:0.40 μmol·L−1X2:13.0 μL,X3:30 ng 13.1304 12.5±0.79 9.39
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  • [1] 潘慧清, 朱平, 魏学明, 等. 藏药余甘子研究概况 [J]. 甘肃中医药大学学报, 2019, 36(2):84−88.

    PAN H Q, ZHU P, WEI X M, et al. On Tibetan medicine Yuganzi (Phylianthi fructus) [J]. Journal of Gansu University of Chinese Medicine, 2019, 36(2): 84−88.(in Chinese)
    [2] 国家药典委员会. 中华人民共和国药典: 一部[M]. 北京: 中国医药科技出版社, 2020: 186-187.
    [3] 赵谋明, 刘晓丽, 崔春, 等. 余甘子多酚响应面法优化提取及其抗氧化活性研究 [J]. 食品工业科技, 2007, 28(6):117−120. doi: 10.3969/j.issn.1002-0306.2007.06.034

    ZHAO M M, LIU X L, CUI C, et al. Study on the optimizing extraction processing of polyphenol from Phyllanthus emblica L. fruit by method of response surface analysis and its antioxidant activity [J]. Science and Technology of Food Industry, 2007, 28(6): 117−120.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1002-0306.2007.06.034
    [4] GANTAIT S, MAHANTA M, BERA S, et al. Advances in biotechnology of Emblica officinalis Gaertn. syn. Phyllanthus emblica L. : A nutraceuticals-rich fruit tree with multifaceted ethnomedicinal uses [J]. 3 Biotech, 2021, 11(2): 1−25.
    [5] ZIETKIEWICZ E, RAFALSKI A, LABUDA D. Genome fingerprinting by simple sequence repeat (SSR)-anchored polymerase chain reaction amplification [J]. Genomics, 1994, 20(2): 176−183. doi: 10.1006/geno.1994.1151
    [6] SARWAT M, DAS S, SRIVASTAVA P S. Analysis of genetic diversity through AFLP, SAMPL, ISSR and RAPD markers in Tribulus terrestris, a medicinal herb [J]. Plant Cell Reports, 2008, 27(3): 519−528. doi: 10.1007/s00299-007-0478-5
    [7] 杨培奎, 郑道序, 马瑞君, 等. 潮汕橄榄地方品种(系)遗传多样性的ISSR分析 [J]. 广东农业科学, 2013, 40(23):129−132. doi: 10.3969/j.issn.1004-874X.2013.23.031

    YANG P K, ZHENG D X, MA R J, et al. Genetic diversity analysis of Canarium album L. landrances in Chaoshan area by ISSR [J]. Guangdong Agricultural Sciences, 2013, 40(23): 129−132.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1004-874X.2013.23.031
    [8] 张安世, 韩臣鹏, 齐秀娟, 等. 基于ISSR标记的猕猴桃品种遗传多样性分析及指纹图谱构建 [J]. 植物资源与环境学报, 2017, 26(3):19−26. doi: 10.3969/j.issn.1674-7895.2017.03.03

    ZHANG A S, HAN C P, QI X J, et al. Genetic diversity analysis and fingerprinting construction of cultivars of Actinidia spp. based on ISSR marker [J]. Journal of Plant Resources and Environment, 2017, 26(3): 19−26.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1674-7895.2017.03.03
    [9] 李国田, 张美勇, 相昆, 等. 基于ISSR标记的16个核桃品种遗传多样性分析及分子身份构建 [J]. 核农学报, 2015, 29(10):1884−1892. doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2015.10.1884

    LI G T, ZHANG M Y, XIANG K, et al. Analysis of genetic diversity and establishment of molecular ID for 16 walnut varieties based on ISSR markers [J]. Journal of Nuclear Agricultural Sciences, 2015, 29(10): 1884−1892.(in Chinese) doi: 10.11869/j.issn.100-8551.2015.10.1884
    [10] 刘晓生, 郑道序, 周春娟, 等. 潮汕余甘子种质资源遗传多样性与亲缘关系的ISSR分析 [J]. 中国南方果树, 2014, 43(1):18−22.

    LIU X S, ZHENG D X, ZHOU C J, et al. Analysis of genetic diversity and genetic relationship of Phyllanthus emblica L. Germplasm in Chaoshan area with ISSR [J]. South China Fruits, 2014, 43(1): 18−22.(in Chinese)
    [11] 周春娟, 詹潮安, 刘晓生, 等. 粤东余甘子种质资源遗传多样性与亲缘关系的ISSR分析[C]//广东省植物学会年会2012年年会论文集. 2012: 16-16.

    ZHOU C J, ZHAN C A, LIU X S, et al. ISSR Analysis of genetic diversity and genetic relationship of Phyllanthus emblica germplasm resources in eastern Guangdong[C] //Annual meeting of Guangdong Botany Society. 2012: 16-16. (in Chinese)
    [12] 邵雪花, 刘牛, 赖多, 等. 28份余甘子品种遗传多样性的ISSR分析及指纹图谱构建 [J]. 西北农林科技大学学报(自然科学版), 2020, 48(8):129−136.

    SHAO X H, LIU N, LAI D, et al. Genetic diversity analysis and DNA fingerprint mapping of 28 varieties of Phyllanthus emblica L. based on ISSR molecular marker [J]. Journal of Northwest A & F University (Natural Science Edition), 2020, 48(8): 129−136.(in Chinese)
    [13] 李巧明, 赵建立. 云南干热河谷地区余甘子居群的遗传多样性研究 [J]. 生物多样性, 2007, 15(1):84−91. doi: 10.3321/j.issn:1005-0094.2007.01.009

    LI Q M, ZHAO J L. Genetic diversity of Phyllanthus emblica populations in dry-hot valleys in Yunnan [J]. Biodiversity Science, 2007, 15(1): 84−91.(in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1005-0094.2007.01.009
    [14] 李金璐, 王硕, 于婧, 等. 一种改良的植物DNA提取方法 [J]. 植物学报, 2013, 48(1):72−78. doi: 10.3724/SP.J.1259.2013.00072

    LI J L, WANG S, YU J, et al. A modified CTAB protocol for plant DNA extraction [J]. Chinese Bulletin of Botany, 2013, 48(1): 72−78.(in Chinese) doi: 10.3724/SP.J.1259.2013.00072
    [15] 尚小红, 严华兵, 曹升, 等. 葛根SCoT-PCR反应体系优化及引物筛选 [J]. 南方农业学报, 2018, 49(1):1−7. doi: 10.3969/j.issn.2095-1191.2018.01.01

    SHANG X H, YAN H B, CAO S, et al. Optimization of SCoT-PCR reaction system and primer selection for Pueraria DC [J]. Journal of Southern Agriculture, 2018, 49(1): 1−7.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.2095-1191.2018.01.01
    [16] 阚琦缤, 刘瑞雪, 王晓娅, 等. 响应面优化刺五加总黄酮提取工艺及体外抗氧化研究 [J]. 福建农业学报, 2021, 36(3):358−368.

    KAN Q B, LIU R X, WANG X Y, et al. Process optimization and in vitro antioxidant activity of flavonoids extracted from Acanthopanax senticosus [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2021, 36(3): 358−368.(in Chinese)
    [17] 郑良, 李越凡, 赵强, 等. 基于响应面分析的聚甲基丙烯酸甲酯表面微观生物污损超声防除研究 [J]. 表面技术, 2021, 50(4):319−327.

    ZHENG L, LI Y F, ZHAO Q, et al. Research on removal of microfouling on polymethyl methacrylate surface by ultrasonic antifouling technology based on response surface analysis [J]. Surface Technology, 2021, 50(4): 319−327.(in Chinese)
    [18] YEH F C. Population genetic analysis of codominant and dominant markers and quantitative traits [J]. Belgian Journal of Botany, 1997: 129.
    [19] 王建波. ISSR分子标记及其在植物遗传学研究中的应用 [J]. 遗传, 2002, 24(5):613−616. doi: 10.3321/j.issn:0253-9772.2002.05.022

    WANG J B. ISSR markers and their applications in plant genetics [J]. Hereditas(Beijing), 2002, 24(5): 613−616.(in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:0253-9772.2002.05.022
    [20] 黄晓慧, 巫伟峰, 陈春, 等. 中国兰ISSR-PCR反应体系优化及引物筛选 [J]. 南方农业学报, 2018, 49(7):1282−1288. doi: 10.3969/j.issn.2095-1191.2018.07.04

    HUANG X H, WU W F, CHEN C, et al. Optimization and primer screening of ISSR-PCR reaction system for Chinese Orchids [J]. Journal of Southern Agriculture, 2018, 49(7): 1282−1288.(in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.2095-1191.2018.07.04
    [21] 刘凤书, 侯开卫, 李绍家, 等. 余甘子的保健价值及开发利用前景 [J]. 自然资源学报, 1993, 8(4):299−306. doi: 10.3321/j.issn:1000-3037.1993.04.002

    LIU F S, HOU K W, LI S J, et al. The health-protecting value of Phyllanthus emblica L. and its prospects for exploitation and utilization [J]. Journal of Natural Resources, 1993, 8(4): 299−306.(in Chinese) doi: 10.3321/j.issn:1000-3037.1993.04.002
    [22] 钟凤林, 王江波, 潘东明, 等. 余甘子ISSR反应体系的优化 [J]. 生物技术通报, 2008(3):166−169.

    ZHONG F L, WANG J B, PAN D M, et al. Optimization of ISSR reaction system in Phyllanthus emblica L [J]. Biotechnology Bulletin, 2008(3): 166−169.(in Chinese)
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-03-16
  • 修回日期:  2021-05-12
  • 刊出日期:  2021-07-28

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