全 文 ：吉林农业大学学报 2014，36(3) :300 ～ 305 http:/ / xuebao． jlau． edu． cn
Journal of Jilin Agricultural University E-mail:jlndxb@ vip． sina． com
东北地区西伯利亚杏 2 个自然居群遗传多样
性
*
马丽娟1，郭太君1
＊＊，何丹丹1，李 锋2，张艳波2，马丽霞3
1．吉林农业大学园艺学院，长春 130118;2．吉林省农业科学院果树研究所，长春 130033;3．大
同大学物理与电子科学学院，大同 037009
摘 要:西伯利亚杏是东北地区重要的果树和观赏植物资源，通过 ISSＲ 分子标记技术对东北地区 2 个西伯
利亚杏自然居群的遗传多样性进行分析评价。根据多态性条带百分比(PPL)、Neis 基因多样性指数(H)、
Shannon信息指数(I)评价遗传多样性的大小，对西伯利亚杏个体和居群水平上的遗传多样性进行分析。结
果表明:西伯利亚杏个体水平遗传多样性高于居群水平。居群水平上，通榆居群的遗传多样性较高;遗传变异
主要存在于居群内部，且在居群内部分布较均匀。81 份西伯利亚杏依据遗传相似系数构建的聚类分析图和
PCA主成分分析图，二者研究结果一致，认为通榆居群的遗传多样性较高，东宁居群的西伯利亚杏可能是从
通榆居群漂移过去的，并产生了适应当地生境的变异类型。因此认为东北西伯利亚杏保护的重点应是通榆居
群以及东宁居群中的变异类型。
关键词:东北地区;西伯利亚杏;自然居群;遗传多样性
中图分类号:S662. 2 文献标识码:A 文章编号:1000-5684(2014)03-0300-06
DOI:10． 13327 / j． jjlau． 2014． 1617
引文格式:马丽娟，郭太君，何丹丹，等．东北地区西伯利亚杏 2 个自然居群遗传多样性［J］．吉林农业大学学
报，2014，36(3):300-305．
Genetic Diversity Analysis of Two Natural A． sibirica Populations in
Northeast China
MA Li-juan1，GUO Tai-jun1，HE Dan-dan1，LI Feng2，ZHANG Yan-bo2，MA Li-xia3
1． College of Horticulture，Jilin Agricultural University，Changchun 130118，China;2． Pomology
Institute，Jilin Academy of Agricultural Sciences，Changchun 130033，China;3． College of Physics
and Electronic Science，Datong University，Datong 037009，China
Abstract:A． sibirica is an important resource of fruit trees and ornamental plants in northeast China．
Using the technology of molecular markers of inter-simple sequence repeat (ISSＲ) ，the genetic di-
versity of two A． sibirica populations in northeast China was analyzed and evaluated． According to the
percentage of polymorphic bands (PPL) ，Neis genetic diversity index (H)and Shannon informa-
tion index (I) ，the genetic diversity in the level of individuals and populations of A． sibirica were an-
alyzed． The results showed that genetic diversity on individual level was higher than population lev-
el． The genetic diversity of Tongyu population was higher on population level． The genetic variation
mainly existed inside the populations and was uniformly distributed in each population． Both the re-
＊
＊＊
基金项目:公益性行业(农业)科研专项(201003058)
作者简介:马丽娟，女，硕士，研究方向:园林植物资源与种质创新。
收稿日期:2013-03-27
通讯作者
马丽娟等:东北地区西伯利亚杏 2 个自然居群遗传多样性
吉林农业大学学报 Journal of Jilin Agricultural University
sults of dendrogram and PCA principal component analyses based on genetic similarity coefficient for
81 samples of A． sibirica were unanimous． The genetic diversity of Tongyu population resource was
higher． A． sibirica of Dongning population resources probably originated from Tongyu population，
and then variation types emerged to adapt to the local habitat． Based on the above conclusions，the
priority of conservation should be given to Tongyu population，and to variation types in Dongning
population．
Key words:northeast China;A． sibirica;natural population;genetic diversity
西伯利亚杏(A． sibirica． Lam) ，别名山杏，为
蔷薇科李亚科杏属(Armeniaca Mill．)多年生木本
灌木或小乔木［1］。西伯利亚杏具有花期早、抗
旱、耐瘠薄，适应性强、易管理等优良习性［2］，是
重要的野生果树和观赏植物资源。我国东北地区
野生西伯利亚杏资源丰富，抗寒能力极强，冬季可
耐 － 50 ℃低温［3］，具有很高的开发利用前景。
已有文献报道西伯利亚杏由最为原始的种普
通杏进化而来［4-8］。对西伯利亚杏遗传多样性研
究已有一些报道，如董英山等［9］从形态、染色体
数目和过氧化物同工酶对东北地区西伯利亚杏进
行种质资源研究，李明等［10］利用形态观测和种子
可溶性蛋白含量谱带检测对黄土高原不同县域西
伯利亚杏进行分类，赵桂玲、刘明国［11-12］应用
POD同工酶技术对西伯利亚杏进行分类研究;分
子标记方面，李振江［13］利用 ＲAPD分子标记技术
对张家口赤城县 22 个西伯利亚杏优株进行分类
和遗传研究，张冰冰等［14］、芦宁超［15］利用 ＲAPD
对吉林省野生杏种质资源遗传多样性研究，刘华
波等［16］应用 SSＲ标记技术对燕山山脉 17 个西伯
利亚杏群体的遗传多样性和遗传结构进行研究。
有关东北地区不同居群的西伯利亚杏资源的遗传
多样性研究尚未见报道。为此，本研究利用 ISSＲ
标记技术对东北地区 2 个西伯利亚杏居群的遗传
多样性进行分析，以期为西伯利亚杏野生资源的
开发利用与保护提供依据。
1 材料与方法
1. 1 材料
供试西伯利亚杏取自吉林省通榆县(TY，东
经 123. 09°，北纬 44. 81°)、黑龙江东宁县(DN，东
经 131. 12°，北纬 44. 06°)2 个天然居群，共 81 份
材料(通榆居群 40 份，东宁居群 41 份)。对于形
态变异大的样株优先取样，每 2 个样株的间距 ＞
20 m，并用 GPS定位系统进行定位。采摘样株枝
条上端幼嫩的叶片，放在保鲜袋中，标好编号，低
温盒带回实验室中，－ 80 ℃保存备用。
1. 2 DNA提取
采用植物基因组试剂盒(天根生物公司)提
取植物 DNA，具体方法参照试剂盒使用说明。提
取的 DNA 用含核酸染料的 1%琼脂糖凝胶电泳
检测，1 倍 TAE为电泳缓冲液，UVP GelDoc － ItTM
凝胶成像系统观察拍照。紫外分光光度计检测提
取 DNA 的质量和浓度，统一稀释到 20 ng /μL，
－ 20 ℃保存。
1. 3 ISSＲ反应
优化体系的总体积为 20 μL，其中有 40 ng模
板 DNA、2 μL 10 倍 Loading Buffer，1. 6 μL dNTP
(2. 5 mmol /L)、1 U TaqDNA、1 μL 引物(10 μm/
L) ，双蒸水补足体积;扩增程序参照文献［17］:94
℃预变性 5 min;94 ℃变性 45 s，51 ～ 59 ℃退火
1 min，72 ℃延伸 1. 5 min，共 40 个循环;72 ℃后
延伸 7 min;扩增后 4 ℃保存。产物由含 EB 染色
剂的 1. 5%琼脂糖凝胶电泳检测，电泳液仍为 1
倍 TAE，DL2000 为 DNA 分子量标准，电压设置
100 V，待 10 倍 Loading Buffer 迁移至凝胶的 2 /3
处停止电泳，用凝胶系统拍照记录电泳结果。
ISSＲ引物由加拿大哥伦比亚大学设计，选取
了多态性高、清晰、稳定性好的 12 条，由上海生工
合成，引物序列和最适退火温度见表 1。超纯
dNTP、Taq DNA聚合酶(含 10 倍 buffer)购自天根
生物公司。
1. 4 数据分析
以 DL2000 为标准，将 ISSＲ 电泳图谱结果中
有条带(含弱带)记为“1”，无带记为“0”，将所有
扩增图谱转化成“0，1”矩阵。用 POPGENE 软件
计算每个居群的遗传多样性和遗传结构指数:多
态性条带百分比(PPL)、观测等位基因数(Na)、
有效等位基因数(Ne)、Nei s 基因多样性指数
(H)、Shannon信息指数(I)、遗传距离、遗传一致
103
吉林农业大学学报 2014 年 6 月
Journal of Jilin Agricultural University 2014，June
度、总遗传变异(Ht)、居群内遗传变异(Hs)、基因
分化系数(Gst)、基因流(Nm)。并利用 NT-
SYSpc2. 1 软件依据样品间的遗传相似系数进行
非加权算术平均法(UPGMA)聚类分析和主成分
分析(PCA)。
表 1 12 条 ISSＲ引物对 81 个西伯利亚杏扩增结果
Table 1． Amplification results of 81 individuals of A． sibirica using 12 ISSＲ primers
引物
Primer
序列
Sequence (5→3)
退火温度 /℃
Annealing T
总条带数
Total bands
多态性带数
Polymorphic bands
多态位点百分率 /%
PPL
UBC818 (CA)8G 54 12 9 75. 00
UBC834 (AG)8YT 54 16 11 68. 75
UBC841 (GA)8YC 57 18 12 66. 67
UBC843 (CT)8ＲA 53 14 12 85. 71
UBC844 (CT)8ＲC 56 10 7 70. 00
UBC855 (AC)8YT 55 14 13 92. 86
UBC856 (AC)8YA 54 16 13 81. 25
UBC857 (AC)8YG 55 17 14 82. 35
UBC860 (TG)8ＲA 55 9 8 88. 89
UBC868 (GAA)6 52 14 9 64. 29
UBC880 (GGAGA)3 55 17 13 76. 47
UBC881 (GGGTG)3 59 15 11 73. 33
总和
Total 172 132 76. 74
平均
Average 14. 3 11 76. 74
2 结果与分析
2. 1 ISSＲ标记的多样性
2 个西伯利亚杏居群，经过 12 条 ISSＲ 引物
扩增(表 1)共获得 172 个条带，多集中在 250 ～
1 500 bp片段内，其中多态性条带有 132 条，多态
性百分率为 76. 74%。每条引物扩增的条带范围
是9 ～ 18 条，平均为 14. 3 条。引物 UBC855 多态
性最好(92. 86%) ，引物 UBC868 多态性最差
(64. 29%)。引物 UBC855 的部分电泳图谱见
图 1。
图 1 引物 UBC855 对部分西伯利亚杏样品扩增图谱
Fig． 1． Amplification profiles for partial individuals of A． sibirica using UBC855
2. 2 西伯利亚杏居群的遗传多样性
通过 POPGENE软件计算的居群遗传多样性
指数见表 2，可以看出每个居群的观测等位基因
数(Na)和有效等位基因数(Ne)较接近，表明遗
传变异在居群内部分布较均匀。西伯利亚杏个体
水平的 PPL、H、I 分别为 76. 74%，0. 231 8，0. 353
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马丽娟等:东北地区西伯利亚杏 2 个自然居群遗传多样性
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0，大体上高于居群相对应的指数，表明个体水平
的遗传多样性高于居群水平;居群水平上，通榆
(69. 19%，0. 232 7，0. 348 2)与东宁(69. 77%，
0. 204 4，0. 313 1)相比，大致较高，表明通榆居群
的遗传多样性水平大于东宁居群，同时也可以看
出居群和个体水平上，基于表型的多样性指数 I
均较高于基于基因型的多样性指数 H。
2 个西伯利亚杏居群总的遗传变异(Ht)为
0. 232 0;居群内遗传变异(Hs)为 0. 218 6;居群间
的基因分化系数(Gst)为 0. 057 6，表明西伯利亚
杏遗传变异的 94. 24%存在居群内部;居群间基
因流(Nm)为 8. 173 5。
遗传一致度是用来度量居群间亲缘关系远近
的指数，按 Nei(1972)方法计算居群间的遗传一
致度，可以看出 2 个居群间的遗传一致度为
0. 965 9，表明 2 个居群间的亲缘关系很接近。
表 2 2 个西伯利亚杏自然居群的遗传多样性指数
Table 2． Genetic diversity indexes of two natural populations of A． sibirica
居群
Population
多态位点百分比率 /%
PPL
观测等位基因数
Na
有效等位基因数
Ne
Neis基因多样度
H
Shannon信息指数
I
通榆
Tongyu 69. 19 1. 691 9 ± 0. 463 1 1. 401 4 ± 0. 382 0 0. 232 7 ± 0. 200 7 0. 348 2 ± 0. 281 6
东宁
Dongning 69. 77 1. 697 7 ± 0. 460 6 1. 341 3 ± 0. 358 6 0. 204 4 ± 0. 190 8 0. 313 1 ± 0. 268 8
个体水平
Individual level 76. 74 1. 767 4 ± 0. 423 7 1. 389 6 ± 0. 363 3 0. 231 8 ± 0. 189 6 0. 353 0 ± 0. 264 2
2. 3 西伯利亚杏的聚类和主成分分析结果
利用 NTSYS软件计算了供试 81 份西伯利亚
杏材料的遗传相似性系数矩阵，变化范围为
0. 633 7 ～ 0. 941 9，遗传相似性系数最低的是
TY15 号与 DN38 号(0. 633 7) ，遗传相似性最高
的是 DN20 号与 DN21 号(0. 941 9)。从遗传相似
性系数分布图中可以看出，多集中在 0. 65 ～
0. 75，表明供试材料有一定的遗传分化(图 2)。
依据遗传相似系数构建的 UPGMA 聚类分析
图(图 3) ，在 0. 758 处截取聚类线，将 81 个样品
分成 4 组，第 1 组为 TY1 ～ TY16;第 2 组为 TY17
～ TY32;第 3 组为 TY33 ～ TY40，DN1 ～ DN23;第
4 组为 DN24 ～ DN41，通榆居群的杏分在 3 个组
中，表明其遗传变异性较高。
在 0. 774 处截取聚类线可将通榆居群的杏分
为 5 个小组，分别为 TY1 ～ TY15，TY16，TY17 ～
TY32，TY33，TY34 ～ TY40，其中 TY16，TY33 单独
聚类。
主成分分析获得的前 3 个主成分的累积贡献
率为 26. 48%，根据 3 个主成分绘制的聚类图将
供试样品分成 4 个空间部分，与 UPGMA 分类结
果相对应，第 1 部分、第 2 部分全是通榆居群的样
品，第 3 部分是 2 个居群相交错的样品，第 4 部分
全是东宁居群的样品;其中第 2 部分与其他 3 个
部分的空间距离较远，东宁居群中的大部分样品
和通榆居群交错，只有少部分样品单独聚到一起。
图 2 81 个西伯利亚杏的 Nei＆Li遗传相似性系数分
布图
Fig． 2． Distribution of Nei ＆ Li genetic similarity co-
efficient for 81 individuals of A． sibirica
303
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图 3 48 个西伯利亚杏基于 Nei＆Li遗传相似性系数的 UPGMA聚类图
Fig． 3． UPGMA dendrogram for 48 individuals of A． sibirica on Nei ＆ Li genetic similarity coefficient
403
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3 讨 论
3. 1 遗传多样性分析
本研究利用 ISSＲ技术对 81 份西伯利亚杏样
品扩增，得到西伯利亚杏的 PPL为 76. 74%，与采
用相同分子标记技术对其他天然植物居群的研究
相比(银杏［18］72. 06%、金花茶［19］75. 24%、藜［20］
66. 24%等)较高，表明东北地区野生西伯利亚杏
的遗传多样性较为丰富。个体和居群的遗传多样
性指数分析表明，个体水平的遗传多样性高于居
群水平，基于表型多样性的 Shannon 信息指数与
基于基因型频率的 Neis 基因多样度对居群遗传
多样性的评价结果一致，均认为通榆居群的遗传
多样性较高，东宁居群的多样性稍低。芦宁超［15］
利用 ＲAPD标记将取自通榆县包拉温都乡的野生
杏分成 5 个不同的类型，本研究中通榆居群的杏
在 0. 774 处截取聚类线分为 5 个小组，其中 2 个
样本单独聚类，其形态特征也与其他小组的杏有
明显差别。通过 UPGMA和 PCA主成分分析发现
东宁居群的大部分样品和通榆居群的样品聚到一
起，只有少部分样品单独聚在一起，由此推测，东
宁居群的西伯利亚杏资源可能是从通榆居群漂移
过去的，在长期适应当地生境产生了新的变异类
型，具体的漂移过程有待继续研究。本研究说明
通榆原始西伯利亚杏林是高度杂和的群体，不仅
具有丰富的表型多样性，其遗传多样性也较丰富。
与普通杏研究相比，谢佳等［17］对公主岭寒地
果树资源圃中 92 份杏材料的 PPL 为 96. 5%，白
锦军［21］对不同产地 39 个杏品种的 PPL 为
86. 3%，本研究结果较低，一方面与人为干预对栽
培杏的影响有关，如选种、杂交及育种方式，造成
普通杏遗传变异较大，另一方面西伯利亚杏是从
普通杏进化而来的［4-8］，作为普通杏的变异类型，
西伯利亚杏的遗传多样性不及普通杏丰富。刘华
波等［16］对燕山山脉 17 个西伯利亚杏群体的遗传
多样性的研究结果高于本研究，表明燕山地区西
伯利亚杏遗传多样性高于东北地区，这可能与燕
山地区西伯利亚杏资源较多，取样数量较多有关，
也可能与气候因素相关，东北较燕山地区气候严
寒，大部分野生杏存在盛花期低温的问题，导致不
同个体间基因交流减少，遗传多样性较低。
3. 2 种质资源保护策略
基于 2 个居群间遗传分化较小，遗传变异主
要存在于居群内部(94. 24%) ，且在居群内部分
布较均匀。通榆居群的遗传多样性较高，东宁居
群的西伯利亚杏可能是从通榆居群漂移过去的，
并产生了适应当地生境的特异类型。因此认为东
北西伯利亚杏保护的重点应是通榆居群以及东宁
居群中的变异类型。
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(责任编辑:王希)
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