全 文 ：龙须菜（Gracilaria lemaneiformis）无性繁育
种群的遗传多样性分析
苏小华1,2， 李文红2
(1.广东医学院实验动物中心，广东 湛江 524023；2.广西大学水产系，广西 南宁 530005)
摘 要：分别采用 RAPD 和 ISSR 标记对来自福建莆田、江苏连云港、山东荣成 3 个不同地理位置和连云港 2 个不同栽培年份
的龙须菜无性繁育种群进行 DNA 多态性分析，讨论无性繁育及生长对不同群体遗传多样性的影响。 结果表明，龙须菜无性繁育
形成的群体遗传多样性低，不同时间和空间分布的无性繁育种群间存在一定的遗传分化。
关键词：遗传多样性；无性繁育种群；龙须菜；RAPD；ISSR
中图分类号: Q37 文献标识码：A 文章编号：1004-874X（2011）02-0136-04
The genetic diversity of asexual populations
in G. lemaneiformis selected strain
SU Xiao-hua1,2，LI Wen-hong2
（1.Experimental Animal Center,Guangdong Medical College,Zhanjiang 524023,China;2.Department of Fisheries,
University of Guangxi,Nanning 530005,China）
Abastract：The RAPD and ISSR mark were applied to reveal the genetic diversity of asexual populations of G. lemaneiformis,which
three from different locations and two from the same location but in different cultivated times.The variation of asexual reproduction and
clonal growth within populations were discussed and its impact on genetic diversity was included.The results showed that the genetic
diversity was low and there was genetic variation among the asexual populations from different geographic location and time format of G.
lemaneiformis.
Key Words：genetic diversity; asexual population; G. lemaneiformis; RAPD; ISSR
对水生克隆植物的种群遗传多样性及居群遗传结构
的分析表明：植物无性繁育所产生的后代，虽在表型上与
亲本相同， 但在遗传结构及其多样性上可能存在较大差
异[1-4]。 在藻类遗传多样性研究中，以往人们对不同地理来
源的海藻有性繁育所产生的后代及其种群遗传结构研究
的较多 [5-10]，而对无性繁育所产生的后代及其种群的遗传
多样性、生态适应的意义研究较少。
龙须菜是红藻门、杉藻目、江蓠科、江蓠属的一个种，
在中国山东半岛和辽宁海域分布较普遍 [11]，主要用于琼胶
原料提取、鲍鱼饵料和浅海环境修复。 本研究小组经过十
几年的努力， 运用无性繁育技术将青岛野生型龙须菜经
过驯化，人工繁殖、组织培养，获得生长速度快的无性系。
该优良龙须菜最早在山东烟台海区进行中试，通过驯化、
南移试养，目前已在我国广东、福建、江苏等海区成功实
现连续多年的无性繁育及人工养殖。 多年的栽培试验结
果说明该选育品系主要性状表现稳定， 但由人工选育得
到的、 以营养繁殖方式为主的无性繁育系经过长期的海
上栽培后，其种群遗传结构是否发生改变，变化程度如何
仍有待研究。
RAPD和 ISSR 标记已经分别在龙须菜选育品系的遗
传背景检测和种质鉴定中得到运用[12-13]。 本研究分别采用
RAPD和 ISSR 标记对来自福建莆田、江苏连云港、山东荣
成 3 个不同地理位置和连云港 2 个不同栽培年份的龙须
菜无性繁育种群进行 DNA多态性检测， 并分析其种群遗
传变化及特征，旨在了解无性繁育的龙须菜群体遗传多样
性随时间、空间变化的情况，为深入研究无性繁育对海藻
种群遗传结构的影响及其生态适应机制打下基础。
1 材料与方法
1．1 试验材料
以无性生殖器官的新鲜营养体为材料， 每个群体取
12个样本。 采样时将有同一附着点的藻体视为一个个体，
无附着点的采用分隔距离采样。
RAPD试验材料：2003年采自青岛湛山湾的野生型龙
须菜和福建莆田、江苏连云港、山东荣成养殖点的选育品
系龙须菜。
ISSR 试验材料：2003 年 2～3 月采自青岛湛山湾的野
生型龙须菜和 2000、2003 年春采自江苏连云港同一养殖
点的选育品系龙须菜。
1.2 试验方法
1.2.1 基因组 DNA的提取 采用植物基因组 DNA快速提
取试剂盒提取龙须菜基因组 DNA，紫外分光光度计定量，含
有溴化乙锭的 0.7%琼脂糖凝胶电泳检测基因组 DNA， 紫外
灯下观察拍照，用 λHindⅢDNA作为分子量标记。
1.2.2 RAPD 和 ISSR 检测 RAPD 的 PCR 反应体积为
25 μL， 其中包括 1 ×PCR buffer，2.5 mmol MgCl2，0.2
mmol dNTP，0.2 μmol 引物，25 ng 模板 DNA，1.5 U Taq
酶。扩增程序为：94℃预变性 5 min；94℃变性 30 s，38℃退
收稿日期：2010-10-27
基金项目：广西科学基金（0575008）；广西大学基金（X041120）
作者简介：苏小华（1982-），女，硕士，研究实习员，E-mail:xiaohua
su08@126.com
通讯作者：李文红（1966-），女，博士，副教授，E-mail:whli66@163.
com
广东农业科学 2011 年第 2 期136
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2011.02.066
连云港
6
7
9
10
10
6
9
8
10
5
10
8
9
5
7
9
10
6
11
5
9
3
9
10
9
11
11
10
5
7
241
福建
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7
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10
10
6
9
8
10
5
10
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5
7
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9
11
5
9
4
9
11
9
11
11
10
5
7
251
荣成
6
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7
10
7
6
8
8
10
6
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10
10
5
8
9
10
6
9
5
7
3
8
8
7
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11
8
5
7
231
青岛
6
7
8
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11
6
9
8
10
5
11
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10
5
8
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10
9
12
5
9
3
9
12
9
11
11
10
5
9
258
总位点数
6
7
9
11
11
6
9
8
10
6
11
10
10
5
8
9
10
9
13
5
9
4
9
12
9
11
11
10
5
9
262
引物名称
S22
S114
S345
S352
S379
S384
S385
S387
S389
S399
S416
S1106
S1110
S1201
S1203
S1217
S1218
S1219
S1510
S1512
S1513
S1514
S1520
S2001
S2003
S2010
S2020
S2102
S2114
S2118
合计
表 1 龙须菜 RAPD 引物及其扩增结果
RAPD 扩增位点
火 1 min，72℃延伸 2 min，35 个循环；72℃延伸 10 min。
反应产物在含有溴化乙锭的 1.5%琼脂糖凝胶中电泳检
测，紫外灯下观察拍照，用 100 bp 的 DNA ladder 作为分
子量标记。
ISSR 的 PCR 反应体积为 25 μL， 其中包括 1×PCR
buffer，2.5 mmol MgCl2，0.2 mmol dNTP，0.2 μmol 引物，
40 ng模板 DNA，1.0 U Taq 酶。 扩增程序为：94℃预变性
5 min；94℃变性 50 s， 按照不同引物的 Tm 值分别于
48℃、50℃、53℃、55℃退火 1 min，72℃延伸 2 min，32 个循
环；72℃延伸 8 min。反应产物在含有溴化乙锭的 2.0% 琼
脂糖凝胶中电泳检测， 紫外灯下观察拍照， 用 100 bp 的
DNA ladder作为分子量标记。
1.2.3 数据分析 RAPD 和 ISSR 扩增产生的电泳图谱中
每一条带的迁移位置记为一个位点， 用于估计基因型信
息。 在进行条带的统计分析时，排除那些模糊不清或者无
法准确标记的条带，选择清晰、易于辨认且具有较好重复
性的条带加以统计。 所选位点的 DNA多态性片断被标记
为二进制的 1（出现）和 0（缺失），得到的 0，1 数据矩阵用
于群体遗传多样性分析。
假定 Hardy-Weinberg 平衡， 选用群体遗传分析软件
TFPGA 1.3（Miller,1997）完成如下计算，用于种群遗传多
样性的评估：（1）多态位点比率（P％），采用 99％的标准；
（2）平均预期杂合度（H）；（3）Nei’s 非偏差遗传距离（D）；
(4）依据遗传距离矩阵数据，通过非加权配对算术平均法
（UPGMA）进行聚类分析，绘制群体间系统演化图。
2 结果与分析
2.1 4 个不同地理来源的龙须菜无性繁育种群遗传多样
性的 RAPD分析
2.1.1 RAPD 扩增结果 30 个 RAPD 引物共扩增出 262
个位点， 平均每个引物扩增出 8.7个位点； 其中青岛野生
型、福建莆田、连云港和荣成种群各扩增出 258、251、241、
231个位点（表 1），片段大小在 200～3 000 bp之间（图 1）。
2.1.2 不同地理来源的龙须菜无性繁育群体的杂合度和
多态性 由表 2可知，青岛野生型的平均杂合度和多态位
点比例分别为 0.1605、40.68%，高于 3个无性繁育种群。 3
个群体间的平均杂合度由高到低依次为 0.141、0.123、
0.120；莆田群体的基因多样性最高，荣成的最低。3个无性
繁育种群的多态位点比例由高到低依次为 36.50% 、
33.08%、32.32%；莆田群体的多态性最高，荣成的最低。 不
同地理来源的无性繁育种群间以青岛为基点，其遗传多样
性呈现南北分化趋势。
2.1.3 不同地理来源的龙须菜无性繁育种群间的遗传相
似率和遗传距离 从表 3可以看出，青岛野生型和无性繁
育种群中的荣成群体之间的遗传相似率最大，为 89.26%；
3 个无性繁育种群中， 莆田和连云港间遗传相似率最大，
高达 93.03% 。 3 个无性繁育种群间的遗传距离介于
0.0722～0.1425 之间，莆田和连云港群体间遗传距离最小，
为 0.0722，荣成和连云港群体间遗传距离最大，为 0.1425；
无性繁育种群间的遗传相似率为 0.8672～0.9303， 荣成群
体和莆田、 连云港群体间的遗传相似率接近， 分别为
87.30%、86.72%。
图 1 引物 S1110 在龙须菜中的 RAPD 扩增图谱
注：Ye为青岛野生群体,R为荣成群体,F 为莆田群体,L 为连云港群体
137
连云港 2003
群体
6
4
4
7
4
6
5
2
4
2
7
6
4
9
6
10
86
连云港 2000
群体
7
4
5
7
4
7
5
2
5
2
7
7
4
9
6
10
91
野生
群体
8
10
7
7
4
10
5
7
6
4
9
8
4
9
6
10
114
总位
点数
8
10
7
7
4
11
6
7
6
5
9
9
4
9
6
10
118
5→3序列
(GA)7AC
(CA)6GG
(GT)6CC
(GAA)6
(AAG)7
(CA)8RG
(AC)8YG
(TG)8RT
(ATG)6
(GACA)4
HBH(AG)7
(GA)8YT
(AG)8YC
BHB(GA)7
VHV(GT)7
BDB(CA)7
引物名称
SP2
SP3
SP4
SP5
SP6
S848
S857
S858
S864
S873
S884
S840
S835
S889
S901
S902
合计
表 4 龙须菜 ISSR 引物及其扩增结果
ISSR 扩增位点
多态位点比例（%）
8.47
6.77
0.00
平均杂合度
0.0400
0.0305
0.0000
群 体
野生型/青岛群体
野生型/连云港群体 2000
野生型/连云港群体 2003
表5 龙须菜野生型群体和无性繁育种群间的
平均杂合度和多态位点比例
多态位点比例（%）
40.68
32.32
36.50
33.08
平均杂合度
0.1650
0.1205
0.1410
0.1235
群体
青岛野生型
荣成群体
莆田群体
连云港群体
表 2 3个不同地理来源的龙须菜无性繁育群体的
平均杂合度和多态位点比例
遗传距离
0.1136
0.1358
0.0722
0.1425
0.1201
0.1261
遗传相似率（%）
89.26
87.30
93.03
86.72
88.68
88.15
群体
青岛野生型/荣成群体
荣成群体/莆田群体
莆田群体/连云港群体
连云港群体/荣成群体
青岛野生型/莆田群体
青岛野生型/连云港群体
表 3 3个不同地理来源的龙须菜无性繁育种群间
的遗传相似率和遗传距离
2.1.4 不同地理来源的龙须菜无性繁育种群间的聚类分析
根据 RAPD标记分析得到的遗传距离结果， 选用同是江蓠
属红藻的细基江蓠为外参类群进行聚类分析。 从图 2可以
看出，群体分为两支：山东半岛的青岛野生型和荣成群体聚
成一支，青岛以南的莆田和连云港群体聚成一支。
综上所述，RAPD分析结果表明： 青岛野生型群体和
无性繁育种群间的遗传相似率介于 0.8672～0.9303 之间，
证明这 4 个群体有高度同源性。 龙须菜的遗传多样性不
高， 并且无性繁育种群的遗传多样性低于青岛野生型群
体。 3个不同地理来源的龙须菜无性繁育种群的遗传多样
性以选育品系的来源地青岛为基点， 地理分布上呈现南
北分化；随着栽培地点南移，无性繁育种群遗传多样性有
逐渐增加的趋势。
2.2 2 个不同栽培年份的龙须菜无性繁育种群遗传多样
性的 ISSR分析
2.2.1 ISSR 扩增结果 16 条 ISSR 引物共扩增出 118 个
位点，平均每个引物扩增出 6.5个位点。 青岛野生型群体、
连云港 2000、2003 无性繁育种群的扩增位点分别为 114、
91、86个，片段大小在 200～4 000 bp之间（图 3）。 引物序
列及其扩增结果见表 4。
2.2.2 龙须菜野生型群体和无性繁育种群间的杂合度和
多态性 由表 5可知，青岛野生型群体的平均杂合度和多
态位点分别为 0.0400、8.47%，比连云港 2个不同栽培年份
的无性繁育种群都高。 连云港 2000无性繁育种群的平均
杂合度为 0.0305，多态位点比例为 6.77%；连云港 2003 无
性繁育种群为单一基因型。 说明野生型多态性高于其无
性繁育种群，并且随着栽培年代增加，无性繁育种群基因
多样性下降，群体内基因型趋于纯化。
2.2.3 龙须菜野生群体和无性繁育种群间的遗传相似率
和遗传距离 从表 6可以看出，连云港 2000 和 2003 年栽
培的两个龙须菜无性繁育种群间的遗传距离为 0.0645，遗
传相似率为 93.75%。
2.2.4 龙须菜野生群体和选育品系无性繁育种群间的聚
类分析 根据遗传距离数值进行 UPGMA 聚类分析，由图
4 可知，龙须菜选育品系不同年份的两个无性繁育种群首
先聚为一支，然后再和野生型群体聚为一支。
图 2 不同地理来源的龙须菜无性繁育种群间的聚类图
0.500 0.400 0.300 0.200 0.100 0.000
3
4
1
2
5
注：1 为青岛野生型，2为荣成群体，3为莆
田群体，4 为连云港群体，5 为细基江蓠
图 3 龙须菜 SP3 引物的 ISSR 扩增图谱
138
遗传距离
0.3146
0.3300
0.4073
0.0645
0.3566
0.4075
遗传相似率（%）
73.01
71.89
66.54
93.75
70.01
66.53
群 体
青岛/连云港 2000 群体
青岛/连云港 2003 群体
青岛/细基江蓠群体
连云港 2000/连云港 2003 群体
连云港 2000/细基江蓠群体
连云港 2003/细基江蓠群体
表 6 龙须菜野生群体和无性繁育种群间的遗传相似率和遗传距离
3 结论与讨论
3.1 野生型龙须菜种群与其他无性繁育种群的同源性分析
本试验中 RAPD 标记检测出青岛野生型龙须菜与 3
个不同地理来源的无性繁育群体间的遗传相似率为
0.8672～0.9303；ISSR 标记检测出青岛野生型龙须菜与 2
个来自连云港不同栽培年代的无性繁育群体间的遗传相
似率为 0.7189～0.9375， 说明野生型龙须菜与无性繁育群
体间、 不同地理来源和栽培年份的无性繁育群体间遗传
物质基础基本一致。 这与龙须菜选育品系在南、北方不同
海区、 或同一海区多年栽培后遗传性状保持稳定的观察
结果相吻合。我们认为，海藻通过无性繁育所产生的后代，
如不考虑自然发生的频率极低的遗传突变， 其后代个体
之间与其亲代个体之间， 在遗传结构上具有较高的相似
度。 但由于龙须菜无性繁育系是由野生型定向选育而来
的, 因此在选育过程中可能会丢失一些遗传多样性。
对于青岛野生型群体和 2003连云港无性繁育群体的
遗传多样性分析，采用 RAPD和 ISSR方法所得结果不同，
可能是由于两者方法的不同所导致。
3.2 繁殖特性和生活史对龙须菜种群遗传结构的影响
有性繁殖的遗传交换是通过重组和突变 , 而无性繁
殖一般只有突变， 克隆及无性繁育的植物遗传多样性较
低。 植物种群的遗传变异与其繁育系统也有关，异交为主
的植物中种群遗传多样性往往较高， 而自交或近交为主
的植物中种群内遗传多样性通常较低。 龙须菜生活史有
单倍体的雌、雄配子体，双倍体的果孢子体及四分孢子体。
配子体和四分孢子体在外形上完全相同， 是典型的同形
世代交替。 有性生殖方式是配子-配囊融合，由配子囊和
一个配子融合。 无性生殖方式为多细胞藻体的断裂分离
和无性生殖孢子的有丝分裂。 龙须菜一般为雌雄异株，以
种内自交为主，种间杂交几乎没有成功的报道 [14]。 自然界
里野生龙须菜多生长在低潮带至潮下带有沙覆盖的岩石
上或生长在礁石背面的沙滩上， 兼行有性和无性繁殖 [15]。
连续多年人工栽培的龙须菜无性繁育群体中只有营养繁
殖，未见有性的成熟藻体。这与海藻是低等的孢子植物，繁
殖方式多种多样，根据不同的环境条件采用不同的繁殖方
式以维持其种群的延续和存在有关。 Prati[16]认为：有性繁
殖产生的种子是远距离散播的主要途径；凭借水环境的依
托，有些克隆方式(如断枝)能如同种子一样使其开拓新的
生境。 故而在均质种群水平上克隆繁殖占优势，而在异质
种群水平上偏好有性繁殖，这种在不同空间尺度上的选择
压力的差异导致具有复合有性-无性繁殖系统的多年生
水生植物在群落中占据优势。水生植物克隆种群中性丢失
的现象以及进化是重要的科学问题，大量水生克隆植物的
研究表明遗传和生态因子都能影响克隆植物的有性繁
殖[17]。 龙须菜无性繁育种群的有性繁殖丢失是因为适应生
态环境造成的生态不育还是遗传不育有待进一步的研究。
参考文献：
[1] 苗苑,徐娜娜,于硕,等.海草克隆性及其种群遗传效应 [J].生态学
报,2009,29(7):3846-3853.
[2] 张光富,高邦权 .江浙莼菜遗传多样性和遗传结构的 ISSR 分析
[J].湖泊科学,2008,20(5):662-668.
[3] 陈锦华,孙爱珍 ,汪小凡 .小慈姑的遗传多样性和居群分化[J].水
生生物学报,2006,30(5):570-577.
[4] 胡波,陈媛媛,李守淳,等 .阳湖具刚毛荸荠居群遗传多样性和克
隆结构的初步研究[J].武汉植物学研究,2009,27(2): 145-151.
[5] Wang X L,Yang Y X,Cong Y Z,et al.DNA fingerprinting of
selected Laminaria (Phaeophyta) gametophytes by RAPD
markers.Aquaculture,2004,238:143-153.
[6] Wang D, Li D P,Wang F J,et al.The genetic analysis and germplasm
identification of the gametophytes of Undaria pinnatifida
(Phaeophyta) with RAPD method[J].J Appl Phycol ,2005.
[7] Meneses I.Assessment of populations of Gracilaria chilensis
(Gracilariales,Rhodophyta) utilizing RAPDs [J]. J Appl Phycol ,
1996,8:185-192.
[8] 陈昌生,谢潮添,纪德华,等.野生坛紫菜种群遗传多样性的 ISSR
分析[J].水产学报 2008,32(5):416-427.
[9] Zhao F J,Wang X L,Liu J D,et al.Population genetic structure of
Sargassum thunbergii (Fucales, Phaeophyta) detected by RAPD
and ISSR markers[J]. J Appl Phycol ,2007,19:409-416.
[10] 韩晓磊,徐建荣,汪洁华,等.不同地区浒苔(Enteromorpha prolifera)
群体遗传多样性的 ISSR 分析[J].常熟理工学院学报（自然科学）,
2009,23(10):57-60.
[11] 夏邦美.中国藻类志,北京:科学出版社,2002.
[12] 李文红,胡自民 ,覃志彪 ,等 .细基江蓠 (Gracilaria tenuispititata)和
细基江蓠繁枝变种(Gracilaria tenuispititata var Liui)的 RAPD 和
ITS分析[J].海洋学报,2004,6:89-95.
[13] 李文红,毕蕾,夏鹏,等.龙须菜（Gracilaria lemaneiformis）选育品系
遗传背景的 RAPD 分析[J].高技术通讯,2004,6:83-88.
[14] 程晓杰,徐涤,张学成.龙须菜杂交和筛选及相关性状的分析 [J].
武汉大学学报(理学版),2008,54(4):492-496.
[15] 张峻甫,夏邦美.中国江蓠属海藻的分类研究[A].海洋科学集刊 ,
1976,11:91-165.
[16] Prati D,Schmid B.Genetic differentiation of life -history traits
within populations of the clonal plant Ranunculus reptans [J].
Oikos,2000,90:442-456.
[17] 张玉芬,张大勇.克隆植物的无性与有性繁殖对策[J].植物生态学
报,2006,30(1):174-183.
图 4 龙须菜野生群体和选育品系无性繁育种群间的聚类图
0.400 0.300 0.200 0.100 0.000
3
4
1
2
注：1 为青岛野生群体，2 为连云港 2000 群体，
3 为连云港 2003 群体，4 为细基江蓠群体
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