全 文 ：植物资源与环境学报　2010, 19(4):12-17
JournalofPlantResourcesandEnvironment
基于 RAPD标记的叉蕊薯蓣和粉背薯蓣不同居群遗传多样性研究
孙小芹 , 郭建林 , 周义锋 , 彭　斌 , 白明明 , 杭悦宇①
〔江苏省·中国科学院植物研究所(南京中山植物园)江苏省植物迁地保护重点实验室 , 江苏 南京 210014〕
摘要:采用 RAPD分子标记技术对 6个叉蕊薯蓣(DioscoreacollettiiHook.f.)居群及 5个粉背薯蓣 〔D.colettivar.
hypoglauca(Palibin)C.T.Tingetal.〕居群的遗传多样性进行了分析 ,并基于遗传相似系数采用 UPGMA法对 11个
居群进行了聚类分析。用 14个寡聚核苷酸引物共扩增出 170条带 , 其中多态性条带 161条 , 多态性条带百分率高
达 94.71%;粉背薯蓣 5个居群多态性条带百分率的变化幅度(81.25% ～ 89.29%)略大于叉蕊薯蓣 6个居群
(82.00% ～ 84.21%)。粉背薯蓣居群间的有效等位基因数(Ne)、Nei s基因多样性指数(h)和 Shannon多样性指
数(I)分别为 1.368 5、0.238 4和 0.376 3, 叉蕊薯蓣居群间的 Ne、h和 I分别为 1.331 1、0.197 2和 0.298 3;叉蕊薯
蓣与粉背薯蓣间的基因分化系数(Gst)为 0.122 8,基因流(Nm)为 3.570 7。二者间的遗传相似系数为 0.922 3, 遗
传距离为 0.080 9;其中 , 粉背薯蓣江西庐山居群和叉蕊薯蓣云南丽江居群间的遗传距离最远 ,达 0.693 1;叉蕊薯
蓣云南蒙自和云南景洪居群间的遗传距离最近 , 仅 0.219 4。根据聚类分析结果可将参试的 11个居群分成 4组 , 其
中 ,所有的叉蕊薯蓣居群和粉背薯蓣浙江临安居群聚成第 1组 , 粉背薯蓣重庆南川居群和湖南衡山居群聚为第 2
组 ,粉背薯蓣湖南永顺居群和江西庐山居群则各自独立成组。研究结果证明 , 叉蕊薯蓣和粉背薯蓣这 2个类群之
间为原变种和变种的关系 ,并存在着变种水平上的分化不完全。
关键词:叉蕊薯蓣;粉背薯蓣;RAPD;遗传多样性;聚类分析
中图分类号:Q945.78　　文献标志码:A　　文章编号:1674-7895(2010)04-0012-06
StudyongeneticdiversityofdiferentpopulationsofDioscoreacoletiandD.coletivar.hypoglaucabasedonRAPDmarker　SUNXiao-qin, GUOJian-lin, ZHOUYi-feng, PENGBin, BAI
Ming-ming, HANGYue-yu① (JiangsuProvinceKeyLaboratoryforPlantEx-situConservation, InstituteofBotany, JiangsuProvinceandtheChineseAcademyofSciences, Nanjing210014, China), J.Plant
Resour.＆Environ.2010, 19(4):12-17
Abstract:GeneticdiversityofsixpopulationsofDioscoreacoletiHook.f.andfivepopulationsofD.
coletivar.hypoglauca(Palibin)C.T.Tingetal.wasstudiedbyRAPDmolecularmarker, andclusteranalysisofelevenpopulationswascariedoutbyUPGMAmethodbasedongeneticsimilaritycoeficient.Theresultsshowthat170bandsareamplifiedwithfourteenoligonucleotideprimers, inwhichthereare161polymorphicbandswithapercentageashighas94.71%.Thechangerangeofpolymorphic
bandpercentageoffivepopulationsofD.coletivar.hypoglauca(81.25% -89.29%)isslightlyhigherthanthatofsixpopulationsofD.coleti(82.00% -84.21%).Theefectivealelenumber(Ne), Nei sgenediversityindex(h)andShannon sdiversityindex(I)amongD.coletivar.hypoglaucapopulationsare1.368 5, 0.238 4and0.376 3, respectively, andthoseofD.coletiare
1.331 1, 0.197 2 and0.298 3 , respectively.Thegenediferentiationcoeficient(Gst)is0.122 8 and
geneflow(Nm)is3.570 7 betweenD.coletiandD.coletivar.hypoglauca.Thegeneticsimilaritycoeficientis0.922 3 andthegeneticdistanceis0.080 9 betweenthem, inwhich, thegeneticdistancebetweenD.coletivar.hypolglaucapopulationfromLushanofJiangxiandD.coletipopulationfromLijiangofYunnanisthefarthestwithavalueof0.6 9 3 1 , whilethatbetweenD.coletipopulations
收稿日期:2010-07-12
基金项目:中国科学院大科学装置开放研究项目(2009-LSF-GBOWS-01)
作者简介:孙小芹(1981—),女 ,江苏东台人 ,博士 ,助理研究员 ,主要从事植物分子进化方面的研究。
①通信作者 E-mail:hangyueyu@21cn.com
fromMengziandJinghongofYunnanisthenearestwithavalueof0.219 4.Accordingtoclusteranalysisresult, theelevenpopulationscanbedividedintofourgroups.Inwhich, alD.coletipopulationsandD.coletivar.hypoglaucapopulationfromLin anofZhejiangareclusteredtothefirstgroup, D.coletivar.hypoglaucapopulationsfromNanchuanofChongqingandHengshanofHu nanareclustered
tothesecondgroup, andD.coletivar.hypoglaucapopulationsfromYongshunofHu nanandLushanofJiangxiarerespectivelyclusteredtoindependentlysinglegroups.Theresultsprovethattherelationshipofthetwotaxaisproto-varietyandvariety, buttheincompletediferentiationinvariantlevelstilexists.
Keywords:DioscoreacoletiHook.f.;D.coletivar.hypoglauca(Palibin)C.T.Tingetal.;RAPD;geneticdiversity;clusteranalysis
　　叉蕊薯蓣(DioscoreacoletiHook.f.)为薯蓣科
(Dioscoreaceae)薯蓣属(DioscoreaL.)根状茎组(Sect.
Stenophora)植物 ,为中国特有种之一 ,主要分布在长
江以南各省区。据文献[ 1-2]记载 ,叉蕊薯蓣的变种粉
背薯蓣 〔D.coletivar.hypoglauca(Palibin)C.T.
Tingetal.〕主要分布于安徽 、福建 、广东北部 、广西东
北部 、河南南部 、湖北 、湖南 、江西 、台湾北部及浙江 ,
与原变种的主要区别为药隔分叉程度和蒴果形状不
同 。叉蕊薯蓣药隔宽度约为花药的 1 ～ 2倍;粉背薯
蓣蒴果两端平截 ,药隔宽度约为花药的 1/2 ,蒴果上
端稍 宽 , 基 部狭 圆形 , 顶部 与 基部 同宽 [ 1-2] 。
Burkil[ 3]曾根据药隔分叉程度和蒴果形状将叉蕊薯
蓣和粉背薯蓣划分为 2个种;裴鉴等[ 4]则认为两者外
部形态的差别不严格 ,故定为原变种与变种。
叉蕊薯蓣是根状茎组中非常独特的具有 “ 3枚雄
蕊发育 、花药药隔分叉 ”特征的类群 ,一些学者依据
采自中国各地的标本发表了一些与叉蕊薯蓣相象但
似乎又有不同的种类 。有些学者认为 [ 5] ,这些类群
分布有交叉 ,且外部形态的差别不严格 ,并最终将其
归并为 1原变种 1变种 ,即原变种叉蕊薯蓣及变种粉
背薯蓣 。这一认定的依据是:叉蕊薯蓣及粉背薯蓣的
分布在四川交叉 ,且前者向西南 、后者向东北直至台
湾分布 。有的学者还认为 [ 5] ,两者染色体数有差异 ,
叉蕊薯蓣染色体数为 20 ,粉背薯蓣染色体数为 40;但
杭悦宇 [ 6]根据对叉蕊薯蓣和粉背薯蓣连续分布区的
采集及观察 ,认为二者在形态上存在着非常明显的连
续变化 ,且叉蕊薯蓣和粉背薯蓣的染色体数均有 20
和 40。基于 3个 cpDNA序列的分子系统研究结果则
显示[ 7] ,叉蕊薯蓣和粉背薯蓣间的亲缘关系极为相
近 。因此 ,现有的植物形态学 、植物细胞学 、植物地理
学及分子系统学的研究结果均表明对二者的分类界
定应重新考虑。
随着现代生物技术的兴起 ,各种分子生物学技术
和方法为种内变异和亲缘关系的研究提供了新的手
段 。RAPD(randomamplifiedpolymorphicDNA,随机
扩增多态性 DNA)是目前被广泛应用的分子标记之
一 ,它能极其明显地揭示亲缘关系十分相近的个体之
间的遗传变异 ,因此适合于检测种及种下水平的多样
性 ,包括野生植物天然居群遗传结构分析 、种质资源
评估和栽培植物品种鉴定等 [ 8] 。
作者利用 RAPD分子标记技术对叉蕊薯蓣及粉
背薯蓣分布区内 11个居群的遗传多样性进行检测分
析 ,旨在探讨叉蕊薯蓣种内 DNA分子水平上的变异
与遗传多样性 ,也为叉蕊薯蓣的分类研究提供一定的
参考依据 。
1　材料和方法
1.1　材料
叉蕊薯蓣 6个居群(包括 5个野生居群和 1个栽
培居群)及粉背薯蓣 5个居群的产地见表 1。野外调
查并采集标本 ,选取生长状况良好的植株 ,采集植株
中部的健康嫩叶 ,去除主脉后用体积分数 70%乙醇
擦去叶片表面灰尘 ,放入密封袋内用硅胶干燥保存 。
凭证标本存于江苏省·中国科学院植物研究所 ,经杭
悦宇研究员鉴定。
实验用主要仪器有 PE-9700型 PCR仪(Perkin
Elmer公司生产)和 WV-BP330型凝胶扫描分析系
统(江苏捷达科技发展有限公司生产);使用的 10×
bufer、dNTPs、Mg2 +和 TaqDNA聚合酶均购自上海博
彩生物科技有限公司 ,所用引物由上海生工生物工程
技术有限公司合成 。
1.2　方法
1.2.1　基因组总 DNA的提取　参照 Paterson等 [ 9]
的 CTAB法提取基因组总 DNA,并溶解在灭菌双蒸
水中 ,置于 -20℃储存 、备用。
13　第 4期　　　　　　　 　孙小芹等:基于 RAPD标记的叉蕊薯蓣和粉背薯蓣不同居群遗传多样性研究
表 1　供试叉蕊薯蓣及粉背薯蓣各居群的基本情况
Table1　BasicstatusoftestedpopulationsofDioscoreacolletiHook.f.andD.colletivar.hypoglauca(Palibin)C.T.Tingetal.
类群
Taxon
编号
No.
采集地
Location
生长类型
Growthtype
采集号
No.ofcolection
叉蕊薯蓣 D.coletti 1 四川峨眉 EmeiofSichuan 野生 Wild 200308007
5 广西田林 TianlinofGuangxi 野生 Wild 200211070
6 云南丽江 LijiangofYunnan 野生 Wild 200211075
7 云南丽江 LijiangofYunnan 栽培 Cultivated 200211076
8 云南景洪 JinghongofYunnan 野生 Wild 200212100
9 云南蒙自 MengziofYunnan 野生 Wild 200212101
粉背薯蓣 D.coletivar.hypoglauca 3 江西庐山 LushanofJiangxi 野生 Wild 200211006
4 湖南衡山 HengshanofHu nan 野生 Wild 200211045
10 浙江临安 Lin anofZhejiang 野生 Wild 200210111
11 湖南永顺 YongshunofHu nan 野生 Wild 200110117
2 重庆南川 NanchuanofChongqing 野生 Wild 200308027
1.2.2　引物筛选　采用 64个随机引物对叉蕊薯蓣
云南丽江居群和粉背薯蓣湖南衡山居群的基因组总
DNA进行预扩增 ,从中筛选出扩增条带清晰 、多态性
高 、重复性好且稳定性强的引物进行全部居群基因组
总 DNA的 RAPD扩增反应 。
1.2.3　RAPD-PCR扩增反应条件及扩增结果的检
测 扩增反应体系总体积为 20 μL,包含 2.0 μL10×
bufer、0.2 mmol· L-1 dNTPs、2.0 mmol· L-1 Mg2+、
0.2μmol· L-1引物 、0.4 UTaqDNA聚合酶和 20 ng
模板 DNA,以灭菌双蒸水补足至 20 μL。
RAPD-PCR扩增反应程序为:95 ℃预变性 3
min;然后于 95 ℃变性 30 s、38 ℃退火 40s、72℃延伸
1 min,共 35个循环反应;最后于 72℃保温 7min。扩
增产物置于 4 ℃条件下保存 。
扩增反应结束后 ,用质量体积分数 0.8%琼脂糖
凝胶(含 0.5μg· mL-1 1×EB)对扩增产物进行电泳
检测 ,电泳时间约 1h。电泳结束后用 WV-BP330型
凝胶扫描分析系统对扩增结果进行观察和拍照 。
1.3　数据处理与分析
按照清晰易辨 、重复 、稳定的原则对扩增谱带进
行统计 ,有条带的记为 “1”,同一位置没有条带则记为
“ 0”,据此形成 RAPD表型数据矩阵 。统计每个引物
扩增出的总条带数及其中的多态性条带数 ,并计算多
态性条带百分率 。
应用 POPGENE1.31软件计算有效等位基因数
(Ne)、Nei s基因多样性指数(h)、Shannon多样性指
数(I)、基因分化系数(Gst)、基因流(Nm)、遗传相似
系数和遗传距离;基于遗传相似系数 ,采用 UPGMA法
对 11个居群进行聚类分析 ,构建聚类图。
2　结果和分析
2.1　不同引物 RAPD-PCR扩增结果的比较分析
经过预扩增 ,从 64个随机引物中筛选出扩增条
带清晰 、多态性高 、重复性好且稳定性强的 14个寡聚
核苷酸引物用于叉蕊薯蓣和粉背薯蓣 11个居群基因
组总 DNA的 RAPD-PCR扩增 ,引物的序列及扩增结
果见表 2。 14个寡聚核苷酸引物共扩增出 170条带 ,
平均每个引物扩增出 12.1条带 ,其中多态性条带 161
条 ,平均每个引物扩增出的多态性条带数为 11.5条 ,
多态性条带百分率达 94.71%。其中 ,引物 a-17、au
-04、b-2、b-4、b-5和 b-19扩增出的条带全部为
多态性条带 ,多态性条带百分率均为 100.00%。
2.2　叉蕊薯蓣和粉背薯蓣居群的 RAPD-PCR扩增
结果及遗传变异分析
由叉蕊薯蓣和粉背薯蓣各居群的 RAPD-PCR
扩增结果(表 3)可见 , 5个粉背薯蓣居群的多态性条
带百分率变化幅度相对较大 ,为 81.25% ～ 89.29%,
而 6个叉蕊薯蓣居群的多态性条带百分率变化幅度
相对较小 ,为 82.00% ～ 84.21%。在参试的 11个居
群中 ,粉背薯蓣江西庐山居群扩增出的多态性条带最
多 ,达 75条 ,多态性条带百分率也最高 ,达 89.29%;
粉背薯蓣浙江临安居群扩增出的多态性条带最少 ,仅
39条 ,多态性条带百分率也最低 ,仅 81.25%。
尽管叉蕊薯蓣和粉背薯蓣的外部形态高度相似 ,
但从不同居群多态性条带百分率的变化幅度可以看
出粉背薯蓣遗传多样性更丰富 ,间接显示区域比形态
更易造成二者的遗传分化 ,同属同组狭域分布的盾叶
14 　　　　　　　　　　植 物 资 源 与 环 境 学 报　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 19卷　
表 2　用于叉蕊薯蓣和粉背薯蓣基因组总 DNARAPD-PCR的随机
引物碱基序列及扩增结果Table2　BasesequencesofrandomprimersusedforRAPD-PCRof
genomictotalDNAofDioscoreacoletiHook.f.andD.coletiivar.
hypoglauca(Palibin)C.T.Tingetal.anditsamplifiedresults
引物
Primer
5′※3′序列
5′※3′sequence
扩增条带数
Numberof
amplified
band
多态性条带数
Numberof
polymorphic
band
a-17 GACCGCTTGT 9 9
ao-10 GACATCGTCC 11 10
ao-15 GAAGGCTCCC 10 9
ap-07 ACCACCCGCT 10 9
ap-15 GGGTTGGAAG 17 16
ar-12 GGATCGTCGG 5 4
ar-13 GGGTCGGCTT 7 5
ar-19 CTGATCGCGG 16 15
au-04 GGCTTCGTCT 7 7
b-2 TGATCCCTGG 10 10
b-4 GGACTGGAGT 10 10
b-5 TGCGCCCTTC 20 20
b-6 TGCTCTGCCC 18 17
b-19 ACCCCCGAAG 20 20
总计 Total 170 161
平均 Average 12.1 11.5
表 3　叉蕊薯蓣和粉背薯蓣各居群基因组总 DNA的 RAPD-PCR扩
增结果
Table3　RAPD-PCRamplifiedresultsofgenomictotalDNA of
diferentpopulationsofDioscoreacoletiHook.f.andD.coletivar.hypoglauca(Palibin)C.T.Tingetal.
居群
Population
多态性条带数
Numberof
polymorphic
band
多态性条带
百分率 /%
Percentageof
polymorphicband
叉蕊薯蓣 D.coletti
　四川峨眉 EmeiofSichuan 45　 83.63
　广西田林 TianlinofGuangxi 48　 84.21
　云南丽江 LijiangofYunnan 46　 83.63
　云南丽江 1)LijiangofYunnan1) 48　 84.21
　云南景洪 JinghongofYunnan 44　 83.02
　云南蒙自 MengziofYunnan 41　 82.00
粉背薯蓣 D.coletivar.hypoglauca
　江西庐山 LushanofJiangxi 75　 89.29
　湖南衡山 HengshanofHu nan 50　 84.75
　浙江临安 Lin anofZhejiang 39　 81.25
　湖南永顺 YongshunofHu nan 49　 84.48
　重庆南川 NanchuanofChongqing 53　 85.48
平均 Average 49　 84.18
　1)栽培居群 Cultivatedpopulation.
薯蓣(D.zingiberensisC.H.Wright)居群间的多态性
条带百分率较低也证明了这一点[ 10] 。
统计和计算结果表明 ,粉背薯蓣各居群间的有效
等位基因数 (Ne)、Nei s基因多样性指数 (h)和
Shannon多样性 指数(I)分别为 1.368 5、0.238 4和
0.376 3;叉蕊薯蓣各居群间的 Ne、 h和 I分别为
1.331 1、 0.197 2和 0.298 3。叉蕊薯蓣与粉背薯蓣
的基因分化系数(Gst)为 0.122 8 ,即在总的变异中 ,
有 12.28%的变异存在于这一个类群间 , 87.72%的变
异存在于各自的居群间 ,表明叉蕊薯蓣和粉背薯蓣作
为原变种和变种的相对独立性。同时 ,也有研究表明
单子叶植物近缘种的基因分化系数平均值为 0.231,
表示有 76.9%的变异存在于种内居群间[ 11] 。结合上
述研究结果可见 ,叉蕊薯蓣和粉背薯蓣的遗传变异符
合 “种内遗传变异大于种间遗传变异 ”的普遍性规律。
叉蕊薯蓣和粉背薯蓣之间的基因流(Nm)为
3.570 7,远远高于盾叶薯蓣的 Nm(0.964 1)[ 10]及薯
蓣科近缘植物延龄草 (TriliumtschonoskiMaxim.)的
Nm(0.400 2)[ 12] ,表明叉蕊薯蓣和粉背薯蓣之间存在
非常多的基因交流。
2.3　叉蕊薯蓣和粉背薯蓣各居群的遗传距离及聚类
分析
参试的叉蕊薯蓣 6个居群和粉背薯蓣 5个居群
间的遗传距离和遗传相似系数见表 4。由表 4可见 ,
粉背薯蓣江西庐山居群和叉蕊薯蓣云南丽江居群的
遗传距离最远 ,达 0.693 1;叉蕊薯蓣云南蒙自居群和
云南景洪居群间的遗传距离最近 ,仅 0.219 4。叉蕊
薯蓣与粉背薯蓣间的遗传相似系数高达 0.922 3 ,但
遗传距离仅为 0.080 9。
基于叉蕊薯蓣和粉背薯蓣居群间的遗传相似系
数(表 4),采用 UPGMA聚类分析方法获得的参试 11
个居群的聚类图见图 1。由图 1可见 ,参试的 6个叉
蕊薯蓣居群和 5个粉背薯蓣居群可分成 4组 ,即所有
的叉蕊薯蓣居群和粉背薯蓣浙江临安居群聚为第 1
组 ,粉背薯蓣重庆南川居群和湖南衡山居群聚为第 2
组 ,粉背薯蓣湖南永顺居群和江西庐山居群则各自单
独成组 ,且粉背薯蓣江西庐山居群与其他居群的亲缘
关系最远。
　　聚类分析结果表明 ,叉蕊薯蓣及粉背薯蓣 11个
居群的分组情况是以类群为主要依据的 ,而在各类群
内部则基本以区域分布为分组依据 ,惟一例外的是粉
背薯蓣浙江临安居群与叉蕊薯蓣的 6个居群同组 ,虽
然和绝大多数叉蕊薯蓣居群的亲缘关系较远 ,但却较
叉蕊薯蓣四川峨眉居群与绝大多数叉蕊薯蓣居群的
亲缘关系更近。
15　第 4期　　　　　　　 　孙小芹等:基于 RAPD标记的叉蕊薯蓣和粉背薯蓣不同居群遗传多样性研究
表 4　叉蕊薯蓣和粉背薯蓣各居群间的遗传相似系数和遗传距离 1)
Table4　GeneticsimilaritycoeficientandgeneticdistanceamongdiferentpopulationsofDioscoreacoletiHook.f.andD.colletiivar.hypoglauca(Palibin)C.T.Tingetal.1)
居群编号
No.of
population
遗传相似系数和遗传距离　Geneticsimilaritycoeficientandgeneticdistance
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
1 - 0.643 9 0.575 8 0.636 4 0.606 1 0.651 5 0.674 2 0.666 7 0.666 7 0.659 1 0.636 4
2 0.440 2 - 0.522 7 0.795 5 0.583 3 0.659 1 0.606 1 0.537 9 0.613 6 0.575 8 0.583 3
3 0.552 1 0.648 7 - 0.545 5 0.545 5 0.500 0 0.507 6 0.530 3 0.530 3 0.568 2 0.560 6
4 0.452 0 0.228 8 0.606 1 - 0.590 9 0.636 4 0.613 6 0.575 8 0.606 1 0.628 8 0.590 9
5 0.500 8 0.539 0 0.606 1 0.526 0 - 0.727 3 0.689 4 0.712 1 0.697 0 0.674 2 0.651 5
6 0.428 5 0.416 9 0.693 1 0.452 0 0.318 5 - 0.689 4 0.681 8 0.742 4 0.704 5 0.697 0
7 0.394 2 0.500 8 0.678 1 0.488 4 0.371 9 0.371 9 - 0.734 8 0.780 3 0.651 5 0.674 2
8 0.405 5 0.620 1 0.634 3 0.552 1 0.339 5 0.383 0 0.308 1 - 0.803 0 0.734 8 0.712 1
9 0.405 5 0.488 4 0.634 3 0.500 8 0.361 0 0.297 8 0.248 1 0.219 4 - 0.750 0 0.712 1
10 0.416 9 0.552 1 0.565 3 0.464 0 0.394 2 0.350 2 0.428 5 0.308 1 0.287 7 - 0.765 2
11 0.452 0 0.539 0 0.578 7 0.526 1 0.428 5 0.361 0 0.394 2 0.339 5 0.339 5 0.267 7 -
　1)1, 5-9.叉蕊薯蓣 DioscoreacoletiiHook.f.:1.四川峨眉 EmeiofSichuan;5.广西田林 TianlinofGuangxi;6.云南丽江 LijiangofYunnan;7.
云南丽江(栽培)LijiangofYunnan(cultivated);8.云南景洪 JinghongofYunnan;9.云南蒙自 MengziofYunnan.2-4, 10-11.粉背薯蓣 D.
coletivar.hypoglauca(Palibin)C.T.Tingetal.:2.重庆南川 NanchuanofChongqing;3.江西庐山 LushanofJiangxi;4.湖南衡山 Hengshan
ofHu nan;10.浙江临安 Lin anofZhejiang;11.湖南永顺 YongshunofHu nan.横线上部和下部的数据分别为遗传相似系数和遗传距离Datumsaboveandbelowhorizontallinearegeneticsimilaritycoeficientsandgeneticdistances, respectively.
图中线段长度代表位点替代率 Thelengthoflinesegmentinthefigure
indicatesthebasesubstitutionrate.
1, 5-9.叉蕊薯蓣 DioscoreacolettiHook.f.:1.四川峨眉 Emeiof
Sichuan;5.广西田林 TianlinofGuangxi; 6.云南丽江 Lijiangof
Yunnan;7.云南丽江(栽培)LijiangofYunnan(cultivated);8.云南景
洪 JinghongofYunnan;9.云南蒙自 MengziofYunnan.2-4, 10-11.
粉背薯蓣 D.coletiivar.hypoglauca(Palibin)C.T.Tingetal.:2.重
庆南川 NanchuanofChongqing;3.江西庐山 LushanofJiangxi;4.湖南
衡山 HengshanofHu nan;10.浙江临安 Lin anofZhejiang;11.湖南
永顺 YongshunofHu nan.
图 1　基于遗传相似系数的叉蕊薯蓣和粉背薯蓣不同居群的 UPGMA
聚类图
Fig.1　UPGMAdendrogram ofdifferentpopulationsofDioscorea
coletiHook.f.andD.colletivar.hypoglauca(Palibin)C.T.
Tingetal.basedongeneticsimilaritycoefficient
3　讨　　论
叉蕊薯蓣是 HookerJD在 1892年依据采自缅甸
掸邦地区的标本订名发表的。此后 ,一些学者依据采
自中国各地的标本发表了一些主要特征与叉蕊薯蓣
相似的新种 ,如 D.hypoglaucaPalibin(福建葛岭)、黑
叶薯蓣 D.nigrescensKnuth(云南思茅)、D.morsei
PrainetBurkil(江西庐山牯岭 )、D.oeneaPrainet
Burkil(四川城口)、 D.kelungensisHayata(台湾基
隆)、D.tashiroiHayata(台湾)和 D.undulateKnuth
(重庆南川)等 [ 13] ,但随着研究的不断深入 ,学者们认
为这些种可归并为数种[ 14] 、2种 [ 5] 、1种[ 15-16]或 1正
种及 1变种 [ 1] 。裴鉴等[ 4]认为 ,除黑叶薯蓣外 ,这些
种类全部都在粉背薯蓣的分布区域内 ,因而将它们都
归并入叉蕊薯蓣或粉背薯蓣 ,并将叉蕊薯蓣定为原变
种 、粉背薯蓣定为变种。尽管叉蕊薯蓣分布区较窄 ,
但是形态分化却较大 ,如叉蕊薯蓣的云南丽江居群叶
片大 、草质程度高;云南蒙自居群果实少 、透明 ,全茎 、
花梗及果实均为鲜艳的紫红色等等 ,这些都充分证明
了其分布地为强烈分化的起源地 。然而 ,不同分布区
的粉背薯蓣形态基本一致 ,较少出现分化现象 。
鉴于薯蓣属植物为雌雄异株 ,本研究结果又表明
叉蕊薯蓣和粉背薯蓣具有很高的遗传多样性(多态性
条带百分率在 81%以上)和基因流(3.570 7),在一定
程度上说明野生状态下它们的繁殖过程主要通过有
性繁殖的方式来完成。叉蕊薯蓣和粉背薯蓣所在的
薯蓣属根状茎组植物的传粉方式有虫媒 [ 17]和风媒 [ 18]
等多种途径 ,而且雌雄花完全开放且不具有零余子 ,
表明无论采用何种传粉方式 ,根状茎组植物都通过有
16 　　　　　　　　　　植 物 资 源 与 环 境 学 报　　　　　　　　　　　　　　　　　　第 19卷　
性繁殖途径繁衍后代[ 18] 。尽管薯蓣属根状茎组植物
的根茎具有无性繁殖能力 ,但是在野外状况下 , 1个根
状茎通常只生长出 1支缠绕茎 ,没有出现由于根状茎
逐年增生而在 1个基株上生长出多个单株的情
况 [ 18-19] ,这也证明了薯蓣属根状茎组植物在野生状
况下主要的繁殖方式为有性繁殖。
在聚类图上 ,粉背薯蓣浙江临安居群和叉蕊薯蓣
聚合在一起;从形态上看 ,粉背薯蓣浙江临安居群和
粉背薯蓣其他居群有所差别 ,其花 、茎和果实的颜色
为绿色中带有紫红色 ,这一特征和叉蕊薯蓣云南蒙自
居群相似。推测出现这种现象的原因有 2个:①作为
原变种和变种的叉蕊薯蓣和粉背薯蓣可能还存在着
变种水平上的分化不完全;②叉蕊薯蓣和粉背薯蓣本
身即为形态连续变化的 1个类群。基于 cpDNA的分
子系统学研究结果表明 , 叉蕊薯蓣和粉背薯蓣的
trnL-F、rbcL和 matK序列碱基有 10个以内的差异 ,
在系统发生树上两者合为一支 ,支持率为 60%[ 7] ,也
证明了叉蕊薯蓣和粉背薯蓣存在着变种水平的分化
不完全 。但叉蕊薯蓣和粉背薯蓣在地下茎解剖特
征 [ 20] 、淀粉粒形态 [ 21] 、叶脉序结构以及叶表皮解剖特
征 [ 6]上又存在着明显的差异 ,如:叉蕊薯蓣具导管而
粉背薯蓣具管胞;叉蕊薯蓣地下茎淀粉粒偶有由 2 ～ 3
小粒淀粉粒组成的复粒且长度为 14 ～ 22 μm,而粉背
薯蓣地下茎淀粉粒无复粒且长度为 25 ～ 47 μm;叉蕊
薯蓣叶脉的末次脉边缘结环状而粉背薯蓣不结环;粉
背薯蓣叶表皮存在二叉表皮毛而叉蕊薯蓣没有 ,这些
不同的特征均表明粉背薯蓣有异于叉蕊薯蓣。综合
以上结果认为 ,叉蕊薯蓣和粉背薯蓣为原变种和变种
的关系 ,两者间还存在着变种水平上的分化不完全 。
参考文献:
[ 1] 　中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志:第十六卷第
一分册 [ M] .北京:科学出版社 , 1985:54-120.
[ 2] 　DingZZ, GilbertMG.FloraofChina:Vol.24[ M] .Beijing:
SciencePres, 2000:276-296.
[ 3] 　 BurkilFLSIH.Theorganographyandtheevolutionof
Dioscoreaceae, thefamilyoftheYams[ J] .JournaloftheLinnean
SocietyofLondon:Botany, 1960, 56:319-412.
[ 4] 　裴　鉴 , 丁志遵 , 秦慧贞 , 等.中国薯蓣属根茎组系统分类的初
步研究 [ J] .植物分类学报, 1979, 17(3):61-72.
[ 5] 　江苏省植物研究所薯蓣课题研究组.中国薯蓣属根状茎组植物
的分类和染色体数的研究 [ J] .植物分类学报 , 1976, 14(1):
65-72.
[ 6] 　杭悦宇.中药萆薢的原植物 、鉴定及质量评价研究 [ D] .南京:
中国药科大学生药学院 , 2007:48-55.
[ 7] 　GaoX, ZhuYP, WuBC, etal.PhylogenyofDioscoreaSect.
StenophorabasedonchloroplastmatK, rbcLandtrnL-Fsequences
[ J] .JournalofSystematicsandEvolution, 2008, 46(3):315-
321.
[ 8] 　邹喻苹 , 葛　颂 , 王晓东.系统与进化植物学中的分子标记
[ M] .北京:科学出版社, 2001.
[ 9] 　PatersonAH, BrubakerCL, WendelJF.Arapidmethodfor
extractionofcoton(Gossypiumspp.)genomicDNAsuitablefor
RFLPorPCRanalysis[ J] .PlantMolecularBiologyReporter,
1993, 11(2):122-127.
[ 10] 　黄春洪 , 杭悦宇 , 周义锋 , 等.我国盾叶薯蓣居群遗传结构分
析 [ J].云南植物研究 , 2003, 25(6):641-647.
[ 11] 　HamrickJL.Isozymesandtheanalysisofgeneticstructureinplant
populations[ M] ∥ SoltisDE, SoltisPS.IsozymesinPlant
Biology.London:ChapmanandHal, 1990:87-105.
[ 12] 　李　群 , 肖　猛 , 郭　亮 , 等.四川省珍稀濒危植物延龄草遗
传多样性分析 [ J] .北京林业大学学报 , 2005, 27(4):1-6.
[ 13] 　万金荣 , 丁志遵 , 周太炎.叉蕊薯蓣类群分类学的初步研究
[ M] ∥南京中山植物园研究论文集编辑组.南京中山植物园
研究论文集:1990.南京:江苏科学技术出版社 , 1991:41-
45.
[ 14] 　KnuthR.Dioscoreaceae[ M] ∥ EnglerA.DasPflanzenreich.
Leipzig:VerlagvonWilhelmEngelmann, 1924:252-254, 315.
[ 15] 　中国科学院昆明植物研究所.云南植物志:第三卷 [ M] .北京:
科学出版社 , 1983:717-719.
[ 16] 　中国科学院昆明植物研究所.云南种子植物名录:下册 [ M] .
云南:云南人民出版社 , 1984:1981-1982.
[ 17] 　赵亚美 , 杭悦宇 , 周义峰 , 等.柴黄姜的传粉生物学特性 [ J] .
植物资源与环境学报 , 2008, 17(2):15-21.
[ 18] 　赵亚美.薯蓣属(DioscoreaL.)植物传粉生物学研究 [ D] .南京:
江苏省·中国科学院植物研究所 , 2008:29-34.
[ 19] 　王筱璐 , 吴宝成 , 周义峰 , 等.野生及栽培盾叶薯蓣(Dioscorea
zingiberensis)的性别特征观察 [ J] .植物资源与环境学报 ,
2010, 19(2):15-20.
[ 20] 　杭悦宇 , 秦慧贞 , 徐珞珊 , 等.薯蓣属根状茎的组织结构和萆
薢类鉴别 [ J] .西北植物学报 , 2006, 26(12):2423-2429.
[ 21] 　杭悦宇 , 徐珞珊 , 史德荣 , 等.中国薯蓣属植物地下茎淀粉粒
形态特征及其分类学意义 [ J].植物资源与环境学报 , 2006,
15(4):1-8.
17　第 4期　　　　　　　 　孙小芹等:基于 RAPD标记的叉蕊薯蓣和粉背薯蓣不同居群遗传多样性研究