全 文 ：新疆野扁桃与其近缘种的亲缘关系
①
姜凤琴1，2， 潘伯荣1， 尹林克1， 刘 斌1， 李 岩1
(1． 中国科学院新疆生态与地理研究所，新疆 乌鲁木齐 830011;2． 中国科学院研究生院，北京 100049)
摘 要:野扁桃(Amygdalus ledebouriana Schlecht)为野生珍稀濒危植物资源，我国仅分布在新疆。为研究野扁桃与
栽培扁桃及其近缘种的亲缘关系，对新疆野扁桃、栽培扁桃、栽培桃和桃属部分物种的叶绿体 matK基因进行测序，
基于 Kimura 双参数模型计算种间遗传距离，并以邻接法(NJ)构建系统发育树。结果表明:野扁桃与蒙古扁桃和榆
叶梅的遗传距离较小，与栽培扁桃和桃属物种(桃、山桃和蟠桃)的遗传距离较大;栽培扁桃与山桃、蟠桃和桃的亲
缘关系较其与野扁桃、榆叶梅和蒙古扁桃的亲缘关系更近。
关键词:野扁桃;matK序列;亲缘关系;系统发育树;新疆
野扁桃(Amygdalus ledebouriana Schlecht)也称
野巴旦木，落叶灌木，属蔷薇科(Rosaecae)桃属
(Amygdalus) ，分布于气候寒冷、干旱的亚欧大陆中
心地带，在我国野扁桃星点残存于新疆北部特殊山地
的狭窄地形气候区域〔1 － 2〕。独特的地理分布使其具
有抗寒耐旱的优良特性。野扁桃属配子体自交不亲
和性树种，因此是选育扁桃及其近缘和远缘作物的抗
寒、抗旱杂交新品种的优良原始材料〔2 － 6〕。近年来，
因人为和自然因素对野扁桃生境的影响，且自然保护
区对它的保护和培育管理力度小，又地处偏远，以致
野扁桃的生长状况比较弱，面积在逐渐缩小〔2 － 7〕。
野扁桃的分类地位是研究的热点问题。其中，
野扁桃与扁桃亚属和桃亚属物种的亲缘关系至今尚
无明确的认定。Xu Yong 等〔8〕的分子标记结果显
示，栽培扁桃(A． communis L．)与桃〔A． persica (L．)
Batsch．〕的遗传距离比其野扁桃的遗传距离更为接
近;Omirshat Tahan 等〔9〕的研究结果也表明，野扁桃
与栽培扁桃间不存在基因流动。而有学者持不同观
点〔10 － 11〕，认为野扁桃与栽培扁桃的亲缘关系相近。
叶绿体 (chloroplast，cp)属母性遗传，叶绿体基
因组(cpDNA)相对于核基因组，其分子量小，结构
简单，序列保守，突变率较低，遗传稳定，被认为是研
究植物亲缘关系、系统发生和群体遗传学的理想方
法，如今在蔷薇科中已被广泛应用〔12 － 15〕。本研究对
野扁桃及桃属的部分近缘种进行取样，通过对叶绿
体序列的编码基因(matK)进行测序分析，研究野扁
桃与栽培扁桃及部分桃属近缘种的亲缘关系，旨在
利用分子手段对野扁桃的系统位置进行描述，并为
野扁桃的资源保护提供基础资料。
1 材料和方法
1． 1 实验材料
试验于 2011 年 5—12 月在中国科学院新疆生
态与地理研究所系统基因组实验室完成。材料来源
见表 1。采集鲜叶，通过组织固定液进行固定，利用
略有改动的 CTAB 法提取基因组 DNA〔16〕，放入
－ 20 ℃冰箱备用。
表 1 供试样品的序号、名称和来源
Tab． 1 Indexes，names and locations of the samples
组 序号 名称 采集地
A． ledebouriana Schlecht BM 1-BM 6 野扁桃 巴尔鲁克山
A． ledebouriana Schlecht TM 460-TM 470 塔尔巴哈台山
A． communis L． BTN 栽培扁桃
吐鲁番
沙漠
植物园
A． communis L． BTS
A． communis L． BTZ
A． persica L． var． compressa
(Loud．)
PT 蟠桃
A． davidiana (Carr．)C． de Vos
ex Henry
ST 山桃
A． persica (L．)Batsch． T 桃
A． mongolica (Maxim．)Ricker MGBT 蒙古扁桃
A． triloba (Lindl．)Ricker CBYYM 重瓣榆叶梅
A． triloba (Lindl．)Ricker DBYYM 单瓣榆叶梅
注:凭证标本编号与样品序号一致，野扁桃凭证标本在中国科学院新疆生态与
地理研究所标本馆，其他凭证标本在吐鲁番沙漠植物园标本馆。
第 30 卷 第 3 期
2013 年 5 月
干 旱 区 研 究
ARID ZONE RESEARCH
Vol． 30 No． 3
May 2013
① 收稿日期:2012 － 05 － 15 修订日期:2012 － 06 － 08
基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目(KSCX2 － EW － Z － 12)
作者简介:姜凤琴(1986 －) ，女，硕士研究生，研究方向为保护生物学． E-mail:fengqin0909@ 163． com
通讯作者:尹林克． E-mail:yinlk@ ms． xjb． ac． cn
516 － 519 页 http:/ /azr． xjegi． com
DOI:10.13866/j.azr.2013.03.011
1． 2 PCR扩增及测序
PCR反应体系:5 μL 10X PCR buffer，0． 5 mM
dNTP，2． 5 mM MgCl2，0． 1μM primer 0． 1 Ur Taq，5
ng DNA模板，加 dd H2O 至 50 μL。matK 引物为自
己设计的特异引物，上游引物序列 472 － 2F:5
CCCATCCATCTGGAAATCTTGGTTC 3;下游引物序
列 1248 － 2R:5GCTGTAATAATGAGAAAGATTTCT-
GC 3。
PCR扩增程序:94 ℃预变性 2 min，94 ℃变性
30 s，58 ℃退火 45 s，72 ℃延伸 1． 5 min，34 个循环，
72 ℃延伸 10 min。PCR 产物经纯化后，以 PCR 引
物作为测序引物进行测序。
1． 3 数据分析
序列经 BlAST 和人工校对后进行后续分析。
用 Clustal W软件进行序列比对;序列遗传距离、各
碱基的含量及系统发育树构建利用 MEGA 5． 0 软件
完成，其中遗传距离的计算基于 Kimura 双参数(K
－2 － P)模型。
以白鹃梅〔Exochorda racemosa (Lindl．)Rehd〕
为外类群，GenBank 中扁桃、桃和山桃的 matK 序列
为参考序列构建邻接系统发育树 (neighbor-joining，
NJ) ，模型选择 Kimura 双参数(K －2 － P)模型，空位
作缺失处理，用自展值(bootstrap)检验树枝可信度，
重复 1 000 次。
2 结 果
2． 1 序列特征
本研究 22 个样本所得的测序结果和 GenBank
中叶绿体基因 matK 序列以 Clustal W 进行比对，选
取 655 bp片段用于系统发育分析。655 个核苷酸位
点中，22 个是变异位点，11 个是信息位点，占序列总
长度的 1． 8%。序列中碱基 T、C、A、G 的平均组成
为 37． 7%、17． 3%、29． 4%、15． 5%，A + T 含量为
67． 1%，G + C 含量为 32． 8%，A + T 含量明显高于
G + C 的含量。同时，这部分基因表现出很强的碱
基组成偏向性，即在 A、T、G、C 4 种碱基中，G 的含
量明显低于其他 3 种碱基。
2． 2 种间遗传距离
不同种间 matK 基因序列的遗传距离采用
Kimura 双参数模型统计(表 2)。各种间的遗传距
离为 0 ～ 0． 017，野扁桃与山桃、栽培扁桃和桃的遗
传距离分别为 0． 017、0． 017 和 0． 016，野扁桃与蒙
古扁桃和榆叶梅的遗传距离为 0． 009 和 0． 011;栽
培扁桃与桃和山桃的遗传距离较近，为 0． 005 和
0． 003，而与蒙古扁桃、榆叶梅和野扁桃的遗传距离
分别为 0． 008、0． 006 和 0． 017。即野扁桃与榆叶梅
和蒙古扁桃具有较近的亲缘关系，而栽培扁桃与桃、
山桃和蟠桃的亲缘关系较近。
2． 3 野扁桃及其近缘种的系统发生树
结合 GenBank中桃、扁桃和山桃的 matK 序列，
白鹃梅为外类群，对本研究样品的 13 条 matK 序列
构建 NJ 系统发生树(图 1)。由 NJ 系统树可以看
出，野扁桃、蒙古扁桃和榆叶梅以 92 的自展支持率
聚集在一起，说明三者间具有较近的亲缘关系;桃亚
属山桃和蟠桃以自展值为 80 的支持率聚集在桃的
外围，即山桃与蟠桃的亲缘关系比桃与山桃和桃与
蟠桃的亲缘关系更近;栽培扁桃聚集为一个单独的
分支，位于桃和蟠桃的外围，自展值为 66。由桃属
的 NJ系统树可以看出，野扁桃与栽培扁桃的亲缘关
系较远，与蒙古扁桃和榆叶梅的亲缘关系较近;栽培
表 2 matK序列基于 Kimura双参数模型的种间遗传距离
Tab． 2 Interspecific genetic distance based on Kimura’s two-parameter model
(1) (2) (3) (4) (5) (6) (7) (8) (9) (10)
(1)A． persica-T
(2)A． davidiana-ST 0． 002
(3)A． persica var． compressa-PT 0． 002 0． 000
(4)A． communis-BTZ 0． 005 0． 003 0． 003
(5)A． communis-BTS 0． 005 0． 003 0． 003 0． 000
(6)A． communis-BTN 0． 005 0． 003 0． 003 0． 000 0． 000
(7)A． mongolica-MGBT 0． 006 0． 008 0． 008 0． 008 0． 008 0． 008
(8)A． triloba-CBYYM 0． 005 0． 006 0． 006 0． 006 0． 006 0． 006 0． 002
(9)A． triloba-DBYYM 0． 005 0． 006 0． 006 0． 006 0． 006 0． 006 0． 002 0． 000
(10)A． ledebouriana-BM 0． 016 0． 017 0． 017 0． 017 0． 017 0． 017 0． 009 0． 011 0． 011
(11)A． ledebouriana-TM 0． 016 0． 017 0． 017 0． 017 0． 017 0． 017 0． 009 0． 011 0． 011 0． 000
7153 期 姜凤琴等:新疆野扁桃与其近缘种的亲缘关系
注:图中数字为 1 000 次自展检验置信值;* 表示从 Genbank 上下载
的序列。
图 1 基于 matK序列的野扁桃及其近缘种的 NJ树
Fig． 1 The NJ tree of Amygdalus ledebouriana Schlecht and
its sibling species based on matK sequences
扁桃与山桃、蟠桃和桃的亲缘关系较其与野扁桃、榆
叶梅和蒙古扁桃的亲缘关系更近。
3 结 论
扁桃是重要的干果，广泛用于食品业，然而其直
系祖先至今尚无定论〔17 － 20〕，有学者认为〔21〕栽培扁
桃是野扁桃演化过程中的产物，其祖先可能起源于
亚洲中西部的山区。新疆野扁桃与栽培扁桃的亲缘
关系尚无统一认识，如曾斌等〔10〕通过对扁桃亚属的
SSR分析发现，普通栽培扁桃与新疆野扁桃间的亲
缘关系比长柄扁桃、蒙古扁桃、西康扁桃和榆叶梅间
的亲缘关系更近;邱蓉等〔11〕对中国分布的扁桃亚属
7 个种的植物学性状、核 ITS 序列以及叶绿体 psbA-
trnH序列进行了比对分析，结果表明，扁桃和野扁
桃的亲缘关系相近;而 Xu Yong 等〔8〕利用 EST-SSR
分子标记技术对中国和地中海地区的扁桃样品及桃
样品进行了系统发育分析，结果显示，栽培扁桃与桃
的遗传距离比野扁桃、蒙古扁桃、西康扁桃
(P． tangutica Batal．)和榆叶梅的遗传距离更为接
近;Omirshat Tahan 等〔9〕运用分子标记法研究了新
疆野扁桃 7 个居群的遗传多样性及种群结构，结果
表明，野扁桃与栽培扁桃间不存在基因流动，即新疆
野扁桃可能对栽培扁桃的基因池没有影响。
通过对野扁桃及其近缘种 matK 序列的种间遗
传距离的研究表明，栽培扁桃与桃、山桃和蟠桃比野
扁桃、榆叶梅和蒙古扁桃具有更近的亲缘关系，支持
了 Xu Yong 等的研究结果。野扁桃及其近缘种
matK序列的 NJ系统发育树中，野扁桃与栽培扁桃
的亲缘关系较远，与蒙古扁桃和榆叶梅的亲缘关系
较近;栽培扁桃与山桃、蟠桃和桃的亲缘关系较野扁
桃、榆叶梅和蒙古扁桃的亲缘关系更近。说明新疆
野扁桃很可能不是栽培扁桃基因的直接贡献者，与
Omirshat Tahan等的研究结果一致。然而，由于大多
数被子植物的叶绿体基因组为母系遗传，且扁桃属
于典型的配子体自交不亲和性物种，因此，仅选用其
中一种来源的 DNA 序列无法全面揭示杂交或渐渗
和异源多倍化等系统进化问题〔22 － 23〕。此外，不同植
物分类群间 DNA 片段的进化速率并不一致，且一
段长度有限的序列有时无法提供足够的信息位点。
栽培扁桃的叶绿体 matK 序列可能并不是遗传自野
扁桃，也可能栽培扁桃的叶绿体序列在不断地杂交
和进化过程中发生了变化。
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Phylogenetic Relationship of Amygdalus ledebouriana
Schlecht and Its Sibling Species in Xinjiang
JIANG Feng-qin1，2， PAN Bo-rong1， YIN Lin-ke1， LIU Bin1， LI Yan1
(1． Xinjiang Institute Ecology and Geography，Chinese Academy of Sciences，Urumqi 830011，China;
2． Graduate University，Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049，China)
Abstract: Amygdalus ledebouriana Schlecht (wild almond)is not only one of the rare wild plant resources，but
also an endangered plant species． A． ledebouriana is only distributed in Xinjiang in northwest China． Chloroplast
encoding intergenic genes (matK gene sequence)of A． ledebouriana and its sibling species were sequenced to in-
vestigate the phylogenetic relationship of wild almond，cultivated almond and the sibling species． Genetic relation-
ship was inferred from the analysis of interspecific genetic distance based on Kimura’s two-parameter model and the
neighbor-joining (NJ)phylogenetic tree． The preliminary results indicated that there was a closer genetic distance
between A． ledebouriana and A． mongolica and between A． ledebouriana and A． triloba，and a further genetic dis-
tance between A． ledebouriana and cultivated almond and between A． ledebouriana and the species of subgenus
Amygdalus (A． persica，A． persica var． compressa and A． davidiana)． Cultivated almond was more closely related
to A． persica，A． persica var． compressa and A． davidiana than to the three species of almond，i． e． A． ledebouri-
ana，A． mongolica and A． triloba．
Key words: Amygdalus ledebouriana Schlecht;matK sequence;genetic relationship;phylogenetic tree;Xinjiang
9153 期 姜凤琴等:新疆野扁桃与其近缘种的亲缘关系