全 文 ：　第 28卷 第 4期
2010年 11月 　　　　　　　
贵州师范大学学报(自然科学版)
JournalofGuizhouNormalUniversity(NaturalSciences)　　　　　　　　
Vol.28.No.4
Nov2010
文章编号:1004— 5570(2010)04-0046-04
水分因子对尖叶拟船叶藓遗传多样性的影响＊
李朝阳 ,李　菁＊ ,田向荣 ,陈　军 ,刘　冰
(吉首大学 植物资源保护与利用湖南省高校重点实验室 ,湖南 吉首　416000)
摘要:采用 10个引物对采自贵州青冈树上 、中 、下 3个部位的 15个居群尖叶拟船叶藓进行了 RAPD分析。结果
表明 , 上部尖叶拟船叶藓在居群间有最高的遗传多样性 , 但居群内遗传多样性最低;下部的居群内遗传多样性最
高。各部位遗传多样性与树皮含水量相关性分析表明 ,居群间遗传多样性与树皮含水量呈负相关 , 居群内的遗
传多样性则与树皮含水量呈正相关;聚类分析显示 15个居群基本按各自附生部位聚类 ,进一步证实了小生境中
的水分因子对尖叶拟船叶藓的遗传多样性有较大的影响。
关 键 词:水分因子;尖叶拟船叶藓;RAPD;遗传多样性
中图分类号:Q949　　文献标识码:A
EffectsofmoistureongeneticdiversityofDolichomitriopsis
diversiformis(Lembophylaceae)
LIZhao-yang, LIJing＊ , TIANXiang-rong, CHENJun, LIUBin
(KeyLaboratoryofPlantResourcesConservationandUtilizationofHunan
Province, JishouUniversity, Jishou, Hunan416000 China)
Abstract:TenrandomprimerpairswereselectedtoamplifiedtotalDNAin15D.diversiformispopula-
tionsfromdiferentatachsitesonCyclobalanopsisstewardianaofFanjingMountainsbyusingRAPD
methods.ResultsshowedthattheupperD.diversiformishadthehighestgeneticdiversityamongpopula-
tionsbutlowgeneticdwersitywithinpopulations, andthelower-siteD.diversiformishadthehighestge-
neticdiversityinpopulations.Geneticdiversityofatachsiteandbarkwatercontentcorelationanalysis
showedthegeneticdiversityamongpopulationswasnegativelycorrelatedwithbarkwatercontent, but
waspositiverlycorrelatedwithgeneticdiversitywithinpopulationsandbarkwatercontent.Andcluster
anaysissuggestedthat15 populationswereclusteredtogetheraccordingtotheiratachsites, confirmed
thesmalhabbitat, especialymoisturehavemoreimpactongeneticdiversityofD.diversiformis.
Keywords:Moisture;Dolichomitriopsisdiversiformis;RAPD;Geneticdiversity
　　苔藓植物一般生活在阴湿的环境 ,多数类群属
典型的变水植物 ,是一类对环境要求苛刻且对生境
变化极为敏感的植物类群 ,其种群的生活特征和生
态学特性均或多或少地依赖于对水利用的有效
性[ 1] 。它们能够有效地指示环境的变化[ 2] ,一种
苔藓植物在一个地区的分布很大程度上取决于微
环境 ,比如郁闭度和供它生长的底层基质类型 [ 3] 。
就树干附生苔藓植物而言 ,与其在树干上着生位置
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＊ 收稿日期:2010-08-20
基金项目:国家自然科学基金资助(30470181)
作者简介:李朝阳(1969-)女 , 硕士 ,高级实验师 , 研究方向:生物化学与分子生物学 , E-mail:ligz0000@126.com
＊通讯作者:李　菁(1955-), 男 ,教授 , 研究方向:植物学及植物生态学 , E-mail:LKG@su.edu.cn.
DOI :10.16614/j.cnki.issn1004-5570.2010.04.007
的高度和朝向 、所附生的树种 、树皮的含水量 、树皮
的性质等有密切的关系 [ 4] ;小生境的变异则可能
会导致不同种群间在遗传结构上的差异 [ 5] 。而一
个物种的生存力高低与其遗传多样性有正相关性 ,
遗传多样性越高 ,适应环境变化的能力越强 ,种群
的生存力也就越强[ 6] , 也包括无性繁殖占优势的
种 [ 7] 。尖叶拟船叶藓 (Dolichomitriopsisdiversifor-
mis)是树干附生藓 ,一系列的研究 [ 8, 9]表明 ,光照 、
温度和水分是其生长的重要影响因子;附生树种以
贵州青冈和亮叶水青冈为主 ,藓株密集于树干基部
和树干一侧的凹陷处 [ 10] 。该藓分布区域仅在海拔
1 600 ～ 2 080m的垂直 400 m范围 [ 11] ,体现了该植
物与其生境之间的密切相关性 。
李朝阳等 [ 12]对贵州梵净山尖叶拟船叶藓的遗
传多样性进行了分析 ,结果表明其遗传多样性与海
拔高低无关 ,受小生境的影响较大。本文拟进一步
对采自贵州青冈树上 、中 、下 3个部位的 15个居群
的尖叶拟船叶藓进行 RAPD分析 ,探讨水分因子对
该藓种遗传多样性可能存在的影响 ,为对该藓种的
保护进一步充实理论依据 。
1　材料与方法
1.1　材料
于 2009年 4月在梵净山尖叶拟船叶藓的分布
区域范围内 ,从海拔 1 650m开始到 2 050m为止 ,
每隔 100m在南坡的东 、西两侧各随机选择胸径大
于 15 cm的附生有尖叶拟船藓的贵州青冈树 ,以每
一棵树距树基 20, 60, 120cm为中心 , 按尖叶拟船
叶藓分布较多的方向设立 3个面积为 20cm×20cm
的小样方进行取样[ 4] 。在进行数据分析时 ,为便
于分析 ,编号按上 、中 、下三个部位的顺序进行 ,如
A号树的上 ,中 ,下各居群分别编号为 1, 6 , 11号 ,
以此类推。采集的材料直接用硅胶干燥 ,实验前将
材料用蒸馏水洗净后 ,小心的从每个居群中分离出
藓株个体(在同一主枝上分枝生长的所有小枝被
视为一个个体),分别提取个体的总 DNA。
1.2　树皮含水量的测定　取上 、中 、下 3个部位的
树皮样本用两层封口袋封好回实验室用烘干法测
定树皮的含水量 。
1.3　DNA提取 、引物筛选及 PCR扩增
DNA提取方法 、RAPD引物序列及 PCR扩增
程序见李朝阳等 [ 12] 。 S系列引物购于上海生工。
选定 10个扩增产物清晰 、稳定并重复性好的引物
用于扩增反应(表 1)。 PCR扩增产物用 1.5 %琼
脂糖凝胶电泳鉴定 ,电泳缓冲液为 1×TAE,电泳结
束后在英国 UVP公司的 GDS7500凝胶成像系统
中成像 ,拍摄并保存实验结果 。
1.4　数据记录和统计
尖叶拟船叶藓的植株是配子体 ,为单倍体 ,所
以 RAPD扩增条带代表一个显性基因 。本研究将
电泳得到的扩增图谱的每一条带都代表引物的结
合位点。有扩增条带记为 1,无带记为 0 ,强带和弱
带的赋值都为 1。对于多态位点 ,将在重复实验中
能稳定出现的差异带用于数据分析 。利用 Gene-
POP软件对 RAPD分析所得到的表型矩阵进行遗
传参数分析 。计算各居群间及居群内每个位点的
有效等位基因数 (AE), 多态性位点百分数 (
PPB), Nei′s遗传多样性(h);统计基因多样度(HT
)及 Shannon′s指数(I)。根据 Nei′s遗传距离 ,利
用 GenePOP软件的 UPGMA法分析居群间的遗传
关系 。采用 SPSS16.0软件分析尖叶拟船叶藓与
其附生部位树皮含水量的相关性。
表 1　实验所用引物序列
Tab.1　TheRAPDprimersequenceswereusedinthisexperiment
No. Primer Sequence(5′※ 3′)
1 S67 GTCCCGACGA
2 S82 GGCACTGAGG
3 S92 CAGCTCACGA
4 S122 GAGGATCCCT
5 S344 CCGAACACGG
6 S380 GTGTCGCGAG
7 S463 CTGATACGCC
8 S464 GTGTCTCAGG
9 S512 ACAGGTGCGT
10 S520 ACGGCAAGGA
2　结果与分析
2.1　扩增产物的检测结果
扩增产物经 1.5%琼脂糖凝胶电泳检测 ,获得
清晰的电泳图(部分电泳图图谱见图 1)。单条引
物扩增带数为 2 ～ 15条 , DNA片段大小介于 200 ～
1 500bp之间。
2.2　3个附生部位树皮含水量 、尖叶拟船叶藓的
遗传多样性及其相关性分析
　　贵州青冈上 、中 、下 3个部位的含水量上部最
少 ,下部最多 ,从上往下呈现递增趋势(表 2)。 3个
附生部位尖叶拟船叶藓的遗传多样性存在差异。其
中上部各居群具有最多的多态位点数(147)、有效等
位基因数 (1.461 5)及最高的多态位点百分数
(75%)Nei′s遗传多样性 (0.269 2)、基因多样度
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　第 4期 李朝阳 ,李　菁 , 田向荣 ,陈　军 , 刘　冰:水分因子对尖叶拟船叶藓遗传多样性的影响　　　　　
(0.2713)和 Shannon′s指数(0.461 2),表明上部尖
叶拟船叶藓有最高的居群间遗传多样性;中部尖叶
拟船叶藓居群的各项指标相对最低 ,表明中部居群
间遗传多样性较低。但在居群内部 , 3个附生部位
尖叶拟船叶藓的遗传多样性出现了相反的变化 ,下
部尖叶拟船叶藓具有最多的多态位点数(183)及最
高的多态位点百分数(93.37%),其他各指标也最
高 ,而上部尖叶拟船叶藓各项指标最低 ,说明在居群
内部 ,下部尖叶拟船叶藓具有最丰富的遗传多样性 ,
而上部尖叶拟船叶藓遗传多样性相对最低。利用
SPSS16.0对 3个附生部位尖叶拟船叶藓的 Shannon
指数与相应附生部位树皮含水量进行相关性分析 ,
结果发现 ,各部位尖叶拟船叶藓居群间的遗传多样
性与树皮含水量呈负相关 ,居群内的遗传多样性则
与树皮含水量呈正相关 ,相关系数达到了 0.995。
M:marker;a:4号的 S520;b:4号的 S463;
c:5号的 S463;d:5号的 S82
图 1　部分 RAPD引物扩增的电泳图谱
Fig.1　RAPDresultsofseveralrandomprimer
表 2　各部位尖叶拟船叶藓的遗传变异(括号内示居群内变异)及与树皮含水量的相关性
Tab.2　ThreeatachsitesgeneticdiversityofD.diversiformis(inparentheses
showedvariationwithinpopulations)andcorrelationwithbarkwatercontent
Attachsites polymorphism PPB/% AE HT h I Barkwatercontent
Up-site 147(143)
75.00
(73)
1.461 5
(1.415 6)
0.271 3
(0.265 4)
0.269 2
(0.265 4)
0.461 2
(0.396 1) 0.7±0.091 7
Middle-site 136(145)
69.39
(74.00)
1.409 0
(1.423 1)
0.241 0
(0.264 5)
0.241 0
(0.266 4)
0.361 5
(0.409 6) 1.05±0.043 3
Lower-site 142(183)
72.45
(93.37)
1.441 5
(1.459 9)
0.256 0
(0.265 4)
0.256 6
(0.277 6)
0.382 7
(0.426 1) 1.66±0.142 9
correlationcoeficient(γ) -0.636(0.995)
2.3　15个居群的聚类分析
根据 Nei′s遗传距离构建了 3个附生部位 15
个居群的遗传关系聚类图(图 2)。由聚类图可见 ,
15个居群明显聚为两大支 ,上部五个居群与下部
15号居群聚为一类 ,其余 9个群体聚为一大类 ,而
中部和下部居群之间又分成了两类 ,基本以附生部
位为中心聚类 ,但有三个例外 ,中部 6号分配到了
下部 ,下部 12号聚到了中部 , 15号聚到了上部 。
3　讨论
苔藓植物是最低等的高等植物 ,以独特的生活
方式代表着植物界从水生向陆生的过渡类型。因
此具有丰富的遗传多样性 [ 14] 。
刘冰[ 11]等发现贵州梵净山尖叶拟叶藓在树干
上的分布从上往下呈现显著递减格局 ,在树基密度
最大 ,中部次之 ,上部盖度最小。而树干各部的含水
量也与其分布呈同向递减关系 ,尖叶拟船叶藓在树
干上的分布与树皮含水量有显著正相关性 [ 4] ,说明
图 2　尖叶拟船叶藓 15个群体基于 Nei′s
遗传距离的 UPGMA聚类分析
Fig.2　Dendrogramof15 populationsofD.diversiformis
(Mitt.)Nog.ConstructedusingUPGMA
basedonNei′sgeneticdistance
水分是影响尖叶拟船叶藓分布的重要生境因子。
对苔藓而言 ,有性生殖过程受水的控制 ,在无
水或含水量少的情况下以无性繁殖为主 。对于雌
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　　　　　　　　　　　　　　　　　　贵州师范大学学报(自然科学版)　　　　　　　　　　　　　　　第 28卷　
雄异株 [ 13]的尖叶拟船叶藓来说 ,有性生殖的机率
更小。李菁 [ 15]等对尖叶拟船藓的孢子体分布格局
和败育研究发现尖叶拟船叶藓的孢子体 80%分布
于树干下部 (40 cm区域),与树干含水量显著相
关;此外 ,尖叶拟船藓有明显的雌性偏向 ,有性生殖
比率仅有 9.3 %[ 16] ,表明尖叶拟船叶藓主要以无
性方式繁殖后代 ,从遗传角度来说 ,无性繁殖的结
果将会导致居群个体间的基因流偏低甚至不流动 ,
从而使居群内部的多样性偏低 ,尖叶拟船叶藓遗传
多样性分析 [ 12]结果也证实了这一点 ,在居群间有
较高的遗传多样性 ,而居群内的遗传多样性较低。
但是尖叶拟船叶藓的有性生殖成功率很高 ,其孢子
体的败育率只有 7.3%[ 15] ,说明较低的有性生殖
率和高的有性生殖成功率是尖叶拟船藓群体遗传
多样性的保障。而这比率不高的有性生殖的 80%
都集中于树干下部居群 ,说明 80 %左右的基因流
动都集中于树干下部尖叶拟船叶藓 ,使得有基因交
流的下部居群产生变异的机会加大 ,居群内的遗传
多样性较高 。本实验遗传多样性分析结果显示 3
个部位的尖叶拟船叶藓的遗传多样性都较高 ,但上
部尖叶拟船叶藓在居群间有最高的遗传多样性 ,在
居群内则遗传多样性最低 ,中部居群有较低的居群
间遗传多样性 ,而下部居群有最高的居群内多样
性 。 3个部位尖叶拟船叶藓居群内遗传多样性与
附生部位树皮含水量呈现正相关 ,与其生境和生殖
特点相一致 。进一步证实微生境特别是水分因子
是影响尖叶拟船叶藓遗传多样性的主要环境因子。
4　结论
从附生位置来看 ,树干上部附生的尖叶拟船叶
藓有较高的居群间遗传多样性 ,中部较低;居群内
遗传多样性则呈现上部低 ,下部高的趋势 。
与树皮含水量相关性分析结果显示 ,居群内遗
传多样性与树皮含水量呈正相关 ,即含水量低的树
干上部 ,尖叶拟船叶藓的居群内遗传多样性较低 ,
含水量高的下部 ,尖叶拟船叶藓居群内遗传多样性
也高。
水分因子是影响尖叶拟船叶藓遗传多样性的
主要环境因子。
致谢:本研究野外工作得到了梵净山自然保护
区管理处的大力支持 , 李鹂博士提供数据分析软
件 。
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　第 4期 李朝阳 ,李　菁 , 田向荣 ,陈　军 , 刘　冰:水分因子对尖叶拟船叶藓遗传多样性的影响