Study on sampling strategy of Potentilla anserina in the wild based on SSR molecular markers

doi:10.11686/cyxb2022441

Abstract

Abstract:

In this study， a SSR molecular marker method was used to evaluate sampling strategies of Potentilla anserina in Qinghai， Gansu， Sichuan， and the Tibetan Autonomous Region. The research aim was to provide a theoretical basis for future research on P. anserina sampling and breeding. The P. anserina was randomly selected at the sampling site as the first sample， then take samples at 1， 2， 3， 4， 5， 10， 15， 20， 25， 30， 40， 50， 60， 80， 90， 100， 120， 150， 160， 200， 250， 300， 400， 500， 1000， 1500， 2000， 2500， 5000， 10000， 15000， 20000， 30000， 40000， 50000 m from the first sample. 20 SSR primer loci were used for PCR amplification of 210 wild individuals from 6 populations， and the amplified fragment length was determined using capillary electrophoresis. SSR data were analyzed using POPGENE， NTSYS and GenAIEx 6.5 software packages. The result showed that： 1） The genetic variation was mainly founded in the population ［estat variance （Est.Var）=12.745， 84%］， and the variation among populations is low （Est.Var=2.477， 16%）. 2） The genetic diversity among the six populations is variable. Qilian County was found to have the highest genetic diversity ［average heterozygosity（H）=0.2797， Shannon-Weiner index （I）=0.4287］， and Henan County had the lowest genetic diversity （H=0.2273， I=0.3542）. This indicates that the genetic variation among the six populations is relatively low， so it is suggested to increase the interval during sampling. 3） When collecting individual P. anserina samples in the same population， the shortest sampling distance is 5 km. If there are small mountains， sampling can be carried out across the mountains. Sampling between different populations can be divided into two situations： 1） When there is a larger mountain range with a height of 1000-1500 m， samples of the P. anserina population can be collected on either side of the mountain range to establish population variation. 2） In the plains where there is no large mountain range for isolation， the sampling distance to establish P. anserina population variation is not less than 100 km.

Key words: Potentilla anserine, SSR molecular markers, capillary electrophoresis, sampling strategy

Tian TIAN, Jun-qiao LI, Bin MA, Xin-ci WANG, Jun-ru QU. Study on sampling strategy of Potentilla anserina in the wild based on SSR molecular markers[J]. Acta Prataculturae Sinica, 2023, 32(9): 181-197.

Figures/Tables 21

References 39

1	Delectis Florae Reipublicae Popularis Sinicae Agendae Acadfmiae Sinicae Edita. Flora reipublicae popularis sinicae （Tomus 37）. Beijing： Science Press， 1996： 275.
	中国科学院中国植物志编辑委员会. 中国植物志（第三十七卷）. 北京：科学出版社， 1996： 275.
2	Li J Q. Potentilla anserine from Qinghai Tibet Plateau. Beijing： Science Press， 2011： 100-104.
	李军乔. 青藏高原蕨麻. 北京：科学出版社， 2011： 100-104.
3	Wang J Q， Zhou B. Research progress of Tibetan medicine Potentilla anserine. Medical Journal of National Defending Forces， 2010， 20（2）： 217-219.
	王建军，周斌. 藏药蕨麻的研究进展. 西南国防医药， 2010， 20（2）： 217-219.
4	Chen H Q， Zhang R X， Huang L Q， et al. Literature review of Tibetan medicine Potentilla anserine. China Journal of Chinese Materia Medica， 2000（5）： 55-56.
	陈惠清，张瑞贤，黄璐琦，等. 藏药蕨麻的文献考察. 中国中药杂志， 2000（5）： 55-56.
5	Liu X， Zhang J M， Zhang Z， et al. Preparation and optimization of callus protoplast of Potentilla anserina. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica， 2017， 37（8）： 1664-1671.
	刘欣，张金铭，张昭，等. 蕨麻愈伤组织原生质体制备条件的优化. 西北植物学报， 2017， 37（8）： 1664-1671.
6	Liu H H， Jiang H X， Fu G， et al. Genetic diversity of Potentilla anserinain Qinghai-Tibetan Plateau of China based on peroxidase isozyme. Acta Agriculturae Boreali-Occidentalis Sinica， 2016， 25（3）： 413-422.
	刘贺贺，蒋红霞，富贵，等. 青藏高原蕨麻种质资源遗传多样性POD同工酶分析. 西北农业学报， 2016， 25（3）： 413-422.
7	Xie X Y， Wang Q. A study on anti-aging action of Potentilla anserina lextract. Chongqing Medicine， 2007（8）： 734-736.
	谢学渊，王强. 蕨麻提取物抗衰老作用研究. 重庆医学， 2007（8）： 734-736.
8	Liu S J， Li S Y， Song J H， et al. Anticancer effects of polysaccharide from Potentilla anserine L. Chinese Journal of Modern Applied Pharmacy， 2011， 28（3）： 185-188.
	刘素君，李世元，宋九华，等. 鹅绒委陵菜多糖抗肿瘤作用研究. 中国现代应用药学， 2011， 28（3）： 185-188.
9	Liu H H. SSR primer development and henetic diversity analysis of Potentilla anserine germplasm resources. Xining： Qinghai Minzu University， 2017.
	刘贺贺. 蕨麻SSR引物开发及种质资源遗传多样性分析. 西宁：青海民族大学， 2017.
10	Eriksson O. Patterns of ramet survivorship in clonal fragments of the stoloniferous plant Potentilla anserina. Ecology， 1988， 69（3）： 736-740.
11	Li J Q， Cai G M， Li L Z. Chinese Juema. Beijing： Science Press， 2020.
	李军乔，蔡光明，李灵芝. 中国蕨麻. 北京：科学出版社， 2020.
12	Fu G， Li J Q， Bao J Y， et al. Development of microsatellite primers in Potentilla anserina by magnetic beads enrichment. Acta Prataculturae Sinica， 2018， 27（2）： 124-134.
	富贵，李军乔，包锦渊，等. 磁珠富集法开发蕨麻SSR标记引物. 草业学报， 2018， 27（2）： 124-134.
13	Li J Q. The exploiture and utilization of wild resources foliage Potentilla anserine L. in Qinghai Province. Journal of Biology， 2003（5）： 34-36.
	李军乔. 青海省野生资源植物——鹅绒委陵菜（Potentilla anserine L.）的应用研究. 生物学杂志， 2003（5）： 34-36.
14	Ma B， Li J Q， Liu H H， et al. Construction and analysis of genetic similarity of SSR fingerprints in Juema. Molecular Plant Breeding， 2019， 17（13）： 4367-4377.
	马斌，李军乔，刘贺贺，等. 蕨麻品种SSR指纹图谱的构建及遗传相似性分析. 分子植物育种， 2019， 17（13）： 4367-4377.
15	Wei S S， Yang M S， Liang H Y. Genetic diversity of SSR analysis of Prunus persica cultivars. Tillage and Cultivation， 2022， 42（1）： 1-5， 9.
	魏姗姗，杨敏生，梁海永. 桃品种遗传多样性SSR分析. 耕作与栽培， 2022， 42（1）： 1-5， 9.
16	Li J Q， Jiang H X， Wen X， et al. Karyotype analysis of sextuploid Juema. Hubei Agricultural Sciences， 2014， 53（11）： 2569-2572.
	李军乔，蒋红霞，温馨，等. 六倍体蕨麻的核型分析. 湖北农业科学， 2014， 53（11）： 2569-2572.
17	Eriksson O. Mobility and space capture in the stoloniferous plant Potentilla anserina. Oikos， 1986， 46（1）： 82-87.
18	Eriksson O. Ramet behaviour and population growth in the clonal herb Potentilla anserina. Journal of Ecology， 1988， 76（2）： 522-536.
19	Zhou H K， Zhou X M， Zhou L， et al. The clonal growing characteristic in the stoloniferous herb， Potentilla anserine. Acta Botanica Boreali-Occidentalia Sinica， 2002， 22（1）： 9-17.
	周华坤，周兴民，周立，等. 鹅绒委陵菜（Potentilla anserine）生长特征. 西北植物学报， 2002， 22（1）： 9-17.
20	Saikkonen K， Koivunen S， Vuorisalo T， et al. Interactive effects of pollination and heavy metals on resource allocation in Potentilla anserine L. Ecology， 1998， 79（5）： 1620-1629.
21	Rautiainen P， Koivula K M. The effect of within-genet and between-genet competition on sexual reproduction and vegetative spread in Potentilla anserine ssp egedii. Journal of Ecology， 2004， 92（3）： 505-511.
22	Kovaleva A M， Abdulkafarova E R. Phenolic compounds from Potentilla anserina. Chemistry of Natural Compounds， 2011， 47（3）： 446-447.
23	Zhang X Q， Zhao Y L， Shan L M， et al. Study on protective mechanism of JMS on chemical liver injury. Pharmaceutical Journal of Chinese Peoples Liberation Army， 2004（4）： 259-261.
	张新全，赵艳玲，山丽梅，等. 蕨麻素对化学性肝损伤保护作用机制的研究. 解放军药学学报， 2004（4）： 259-261.
24	Li J Y， Li L Z， Zhang Y L， et al. Protective effect of Potentilla anserina L. on hypoxia injury in neonate rats cardiomyocytes. Chinese Journal of New Drugs， 2007（12）： 944-946.
	李建宇，李灵芝，张永亮，等. 蕨麻醇提物对心肌细胞缺氧损伤的保护作用. 中国新药杂志， 2007（12）： 944-946.
25	Chen K S， Li F， Xu C J， et al. An efficient macro-method of genomic DNA isolation from Actinidia chinensis leaves. Hereditas （Beijing）， 2004（4）： 529-531.
	陈昆松，李方，徐昌杰，等. 改良CTAB法用于多年生植物组织基因组DNA的大量提取. 遗传， 2004（4）： 529-531.
26	Zhang M， Tan T M， Xu C C， et al. Application of SSR molecular markers technique in purity identification of Solanum melongena hybrid seed. Hubei Agricultural Sciences， 2013， 52（8）： 1959-1962.
	张敏，谈太明，徐长城，等. SSR分子标记技术在茄子杂交种子纯度鉴定中的应用. 湖北农业科学， 2013， 52（8）： 1959-1962.
27	Zhu Y L， Xie Y L， Huang L Z， et al. Establishment of SSR fingerprint fap and preliminary analysis of genetic diversity among aromatic rice from Taihu and other areasin China. Journal of Plant Genetic Resources， 2012， 13（4）： 666-671.
	朱勇良，谢裕林，黄凌哲，等. 太湖稻区及国内部分香稻SSR指纹图谱构建及遗传多样性初析. 植物遗传资源学报， 2012， 13（4）： 666-671.
28	Ma Q Q. Clonal structure of Fargesia qinlingensis populations inferred from SSR fingerprints in Foping national nature reserve. Xianyang： Northwest A & F University， 2015.
	马青青. 佛坪国家级自然保护区秦岭箭竹居群克隆结构的SSR分析. 咸阳：西北农林科技大学， 2015.
29	Sun M. Genetic diversity in three colonizing orchids with contrasting mating systems. American Journal of Botany， 1997， 84（2）： 224-232.
30	Song Y， Zhang X R， Li Z， et al. Genetic diversity and genetic structure analysis of Bupleurum chinense DC. based on SSR molecular marker. Acta Pharmaceutica Sinica， 2022， 57（4）： 1193-1202.
	宋芸，张鑫瑞，李政，等. 基于SSR分子标记的柴胡遗传多样性与遗传结构分析. 药学学报， 2022， 57（4）： 1193-1202.
31	Botstein D， White R L， Skolnick M， et al. Construction of a genetic linkage map in man using restriction fragment length polymorphisms. American Journal of Human Genet， 1980， 32（3）： 314-331.
32	Zuo S M， Zhou N N， Chen Z X， et al. Identification of japonica rice varieties released in Jiangsu province by SSR markers. Journal of Yangzhou University （Agricultural and Life Science Edition）， 2014， 35（4）： 45-51.
	左示敏，周娜娜，陈宗祥，等. SSR标记在江苏粳稻品种鉴定中的应用研究. 扬州大学学报（农业与生命科学版）， 2014， 35（4）： 46-51.
33	Shen X T. The analysis of fine-scale genetic diversity in Phyllostachys edulis and a preliminary study on it’s sampling strategy. Nanjing： Nanjing Forestry University， 2012.
	沈晓婷. 毛竹小尺度遗传多样性及取样策略的初步研究. 南京：南京林业大学， 2012.
34	Chen Y F. Study on sampling strategy of Chimonobambusa utilis based on genetic diversity. Guizhou： Guiyang University， 2018.
	陈云飞. 基于遗传多样性的金佛山方竹采样策略初探. 贵阳：贵州大学， 2018.
35	Diao X. EST-SSR primer development and genetic diversity research of Fragaria nilgerrensis Schldl. Kunming：Yunnan University， 2019.
	刁霞. 黄毛草莓（Fragaria nilgerrensis Schldl） EST-SSR引物开发及遗传多样性研究. 昆明：云南大学， 2019.
36	Liu C X， Li J M， Li H L， et al. Genetic diversity and genetic structure of stoloniferous clonal plant in Duchesnea indica Focke. Jiangsu Agricultural Sciences， 2016， 44（2）： 215-220.
	刘春香，李钧敏，李红丽，等. 匍匐茎克隆植物蛇莓的遗传多样性和遗传结构. 江苏农业科学， 2016， 44（2）： 215-220.
37	Du X J， Li X F， Wu M， et al. Effects of life history traits and sampling strategies on microsatellite based genetic diversity estimates in plants. Journal of Natural Science of Hunan Normal University， 2015， 38（4）： 21-28.
	杜夏瑾，黎啸峰，吴敏，等. 生活史性状和取样策略对植物微卫星遗传多样性参数估算的影响. 湖南师范大学自然科学学报， 2015， 38（4）： 21-28.
38	Jin Y， Lu B R. Sampling strategy for genetic diversity. Biodiversity Science， 2003（2）： 155-161.
	金燕，卢宝荣. 遗传多样性的取样策略. 生物多样性， 2003（2）： 155-161.
39	Xiang X Y， Zhang X P， Duan R Y， et al. Pollen dispersal patterns of the endangered plant Pinus dabeshanensis in a seed production stand. Guihaia， 2014， 34（3）： 333-337， 392.
	项小燕，张小平，段仁燕，等. 濒危植物大别山五针松母树林花粉传播规律. 广西植物， 2014， 34（3）： 333-337， 392.

采样地点 Sampling site	居群编号 Name of population	采样数量 Samples size	海拔 Altitude （m）	经度 Longitude （E）	纬度 Latitude （N）	伴生植物 Accompanying plants
青海省河南县Henan County， Qinghai Province	HNX	37	3550~3792	34°47′21″- 35°05′03″	101°28′23″- 101°39′17″	金露梅Potentilla fruticosa，珍珠梅Sorbaria sorbifolia，龙芽草Agrimonia pilosa，东方草莓Fragaria orientalis，纤细草莓Fragaria gracilis，绣线菊Spiraea salicifolia，高山绣线菊Spiraea alpina，鲜卑花Sibiraea laevigata，二裂叶委陵菜Potentilla bifurca，多茎委陵菜Potentilla multicaulis，莓叶委陵菜Potentilla fragarioides，委陵菜Potentilla chinensis
青海省祁连县Qilian County， Qinghai Province	QLX	36	2991~3483	37°22′33″- 37°38′35″	101°22′41″- 101°25′32″
西藏自治区八宿县Baxoi County， Tibet Autonomous Region	BSX	34	3913~4457	30°16′43″- 30°48′27″	97°02′01″- 99°15′60″
西藏自治区南木林县Nanmulin County， Tibet Autonomous Region	NMX	33	3835~3926	29°22′41″- 29°33′59″	89°04′32″- 89°06′02″
甘肃省碌曲县Luqu County， Gansu Province	LUX	36	2988~3335	34°34′24″- 34°48′55″	102°27′46″- 102°43′59″
四川省若尔盖县Ruoergai County， Sichuan Province	REG	34	3446~3480	33°42′34″- 33°59′52″	102°46′14″- 102°57′53″

采样地点 Sampling site	居群编号 Name of population	采样数量 Samples size	海拔 Altitude （m）	经度 Longitude （E）	纬度 Latitude （N）	伴生植物 Accompanying plants
青海省河南县Henan County， Qinghai Province	HNX	37	3550~3792	34°47′21″- 35°05′03″	101°28′23″- 101°39′17″	金露梅Potentilla fruticosa，珍珠梅Sorbaria sorbifolia，龙芽草Agrimonia pilosa，东方草莓Fragaria orientalis，纤细草莓Fragaria gracilis，绣线菊Spiraea salicifolia，高山绣线菊Spiraea alpina，鲜卑花Sibiraea laevigata，二裂叶委陵菜Potentilla bifurca，多茎委陵菜Potentilla multicaulis，莓叶委陵菜Potentilla fragarioides，委陵菜Potentilla chinensis
青海省祁连县Qilian County， Qinghai Province	QLX	36	2991~3483	37°22′33″- 37°38′35″	101°22′41″- 101°25′32″
西藏自治区八宿县Baxoi County， Tibet Autonomous Region	BSX	34	3913~4457	30°16′43″- 30°48′27″	97°02′01″- 99°15′60″
西藏自治区南木林县Nanmulin County， Tibet Autonomous Region	NMX	33	3835~3926	29°22′41″- 29°33′59″	89°04′32″- 89°06′02″
甘肃省碌曲县Luqu County， Gansu Province	LUX	36	2988~3335	34°34′24″- 34°48′55″	102°27′46″- 102°43′59″
四川省若尔盖县Ruoergai County， Sichuan Province	REG	34	3446~3480	33°42′34″- 33°59′52″	102°46′14″- 102°57′53″

引物 Primer	正向引物 Forward primer （5′→3′）	反向引物 Reverse primer （3′→5′）	重复基元 Repeat elements	目的片段 Target segments size （bp）	退火温度 Annealing temperature （℃）
P3	TTTCTGCACGTTGGCTTCTT	CAAACTTCAATTTGGTTTCC	（CT）12	148	54
P5	GAGATAGATCGACGAGAAGGG	AACAAGACAATGCAGAAAAGG	（AG）21	190	58
P6	AAGTAAGAACCGAGGCAAAAT	GATAAAAGAGCCCATCATCAC	（GA）13	151	55
P8	CCGTGAAGCAGACCATAATAGC	TCTACACCCTTTCGCCCATAT	（CT）13	254	58
P12	AACAATAGAGCCGTTGGAGA	CCTTGGATGCTAGACTGGAC	（TC）14	125	55
P14	AGGAGGGACCTGGTTTGGTT	CAGTGCAGCTCAGCCTCACG	（GA）9	227	60
P15	GAAGACTGAAGACCCAACAT	GAATTCTCACCGGCCATTAT	（CT）12	104	56
P18	GCCCTGCATTCATTCACAAGA	ACCACCCAACCCTGAATCCTA	（TG）8（AG）14	188	58
P19	CAGAAGTCCAACAGTCGGTGAG	TTTGCAGCTAGAGGGATGTCA	（TC）14	165	57
P21	AACCCAACAGAATCAAAACAC	TAAGTTTTCAGGATAGTGATG	（TC）13	164	57
P24	ACTAATACTGGTAAGCGAGAAA	GCTGAAAGTTATTGAAGAGCC	（GT）8	295	53
P25	GTGAATTTAGAAGCCATTTA	TAGTATTGGAACGCAACTAC	（AT）10（GT）7	157	56
P26	GCGATCTAACAAGAGCTGAAC	GAGGAAAGGAATTTTGAAGTG	（AC）7	197	55
P27	GAATTCAGCGCAACAATTCAT	TTCATGTTTATGGACAAGGCA	（AC）9	130	56
P28	AGTTGCCGGGATCAGAAGAAG	AAAGTGACCTCCCATCAAGAA	（TG）4（TG）8	181	58
P30	ATTCTAGCAAACAACACCAT	TCAACCAAAATAACGACAGT	（CA）8（TA）5	129	54
P31	TTAATGGCAGTGCAAGCATGC	CATCAATCCAGGCATTCCCAA	（AC）8	105	56
P32	TGGTGATGGGAGACAAAGTAT	TGAGATCTACTGCAAATTCCT	（AC）7	103	53
P34	GTTGTGAACGCAAATAAACC	ATTCCTCCTCTTCCGTAATC	（AG）11	243	58
P40	ACAGAGGTTCAAACGCAAAGA	GGCAGGTACTGATACCACAAA	（CA）6	83	55

引物 Primer	正向引物 Forward primer （5′→3′）	反向引物 Reverse primer （3′→5′）	重复基元 Repeat elements	目的片段 Target segments size （bp）	退火温度 Annealing temperature （℃）
P3	TTTCTGCACGTTGGCTTCTT	CAAACTTCAATTTGGTTTCC	（CT）12	148	54
P5	GAGATAGATCGACGAGAAGGG	AACAAGACAATGCAGAAAAGG	（AG）21	190	58
P6	AAGTAAGAACCGAGGCAAAAT	GATAAAAGAGCCCATCATCAC	（GA）13	151	55
P8	CCGTGAAGCAGACCATAATAGC	TCTACACCCTTTCGCCCATAT	（CT）13	254	58
P12	AACAATAGAGCCGTTGGAGA	CCTTGGATGCTAGACTGGAC	（TC）14	125	55
P14	AGGAGGGACCTGGTTTGGTT	CAGTGCAGCTCAGCCTCACG	（GA）9	227	60
P15	GAAGACTGAAGACCCAACAT	GAATTCTCACCGGCCATTAT	（CT）12	104	56
P18	GCCCTGCATTCATTCACAAGA	ACCACCCAACCCTGAATCCTA	（TG）8（AG）14	188	58
P19	CAGAAGTCCAACAGTCGGTGAG	TTTGCAGCTAGAGGGATGTCA	（TC）14	165	57
P21	AACCCAACAGAATCAAAACAC	TAAGTTTTCAGGATAGTGATG	（TC）13	164	57
P24	ACTAATACTGGTAAGCGAGAAA	GCTGAAAGTTATTGAAGAGCC	（GT）8	295	53
P25	GTGAATTTAGAAGCCATTTA	TAGTATTGGAACGCAACTAC	（AT）10（GT）7	157	56
P26	GCGATCTAACAAGAGCTGAAC	GAGGAAAGGAATTTTGAAGTG	（AC）7	197	55
P27	GAATTCAGCGCAACAATTCAT	TTCATGTTTATGGACAAGGCA	（AC）9	130	56
P28	AGTTGCCGGGATCAGAAGAAG	AAAGTGACCTCCCATCAAGAA	（TG）4（TG）8	181	58
P30	ATTCTAGCAAACAACACCAT	TCAACCAAAATAACGACAGT	（CA）8（TA）5	129	54
P31	TTAATGGCAGTGCAAGCATGC	CATCAATCCAGGCATTCCCAA	（AC）8	105	56
P32	TGGTGATGGGAGACAAAGTAT	TGAGATCTACTGCAAATTCCT	（AC）7	103	53
P34	GTTGTGAACGCAAATAAACC	ATTCCTCCTCTTCCGTAATC	（AG）11	243	58
P40	ACAGAGGTTCAAACGCAAAGA	GGCAGGTACTGATACCACAAA	（CA）6	83	55

引物 Primer	等位基因数目 Number of alleles	多态性指数 Polymorphism information content （PIC）	扩增产物大小 Amplified product size （bp）	引物 Primer	等位基因数目 Number of alleles	多态性指数 Polymorphism information content （PIC）	扩增产物大小 Amplified product size （bp）
P3	7	0.82	128~158	P24	4	0.66	286~306
P5	4	0.63	166~184	P25	6	0.75	144~172
P6	6	0.55	148~198	P26	3	0.44	180~200
P8	3	0.58	248~256	P27	4	0.58	118~126
P12	5	0.67	118~138	P28	6	0.73	162~188
P14	4	0.43	200~234	P30	4	0.62	122~134
P15	6	0.62	86~118	P31	3	0.58	92~104
P18	6	0.72	182~244	P32	4	0.69	96~104
P19	7	0.80	152~188	P34	2	0.25	212~220
P21	5	0.52	158~180	P40	4	0.65	78~92