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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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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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