全 文 ：基于 SSR的梭罗草遗传多样性分析
姜志磊1 , 2 , 杨欣明1 ,王　瑞2 ,高爱农1 ,李立会1
(1中国农业科学院作物科学研究所 , 北京　100081;2西北农林科技大学农学院 , 杨凌　712100)
　　摘要:为保护和利用小麦近缘野生植物梭罗草[ Roegneria thoroldiana (Oliv.)Keng] ,利用 SSR技术对采集于青海 、西藏的
12 个梭罗草居群进行遗传多样性分析。结果表明 , 各个居群内的遗传多样性指数(H i)变异范围为 0.34～ 0.57 , 居群总体的遗
传多样性指数 Ht=0.64 , 平均居群内多样性 Hs=0.49 ,居群间多样性 Dst=0.15 , 居群间的变异占总变异的 Gst=23%, 大部
分(77%)遗传变异存在于居群内部 ,居群间的基因流 Nm=0.83。进一步的聚类和相关分析表明 ,居群的遗传多样性指数与
海拔呈显著正相关 ,与经度呈显著负相关。上述结果表明 ,对于梭罗草的保护和利用应优先考虑分布于高海拔区域的居群。
关键词:梭罗草;SSR;遗传多样性;相关性
收稿日期:2005-04-26　　　　　修回日期:2005-06-06
基金项目:农业部重要农业野生植物资源调查与抢救收集项目
作者简介:姜志磊(1981-),男 ,陕西宝鸡人 ,在读硕士 ,主要从事小麦种质资源研究。 Tel:010-62176077
通讯作者:李立会 ,博士 ,研究员。 Tel:010-68918940;E-mail:llh5189@yahoo.com.cn
Genetic Diversity of Roegneria thoroldiana (Oliv.)
Keng Populations Based on SSR Analyses
JIANG Zhi-lei1 ,2 , YANG Xin-ming1 , WANG Rui2 , GAO Ai-nong1 , LI Li-hui1
(Institute of Crop Sciences , Chinese Academy Agricultureal Sciences , Beijing 100081;College of
Agronomy Northwest Sci-Tech University of Agricuture and Forestry , Yangling , 712100)
　　Abstract:For protecting and using w ild relatives in Triticeae Roegneria thoroldiana (Oliv.)Keng , genetic
diversi ty analy ses had done by SSR molecular method in tw elve Roegneria thoroldiana populations that originat-
ed from Qinghai and Tibet .Genetic diversity w ithin each populations(Hi)with a range of 0.34 ～ 0.57.The to-
tal genetic diversity (Ht)was 0.64.The average genetic diversity wi thin populations(Hs)was 0.49.The genet-
ic diversity among subpopulat ions(Dst)was 0.15.The coef ficient of gene differentiation(Gst)was 23%,most
(77%)genetic diversity w ithin populations.The overall gene flow among populations was estimated to be 0.83.
Based on clustering analysis and co rrelation analysis , genetic diversity w as correlated w ith alti tude high posit ively
and longitude high negatively.That analysis result suggested , for protecting and using Roegneria thoroldiana ,
we must priority to consider the populations in high altitude region.
Key words:Roegneria thoroldiana;SSR;Genetic diversi ty;Correlation
　　根据《中国植物志》[ 1]分类系统 ,梭罗草[ Roeg-
neria thoroldiana(Oliv.)Keng] 染色体数 2n=6x =
42 ,染色体组为 StStPPYY ,隶属小麦族(Triticeae)
鹅观草属拟冰草组(Sect .Paragropyron),为该组的
模式种 ,主要分布于亚洲中部 3700 ～ 5000m 高海拔
地区 。在我国 , 梭罗草集中分布于青藏高原地
区[ 1 ～ 4] ,不仅是高寒荒漠草原的主要建群种之一 ,
而且其所具有的极强抗寒 、抗旱特性和多花 、多分蘖
等丰产性状 ,可作为小麦改良的重要外源基因之一。
对梭罗草的研究 ,目前主要集中于对该物种所
属分类系统的重新认识和基因组构成分析。颜济
等[ 2]在小麦族中将梭罗草所属的鹅观草属拟冰草
组独立出来组建了一个新属 ———以礼草属(Kengy-
il ia Yen et J L Yang)。Jensen[ 5]利用种间杂交方法
植物遗传资源学报 2005 , 6(3):315 ～ 318
Journal of Plant Genetic Resources
　
DOI :10.13430/j.cnki.jpg r.2005.03.015
证实了梭罗草的染色体组为 StStPPYY ,至于梭罗
草的居群多样性研究 ,国内外鲜有报道 。
本研究以居群为单位 ,利用 SSR技术[ 6～ 8]对梭
罗草的遗传多样性进行分析 ,以便为今后梭罗草的
保护和利用提供理论依据 。
1　材料与方法
1.1　供试材料
本试验所分析的 12个梭罗草居群采集于青海
和西藏地区(表 1),每个居群至少由原生境 100 个
单株的穗子构成。
1.2　实验方法
以单株为单位 ,每个居群随机取 30个单株进行
遗传多样性分析。
DNA提取采用 Sharp等人提出的方法[ 9] 。SSR
引物根据 Röder 等[ 10]公布的小麦 SSR引物序列合
成 。SSR 反应体系和程序参照 Röder 等[ 10]所提供
的方法。 PCR 反应在美国 M J-Research 公司的
PTC200型扩增仪上进行 。
表 1　12 个梭罗草居群的采集地 、生境 、海拔 、经纬度
Table 1　The collection location, habitat , altitude, longitude , latitude of 12 Roegneria thoroldiana populations
采集号
Code
采集地
Locat ion of collection
生境
Habitat
海拔(m)
Altitude
纬度
Latitude
经度
Longi tude
03-55 青海省兴海县Xinghai Qinghai 高寒山地 Cold alpine 4015 35°25′ 99°28′
03-58 青海省玛多县Maduo Qinghai 高寒山地 ,盐湖 Cold alpine , saline 4157 35°21′ 99°12′
03-59 青海省玛多县Maduo Qinghai 湖床沉积沙砾 Lakebed sedimen t gravel 4273 35°15′ 98°59′
03-62 青海省玛多县Maduo Qinghai 高原草原草场 Alt iplano grass f ield 4254 34°58′ 98°05′
03-66 青海省玛多县Maduo Qinghai 湖区盆地 Lake basin 4281 35°04′ 97°43′
03-68 青海省玛多县Maduo Qinghai 湖盆湿地 Lake basin swamp 4251 34°44′ 98°07′
03-149 青海省格尔木市Geermu Qinghai 高山谷地 Alp valley 4062 35°44′ 94°15′
03-150 青海省曲麻莱县Qumalai Qinghai 高寒荒漠草场 Cold hungriness grass field 4412 35°30′ 93°49′
03-151 青海省曲麻莱县Qumalai Qinghai 高寒荒漠草场 Cold hungriness grass field 4509 35°13′ 93°05′
03-152 青海省曲麻莱县Qumalai Qinghai 高寒荒漠草场 Cold hungriness grass field 4540 34°35′ 92°44′
03-153 青海省曲麻莱县Qumalai Qinghai 高寒荒漠草场 Cold hungriness grass field 4453 34°13′ 92°26′
03-155 西藏那曲市 Naqu Tibet 高寒草原草场 Cold hungriness grass field 4710 32°17′ 91°42′
平均 Mean 4326
1.3　统计方法
SSR统计分析采用 Sun等的方法[ 11～ 13] 。各个
居群的 SSR聚类分析采用居群内在某一位点扩增
概率 Pi 作为居群特征 ,遗传距离采用欧氏距离 , 聚
类分析采用 UPGMA 。两两居群之间的地理距离采
用GPS所测定的各个居群采集地的经纬度作为二
维平面坐标求其欧氏距离 ,形成半角矩阵。SSR遗
传距离矩阵和地理距离矩阵进行相关分析[ 14 ～ 15] 。
2　结果与分析
2.1　遗传多样性分析
从105对小麦 SSR引物中筛选出 14对(表 2)
在梭罗草中表现丰富多态性的引物(图 1),共扩增
出70个条带 ,各个引物的扩增条带数从 1 到 9 ,每
个位点的平均等位变异数为 5。从表 2可以看出 ,
各个居群的遗传多样性指数 Hi 变化从 0.34 到
0.57 。居群 03-55 的遗传多样性最小(Hi =0.34),
居群 03-153 的遗传多样性最大(Hi =0.57)。居群
总体的遗传多样性指数 Ht=0.64 ,平均居群内多样
性 Hs=0.49 ,居群间多样性 Dst =0.15 ,居群间的变
异占总变异的 Gst=23%, 大部分(77%)遗传变异
存在于居群内部 ,居群间的基因流 Nm=0.83。
2.2　聚类分析
在遗传距离等于 0.3 时可将 12个居群聚为 6
类(图 2)。结合表 1可以看出地理位置比较近 ,遗
传多样性指数较小 ,生长于高寒山地的居群 03-55
和 03-58与其他居群的遗传距离较远 ,各自聚为一
类 。居群 03-59 、03-66 、03-62和 03-68 都分布于海
拔较低的青海省玛多县 ,聚为一类 。居群 03-149 、
03-150和 03-153 聚为一类 ,并且 03-150 与 03-153
之间的遗传距离最小 ,都生长于高寒荒漠草场中具
有较高的遗传多样性。生长于海拔较高的青海省曲
麻莱县的居群 03-151 和 03-152 聚为一类 。具有最
高海拔的唯一一个采集于西藏的居群 03-155与其
他居群的遗传距离较远 ,独自聚为一类。
316　　　　　　　　　　　　　　　　　　植　物　遗　传　资　源　学　报　　　　　　　　　　　　　　　　6 卷
表 2　14 对 SSR引物对 12 个梭罗草居群的遗传多样性分析结果
Table 2　Genetic diversity of 12 Roegneria thoroldiana populations based on 14 polymorphic SSR primer
引物编号
Primer
Hi
03-55 03-58 03-59 03-62 03-66 03-68 03-149 03-150 03-151 03-152 03-153 03-155 Hs Ht Dst Gst
Xgwm146 0.00 0.18 0.00 0.68 0.48 0.35 0.00 0.00 0.34 0.13 0.72 0.77 0.30 0.74 0.44 0.59
Xgwm156 0.67 0.75 0.76 0.80 0.79 0.80 0.83 0.81 0.83 0.75 0.84 0.78 0.78 0.85 0.07 0.08
Xgwm165 0.00 0.00 0.19 0.19 0.48 0.49 0.50 0.22 0.38 0.36 0.37 0.29 0.29 0.49 0.20 0.41
Xgwm205 0.50 0.67 0.62 0.50 0.62 0.57 0.63 0.50 0.50 0.50 0.50 0.52 0.55 0.68 0.13 0.19
Xgwm257 0.07 0.00 0.00 0.42 0.28 0.23 0.12 0.15 0.41 0.00 0.47 0.13 0.19 0.50 0.31 0.62
Xgwm268 0.06 0.44 0.06 0.44 0.48 0.49 0.50 0.49 0.07 0.45 0.47 0.40 0.36 0.49 0.13 0.26
Xgwm272 0.50 0.59 0.49 0.61 0.62 0.56 0.62 0.68 0.67 0.55 0.69 0.71 0.61 0.70 0.09 0.13
Xgwm302 0.00 0.10 0.00 0.29 0.22 0.39 0.59 0.24 0.63 0.38 0.50 0.51 0.32 0.46 0.14 0.30
Xgwm311 0.75 0.72 0.71 0.67 0.66 0.75 0.80 0.80 0.53 0.63 0.79 0.80 0.72 0.80 0.08 0.10
Xgwm314 0.64 0.33 0.62 0.60 0.56 0.60 0.68 0.73 0.68 0.62 0.61 0.22 0.57 0.67 0.10 0.14
Xgwm382 0.50 0.67 0.56 0.66 0.66 0.70 0.69 0.70 0.67 0.75 0.69 0.73 0.66 0.78 0.12 0.15
Xgwm526 0.00 0.00 0.44 0.43 0.00 0.13 0.06 0.58 0.49 0.41 0.12 0.00 0.22 0.38 0.16 0.42
Xgwm544 0.50 0.69 0.61 0.67 0.59 0.68 0.50 0.72 0.74 0.82 0.67 0.71 0.66 0.69 0.03 0.05
Xgwm639 0.64 0.65 0.65 0.53 0.62 0.55 0.66 0.63 0.56 0.63 0.59 0.78 0.62 0.71 0.09 0.12
平均 Mean 0.34 0.41 0.41 0.54 0.50 0.52 0.51 0.52 0.53 0.50 0.57 0.53 0.49 0.64 0.15 0.23
图 1　引物 Xgwm382 对居群 03-66和 03-68 各 30 个单株的扩增
Fig.1　The amplified result by primer Xgwm382 in 30 individuals for Roegneria thoroldiana populations 03-66 and 03-68
图 2　基于 SSR聚类分析的 12 个梭罗草居群树状图
Fig.2　Dendrogram of 12 Roegneria thoroldiana populations based on SSR clustering analysis
2.3　相关分析 从表 3的相关分析可以看出 ,各居群内的遗传
3173 期　　　　　　　　　　　　 　　姜志磊等:基于 SSR的梭罗草遗传多样性分析　　　　　　　　　　　　 　　
多样性指数与海拔有显著的正相关 ,各居群内的遗
传多样性指数随着海拔的升高而增大 ,而遗传多样
性指数与经度有显著的负相关 ,各居群内的遗传多
样性指数随着经度的增大由西向东减小。靠西分
布 ,具有较高海拔 , 生长在高原草场上的居群 03-
150 、03-151 、03-152 、03-153 、03-155 具有较大的遗
传多样性 。分布于东面 ,海拔较低 ,分别生长在高寒
山地 、盐湖 、湖床沉积沙砾 、湖区盆地 、湖盆湿地 、高
山谷地的居群 03-55 、03-58 、03-59 、03-66 、03-68 、03-
149的遗传多样性较低(表 1 、表 2)。
表 3　12 个梭罗草居群的遗传多样性指数(Simpson 指数)
与海拔 、纬度和经度之间的相关分析
Table 3　The correlations of simpson index , altitude , longitude, lat-
itude in 12 Roegneria thoroldiana populations
变量
Variance
Simpson指数
Simpson index
海拔
Alt itude
纬度
Lat itude
经度
Longi tude
Simpson指数
Simpson index
1 0.589＊ -0.364 -0.646＊
海拔
Altitude
0.589＊ 1 -0.717＊＊-0.775＊＊
纬度
Latitude
-0.364 -0.717＊＊ 1 0.497
经度
Longi tude
-0.646＊ -0.775＊＊ 0.497 1
经统计检验 ,各个居群之间 SSR聚类分析的遗
传距离表现出与地理距离极显著的相关(r=0.401
>r(64 ,0.01)= 0.315),地理距离相近居群之间 SSR
聚类分析的遗传距离较小 。
3　讨论
3.1　梭罗草的遗传多样性分布
相关分析表明居群的遗传多样性指数与海拔呈
显著正相关 ,与经度呈显著负相关 ,这可能是高海拔
地区的环境条件相对于低海拔较为恶劣 ,而且变化
更为复杂 ,为了适应恶劣和易变的环境条件 ,造就了
生长于高海拔区域的梭罗草具有较高的遗传多样
性。此外 ,生长在低海拔盆地或山谷中的居群相对
封闭 ,也可能是造成分布于该区域的梭罗草表现出
较低遗传多样性的原因之一。
3.2　关于梭罗草的物种保护
从SSR分析结果看出 ,梭罗草大部分多样性存
在于居群内部 ,但居群之间也存在一定的多样性 ,具
有部分近交植物的特征 ,考虑到青藏高原复杂的地
理环境 ,取样时适当扩大不同地区居群数的同时更
应注重居群内部样本量的增加 。另外 ,在较高海拔
分布有最大遗传多样性的居群 03-155 和较大遗传
多样性的居群 03-153 ,因此 ,在保护问题上应该充
分重视居群所在的唐古拉山地区的遗传资源。同
时 ,也不能忽略具有特殊价值的其他分布区的居
群[ 16] 。
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