全 文 ：　第 28 卷第 6 期
2004 年 11 月 　
南 京 林 业 大 学 学 报(自 然 科 学 版)
Journal of Nanjing Forest ry University(Natural Sciences Edition)　
Vol.28 , No.6　
Nov., 2004　
福建建瓯锥栗 、茅栗遗传多样性分析
沈永宝1 ,施季森1 ,林同龙2
(1.南京林业大学 ,江苏　南京　210037;2.福建省南平市林业站 ,福建　南平　353001)
摘　要:利用 RAPD的 DNA标记技术 , 分析了福建建瓯锥栗和茅栗以及我国板栗栽培品种的遗传多样性 , 结
果表明 ,锥栗 、茅栗和板栗多态位点百分率分别为 44.9%, 53.7%和 52.7%。遗传多样性分析表明 ,锥栗的有
效等位基因数目(Ne)、基因多样度(h)和 Shannon 多样性信息指数(I)略小于茅栗和板栗 ,但差别不大 ,它们
的值分别为 1.608 8 ～ 1.621 6 , 0.348 0 ～ 0.352 9 和 0.517 9 ～ 0.535 7 ,显示出较高的遗传多样性。
关键词:遗传多样性;RAPD标记;茅栗;锥栗;板栗
中图分类号:S722　　　　文献标识码:A　　　　文章编号:1000-2006(2004)06-0015-03
The Genetic Diversity of Castanea heyyi and C.sequinii
in Jianou by RAPD Maker
SHEN Yong-bao1 ,SHI Ji-sen1 ,LIN Tong-long2
(1.Nanjing Forest ry University ,Nanjing 210037 , China;2.Nanping Forest Administation , Nanping 353001 , China)
Abstract:Castanea heyyi ,which is one of the most important economic fo rest t rees in China , has
been cultivated fo r a long t ime in the north part of Fujian province , especially in Jianou country .
However , from the second half of 1990 on , the cultivated areas in these regions have been alw ays
increased based on assarting forest sites in existence and graf ting propagation.This paper studied
the genetic diversi ty of C.heyyi , and C.sequinii in Jianou using RAPD DNA marker , and made a
comparison w ith varieties of Chinese chestnut f rom all over the country.The results showed the
percent polymorphic loci of C.heyyi(44.9%)was low er remarkably than that of C.sequinii(53.
7%)and C.moll issima(52.7%).The further analysis on thei r effective allele amounts ranged
from 1.608 8 ～ 1.621 6 , Nei s gene diversity ranged from 0.348 0 ～ 0.352 9 and Shannon infor-
mation index ranged from 0.517 9 ～ 0.535 7 , indicated higher genetic diversity in these three
species.
Key words:Genetic diversity ;RAPD marker;Castanea sequini i;C.heyyi;C.mollissima
物种的遗传多样性是物种长期进化的产物 ,是物种生存和发展的前提 。一个物种的遗传多样性越
高或遗传变异越丰富 ,对环境变化的适应能力越强 ,越容易扩展其分布范围和开拓新的环境 ,也可为进
一步人工育种提供丰富的基因型。在壳斗科植物中 ,板栗(Castanea mol lissima)、茅栗(C.sequinii)、锥
栗(C.heyy i)为我国特有种 。在闽北地区 ,400多年前已有关于锥栗品种的记载 ,在长期的栽培和人工
选择过程中 ,已经形成近 20多个栽培品种[ 1] 。与板栗 、锥栗相比 ,茅栗仍处于野生状态 ,随着锥栗品种
栽培面积的不断扩大 ,茅栗的生存面临着严重威胁 。栗属植物(主要指锥栗 、板栗和茅栗)作为人类重要
的木本粮食 ,人类在利用的同时 ,对其遗传多样性的研究重视不够。最早开展的栗属植物遗传多样性研
究对象是美洲栗 ,Huang 和 Dane通过对 12个群体美洲栗的遗传多样性研究[ 2 , 3] ,发现美洲栗遗传多样
性水平较低 ,从而推断美洲栗遭受病害毁灭性打击与其较低的遗传多样性密切相关 。与美洲栗相比 ,板
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收稿日期:2004-04-22　　　　修回日期:2004-11-01
基金项目:国家林业局重点资助项目(2000-36)
作者简介:沈永宝(1963-),男 ,江苏新沂人 ,南京林业大学森林资源与环境学院副教授 ,博士。
栗遗传变异水平高 ,多态性位点百分率为 71.3%,每个位点的等位基因平均数为 2.27 ,平均期望杂合度
为0.346 ,在总的基因多样性中 ,89.3%发生于群体内[ 4] 。郎萍等利用等位酶研究了野生茅栗 、锥栗和
板栗的遗传多样性 ,认为板栗的遗传多样性高于锥栗 、茅栗 ,尤以长江流域居群的遗传多样性最高[ 5] 。
笔者借助于 RAPD茅栗 30个居群的遗传 DNA分子标记技术 ,针对福建建瓯开垦 、改造现有林地 ,大面
积栽培锥栗或茅栗换接锥栗的特点 ,研究该区茅栗 、锥栗的遗传多样性 ,并与栽培板栗比较 ,为进一步开
发利用锥栗资源 ,保护闽北栗属植物遗传多样性提供理论依据。
1　材料与方法
1.1　样地概况及锥栗 、茅栗样品的采集
福建南平建瓯县地处福建省北部(东经 117°02′,北纬 26°18′),属中亚热带气候 ,年均温 17.5 ～
19.3 ℃,7月平均气温 27.5 ～ 28.5 ℃,极端最高气温 39.0 ～ 41.4 ℃;1月平均气温 6.2 ～ 9.1 ℃,极端
最低温度-5.8 ～ -9.6 ℃,全年无霜期254 ～ 302 d ,年日照时数达 1 668 ～ 1 972 h。平均相对湿度 79%
～ 82%,年降雨量为 1 570 ～ 2 000 mm ,雨季集中在 4 ～ 6月 。该地区地质条件复杂 ,海拔 500 ～ 1 200
mm ,丘陵山地占全区总土地面积的 80%以上 ,以黄 、红壤为主 ,土壤有机质含量为0.51%～ 5.0%, pH 5
～ 6 ,植被茂密 ,森林覆盖率达 58.5%。锥栗 、茅栗广为分布 ,锥栗是当地主栽植物 。
1999年 10月 ,在建瓯县内选择锥栗 、茅栗各 30个野生单株 ,采集其单株的叶片;板栗叶子样品采
自江苏省溧阳龙潭林场国家林业局种质资源圃 ,其中华北品种群 8个品种 ,长江流域品种群 8个品种 ,
东南品种群 8个品种 ,西南品种群 8个品种 ,总计 32个品种 。所有叶片采集后用硅胶干燥保存。
1.2　DNA的提取及 PCR扩增反应
参照文献[ 6]中 DNA 的提取方法提取锥栗 、茅栗和板栗叶片 DNA;PCR扩增条件及反应体系参见
文献[ 7] 。
1.3　RAPD数据统计与分析
遗传多样性分析过程中 ,多态位点百分率(P)是所检测到位点中多态位点所占的比率。多态性谱
带用“1”代表有带 , “0”代表无带 。根据各基因位点的等位基因频率 ,计算有效等位基因数 Ne ,基因多
样度 h 和 Shannon表型多样性指数 I 。统计分析软件为 POPGEN E32 。
2　结果与分析
2.1　引物的筛选和多态位点百分率
从 520个随机引物中初次筛选出 104个有清晰扩增产物的引物 。随后 ,分别用茅栗 、板栗和锥栗的
各 5个 DNA作模板 ,对 104个引物进行复筛 ,最终选择 10个多态性较丰富的引物(表 1),用于锥栗 、茅
栗 、板栗 DNA PCR扩增。引物 B08扩增结果参见文献[ 7] 。
经 10个引物的扩增 ,板栗共获得 59 个多态性位点 ,多态位点百分率为 52.7%;锥栗共获得 53个
多态性位点 ,多态位点百分率为 44.9%;茅栗共获得多态性位点 80个 ,多态位点百分率为 53.7%。从
多态性位点来看 ,这 3个树种遗传多样性比较高 ,其中板栗和茅栗基本一致 ,而且均高于锥栗 。
表 1　用于板栗 、锥栗和茅栗 PCR扩增的随机引物
Table 1　Random primers used for PCR amplification of Castanea heyyi , C.sequinii and C.mollissima
引物 引物序列 多态位点数板栗 锥栗 茅栗
A07 GAAACGGGTG 5 7 9
B08 GTCCACACGG 7 8 10
X01 CTGGGCACGA 3 5 8
A10 GTGATCGCAG 6 5 8
W06 AGGCCCGATG 6 6 7
引物 引物序列 多态位点数板栗 锥栗 茅栗
C02 GTGAGGCGTC 8 4 7
G02 GGCACTGAGG 5 4 8
B07 GGTGACGCAG 6 6 8
L07 AGGCGGGAAC 7 5 8
W07 CTGGACGTCA 6 4 7
2.2　栗属特有种的遗传多样性
通过用 POPGENE32 分析软件 ,得到板栗 、茅栗和锥栗各位点有效等位基因数(Ne)和基因多样
度(h)等衡量植物遗传多样性的重要指标(表2)。从表2各个种遗传参数指标可以看出 ,在这3个种中
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南 京 林 业 大 学 学 报(自 然 科 学 版)　　　　　　第 28 卷　第 6 期　
表 2　板栗 、茅栗和锥栗的遗传多样性参数
Table 2　The value of genetic diversity for C.mollissima ,
C.heyyi and C.sequinii
树种 Ne h I
板栗 1.612 6 0.352 9 0.535 7
茅栗 1.611 2 0.348 1 0.528 7
锥栗 1.608 8 0.348 0 0.517 9
板栗的遗传多样性较大 ,茅栗的次之 ,锥栗的较低 ,
但差异并不显著。说明福建建瓯茅栗 、锥栗与我国
板栗栽培品种的遗传多样性水平相似。
3　讨　论
(1)栗属植物的遗传多样性 。通过对福建建瓯
茅栗 、锥栗和我国板栗栽培品种遗传多样性的研究 ,
发现目前这 3个种遗传多样性较丰富。与 Huang 和 Dane利用同工酶和 RAPD 标记研究美洲栗(Cas-
tanea dentata)的结果相比[ 3] ,其基因多样度与美国南方美洲栗群体的遗传多样性(Nei基因多样度在
0.305 ～ 0.398)相似 ,但明显高于北方美洲栗的遗传多样性。与其他树种的遗传多样性相比 ,我国板栗
和福建建瓯锥栗 、茅栗的遗传多样性较高 ,如明显高于同科的栲树[ 8] 。但与郎萍等用 12个酶系统研究
的板栗 、锥栗和茅栗 30个居群所得结果不太一致 ,他们认为中国板栗的多样性明显高于茅栗和锥栗 ,而
且茅栗的遗传变异较低 ,锥栗遗传分化较大。关于锥栗和茅栗的问题 ,由于该研究只涉及了福建建瓯一
个群体 ,当加大采样范围时 ,结果如何 ,还有待继续研究。结果的不一致也可能是所使用的标记种类不
同所致 ,因为众多的研究都已表明在研究物种遗传多样性时 ,RAPD标记比同工酶标记更能全面地揭示
群体间和群体内的遗传变异[ 9] 。
(2)栗属植物遗传多样性的保护。中国栗属特有的 3个树种 ,作为人类重要的木本粮食 ,除茅栗目
前尚未被人类开发利用外 ,板栗 、锥栗已被大面积栽培 。在锥栗实生繁殖的老区 ,除了大面积开垦现有
林地种植优良锥栗品种 ,为了提高经济效益 ,还以野生茅栗 、锥栗为砧木扩大锥栗生产基地(约占锥栗生
产基地的 20%)。野外采样时发现原有植被遭受人为破坏 ,茅栗 、锥栗野生资源丰富的闽北地区已显现
出资源贫乏的迹象。虽然笔者的研究结果表明茅栗 、锥栗的遗传多样性依旧较为丰富 ,但随着时间的推
移和人为破坏的不断加剧 ,不可避免地导致茅栗 、锥栗种质的严重流失 ,同时还可能引起基因匮乏 、种性
退化 。少数品种的推广 、种植 ,也将导致栽培品种遗传基础狭窄的问题越发明显 。野生资源或群体基因
的价值也许正在于此 ,人们可以从中找到栽培植物所缺少的极有价值的基因资源 ,对植物进行遗传改良
或品种选育。因此 ,制定闽北地区锥栗 、茅栗资源遗传多样性保护策略已迫在眉睫 。同时 ,定期检测其
遗传多样性变化 ,为进一步制定和调整合理开发利用方案 、育种方案 ,为不同地域 、区域或生态环境间的
相互引种或驯化提供技术支持 。
[ 参 考 文 献 ]
[ 1] 龚榜初 ,陈增华.锥栗农家品种资源调查[ J] .林业科学研究 , 1997 , 10(6):574-580.
[ 2] Huang H , Dane F , Norton J D.Genetic analysis of 11 polymorphic allozyme loci in chestnut species and characterization of chestnut cult ivars
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[ 3] Huang H , Dane F , Kubisiak.Allozyme and Rapd analysis of the genetic diversi ty and geog raphic variat ion in w ild populations of the Ameri-
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[ 4] 张　辉 ,柳　鎏.板栗群体的遗传多样性及人工选择的影响[ J] .云南植物研究 , 1998 , 20(1):81-88.
[ 5] 郎　萍 ,黄宏文.栗属中国特有种居群的遗传多样性及地域差异[ J] .植物学报 , 1999 , 41(6):651-657.
[ 6] Shen Yongbao , Shi Jisen.CTAB-Si lica method for DNA Ext raction and Pu rif icat ion from Castanea mol lissima and Ginkgo bi loba[ J] .
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[ 7] 沈永宝 ,施季森.中国栗属特有种保守 RAPD片版分析[ J] .南京林业大学学报(自然科学版), 2004 , 28(4):51-53.
[ 8] 徐立安 ,李新军.用 SSR研究栲树群体遗传结构[ J] .植物学报 , 2001 , 43(4):409-412.
[ 9] 张晓春 ,李　悦 ,沈熙环.林木同工酶遗传多样性研究进展[ J] .北京林业大学学报 , 1998 , 20(3):58-66.
(责任编辑　郑琰炎炎)
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　2004年　总第 114期　　　　　　　　　沈永宝等:福建建瓯锥栗 、茅栗遗传多样性分析