免费文献传递   相关文献

山蜡梅复合体的遗传多样性和居群遗传分化研究



全 文 :第 34 卷 增刊 1
2012 年 2 月
北 京 林 业 大 学 学 报
JOURNAL OF BEIJING FORESTRY UNIVERSITY
Vol. 34,Suppl. 1
Feb.,2012
山蜡梅复合体的遗传多样性和居群遗传分化研究
李 响1 周明芹2 赵凯歌1 陈龙清1
(1 华中农业大学园艺林学学院 2 长江大学园艺园林学院)
摘要:将山蜡梅、浙江蜡梅、突托蜡梅统称为山蜡梅复合体,应用 RAPD 和 ISSR 标记分别对来自 7 个不同居群共
201 个山蜡梅复合体单株进行 DNA 多样性检验。结果显示:从 38 个 ISSR 引物中筛选出 12 个条带清晰、重现性
好、多态性高的引物,扩增出总条带数 142 条,大小在 300 ~ 2 800 bp,多态率达 94. 37%,PIC 0. 31,MI 3. 33。在 80
个 RAPD引物中,选出了 12 条合适的引物,扩增出条带数 226 条,大小在 150 ~ 2 200 bp,多态率达 95. 13%,PIC
0. 37,MI 4. 91。两种分子标记计算出山蜡梅复合体居群的 Nei’s 基因多样性指数为 0. 295 2,Shannon 信息指数为
0. 488 4,反映出山蜡梅复合体丰富的遗传多样性。进一步的 AMOVA 分析显示,山蜡梅复合体遗传变异大部分来
自居群内变异,并且都达到极显著水平,这表明 7 个地理居群间存在着比较明显的遗传分化。UPMGA聚类分析发
现,7 个山蜡梅复合体居群被归为明显的 3 大支,且地理距离相邻的居群遗传距离也近,说明居群的聚类和地理距
离有关。同时分析结果还为解决存在争议的新种的分类工作提供分子水平的有力证据。
关键词:山蜡梅;分子标记;遗传多样性;RAPD;ISSR
中图分类号:S603 文献标志码:A 文章编号:1000--1522(2012)增刊 1--0111--07
LI Xiang1;ZHOU Ming-qin2;ZHAO Kai-ge1;CHEN Long-qing1 . Genetic diversity and differentiation
of Chimonanthus nitens complex populations. Journal of Beijing Forestry University(2012)34(Suppl.
1)111--117[Ch,19 ref.]
1 College of Horticulture and Forestry Sciences,Huazhong Agricultural University,Wuhan,430070,P.
R. China;
2 College of Horticulture and Gardening,Yangtze University,Jingzhou,434023,P. R. China.
Genetic diversity and genetic relationship of 201 individuals from seven populations of Chimonanthus
nitens complex including C. nitens,C. zhejiangensis and C. grammatus,were investigated with ISSR and
RAPD markers. The result showed that:1)12 out of 38 ISSR markers and 12 out of 80 RAPD markers
were detected to be polymorphic. 2)142 and 226 bands were amplified with ISSR primers and RAPD
primers,respectively,with PPL (percentage of polymorphic loci)values 94. 37% and 95. 13% . 3)The
mean Nei’s gene diversity index (h)of populations using combined ISSR + RAPD data was 0. 295 2 and
Shannon’s information index (I)was 0. 488 4 which indicated a high level of genetic diversity. 4)
AMOVA analysis of genetic diversity showed that most of the variations exist within the populations. 5)
The dendrogram using UPGMA method clustered the seven populations into three groups,reflecting the
relationship between geographical substructure and genetic diversity. The results provide forceful evidence
for resolving the problem of ascription of C. zhejiangensis and C. grammatus at DNA level.
Key words Chimonanthus nitens;molecular markers;genetic diversity;RAPD;ISSR
收稿日期:2011--10--19
基金项目:国家自然科学基金项目(30972019,30800762)、湖北省自然科学基金项目(2010CDB04404)。
第一作者:李响,博士生。主要研究方向:园林植物与观赏园艺。电话:13163336010 Email:nancylixiang@ sina. com 地址:430070 武汉
市华中农业大学园艺林学学院。
责任作者:陈龙清,教授,博士生导师。主要研究方向:园林植物与观赏园艺。电话:027--87281726 Email:chenlq@ mail. hzau. edu. cn 地
址:同上。
本刊网址:http:journal. bjfu. edu. cn
山蜡梅(Chimonanthus nitens)为蜡梅科蜡梅属
的常绿灌木,作为秋季芳香观花植物,山蜡梅不仅是
现代城市园林绿化的优良材料,而且也是民间常用
的中药材之一,具有止咳化痰、抗炎解热、抗菌、抗病
DOI:10.13332/j.1000-1522.2012.s1.027
北 京 林 业 大 学 学 报 第 34 卷
毒、镇痛、降压、增强免疫等多种功效。早在北宋年
间江西民间就有使用食凉茶治疗和预防感冒的习
惯,曾被誉为江西四大著名药材之一。
长期以来,山蜡梅与另外两个蜡梅属的新种浙
江蜡 梅 (C. zhejiangensis)和 突 托 蜡 梅 (C.
grammatus)的分类处理问题一直存在争议。浙江蜡
梅和突托蜡梅与山蜡梅较为相似,他们作为新种建
立的依据主要是形态上的一些差异[1]:
1.花被片 16 ~ 24;叶长 5 ~ 12 cm,宽 2. 5 ~ 4. 5 cm,基部楔形
或宽楔形,成熟叶多少有毛;果托表面网纹微隆起
2.叶椭圆状披针形,先端长渐尖或长尾尖,下面灰绿色,
微有白粉。湖北宜昌、湖南江华、广西桂林
山蜡梅 C. nitens
…………………
…………………………………………
2.叶卵状椭圆形或椭圆形,先端渐尖,下面绿色,无白
粉。浙江和福建 浙江蜡梅 C. Zhejiangensis…………………
1.花被片 25 ~ 27;叶长 11 ~ 17 cm,宽 5 ~ 8 cm,基部圆或宽
楔形,成熟叶光滑无毛;果托表面有突起粗网纹。江西安远
突托蜡梅 C. grammatus……………………………
刘茂春[2]根据原始论述和地理分布进行整理,
提出了将蜡梅属分为两组的分类系统,其中新蜡梅
组由山蜡梅、浙江蜡梅和突托蜡梅组成。陈龙清[3]
通过产地居群调查和分子标记 RAPD 分析,主张将
浙江蜡梅和突托蜡梅归并入山蜡梅。张若蕙等[1]
认为,山蜡梅产于湖北南部、湖南南部和广西东北
部,浙江蜡梅产于浙江南部、福建北部,只有突托蜡
梅仅见于江西安远,此 3 个种的形态差异也有可能
是环境差异引起的,不一定是可遗传的性状。由于
没有采集到山蜡梅模式产地的标本,无法进行引种
栽培做较长时间系统的观察研究,所以还是保留了
这两个有争议的种以待深入研究。目前,研究者已
从地理分布、形态学、孢粉学、解剖学以及同工酶分
析等方面进行了大量研究,结果都表明这 3 个种之
间的差别很小[4],但不足以作为证据解决浙江蜡梅
以及突托蜡梅的分类问题。
DNA水平的研究能直接反应亲缘关系,甚至
能更准确的揭示种、变种、品种、品系乃至无性系
间的差异。通过 DNA分子标记研究可以正确评价
居群的遗传多样性水平、居群的遗传变异规律以
及居群的遗传结构等[5
--6]。本试验将山蜡梅、浙江
蜡梅及突托蜡梅统称为山蜡梅复合体,从居群角
度出发,利用简单序列重复(ISSR)和随机扩增多
态性 DNA(RAPD)标记技术对采自 7 个居群的
201 个山蜡梅复合体进行了 DNA 多态性检测,期
望通过分析自然居群间的遗传结构及居群内的遗
传变异规律,为浙江蜡梅和突托蜡梅的分类提供
分子水平上的依据。
1 材料与方法
1. 1 材 料
以采自广西阳朔、湖南江华、湖南新宁、江西安
远、福建武夷山、浙江龙泉及浙江泰顺 7 个山蜡梅复
合体自然居群共 201 个单株为试验材料。其中,浙
江龙泉与江西安远的居群分别是在分类上还存在争
议的新种浙江蜡梅与突托蜡梅模式标本的采集地
(表 1)。
表 1 7 个自然居群的地理概况
Tab. 1 Geographical information of seven natural populations
编号 命名 样本数 北纬 东经 海拔m 所在地
1 GLYS 30 24°55 110°31 160 ~ 200 广西阳朔
2 HNJH 30 25°04 111°42 200 ~ 350 湖南江华
3 HNXN 30 26°14 110°44 210 ~ 280 湖南新宁
4 JXAY 30 25°17 115°27 260 ~ 360 江西安远
5 FJWYS 30 27°40 117°47 250 ~ 320 福建武夷山
6 ZJLQ 29 28°05 119°05 220 ~ 300 浙江龙泉
7 ZJTS 22 27°21 119°45 290 ~ 310 浙江泰顺
每个居群内样品的采集采取随机取样的方法,
相邻单株间的距离保证 10 m以上,并且尽可能地分
布于整个居群。从植株上取无病虫害感染的叶片 8
片,洗净叶片上的灰尘,吸干水分后剪掉叶柄和主叶
脉,干燥保存于变色硅胶中。
1. 2 DNA提取
参照 Loh等[7]的 CTAB法并加以改良来提取叶
片基因组 DNA。通过 0. 8%的琼脂糖凝胶电泳检测
DNA是否降解,并以 λDNA Hind ⅢEcoR Ⅰ为参照
估计 DNA的分子量大小。同时,用紫外分光光度计
分别测定 DNA样品的浓度,根据 A230 A260及 A260 A280
的比值评价 DNA样品的纯度。
1. 3 引物筛选及其产物检测
1. 3. 1 ISSR引物筛选及其产物检测
随机从浙江龙泉居群和湖南江华居群中各取 1
个 DNA样品(ZJLQ21 与 HNJH10) ,对 38 条 ISSR引
物进行初步筛选,最终选择出 12 条能扩增出清晰、
稳定条带的引物用于所有样品分析。25 μL 的 PCR
反应体系中,含有 40 ng 模板 DNA、1 U Taq 酶、0. 2
mmolL dNTP、0. 3 μmolL 引物、1. 5 mmolL Mg2 +、
2. 5 μL 10 × 缓冲液。PCR 的反应采用 PE9600 型
PCR仪(美国 PE公司) ,程序为:94 ℃,4 min;94 ℃,
45 s,51 ~ 56 ℃,45 s,72 ℃,100 s,38 个循环;72 ℃,7
min。以 1 × TAE 为电泳缓冲液,取 10 μL的扩增产
物与 D3000 Marker在含有 0. 5%溴化乙锭的 1. 6%
琼脂糖凝胶上电泳 2 h左右(5 Vcm)。电泳结束后
利用凝胶成像系统拍照并保存。
211
增刊 1 李 响等:山蜡梅复合体的遗传多样性和居群遗传分化研究
1. 3. 2 RAPD引物筛选及其产物检测
随机选取广西阳朔的 GLYS21 和湖南新宁的
HNXN28 DNA 样品作为模板,以 ISSR 同样的标准
从 80 条 RAPD 引物中筛选出 12 条引物。20 μL 的
PCR反应体系中,含有 20 ng模板 DNA、1 U Taq 酶、
0. 2 mmolL dNTP、0. 3 μmolL 引物、2. 5 mmolL
Mg2 +、2. 0 μL 10 × 缓冲液。PCR的反应程序为:94
℃,3 min;94 ℃,45 s,36 ℃,45 s,72 ℃,90 s,41 个循
环;72 ℃,7 min。扩增产物的检验同样在含有
0. 5%溴化乙锭的 2. 0% 琼脂糖凝胶上进行,以
DS2000 Marker为分子量标准,电泳 2 h 后用凝胶成
像系统拍照并保存。
1. 4 数据分析
按照各分子标记的迁移率及扩增条带的有无进
行统计,有带记为“1”,无带记为“0”,只记录清晰、
重现性好的条带,得到原始的二元数据。
多态性信息含量(PIC)按照简化公式 PIC i = 2fi
(1 - fi)进行计算
[8],其中 fi是指该引物扩增出第 i
条带的比例,(1 - fi)则是没有扩增出该条带的比
例,而分子标记指数(MI)是其 PIC 值与扩增的多态
性条带总数的乘积[9]。另外,用 AMOVA 1. 55 软件
分析 7 个自然居群间、居群内的变异[10--11],用软件
POPGENE 1. 31 计算居群内及居群间的遗传多样性
相关参数[12],并按照 Nei’s 遗传距离采用 UPGMA
法对 7 个自然居群进行聚类分析[13],分别构建两种
分子标记的聚类图以及合并数据的聚类图。计算两
种标记的遗传相似性系数,用以比较两种标记方法
所得出结果的一致程度。
2 结果与分析
2. 1 引物的筛选及多态性
从 38 个 ISSR引物中筛选出的 12 个条带清晰、
重现性好、多态性高的引物共扩增出 142 条带(图
1) ,大小在 300 ~ 2 800 bp,其中多态性条带 134 条,
多态率达 94. 37%,平均每条引物扩增出多态性条
带 11. 17 条(表 2)。而引物的 PIC 值为 0. 23 ~
0. 39,平均值 0. 31,MI 值为 2. 13 ~ 5. 44,平均值
3. 33 (表 3)。检测到的居群特异性带多达 18 条,但
没有检测到居群特异性缺失带。在 80 个 RAPD 引
物中,选出了 12 个条带清晰、反应稳定且多态性高
的引物,共扩增出条带数 226 条(图 2),大小在 150 ~
2 200 bp,其中 215 条为多态性条带,多态率达
95. 13%,平均每条引物扩增出多态性条带 17. 91。
引物的 PIC值在 0. 25 ~ 0. 37,平均值 0. 31,MI 值在
3. 70 ~ 8. 16,平均值 4. 91(表 2、3)。7 个居群中没
有检测到居群特异性带和居群特异性缺失带。
表 2 山蜡梅复合体 ISSR和 RAPD标记的扩增结果
Tab. 2 Amplification of ISSR and RAPD markers of
C. nitens complex
项目 RAPD ISSR
RAPD +
ISSR
多态性引物数 12 12 24
多态性引物总扩增带条数 226 142 368
平均每条引物扩增带数 18. 83 11. 83 15. 33
检测出的多态性条带数 215 134 349
平均每条引物扩增多态性条带数 17. 91 11. 17 14. 54
多态性条带总数的百分率% 95. 13 94. 37 94. 83
引物平均多态信息含量(PIC) 0. 31 0. 31 0. 34
引物平均分子标记指数(MI) 4. 91 3. 33 4. 12
2. 2 山蜡梅复合体居群内的多态性
为了探究 7 个居群内部的遗传多样性,用
POPGENE 1. 31 软件对 7 个自然居群的多态位点百
分率(PPL)、等位基因数(Na)、有效等位基因数
(Ne)、Nei’s基因多样性指数(h)及 Shannon 信息指
数(I)进行统计分析[13--14]。结果表明,7 个居群中
ZJLQ的遗传多样性最高,PPL、Na、Ne、h、I 值分别为
75. 54,1. 755 4,1. 401 0,0. 240 9 和 0. 366 4;ZJTS 居
群遗传多样性最低,PPL、Na、Ne、h、I 值分别为
67. 93,1. 679 3,1. 345 2,0. 206 0,0. 314 8(表 4)。
图 1 ISSR引物 ISR13 对部分样品的扩增
Fig. 1 Bands amplified by primer ISR13 from part of samples of C. nitens complex
311
北 京 林 业 大 学 学 报 第 34 卷
表 3 所有 ISSR 和 RAPD引物信息和多态性分析结果
Tab. 3 List of ISSR and RAPD primers with results of polymorphism
引物 序列 退火温度℃ 总带数 多态带数 多态率% PIC MI
ISSR
ISR1 (AG)8 T 52 11 11 100. 00 0. 27 3. 00
ISR3 (AG)8YT 52 12 12 100. 00 0. 31 3. 75
ISR4 (AG)8 C 55 19 18 94. 74 0. 25 4. 46
ISR7 (AG)8YA 55 10 8 80. 00 0. 27 2. 13
ISR9 (AC)8YG 52 11 11 100. 00 0. 36 3. 95
ISR11 (AC)8YT 53 10 9 90. 00 0. 38 3. 45
ISR13 (TG)8G 55 11 11 100. 00 0. 30 3. 25
ISR14 (TG)8RT 52 8 7 87. 50 0. 35 2. 46
ISR15 (GA)8YC 52 12 11 91. 67 0. 25 2. 80
ISR19 (GA)8YT 52 11 11 100. 00 0. 23 2. 50
ISR20 (GT)8YG 52 18 18 100. 00 0. 30 5. 44
ISR21 (CA)8 T 52 9 7 77. 78 0. 39 2. 71
RAPD
SBS A20 5AAAGTGCGGC 36 23 22 95. 65 0. 37 8. 16
SBS C13 5AAGCCTCGTC 36 17 15 88. 24 0. 25 3. 70
SBS L05 5ACGCAGGCAC 36 21 20 95. 24 0. 29 4. 32
SBS R03 5ACACAGAGGG 36 16 15 93. 75 0. 32 4. 82
SBS J11 5ACTCCTGCGA 36 18 18 100. 00 0. 33 5. 02
SBST17 5CCAACGTCGT 36 17 17 100. 00 0. 35 5. 25
SBS C02 5CCCTGAGCAC 36 17 15 88. 24 0. 30 4. 52
SBS G12 5CAGCTCACGA 36 19 19 100. 00 0. 33 4. 99
SBS C09 5CTCACCGTCC 36 18 17 94. 44 0. 29 4. 41
SBS P08 5GTGGTCCGCA 36 21 20 95. 24 0. 29 4. 36
SBS M04 5GTCTTGCGGA 36 17 16 94. 12 0. 33 5. 00
SBS H18 5GAGCGATTCT 36 22 21 95. 45 0. 29 4. 41
图 2 RAPD引物 SBS W03 对部分样品的扩增
Fig. 2 Bands amplified by primer SBS W03 from part of samples of C. nitens complex
2. 3 山蜡梅复合体居群的遗传分化
根据样本的地理位置不同,将 7 个居群分为了
3 组计算其居群总基因多样性(HT)、居群内基因多
样性(HS)、居群间遗传分化系数(GST)、Nei’s 遗传
411
增刊 1 李 响等:山蜡梅复合体的遗传多样性和居群遗传分化研究
距离以及基因流(Nm) ,其中广西阳朔的 GLYS 居
群,湖南江华的 HNJH 居群和湖南新宁的 HNXN 居
群为第 1 组,浙江龙泉和泰顺的 ZJLQ、ZJTS 居群和
福建武夷山的 FJWYS 居群为第 2 组,江西安远
JXAY居群单独为第 3 组不参与分析。结果表明两
种分子标记的结果一致,HT、HS、GST值均是第 2 组大
于第 1 组,Nm值是第 1 组大于第 2 组,说明第 1 组
的 GLYS、HNXN和 HNJH 3 个居群间的遗传变异相
对较小,基因交流比较频繁。山蜡梅 7 个居群物种
水平上的 GST(0. 310 1)大于 2 个组内居群间的 GST
(0. 154 3,0. 189 3) ,物种水平上的 Nm(1. 672 9)小
于 2 个组内居群间的 Nm(4. 804 4,3. 365 6) (表 5) ,
说明山蜡梅居群间的遗传分化与地理位置有一定的
关系,地理位置较近的居群间基因交流较频繁,遗传
分化相对较小,地理位置较远的居群间基因交流频
率低,遗传分化变异大。
表 4 山蜡梅复合体 7 个居群的遗传多样性分析
Tab. 4 Genetic diversity estimates of seven C. nitens complex populations
参数 引物 GLYS HNJH HNXN JXAY FJWYS ZJLQ ZJTS 物种水平
RAPD 88. 05 85. 84 86. 73 88. 94 84. 07 88. 50 85. 84 95. 13
PPL ISSR 48. 59 41. 55 43. 66 52. 82 59. 15 54. 93 39. 44 94. 37
RAPD + ISSR 72. 83 68. 75 70. 11 75. 00 74. 46 75. 54 67. 93 94. 83
RAPD 1. 880 5 1. 858 4 1. 867 3 1. 889 4 1. 840 7 1. 885 0 1. 858 4 1. 951 3
Na ISSR 1. 485 9 1. 515 5 1. 436 6 1. 528 2 1. 591 5 1. 549 3 1. 394 4 1. 943 7
RAPD + ISSR 1. 728 3 1. 687 5 1. 701 1 1. 750 0 1. 744 6 1. 755 4 1. 679 3 1. 948 4
RAPD 1. 469 2 1. 474 6 1. 447 5 1. 448 9 1. 439 6 1. 454 4 1. 430 4 1. 508 5
Ne ISSR 1. 257 7 1. 238 7 1. 239 6 1. 277 0 1. 321 2 1. 315 9 1. 209 7 1. 476 3
RAPD + ISSR 1. 387 6 1. 383 6 1. 367 3 1. 382 5 1. 393 9 1. 401 0 1. 345 2 1. 496 1
RAPD 0. 281 1 0. 280 6 0. 270 7 0. 268 9 0. 264 3 0. 274 2 0. 257 6 0. 306 2
h ISSR 0. 153 3 0. 140 3 0. 139 6 0. 165 3 0. 189 3 0. 187 9 0. 123 9 0. 277 6
RAPD + ISSR 0. 231 8 0. 226 5 0. 220 1 0. 228 9 0. 235 4 0. 240 9 0. 206 0 0. 295 2
RAPD 0. 427 2 0. 424 2 0. 413 3 0. 411 7 0. 403 0 0. 419 1 0. 394 5 0. 465 8
I ISSR 0. 232 4 0. 210 6 0. 209 9 0. 251 2 0. 286 6 0. 282 6 0. 187 8 0. 420 7
RAPD + ISSR 0. 352 1 0. 341 8 0. 334 8 0. 349 7 0. 358 1 0. 366 4 0. 314 8 0. 448 4
表 5 居群的遗传分化系数及基因流分析
Tab. 5 Coefficient of gene differentiation and gene flow of the populations
HNXN + HNJH + GLYS ZJTS + ZJLQ + FJWYS 物种水平
样本数 90 81 201
ISSR 0. 189 2 0. 221 6 0. 277 3
HT RAPD 0. 286 2 0. 287 7 0. 306 1
ISSR + RAPD 0. 249 7 0. 261 2 0. 027 0
ISSR 0. 144 4 0. 167 1 0. 157 1
HS RAPD 0. 265 4 0. 277 5 0. 271 1
ISSR + RAPD 0. 226 1 0. 227 4 0. 019 0
ISSR 0. 236 5 0. 246 0 0. 433 4
GST RAPD 0. 227 6 0. 238 9 0. 245 1
ISSR + RAPD 0. 154 3 0. 189 3 0. 310 1
ISSR 1. 614 1 1. 532 5 0. 653 7
Nm RAPD 13. 590 5 6. 386 7 3. 869 9
ISSR + RAPD 4. 804 4 3. 365 6 1. 672 9
511
北 京 林 业 大 学 学 报 第 34 卷
2. 4 山蜡梅复合体居群的聚类分析
居群间的 UPGMA聚类图将 7 个居群明显地聚
成 3 类,即 GLYS、HNJH 与 HNXN 3 个居群构成 A
类,居群 JXAY独自成 B 类,3 个居群 FJWYS、ZJLQ
与 ZJTS 聚成 C 类,聚类结果与地理分布情况吻合
(图 3)。这表明 GLYS、HNJH 与 HNXN 3 个居群
间,以及 FJWYS、ZJLQ 与 ZJTS 3 个居群间的遗传变
异均相对较小,遗传一致度较高;居群 JXAY 的遗传
分化程度较大,与其他 6 个居群间存在着较大的遗
传变异。
2. 5 山蜡梅复合体居群组的遗传变异分析
为了找出遗传变异的来源,采用 AMOVA 1. 55
软件对居群组间、组内居群间及居群内的遗传分化
程度进行分析(表 6) ,发现两种分子标记的结果大
致相同。山蜡梅复合体居群间的变异分析显示居群
内变异(73. 16%)远大于居群间变异(26. 48%) ;嵌
图 3 根据 Nei’s遗传距离构建的 7 个自然居群的
UPGMA聚类图
Fig. 3 UPGMA dendrogram of the seven natural populations
based on Nei’s genetic distance using ISSR and RAPD data
套式变异分析显示组间变异(18. 72%)大于组内居
群间变异(11. 92%) ,而两者又小于居群内变异
(69. 30%) ;组间分析显示组内变异(75. 79%)大于
组间变异(24. 21%)。
表 6 山蜡梅复合体 ISSR和 RAPD的 AMOVA分析结果
Tab. 6 Results of ISSR and RAPD using AMOVA
变异来源
变异成分 比例%
ISSR RAPD ISSR + RAPD ISSR RAPD ISSR + RAPD
P值
嵌套式变异分析(三级谱系分析)
组间 8. 02 3. 96 11. 99 33. 36 9. 96 18. 72 < 0. 001
组内居群间 5. 21 2. 40 7. 61 21. 66 6. 03 11. 92 < 0. 001
居群内 10. 82 33. 40 44. 22 44. 98 84. 00 69. 30 < 0. 001
居群间的变异分析(二级谱系分析)
居群间 10. 97 5. 24 16. 22 50. 35 13. 57 26. 84 < 0. 001
居群内 10. 82 33. 40 44. 22 49. 65 86. 43 73. 16 < 0. 001
组间分析(二级谱系分析)
组间 10. 44 0. 33 15. 52 43. 06 12. 74 24. 21 < 0. 001
组内 13. 81 0. 25 48. 58 56. 94 87. 26 75. 79 < 0. 001
3 讨 论
本研究采取的两种分子标记都具有简便快捷、
成本低、多态性高的优点[15]。从 PPL、Na、Ne结果来
看,两种分子标记检测多态性水平各有不同,RAPD
标记略高于 ISSR 标记,然而 ISSR 比 RAPD 标记可
检测到更高的遗传变异,ISSR 检测到的居群特异性
带多达 18 条,但是 RAPD没有检测到居群特异性带
和居群特异性缺失带。在分析居群的遗传关系上,
两种标记获得了基本一致的结果,但也出现了一定
的差异,出现差异的原因可能在于原理不同或者是
电泳图的读带工作产生的误差。所以将两者的数据
综合起来能得到更准确的分析结果[16
--18]。
在本研究中,PPL、h 及 I 等反应遗传多样性的
参数都表明山蜡梅复合体在物种水平和居群水平都
具有较为丰富的遗传多样性,并且不仅居群内还是
居群间都存在较高的遗传变异。用 AMOVA 1. 55
对 7 个居群进行分析发现山蜡梅复合体居群内和居
群间的遗传变异都达到了极显著水平(P > 0. 001)。
进一步将 7 个居群分成 3 组进行组内组间分析,结
果说明不仅在山蜡梅复合体自然居群内存在丰富的
遗传变异,遗传多样性高,而且在居群间也存在比较
明显的遗传分化。基因流有可能是遗传分化的主要
原因,山蜡梅复合体 7 个居群间的基因流 Nm =
1. 672 9,而由广西阳朔的 GLYS 居群、湖南江华的
HNJH居群和湖南新宁的 HNXN居群组成的第 1 组
的基因流 Nm = 4. 804 4,由浙江龙泉和泰顺的 ZJLQ、
ZJTS居群和福建武夷山的 FJWYS 居群组成的第 2
组的基因流 Nm = 3. 365 6。从居群和组的基因流对
比可以看出,两个组内居群间的基因流都远大于 7
611
增刊 1 李 响等:山蜡梅复合体的遗传多样性和居群遗传分化研究
个居群间的基因流,从一定程度上说明相近的居群
间基因交流的发生更为频繁,因此基因流在居群间
的流动情况与地理距离有一定的关系。
7 个居群中,浙江龙泉是新种浙江蜡梅模式标
本的采集地,江西安远是新种突脱蜡梅模式标本的
采集地。浙江蜡梅新种建立的主要依据为叶背面为
绿色、无白粉、叶先端渐尖,其中“叶下有无白粉”是
一直被用来区别于山蜡梅的主要依据。然而金建平
等[19]及陈龙清[3]在野外调查中均发现在叶背面有
白粉的居群内也会观察到有很多个体叶背面的白粉
很少,甚至没有白粉。突托蜡梅新种建立的主要依
据是叶明显大些,果托表面有突起粗网纹,并且叶背
面也无白粉[3,19]。野外调查表明在每个居群内,其
个体在叶尖形态、叶片大小及叶背面有无白粉等方
面都是变化的,且变异较大,如“叶片从渐尖———长
渐尖———短尾尖———长尾尖,是连续变异的过程”,
所以很多叶形态上的变异不一定能作为分类依据,
也有可能是环境饰变的结果。在这种情况下,从分
子角度揭示亲缘关系更为可靠。根据遗传距离得到
的 UPGMA聚类图清晰的将 7 个居群划分为 3 类,
阳朔、江华和新宁的 GLYS、HNJH 与 HNXN 3 个居
群构成 A类,安远居群 JXAY 独自成 B 类,武夷山,
龙泉和泰顺的 FJWYS、ZJLQ 与 ZJTS 3 个居群聚成
C类。从聚类图上看龙泉 ZJLQ 居群与新宁 HNXN
居群具有明显的遗传分化,但这两个居群的叶被面
都无白粉,这说明将“叶背有无白粉”作为新种的划
分标准是不确切的,浙江蜡梅成为新种的条件不成
立。安远的 JXAY 居群与其他居群的遗传相似性
低,叶片形态也明显不同,但安远居群所处地理位置
相比其他 6 个居群较远,通过基因流的分析,我们推
断相邻的居群间基因交流比较频繁从而相邻居群遗
传分化程度较低遗传一致度较高,所以安远居群才
会独自聚为一类。叶形态的不同明显呈地理分化,
有可能为环境饰变,不足以成为新种的证据。综上
所述,我们认为浙江蜡梅与突托蜡梅以新种成立欠
妥,还是应当归并到山蜡梅中。
参 考 文 献
[1] 张若蕙,沈湘林. 蜡梅科的分类及地理分布与演化[J]. 北京
林业大学学报,1999,21(2) :7--11.
[2] 刘茂春. 中国传统名花蜡梅属的整理[J]. 浙江林学院学报,
1991,8(2) :153.
[3] 陈龙清. 蜡梅属的物种生物学研究[D]. 北京:北京林业大
学,1998.
[4] 张若蕙,刘洪谔,沈湘林,等. 世界蜡梅[M]. 北京:中国科
学技术出版社,1998.
[5]祁建民,周东新,吴为人,等. RAPD和 ISSR标记检测黄麻属
遗传多样性的比较研究[J]. 中国农业科学,2004,37(12) :
2006--2011.
[6] GUPTA S,SRIVASTAVA M,MISHRA G P,et al. Analogy of
ISSR and RAPD markers for comparative analysis of genetic
diversity among different Jatropha curcas genotypes[J]. African
Journal of Biotechnology,2008,7 (23) :4230--4243.
[7] LOH J P,KIEW R,KEE A,et al. Amplified fragment length
polymorphism (AFLP) provides molecular markers for the
identification of Caladium bicolor cultivars[J]. Annals of Botany,
1999,84(2) :155--161.
[8] ANDERSON J A,CHURCHILL G A,AUTRIQUE J E,et al.
Optimizing parental selection for genetic-linkage maps[J].
Genome,1993,36(1) :181--186.
[9] POWELL W,MORGANTE M,ANDRE C,et al. The comparison
of RFLP,RAPD,AFLP and SSR (microsatellite)markers for
germplasm analysis[J]. Molecular Breeding,1996,2(2) :225--
238.
[10] 张富民,葛宋. 群体遗传学研究中的数据处理方法Ⅰ:RAPD
的 AMOVA分析[J].生物多样性,2002,10(4) :438--444.
[11] EXCOFFIER L,SMOUSE P E,QUATTRO J M. Analysis of
molecular variance inferred from metric distances among DNA
haplotypes:application to human mitochondrial DNA restriction
site[J]. Genetics,1992,131(2) :479--491
[12] YEH F C, YANG R C, BOYLE T. POPGENE,microsoft
windows-based freeware for population genetic analysis, version
1. 31 [M]. Edmonton, Canada: Molecular Biology and
Biotechnology Center,University of Alberta,1999.
[13] NEI M. Analysis of gene diversity in subdivided populations[J].
Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States
of America,1973,70(12) :3321--3323.
[14] KIMURA M,CROW J F. The number of alleles that can be
maintained in a finite population[J]. Genetics,1964,49(4) :
725--738.
[15] LEWONTIN R C. The apportionment of human diversity[J].
Evolutionary Biology,1972,38(6) :381--398.
[16]刘万勃,宋明,刘富中,等. RAPD和 ISSR标记对甜瓜种质遗
传多样性的研究[J]. 农业生物技术学报,2002,10(3) :231--
236.
[17] JOSIAH C C,GEORGE D O,ELEAZAR O M,et al. Genetic
diversity in Kenyan populations of Acacia senegal (L.) willd
revealed by combined RAPD and ISSR markers[J]. African
Journal of Biotechnology,2008,7(14) :2333--2340.
[18] LI Z,LIU X Q,GITURU R W,et al. Genetic diversity and
classification of Nelumbo germplasm of different origins by RAPD
and ISSR analysis[J]. Scientia Horticulturae,2010,125(4) :
724--732.
[19] 金建平,赵敏,兰涛,等. 我国蜡梅属植物分类及种质资源的
研究[J]. 北京林业大学学报,1992,14(增刊) :112--118.
(责任编辑 李 慧)
711