Genetic Diversity Analysis and DNA Fingerprinting Construction of Waterlily Germplasm Resources

doi:10.3969/j.issn.1000-2561.2020.02.008

Abstract

Abstract:

The genetic diversity of 46 waterlily germplasm resources introduced within China and abroad was analyzed by the ISSR molecular marker technology, and the DNA fingerprints of the original species and varieties were constructed in order to clarify the genetic relationship and provide a theoretical basis for the classification and identification of waterlily, hybrid breeding and functional gene mining, utilization and map-based cloning. The results showed that 10 primers with high polymorphism and good repeatability were screened out from 100 ISSR primers. A total of 281 bands were amplified from 46 waterlily germplasm resources, with an average of 28.1 bands per primer, 281 polymorphic bands and 100% polymorphic ratio. The average Shannon information index (I) was 0.4197, the average Nei's gene diversity index (H) was 0.2657, and the average effective allele number (N) was 1.4139, which showed abundant genetic diversity. The genetic similarity coefficient was between 0.51 and 0.98. Based on the genetic similarity coefficient, a clustering tree was constructed to reveal the genetic relationship of the 46 waterlily germplasm resources. When the similarity coefficient was 0.68, all the tested materials could be clustered into six groups. DNA fingerprints were constructed for 24 original species and varieties of waterlily, and different waterlily germplasms could be identified according to the differences of DNA fingerprints.

Key words: waterlily germplasm resources, ISSR molecular markers, genetic analysis, DNA fingerprintings

CLC Number:

Q949.746.1

SU Qun,YANG Yahan,TIAN Min,BU Zhaoyang,MAO Liyan,ZHANG Jinzhong,PAN Jiechun,LU Jiashi. Genetic Diversity Analysis and DNA Fingerprinting Construction of Waterlily Germplasm Resources[J]. Chinese Journal of Tropical Crops, 2020, 41(2): 258-266.

Figures/Tables 7

References 47

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种质资源编号 Germplasm number	品种（种）名称 Name of variety	品种（种）拉丁名 Latin name of variety	来源属性 Source	所属分类 Classification
1	墨西哥黄睡莲	N. maxicana	原生种	广温带亚属
2	延药睡莲	N. stellate	原生种	广热带亚属
3	蓝巨睡莲	N. gigantea	原生种	澳洲亚属
4	小雪夜	N. potamophila	原生种	新热带亚属
5	柔毛齿叶白睡莲	N. lotus. var. pubescens	原生变种	古热带亚属
6	捷姆斯	N. ‘Seymth’	园艺种	广温带亚属
7	秘鲁睡莲	N. sp. Peru-puerto Maldonado	原生种	新热带亚属
8	变色澳洲睡莲	N. atrans	原生种	澳洲亚属
9	卡莲特	N. ‘Caliente’	园艺种	广热带亚属
10	桃色光辉	N. ‘Peach glow’	园艺种	广温带亚属
11	黄金国（黄色九品香水莲）	N. ‘Eidorado’	园艺种	广热带亚属
12	小白子午莲	N. tetragona	原生种	广温带亚属
13	澳洲IM睡莲	N. immutabilis. sp. immutabilis blue form	原生种	澳洲亚属
14	亚克	N. ‘Arc-En-Ciel’	园艺种	广温带亚属
15	蓝女神	N. ‘Wood's Blue Goddess’	园艺种	广热带亚属
16	艾肯斯	N. ‘Clyde Ikins’	园艺种	广温带亚属
17	粉史龙	N. ‘Pink celon’	园艺种	古热带亚属
18	印度红睡莲	N. rubra	原生种	古热带亚属
19	喀麦隆	N. zenkeri	原生种	古热带亚属
20	泰国原生重瓣睡莲	N. Jongkolnee	原生种	广热带亚属
21	暹罗皇后	N. ‘Queen Of Siam’	园艺种	广热带亚属
22	小花睡莲	N. micrantha	原生种	广热带亚属
23	苏皖娜	N. ‘Suwanna’	园艺种	广热带亚属
24	白蓝星睡莲	N. white colorata	原生变种	广热带亚属
25	埃及白睡莲	N. lotus	原生种	古热带亚属
26	安塔芮斯	N. ‘Antares’	园艺种	古热带亚属
27	增殖睡莲	N. Prolifera Wiersema.	原生种	新热带亚属
28	红蜘蛛	N. ‘Red spider’	园艺种	广温带亚属
29	红色闪耀	N. ‘Red Flare’	园艺种	古热带亚属
30	太阳火	N. ‘Sunfire’	园艺种	广温带亚属
31	印第安娜	N. ‘Indiana’	园艺种	广温带亚属
32	米奴塔	N. minuta	原生种	广热带亚属
33	埃及蓝睡莲	N. caerulea	原生种	广热带亚属
34	华丽	N. ‘huali’	园艺种	广热带亚属
35	紫色幻想	N. ‘Purple Fantasy’	园艺种	杂交跨亚属
36	暹罗紫	N. ‘Siam Purple 1’	园艺种	杂交跨亚属
37	约瑟芬	N. ‘Joephine’	园艺种	广热带亚属
38	北美大白睡莲	N. ampla	原生种	广热带亚属
39	暹罗粉	N. ‘Siam Pink 1’	园艺种	杂交跨亚属
40	紫乔伊	N. ‘Purple Joy’	园艺种	广热带亚属
41	诗丽吉皇后	N. ‘Queen Sirikit’	园艺种	杂交跨亚属
42	白巨睡莲	N. gigantea ‘Albert de Lestang’	原生变种	澳洲亚属
43	蓝星睡莲	N. colorata	原生种	广热带亚属
44	白睡莲	N. alba	原生种	广温带亚属
45	雪白睡莲	N. candida Presl	原生种	广温带亚属
46	香睡莲	N. odorata	原生种	广温带亚属

种质资源编号 Germplasm number	品种（种）名称 Name of variety	品种（种）拉丁名 Latin name of variety	来源属性 Source	所属分类 Classification
1	墨西哥黄睡莲	N. maxicana	原生种	广温带亚属
2	延药睡莲	N. stellate	原生种	广热带亚属
3	蓝巨睡莲	N. gigantea	原生种	澳洲亚属
4	小雪夜	N. potamophila	原生种	新热带亚属
5	柔毛齿叶白睡莲	N. lotus. var. pubescens	原生变种	古热带亚属
6	捷姆斯	N. ‘Seymth’	园艺种	广温带亚属
7	秘鲁睡莲	N. sp. Peru-puerto Maldonado	原生种	新热带亚属
8	变色澳洲睡莲	N. atrans	原生种	澳洲亚属
9	卡莲特	N. ‘Caliente’	园艺种	广热带亚属
10	桃色光辉	N. ‘Peach glow’	园艺种	广温带亚属
11	黄金国（黄色九品香水莲）	N. ‘Eidorado’	园艺种	广热带亚属
12	小白子午莲	N. tetragona	原生种	广温带亚属
13	澳洲IM睡莲	N. immutabilis. sp. immutabilis blue form	原生种	澳洲亚属
14	亚克	N. ‘Arc-En-Ciel’	园艺种	广温带亚属
15	蓝女神	N. ‘Wood's Blue Goddess’	园艺种	广热带亚属
16	艾肯斯	N. ‘Clyde Ikins’	园艺种	广温带亚属
17	粉史龙	N. ‘Pink celon’	园艺种	古热带亚属
18	印度红睡莲	N. rubra	原生种	古热带亚属
19	喀麦隆	N. zenkeri	原生种	古热带亚属
20	泰国原生重瓣睡莲	N. Jongkolnee	原生种	广热带亚属
21	暹罗皇后	N. ‘Queen Of Siam’	园艺种	广热带亚属
22	小花睡莲	N. micrantha	原生种	广热带亚属
23	苏皖娜	N. ‘Suwanna’	园艺种	广热带亚属
24	白蓝星睡莲	N. white colorata	原生变种	广热带亚属
25	埃及白睡莲	N. lotus	原生种	古热带亚属
26	安塔芮斯	N. ‘Antares’	园艺种	古热带亚属
27	增殖睡莲	N. Prolifera Wiersema.	原生种	新热带亚属
28	红蜘蛛	N. ‘Red spider’	园艺种	广温带亚属
29	红色闪耀	N. ‘Red Flare’	园艺种	古热带亚属
30	太阳火	N. ‘Sunfire’	园艺种	广温带亚属
31	印第安娜	N. ‘Indiana’	园艺种	广温带亚属
32	米奴塔	N. minuta	原生种	广热带亚属
33	埃及蓝睡莲	N. caerulea	原生种	广热带亚属
34	华丽	N. ‘huali’	园艺种	广热带亚属
35	紫色幻想	N. ‘Purple Fantasy’	园艺种	杂交跨亚属
36	暹罗紫	N. ‘Siam Purple 1’	园艺种	杂交跨亚属
37	约瑟芬	N. ‘Joephine’	园艺种	广热带亚属
38	北美大白睡莲	N. ampla	原生种	广热带亚属
39	暹罗粉	N. ‘Siam Pink 1’	园艺种	杂交跨亚属
40	紫乔伊	N. ‘Purple Joy’	园艺种	广热带亚属
41	诗丽吉皇后	N. ‘Queen Sirikit’	园艺种	杂交跨亚属
42	白巨睡莲	N. gigantea ‘Albert de Lestang’	原生变种	澳洲亚属
43	蓝星睡莲	N. colorata	原生种	广热带亚属
44	白睡莲	N. alba	原生种	广温带亚属
45	雪白睡莲	N. candida Presl	原生种	广温带亚属
46	香睡莲	N. odorata	原生种	广温带亚属

引物 Primer	序列(5'-3') Sequences(5'-3')	退火温度 Annealing temperature/℃	条带总数 No. of amplified band	多态性条带 No. of polymorphic bands	多态性条带百分率/% Percentage of Polymorphic bands/%
UBC811	(AG)₈C	55.0	24	24	100.00
UBC834	(AG)₈YT	55.0	27	27	100.00
UBC835	(AG)₈YC	52.0	38	38	100.00
UBC840	(AG)₈YT	53.0	25	25	100.00
UBC841	(AG)₈YC	55.0	30	30	100.00
UBC843	(CT)₈RA	46.0	25	25	100.00
UBC844	(CT)₈RC	53.0	30	30	100.00
UBC845	(CT)₈RG	52.0	23	23	100.00
UBC873	(GACA)₄	46.0	26	26	100.00
UBC880	(GGAGG)₃	50.0	33	33	100.00
总计	—	—	281	281	—
平均	—	—	28.1	28.1	100.00

引物 Primer	序列(5'-3') Sequences(5'-3')	退火温度 Annealing temperature/℃	条带总数 No. of amplified band	多态性条带 No. of polymorphic bands	多态性条带百分率/% Percentage of Polymorphic bands/%
UBC811	(AG)₈C	55.0	24	24	100.00
UBC834	(AG)₈YT	55.0	27	27	100.00
UBC835	(AG)₈YC	52.0	38	38	100.00
UBC840	(AG)₈YT	53.0	25	25	100.00
UBC841	(AG)₈YC	55.0	30	30	100.00
UBC843	(CT)₈RA	46.0	25	25	100.00
UBC844	(CT)₈RC	53.0	30	30	100.00
UBC845	(CT)₈RG	52.0	23	23	100.00
UBC873	(GACA)₄	46.0	26	26	100.00
UBC880	(GGAGG)₃	50.0	33	33	100.00
总计	—	—	281	281	—
平均	—	—	28.1	28.1	100.00

位点 Locus	样本 Sample size	观测等位基因数 Observed allele number（Na）	有效等位基因数 Effective number of alleles（Ne）	Nei’ s基因多样性指数 Nei’ s genetic diversity index（H）	Shannon多样性信息指数 Shannon’s Information index（I）
平均	46	2.0000	1.4139	0.2657	0.4197
标准差		0.0000	0.2788	0.1400	0.1803