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生物技术通报
BIOTECHNOLOGY BULLETIN 2015, 31(1):109-114
ISSR（Inter-simple sequence repeat）由 Zietkiewi-
cz 等［1］于 1994 年创建，因其具有分布广、多态性
高、技术难度低、操作简单、重复性高、成本低等
优点，是一种近年来应用较为广泛的分子遗传标记
技术，它来源于植物基因组中丰富的简单序列重复
（SSR），由 2-4 个随机的核苷酸锚定在微卫星序列
的 3端或 5端，由此组成的单引物进行重复序列间
DNA 的 PCR 扩增［2］，现已普遍应用于居群生物学
的研究、品种鉴定和物种分类，并作为构建遗传图
谱的工具［3］。
福禄桐（Polyscias），原产于太平洋诸岛，为五
加科福禄桐属植物，常绿灌木或小乔木，株形柔和，
古朴优雅，古色古香，叶片与茎干奇特优美，侧枝
收稿日期 ：2014-04-29
基金项目 ：中国林科院院基金项目（CAFYBB2012005）
作者简介 ：张国武，男，博士，高级工程师，研究方向 ：森林培育 ；E-mail ：fyzgwu@163.com
通讯作者 ：黄涛，男，硕士研究生，研究方向 ：园林植物栽培与应用 ；E-mail ：htaovs2010@163.com
观叶福禄桐遗传多样性的 ISSR分析
张国武1 刘学锋1 周兴华2 黄涛3
（1. 国家林业局桉树研究开发中心，湛江 524022 ；2. 余干县林业局，余干 335100 ；3. 江西农业大学园林艺术学院，南昌 330045）
摘 要： 利用 ISSR分子标记对 9个观叶福禄桐品种进行遗传多样性和亲缘关系分析，从 100条引物中筛选出 9条稳定、多
态性高的引物用于 PCR扩增，共获得 70条带，其中多态性条带 61条，多态百分率为 87.14%。聚类结果显示，品种间相似性系数
为 0.346 9-0.816 3，聚类结果与品种间的地理来源紧密相关，从外观形态上比较，亲缘性较近的叶形和株型相似性较高；观叶福
禄桐各品种间基因型差异较小，亲缘关系较近，遗传基础相对较窄。
关键词： ISSR ；福禄桐；观叶植物；遗传相似性系数；聚类分析
DOI ：10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2015.01.017
Studies on the Genetic Diversity of Polyscias by ISSR Marker
Zhang Guowu1 Liu Xuefeng1 Zhou Xinghua2 Huang Tao3
（1.China Eucalypt Research Centre，Zhanjiang 524022；2. Yugan County Forestry Bureau，Yugan 335100；3. College of Landscape and
Art，Jiangxi Agricultural University，Nanchang 330045）
Abstract: In this study, nine species Polyscias leaves as experimental material, we analyzed the genetic diversity and relationship by
ISSR markers, 9 stable and high polymorphism ISSR primers screened from 100 ISSR primers by optimized the system of PCR for Polyscias, a
total of 70 bands were obtained by the polymorphic primers of 9 test specimens, including 61 polymorphic bands, the polymorphic percentage
was 87.14%. The genetic similarity coefficients ranged from 0.346 9 to 0.816 3, suggesting that the substantial genetic divergence between some
varieties. The clustering scheme showed that Polyscias had small differences of genetypes their genetic basis was comparatively narrow.
Key words: ISSR ；Polyscias；foliage plants ；genetic similarity coefficient ；cluster analysis
细长，枝繁叶茂，叶片形状多样，有圆叶、羽叶、
条形叶、蕨叶等［4，5］；叶色斑驳多彩，有绿、黄、
银色等；植株多分枝，分枝皮孔显著，树型紧凑优美，
生长速度快，耐整形修剪，性喜高温多湿，耐旱耐阴。
不同规格的植株装饰客厅、卧室、书房、阳台等处，
既时尚典雅，又清新自然，是近几年较为流行的高
档室内观叶盆栽，适合庭院美化和室内盆栽。目前，
国外的研究主要集中在观叶福禄桐的起源、化学成
分及药理作用方面［6-8］；国内则主要集中于研究观
叶福禄桐的栽培、繁殖和观赏价值［9-11］，而对其遗
传多样性和品种间亲缘关系的研究国内外尚未报道，
由此导致观叶福禄桐品种混杂、分类标准不统一、
优良种质资源稀缺，制约了其快速良好的发展。因
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.1110
此，本研究在广泛调查和收集福禄桐品种资源的基
础上，以国内常见的观叶福禄桐为试验材料，利用
ISSR 分子标记对品种间的亲缘关系和遗传相似性进
行分析，旨在为福禄桐属植物的分类、亲缘关系鉴
定提供依据，同时为今后福禄桐种源的选择、优良
品种的引进和新品种培育奠定分子生物学研究基础。
1 材料与方法
1.1 材料
9 个参试福禄桐品种由广东省湛江市国家级南
方种苗基地所提供（参试品种详见表 1），试验于国
表 1 福禄桐属植物 9份材料
编号 品种 来源 叶形
C1 圆叶福禄桐 台湾省 叶片近似圆形，边缘有锯齿
C2 红叶圆叶福禄桐 广东省 叶片圆形向内凹、锯齿缘、叶背暗红色
C3 线叶南洋参 广东省 小叶窄而尖、细长、似蕨类植物的叶片
C4 羽叶福禄桐 广西省 小羽叶、小叶披针形，叶缘呈不规则锯齿、深裂
C5 黄斑圆叶福禄桐 台湾省 叶片近圆形、锯齿缘、叶主脉一带有黄绿色或乳黄色斑纹
C6 银边福禄桐 广东省 叶片长椭圆形、锯齿缘、叶缘附近常有白班
C7 南洋参 广西省 大羽叶、叶片卵圆形，叶缘呈不规则锯齿、浅裂
C8 芹叶福禄桐 广西省 叶小扇形、前端锯齿缘或浅裂、叶形似芹菜叶
C9 银边圆叶福禄桐 广东省 叶片近圆形、叶缘镶有不规则的乳白色叶斑
家林业局桉树研究开发中心实验室内完成。
1.2 方法
1.2.1 福禄桐基因组 DNA 的提取与检测 试验样品
均采集生长健壮、无病虫害危害植株的幼嫩叶片，
利用改良的 CTAB 法［12-14］提取福禄桐叶片基因组
DNA，用 1×TAE 电泳缓冲液，在 1.5% 琼脂糖（含
EB 终浓度为 0.5 μg/mL）凝胶中电泳，条件为 85 V，
50 min ；凝胶成像系统下（Bio-Rad）观察并记录，
以初步检测基因组 DNA 的完整度和质量 ；通过核酸
检测仪（Bio-Rad 生产的 Thermo Nano Drop 2000）检
测其浓度及纯度。
1.2.2 PCR 反应体系及条件 PCR 扩增仪为美国
Bio-Rad（伯乐公司）C-1000，反应体系 ：反应体系
总体积为 25 μL，DNA 模板浓度为 15 ng，Mg2+ 浓度
为 3.0 mmol/L，引物浓度 0.6 μmol/L，Taq酶含量 0.5
U，dNTP 浓度为 0.20 mmol/L，内含 2.5 μL 10×PCR
buffer。反应程序：94℃预变性 4 min；94℃变性 45 s，
47℃退火 50 s，72℃延伸 1 min，循环 38 次 ；72℃
延伸 7 min ；4℃保存。
1.2.3 引物筛选及 PCR 扩增 本研究的引物由铂尚
生物技术（上海）公司合成，随机选择 3 个参试材
料对 100 条引物进行筛选，从中选出差异性条带强、
多态性高的引物用于后续的 PCR 扩增 ；利用筛选的
引物对所有参试样品 DNA 进行 PCR 扩增，扩增结
束后取 PCR 扩增产物和 Loading buffer 缓冲液比例
为 2∶1 于 1.5% 琼脂糖（含 EB 终浓度为 0.5 μg/mL）
凝胶中电泳（85 V，1 h），然后在凝胶成像系统下
观察并成像记录。
1.2.4 电泳图谱分析方法 对 PCR 扩增好的图谱带
进行统计分析，每个电泳图扩增出的条带代表一个
ISSR 位点，有条带的记为“1”、无则记为“0”的
方法记录每个引物 PCR 扩增的电泳谱带，且仅记录
清晰、稳定、重复性好的扩增条带，并将“0”、“1”
数据转换成 Excel 表格格式，再利用 NTSYS-pc2.10
软件做进一步分析 ；在 NTSYS-pc2.10 软件中，根据
SM 相似系数法求得 9 个福禄桐品种间遗传相似性矩
阵，用 UPGMA 法对各品种进行聚类分析，构建聚
类图 ；再将 Dice 遗传相似性矩阵进行 Dcenter 数据
转化，求其特征量和特征向量，进行主坐标分析。
2 结果
2.1 基因组DNA提取的质量
采用改良的 CTAB 法提取 9 个福禄桐品种的基
因组 DNA，电泳检测结果如图 1 所示，核酸检测仪
测定 OD260/OD280 比值在 1.75-1.95 之间，表明所提
取叶片基因组 DNA 中蛋白质和 RNA 含量较少，纯
度较高，符合后续的试验要求。
2015,31(1) 111张国武等 ：观叶福禄桐遗传多样性的 ISSR 分析
2.2 引物筛选多态性分析
随机选择 3 个试验样品对 100 个 ISSR 引物进行
筛选，共筛选出 9 条清晰、稳定、多态性高的引物
用于 PCR 扩增（表 2）；利用筛选出的 9 条多态性引
物对 9 个不同品种的福禄桐进行 PCR 扩增，扩增结
果见图 2。通过对 9 张图谱的统计分析，PCR 扩增共
得到 70 条带，其中多态性条带 61 条，多态百分率
为 87.14% ；其中引物 U848 扩增条带数最多，共产
生 11 条，多态性条带 9 条，引物 U823、U826 多态
性百分比达到 100%，都扩增出 7 条带，引物 U859
扩增条带数最少为 6 条 ；各引物扩增条带为 6-11，
大小一般在 200-3 000 bp 之间。检测结果见表 2。
2.3 品种间遗传相似性分析
利用 NTsys-pc2.10 软件得出各观叶福禄桐品种
间的相似性系数。结果（表 3）表明，9 个观叶福禄
桐品种间的遗传相似性系数范围在 0.346 9-0.816 3，
平均遗传相似性系数为 0.598 4 ；其中 C1（圆叶福禄
桐）和 C5（黄斑圆叶福禄桐）间的遗传相似性系数
最大，达到 0.816 3，其次 C1（圆叶福禄桐）和 C2
（红叶圆叶福禄桐）遗传相似性系数也较高，达到
0.795 9，表明它们之间的遗传差异小，亲缘性很近，
而 C2（红叶圆叶福禄桐）和 C7（南洋参）相似性
系数最小为 0.346 9，表明其遗传差异性较大，亲缘
关系最远。
2.4 品种间聚类分析
根据遗传相似性系数矩阵采用 UPGMA 法对 9
个观叶福禄桐品种进行聚类分析（图 3）。分析聚类
图可知，在遗传相似性系数为 0.52 处，9 个观叶福
图 1 九个福禄桐品种 DNA质量
表 2 ISSR-PCR分析所用引物及扩增结果
引物编号 引物序列 退火温度 /℃ 扩增条带 多态带数 多态性百分率 /%
U815 （CT）8G 53 7 6 85.71
U823 （TC）8C 53 7 7 100.00
U826 （AC）8C 54 7 7 100.00
U836 （AG）8YA 52 6 5 83.33
U842 （GA）8YG 52 8 7 87.50
U848 （CA）8RG 53 11 9 81.82
U854 （TC）8RG 53 10 9 90.00
U856 （AC）8YA 53 8 6 75.00
U859 （TG）8RC 53 6 5 83.33
总记 70 61 87.14
表 3 九个观叶福禄桐品种间的相似性系数
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9
C1 1.0000
C2 0.7959 1.0000
C3 0.5918 0.4694 1.0000
C4 0.5510 0.4286 0.5918 1.0000
C5 0.8163 0.7347 0.6531 0.6122 1.0000
C6 0.6735 0.5918 0.5102 0.5102 0.6122 1.0000
C7 0.4694 0.3469 0.5510 0.7551 0.5306 0.5510 1.0000
C8 0.6735 0.6327 0.5918 0.5510 0.6939 0.6735 0.5918 1.0000
C9 0.6939 0.6531 0.6531 0.5714 0.7551 0.5306 0.4898 0.5714 1.0000
注 ：编号 C1-C9 同表 1
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.1112
图 2 不同引物的 PCR电泳图谱（编号 C1-C9同表 1）
2015,31(1) 113张国武等 ：观叶福禄桐遗传多样性的 ISSR 分析
禄桐品种分为 A、B 两大类，A 类有 7 个品种，C4（羽
叶福禄桐）和 C7（南洋参）归为 B 类，相似性系数
达到 0.76，这两品种间形态特征也极为相似，都为
羽叶，只是叶片开裂的深浅程度不同而已，种质资
源收集地也都来自广西，可见地域差异也影响着品
种间的亲缘性，聚类结果显示 C4（羽叶福禄桐）和
C7（南洋参）亲缘性较近 ；A 类种群在相似性系数
0.57 处，分支成 A1 和 A2 两亚类，A2 亚类只有 C3
（线叶福禄桐）一个品种，而 A1 亚类在相似性系数
为 0.63 处，又分支成 A11 和 A12 两组，A11 组包括
C1（圆叶福禄桐）、C5（黄斑圆叶福禄桐）、C2（红
叶圆叶福禄桐）和 C9（银边圆叶福禄桐），其叶形
和叶脉极相似，叶色稍有差异，其中 C1（圆叶福禄桐）
和 C5（黄斑圆叶福禄桐）亲缘性最近，相似性指数
图 3 福禄桐品种资源 ISSR聚类图
约为 0.82 ；A12 组有银边福禄桐和芹叶福禄桐。
2.5 品种资源的主坐标分析
品种资源的主坐标分析和聚类分析虽然都能反
应样品的聚类情况，但它们反应的信息含量却有所
差异。从主坐标二维分布图（图 4）可以得知，9 个
福禄桐品种有较明显的分布区域，C4 和 C7 位于坐
标图的左侧，C6 和 C8 分布于坐标图的上方，C1、
C2、C5 和 C9 分布于坐标图的右下方。从整体上看
品种资源的主坐标分析与聚类分析结果较符合。
3 讨论
ISSR 是在 SSR 的基础上发展起来的一种新型的
分子标记，目前，ISSR 已广泛用于植物品种鉴定、
遗传作图、遗传多样性及分子生态学研究［15，16］。本
研究利用 ISSR 分子标记技术对 9 份观叶福禄桐种质
资源材料进行遗传多样性分析，从 100 条引物中筛
选出 9 条稳定、多态性高的引物用于 PCR 扩增，共
获得 70 条带，其中多态性条带 61 条，多态百分率
为 87.14%，体现了 ISSR 分子标记较好的多态性 ；
遗传多样性分析将 9 个福禄桐品种完全分开，揭示
了不同福禄桐品种间的相互关系，是鉴定福禄桐种
质资源亲缘关系的一条有效途径。
研究结果显示，9 个观叶福禄桐品种间相似性
系数为 0.346 9-0.816 3，品种间具有较高遗传相似
性；聚类分析显示：各品种间相似性系数为 0.52 时，
其中羽叶福禄桐和南洋参聚为 B 组，其它的福禄桐
品种聚为 A 组，各福禄桐属植物亲缘关系分化比较
明显，植株的外部形态特征相似度与其亲缘关系远
近大部分相对应，其中银边福禄桐与芹叶福禄桐亲图 4 福禄桐品种资源主坐标分析二维图
生物技术通报 Biotechnology Bulletin 2015,Vol.31,No.1114
缘关系近，两植物外形特征差异明显，其它福禄桐
属植物归为同一类的外形特征都较为相似。进一步
分析聚类图可知，福禄桐属植物遗传背景范围小，
可推测出种源相对少，单一。聚类结果与品种间的
地理来源紧密相关，从外观形态方面比较，亲缘性
较近的叶形和株型存在一定的相似度，由于本研究
表型性状调查采集的数据较少，聚类结果与表型性
状间相关性并不明显，今后可在大量调查、采集福
禄桐表型性状数据基础上，对其表型性状进行深入
分析，通过与聚类分析结果相比较，找到能对福禄
桐品种进行有效分类或鉴别的质量性状。
福禄桐原产于太平洋诸岛，由于气候和环境因
素的限制，只在我国南部的部分沿海城市引种和栽
培，栽培面积狭窄，人工驯化栽培时间较短暂，而
且长期以来福禄桐的繁殖方式以扦插繁殖为主，因
而差异性不大 ；又因国内各地方引种、栽培和育种
只限于当地市场好、受欢迎的品种，地域性差异，
育种目标单一，导致国内福禄桐各品种间基因交流
少，基因多样性逐渐窄化，所以国内福禄桐各品种
间亲缘关系较近，各品种间的遗传多样性并非那样
丰富。在今后的驯化、栽培和育种工作中，加大引
种、推广力度，促进不同产区、种间种质资源的交流，
丰富其遗传多样性，加大对优良新品种的选育力度，
促进观叶福禄桐生产的持续发展。
4 结论
本研究通过改良的 CTAB 法提取福禄桐属植物
DNA，获得纯度高、质量好的基因组 DNA，符合后
续的试验标准 ；利用优化的反应体系对试验所设计
的引物进行筛选，获得 9 条试验所需引物，分别对
9 个不同福禄桐属植物基因组 DNA 进行 PCR 扩增，
共获得 70 条带，其中多态性条带 61 条，多态百分
率为 87.14% ；然后分别对 PCR 图谱带进行聚类分
析，结果表明 ：9 个观叶福禄桐品种间相似性系数
为 0.346 9-0.816，各品种间相似性系数为 0.52 时，
其中羽叶福禄桐和南洋参聚为 B 组，其它的福禄桐
品种聚为 A 组，各福禄桐属植物亲缘关系分化比较
明显 ；最后对 9 个福禄桐属植物进行主坐标分析，
其结果与聚类分析基本保持一致。
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（责任编辑 马鑫）