全 文 ：Science of Sericulture 蚕业科学
收稿日期:2011 － 01 － 27 接受日期:2011 － 03 － 03
资助项目:农业部作物种质资源保护项目(No． NB2010-2130135-
24)。
作者简介:张林(1964 －) ，男，江苏，副研究员，博士研究生。
Tel:0511-85616570，E-mail:zhanglinsri@ 126． com
通信作者:强胜，教授，博士生导师。
E-mail:wrl@ njau． edu． cn
2011，37(3) :0380 － 0388
ISSN 0257 － 4799;CN 32 － 1115 /S
E-mail:CYKE@ chinajournal． net． cn
基于 ISSR标记初选格鲁桑类型桑树核心种质
张 林1，2，3 陈俊百3 黄 勇3，4 沈兴家2，4 刘 利2 赵卫国2 强 胜1
(1南京农业大学生命科学学院杂草研究室，南京 210095; 2中国农业科学院蚕业研究所，江苏镇江 212018; 3江苏科技大学，江苏镇江
212003; 4农业部蚕桑遗传改良重点开放实验室，江苏镇江 212018)
摘 要 核心种质可以用最少份数的种质资源代表该物种及生态类型的遗传多样性。以收集自我国黄土高原的 73 份格鲁桑
类型桑树种质资源为材料，利用 15 个 ISSR引物共扩增出 129 条带，其中多样性条带为 115 条，多态性比率为 89. 15%。根据
ISSR分子标记聚类结果和树型图，利用逐步聚类随机取样法和属性约简启发式算法对 73 份种质资源进行核心种质构建研
究，2 种方法分别初选出 21 份和 16 份格鲁桑类型桑树核心种质，核心种质样本的比率分别为 28. 77%、21. 92%。利用统计软
件 SPSS 13. 0，结合分子标记多态性位点数、多态性位点百分率、观测等位基因数、有效等位基因数、Neis 遗传多样性指数和
Shannons信息指数对 2 组核心种质的遗传多样性进行评价和 t检验，结果显示:采用 2 种方法初选出的 21 份和 16 份格鲁桑
核心种质都能很好地保存初始群体的遗传多样性和结构，但采用属性约简启发式算法所得 16 份核心种质的代表性要优于
采用逐步聚类随机取样法所得的 21 份核心种质。最终确定以属性约简启发式算法初选的 16 份样本作为格鲁桑类型桑树
核心种质。
关键词 桑树;核心种质;格鲁桑;遗传多样性;ISSR标记
中图分类号 S888． 3 文献标识码 A 文章编号 0257 － 4799(2011)03 － 0380 － 09
Screening of Core Germplasms of Gelu Ecotype Mulberry Based on ISSR Marker
ZHANG Lin1，2，3 CHEN Jun-Bai3 HUANG Yong3，4 SHEN Xing-Jia2，4 LIU Li2 ZHAO Wei-Guo2
QIANG Sheng1*
(1Weed Research Laboratory，Life Sciences College of Nanjing Agricultural University，Nanjing 210095，China;2The Sericultural Re-
search Institute，Chinese Academy of Agricultural Sciences，Zhenjiang Jiangsu 212018，China;3Jiangsu University of Science and Tech-
nology，Zhenjiang Jiangsu 212003，China;4The Key Laboratory of Genetic Improvement of Silkworm and Mulberry，Ministry of Agricul-
ture，Zhenjiang Jiangsu 212018，China)
Abstract Core germplasms are germplasm resources with the minimum number to represent a specific species and its ecotypes． Genet-
ic diversity of 73 Gelu ecotype mulberry germplasm resources collected from loess plateau of China was analyzed using 15 ISSR primers．
As a whole，129 bands were amplified，among which 115 were polymorphic，with a diversification rate of 89. 15% ． Based on clustering
and cladogram of ISSR molecular markers，the stepwise clustering and random sampling method and the modified heuristic parsimony
algorithm were employed to construct core germplasms for the 73 germplasm resources． The two methods yielded 21 and 16 core germ-
plasms of Gelu ecotype mulberry，accounting for 28. 77% and 21. 97% of the samples tested respectively． By using statistical software
SPSS 13. 0 and combining with molecular markers polymorphic loci，percentage of polymorphic loci，observed number of alleles，effec-
tive number of alleles，Neis genetic diversity index and Shannons information index to evaluate and conduct t tests to the genetic diver-
sity of the two groups of core germplasm collections，the results
showed that both the 21 and 16 core collections of Gelu ecotype
mulberry obtained by the above two methods could conserve the
genetic diversities and structures of the primary collections very
well，and the 16 core collections from modified heuristic parsi-
mony algorithm was superior to the 21 core collections from step-
wise clustering and random sampling method． Finally，the 16
DOI:10.13441/j.cnki.cykx.2011.03.023
第 3 期 张 林等:基于 ISSR标记初选格鲁桑类型桑树核心种质 381
core collections from modified heuristic parsimony algorithm were defined as the core collections of Gelu ecotype mulberry．
Key words Morus L．;Core collection;Gelu ecotype mulberry;Genetic diversity;ISSR marker
1984 年，澳大利亚学者 Frankel 等［1］首次提出
构建核心种质的设想，即用科学的方法，从整个种质
资源中选取一部分样本，以最小的遗传资源数量，尽
可能最大限度地代表整个遗传资源的多样性。建立
核心种质的目的是为了对丰富多样的种质资源进行
优先评价和利用，从而提高种质资源库的管理和利
用水平。桑树属桑科(Moraceae)桑属(Morus L．)重
要的多年生经济植物，桑叶是家蚕的唯一饲料。中
国是世界蚕丝业的发源地，有着 5 000 多年的蚕桑
文明历史，中国也是桑树的重要起源中心之一，桑树
遍及全国各地，经长期的自然和人工选择，形成了多
种多样的桑树种质资源，具有丰富的遗传多样性。
目前，我国有桑树种质资源 3 000 余份，包括 15 个
种和 4 个变种［2］，此外，还逐渐形成了适应不同生态
环境栽培的桑树地方品种类型，如湖桑类型、嘉定桑
类型、广东桑类型、格鲁桑类型等，其中格鲁桑类型
地方品种分布于我国黄土高原的山西省和陕西省，
该类型的品种具有枝条细长、节间较密、发条数多、
适应性强等特点，例如《中国桑树品种志》记载的黑
格鲁、白格鲁、黄格鲁、红格鲁等 4 个优良品种是抗
旱育种的优异种质材料［3］。随着桑树种质材料的
不断收集，桑树遗传资源得到极大的丰富。然而，种
质材料数量不断增加的种质资源库在桑树种质的保
存、评价、研究、利用和管理方面也面临着许多困难。
因此，开展桑树核心种质的研究，以方便桑树核心种
质资源的保存以及进一步评价、利用，对于促进桑树
种质材料交流和种质库的管理都有重要的实践
意义。
传统核心种质的构建一般基于形态学或者同工
酶等生化标记方法［4］，而采用分子标记具有快速、
准确、高效、不受外界环境以及基因间互作影响等特
点，能很好的用来构建核心种质。目前，已经有针对
几百份种质资源的小样本，利用 RFLP、RAPD、SSR、
AFLP等分子标记方法直接构建核心种质的报
道［5］，并结合多态性位点百分率、观测等位基因数、
有效等位基因数、平均期望杂合度、Neis 遗传多样
性指数［6］以及 Shannons 信息指数［7］等参数对核心
种质的代表性进行评价。例如，已利用分子标记方
法构建了具有很好代表性的普通野生稻和亚洲栽培
稻［8］、欧洲春大麦［9］、云南地方稻［10］、墨西哥普通大
豆［11］、柚类［12］资源的核心种质。简单序列重复区
间扩增多态性(inter simple sequence repeat，ISSR)是
一种新型的分子标记技术［13］。ISSR 标记根据植物
基因组广泛存在简单重复序列(SSR)的特点，利用
在植物基因组中常出现的 SSR设计 16 ～ 18 bp 的引
物序列，直接对基因组 DNA 进行扩增分析，具有不
受任何环境条件的影响，能获得丰富的 DNA 多态
性，且重复性好，在遗传上多为共显性等优点。因此
ISSR技术已广泛应用于品种鉴定、多样性分析、指
纹图谱的构建等研究。
本研究以 73 份格鲁桑类型桑树种质资源为材
料，利用 ISSR分子标记技术分析样本材料的遗传多
样性，采用不加权类平均法(UPGMA)对 ISSR 分子
标记进行系统聚类之后，根据聚类结果和聚类图，用
逐步聚类随机取样法和属性约简启发式算法初选出
格鲁桑类型桑树核心种质，并结合相关遗传多样性
参数评价其代表性。
1 材料与方法
1． 1 材料及主要试剂
73 份格鲁桑类型桑树种质资源材料(表 1)由
中国农业科学院蚕业研究所国家种质资源镇江桑树
圃提供。Taq DNA 聚合酶、PCR buffer、dNTPs 以及
DL2000 maker 均购自宝生物工程(大连)有限公司。
1． 2 ISSR分子标记
1． 2． 1 桑树基因组 DNA提取 桑树样本的基因组
DNA的提取及纯度检测参照文献［14］的方法。
1． 2． 2 引物筛选与 PCR 扩增 ISSR 引物选择、筛
选以及 PCR扩增均参照文献［14］。引物合成委托
上海生工生物工程技术服务有限公司完成。
382 蚕 业 科 学 2011;37 (3)
表 1 73 份格鲁桑类型桑树种质资源材料名称与来源
Table 1 Variety names and origins of 73 Gelu ecotype mulberry germplasm resources
品种编号
Variety No．
品种名
Variety name
花性
Flowering feature
来源
Origin
1 南河 7 号 Nanhe 7 雌雄同株 Hermaphroditism 山西省沁水县 Qinshui County，Shanxi Province
2 白格鲁 1 号 Baigelu 1 雄花 Male flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
3 白格鲁 2 号 Baigelu 2 雄花 Male flower 山西省高平县 Gaoping County，Shanxi Province
4 南河 24 号 Nanhe 24 雌花 Female flower 山西省沁水县 Qinshui County，Shanxi Province
5 陵潞山桑 Linglushansang 雌花 Female flower 山西省陵川县 Lingchuan County，Shanxi Province
6 望川格鲁 Wangchuangelu 雌花 Female flower 山西省望川县 Wangchuan County，Shanxi Province
7 红格鲁 Honggelu 雄花 Male flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
8 岩山桑 Yanshansang 雌雄同株 Hermaphroditism 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
9 晋牛耳桑 Jinniuersang 雄花 Male flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
10 瑞马 1 号 Ruima 1 雄花 Male flower 山西省陵川县 Lingchuan County，Shanxi Province
11 大金桑 Dajinsang 雄花 Male flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
12 秦庄桑 Qinzhuangsang 雌雄同株 Hermaphroditism 山西省高平县 Gaoping County，Shanxi Province
13 黑绿桑 Heilüsang 雌花 Female flower 山西省晋城县 Jincheng County，Shanxi Province
14 多果桑 Duoguosang 雌花 Female flower 山西省万荣县 Wanrong County，Shanxi Province
15 晋白桑 Jinbaisang 雄花 Male flower 山西省 Shanxi Province
16 金罗桑 Jinluosang 雄花 Male flower 山西省中阳县 Zhongyang County，Shanxi Province
17 晋红皮窝桑 Jinhongpiwosang 雌花 Female flower 山西省万荣县 Wanrong County，Shanxi Province
18 长条黄鲁 Changtiaohuanglu 雌花 Female flower 山西省高平县 Gaoping County，Shanxi Province
19 阳山桑 7 号 Yanshansang 7 雌花 Female flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
20 红眼桑 Hongyansang 雄花 Male flower 山西省榆次县 Yuci County，Shanxi Province
21 梨叶桑 Liyesang 雌花 Female flower 山西省高平县 Gaoping County，Shanxi Province
22 驴奶奶桑 Lünainaisang 雌花 Female flower 山西省沁水县 Qinshui County，Shanxi Province
23 阳桑 2 号 Yangsang 2 雄花 Male flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
24 五指桑 Wuzhisang 雌花 Female flower 山西省高平县 Gaoping County，Shanxi Province
25 张庄 5 号 Zhangzhuang 5 雌雄同株 Hermaphroditism 山西省沁水县 Qinshui County，Shanxi Province
26 大荆桑 Dajingsang 雌花 Female flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
27 黄克桑 Huangkesang 雌雄同株 Hermaphroditism 山西省晋城县 Jincheng County，Shanxi Province
28 圪塻桑 Gemosang 雌花 Female flower 山西省晋城县 Jincheng County，Shanxi Province
29 献义 5 号 Xianyi 5 雄花 Male flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
30 河口 2 号 Hekou 2 雌花 Female flower 山西省沁水县 Qinshui County，Shanxi Province
31 晋大黑桑 Jindaheisang 雌雄同株 Hermaphroditism 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
32 红芽桑 1 号 Hongyasang 1 雌花 Female flower 山西省万荣县 Wanrong County，Shanxi Province
33 端氏 1 号 Duanshi 1 雌花 Female flower 山西省沁水县 Qinshui County，Shanxi Province
34 小黑莲 Xiaoheilian 雌花 Female flower 山西省高平县 Gaoping County，Shanxi Province
35 红芽桑 2 号 Hongyasang 2 雌花 Female flower 山西省万荣县 Wanrong County，Shanxi Province
36 大黑莲 Daheilian 雌雄同株 Hermaphroditism 山西省高平县 Gaoping County，Shanxi Province
37 中阳 1 号 Zhongyang 1 雌花 Female flower 山西省中阳县 Zhongyang County，Shanxi Province
38 中阳 3 号 Zhongyang 3 雄花 Male flower 山西省中阳县 Zhongyang County，Shanxi Province
39 中阳 5 号 Zhongyang 5 雄花 Male flower 山西省中阳县 Zhongyang County，Shanxi Province
40 中阳 4 号 Zhongyang 4 雄花 Male flower 山西省中阳县 Zhongyang County，Shanxi Province
41 柳林 3 号 Liulin 3 雄花 Male flower 山西省柳林县 Liulin County，Shanxi Province
42 柳林 2 号 Liulin 2 雄花 Male flower 山西省柳林县 Liulin County，Shanxi Province
第 3 期 张 林等:基于 ISSR标记初选格鲁桑类型桑树核心种质 383
续表 1 Table 1 continued
品种编号
Variety No．
品种名
Variety name
花性
Flowering feature
来源
Origin
43 柿叶山桑 Shiyeshansang 雄花 Male flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
44 白果桑 Baiguosang 雌花 Female flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
45 张庄 4 号 Zhangzhuang 4 雌雄同株 Hermaphroditism 山西省沁水县张庄Zhangzhuang，Qinshui County，Shanxi Province
46 扯皮桑 Chepisang 雌雄同株 Hermaphroditism 山西省陵川县 Lingchuan County，Shanxi Province
47 陵潞桑 Linglusang 雄花 Male flower 山西省陵川县 Lingchuan County，Shanxi Province
48 陵川 9 号 Lingchuan 9 雄花 Male flower 山西省陵川县 Lingchuan County，Shanxi Province
49 瑞马 2 号 Ruima 2 雌花 Female flower 山西省陵川县 Lingchuan County，Shanxi Province
50 陵古桑 Linggusang 雌花 Female flower 山西省陵川县 Lingchuan County，Shanxi Province
51 陵秦桑 Lingqinsang 雌花 Female flower 山西省陵川县 Lingchuan County，Shanxi Province
52 陵古大叶 Linggudaye 雄花 Male flower 山西省陵川县 Lingchuan County，Shanxi Province
53 南河 19 号 Nanhe 19 雌花 Female flower 山西省沁水县 Qinshui County，Shanxi Province
54 晋城黄鲁头 1 号 Jinchenghuanglutou 1 雌雄同株 Hermaphroditism 山西省晋城县 Jincheng County，Shanxi Province
55 陵川 23 号 Lingchuan 23 雌雄同株 Hermaphroditism 山西省陵川县 Lingchuan County，Shanxi Province
56 晋城白皮桑 Jinchengbaipisang 雌雄同株 Hermaphroditism 山西省晋城县 Jincheng County，Shanxi Province
57 白格鲁 3 号 Baigelu 3 雌雄同株 Hermaphroditism 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
58 黑格鲁 1 号 Heigelu 1 雌花 Female flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
59 晋黑格鲁 Jinheigelu 雌花 Female flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
60 黑格鲁 5 号 Heigelu 5 雌花 Female flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
61 阳城黑格鲁 Yangchengheigelu 雌花 Female flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
62 黑格鲁 4 号 Heigelu 4 雌花 Female flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
63 晋城白格鲁 Jinchengbaigelu 雄花 Male flower 山西省晋城县 Jincheng County，Shanxi Province
64 阳城白格鲁 Yangchengbaigelu 雄花 Male flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
65 町店白格鲁 Dingdianbaigelu 雌花 Female flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
66 晋城白格鲁 1 号 Jinchengbaigelu 1 雄花 Male flower 山西省晋城县 Jincheng County，Shanxi Province
67 横河红格鲁 Henghehonggelu 雌花 Female flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
68 格鲁桑 Gelusang 雌雄同株 Hermaphroditism 山西省沁水县 Qinshui County，Shanxi Province
69 黄格鲁 2 号 Huanggelu 2 雌花 Female flower 山西省沁水县 Qinshui County，Shanxi Province
70 南河 26 号 Nanhe 26 雌花 Female flower 山西省沁水县端氏Duanshi，Qinshui County，Shanxi Province
71 河口 23 号 Hekou 23 雌花 Female flower 山西省沁水县 Qinshui County，Shanxi Province
72 阳城黄格鲁 Yangchenghuanggelu 雌花 Female flower 山西省阳城县 Yangcheng County，Shanxi Province
73 黄格鲁 1 号 Huanggelu 1 雄花 Male flower 山西省沁水县 Qinshui County，Shanxi Province
1． 3 核心种质构建方法
1． 3． 1 逐步聚类随机取样法 对利用 ISSR扩增所
得到的条带采用不加权类平均法(UPGMA)进行聚
类，根据聚类结果和树状图，采用逐步聚类随机取样
法［15 － 16］构建核心种质库。具体方法是:从遗传相似
的每组 2 份遗传材料中随机选取 1 份遗传材料(如
组内只有 1 份遗传材料，则选取该遗传材料)再次
聚类、取样，直到所取遗传材料量达到设定要求，即
为构建的资源核心库。依据上述方法，分别抽取
62、47、30、21、18 和 15 个样品组成核心样本群进行
分析比较，样本群代号分别为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ。
样本群Ⅰ的 62 个样品相应的品种材料编号为:1，2，
4，5，6，7，8，9，10，11，12，13，14，16，18，19，20，22，
23，24，25，26，27，28，29，30，31，32，34，35，36，37，
38，39，40，42，43，44，45，47，48，49，50，51，52，53，
54，55，56，57，59，60，61，62，63，64，66，67，68，70，
71，72。样本群Ⅱ的 47 个样品相应的品种材料编号
为:1，4，6，7，8，9，10，11，12，13，16，19，20，23，24，
384 蚕 业 科 学 2011;37 (3)
25，27，29，30，32，34，35，36，37，38，39，42，43，44，
45，47，48，50，51，52，54，55，56，59，60，62，63，66，
67，70，71，72。样本群Ⅲ的 30 个样品相应的品种材
料编号为:1，6，7，9，11，12，16，20，24，25，29，32，36，
37，39，42，44，47，50，54，56，59，60，62，63，66，67，
70，71，72。样本群Ⅳ的 21 个样品相应的品种材料
编号为:1，9，11，16，20，24，25，29，32，36，39，44，47，
54，59，62，66，67，70，71，72。样本群Ⅴ的 18 个样品
相应的品种材料编号为:1，9，11，16，20，24，29，32，
36，39，44，47，54，59，66，67，71，72。样本群Ⅵ的 15
个样品相应的品种材料编号为:1，9，16，20，29，32，
36，44，47，54，59，66，67，71，72。
1． 3． 2 改进的属性约简启发式算法 利用 Power-
Core作计算工具，通过改进的属性约简启发式算
法［17］实施先进最大化战略(M 战略) ，直接筛选出
全部核心种质群体，即样本群Ⅶ。样本群Ⅶ的 16 个
样品相应的品种材料编号为:2，9，10，13，23，27，29，
30，39，42，46，54，56，59，67，70。
1． 4 核心种质库数据分析
将从 ISSR标记中得到的原始数据(0 和 1 组成
的矩阵) ，通过 PopGene32 软件计算筛选出的核心
种质样本群的多态性位点数、多态性位点百分率、观
测等位基因数、有效等位基因数、Neis 遗传多样性
指数和 Shannons 信息指数，并用统计软件 SPSS
13. 0 对所得到的数据进行 t检验。
2 结果与分析
2． 1 格鲁桑类型桑树种质资源各样本群的遗传多
样性比较
通过筛选的 15 个 ISSR 引物对 73 份桑树样本
的基因组 DNA 扩增出 129 条带(图略) ，其中多样
性条带为 115 条，多态性比率为 89． 15%。利用
PopGene32 软件计算得出各样本群的多态性位点
数、多态性位点百分率、观测等位基因数、有效等位
基因数、Neis 遗传多样性指数和 Shannons 信息指
数(表 2)。
表 2 格鲁桑类型桑树种质资源各样本群的遗传多样性比较
Table 2 A comparison on genetic diversity among different sampling groups of Gelu ecotype mulberry germplasm resources
样本群编号
No． of sampling group
多态性位点数
NPL
多态性位点
百分率 / %
PPL
观测等位
基因数
NA
有效等位
基因数
NE
Neis 遗传
多样性指数
H
Shannons
信息指数
I
初始群体 Original group 115 89． 15 1． 891 5 1． 477 1 0． 278 0 0． 419 7
样本群Ⅰ GroupⅠ 114 88． 37 1． 883 7 1． 484 2 0． 281 8 0． 424 7
样本群Ⅱ Group Ⅱ 113 87． 60 1． 876 0 1． 493 2 0． 287 1 0． 431 7
样本群Ⅲ Group Ⅲ 111 86． 05 1． 860 5 1． 499 0 0． 288 6 0． 432 5
样本群Ⅳ Group Ⅳ 108 83． 72 1． 837 2 1． 499 0 0． 289 8 0． 433 7
样本群Ⅴ Group Ⅴ 107 82． 95 1． 829 5 1． 487 6 0． 285 3 0． 428 4
样本群Ⅵ Group Ⅵ 107 82． 95 1． 829 5 1． 481 2 0． 284 2 0． 284 2
样本群Ⅶ Group Ⅶ 115 89． 15 1． 891 5 1． 496 0 0． 293 0 0． 443 5
NPL (number of polymorphic loci) ，PPL (percentage of polymorphic loci) ，NA (number of observed alleles) ，NE (number of effective alleles) ，H
(Neis genetic diversity index) ，and I (Shannons information index)。表 3 同(the same in Table 3)。
2． 2 格鲁桑类型桑树种质资源核心种质样本群的
构建研究
通过逐步聚类随机取样法，比较不同样本群所
获得的遗传数据，发现由 21 个样品组成的样本群Ⅳ
的有效等位基因数、Neis 遗传多样性指数和
Shannons信息指数都是最高的，多态性位点数、多
态性位点百分率、观测等位基因数比初始群体和样
本群Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ的要低(表 2)。考虑到样本群数量大
小的问题(一般认为核心种质占初始种质的 20% ～
30%具有较好的代表性［6］) ，最后把由 21 个样品组
成的样本群Ⅳ作为核心种质。所获得的 21 份核心
种质的品种名称及编号分别为:南河 7 号(1) ，晋牛
耳桑(9) ，大金桑(11) ，金罗桑(16) ，红眼桑(20) ，
五指桑(24) ，张庄 5 号(25) ，献义 5 号(29) ，红芽桑
1 号(32) ，大黑莲(36) ，中阳 5 号(39) ，白果桑
(44) ，陵潞桑(47) ，晋城黄鲁头 1 号(54) ，晋黑格鲁
第 3 期 张 林等:基于 ISSR标记初选格鲁桑类型桑树核心种质 385
(59) ，黑格鲁 4 号(62) ，晋城白格鲁 1 号(66) ，横河
红格鲁(67) ，南河 26 号(70) ，河口 23 号(71) ，阳城
黄格鲁(72)。
采用改进的属性约简启发式算法，并与初始样
本群所获得的遗传数据比较，发现由 16 个样品组成
的样本群Ⅶ的有效等位基因数、Neis 遗传多样性指
数和 Shannons 信息指数都是最高的，多态性位点
数、多态性位点百分率、观测等位基因数与初始群
体相同(表 2)。16 份核心种质的品种名称及编号
分别为:白格鲁 1 号(2) ，晋牛耳桑(9) ，瑞马 1 号
(10) ，黑绿桑(13) ，阳桑 2 号(23) ，黄克桑(27) ，
献义 5 号(29) ，河口 2 号(30) ，中阳 5 号(39) ，柳
林 2 号(42) ，扯皮桑(46) ，晋城黄鲁头 1 号(54) ，
晋城白皮桑(56) ，晋黑格鲁(59) ，横河红格鲁
(67) ，南河 26 号(70)。
将采用 2 种方法初选的核心种质样本群Ⅳ和Ⅶ
进行比较，发现 2 个样本群之间有 7 份种质材料相
同，分别为晋牛耳桑(9)、献义 5 号(29)、中阳 5 号
(39)、晋城黄鲁头 1 号(54)、晋黑格鲁(59)、横河红
格鲁(67) ，南河 26 号(70)。
2． 3 格鲁桑类型桑树种质资源初选核心种质与初
始种质的遗传多样性比较
用 PopGene32 软件计算得出初始种质与初选核
心种质 a、b(a为样本群Ⅳ，b为样本群Ⅶ)的多态性
位点数、多态性位点百分率、观测等位基因数、有效
等位基因数、Neis 遗传多样性指数和 Shannons 信
息指数(表 3)。并用统计软件 SPSS 13. 0 对以上遗
传多样性指数分别作 t检验，结果见表 4。
从表 3 可看出初选核心种质(a)保留了初始
种质 28. 77%的样本，其多态性位点数、多态性位
点百分率、观测等位基因数、有效等位基因数、
Neis遗传多样性指数和 Shannons 信息指数的保
留率分别达到了 93. 91%、93. 91%、97. 13%、
101. 48%、104. 24%、103. 36%;初选核心种质(b)
保留了初始种质 21. 92% 的样本，其多态性位点
数、多态性位点百分率、观测等位基因数、有效等
位基因数、Neis遗传多样性指数和 Shannons 信息
指数的保留率分别达到了 100%、100%、100%、
101. 28%、105. 40%、105. 67%。说明核心种质
(a)、(b)群体在基本保持初始群体遗传结构的同
时，其遗传差异性较初始种质群体要大，遗传多样
性较初始种质群体丰富。
从表 4 的 t 检验结果可以看出初选核心种质
(a)除观测等位基因数在概率 0. 05 水平上存在一
定的差异，其它参数差异不显著;初选核心种质(b)
除 Shannons信息指数在概率 0. 05 水平上存在一定
的差异，其它参数差异不显著。表明初选核心种质
(a)、(b)群体均能较好地代表初始种质。
表 3 格鲁桑类型桑树种质资源初始种质与初选核心种质(a)、(b)的遗传多样性比较
Table 3 A comparison on the genetic diversity between primary samples and core collections (a and b)of Gelu ecotype mulberry
germplasm resources
群体
Group
种质样本大小
Number of
sample
多态性
位点数
NPL
多态性位点
百分率 / %
PPL
观测等位
基因数
NA
有效等位
基因数
NE
Neis 遗传
多样性指数
H
Shannons
信息指数
I
初始种质
Primary sample 73 115 89． 15 1． 891 5 1． 477 1 0． 278 0 0． 419 7
核心种质(a)
Core collection (a) 21 108 83． 72 1． 837 2 1． 499 0 0． 289 8 0． 433 7
保留率(a)/ %
Percentage of reservation (a) 28． 77 93． 91 93． 91 97． 13 101． 48 104． 24 103． 36
核心种质(b)
Core collection (b) 16 115 89． 15 1． 891 5 1． 496 0 0． 293 0 0． 443 5
保留率(b)/ %
Percentage of reservation (b) 21． 92 100 100 100 101． 28 105． 40 105． 67
核心种质(a)通过逐步聚类随机取样法筛选(样本群Ⅳ) ;核心种质(b)通过改进的属性约简启发式算法筛选(样本群Ⅶ)。表 4、5 同。
Core collection (a)was from the stepwise clustering and random sampling method (sample group Ⅳ) ;core collection (b)was from the modified heu-
ristic parsimony algorithm (sample group Ⅶ)． The same in Tables 4 and 5．
386 蚕 业 科 学 2011;37 (3)
表 4 格鲁桑类型桑树种质资源初始种质与初选核心种质(a)、(b)遗传多样性指数的 t检验
Table 4 t-test results of the genetic diversity index between primary samples and core collections (a and b)of Gelu ecotype mulberry
germplasm resources
群体的遗传多样性参数
Parameters of the populations genetic diversity
平均数
Mean
标准差
Standard
deviation
差值均值
Mean of
the difference
差值标准差
Standard deviation
of the difference
t值
t value
Sig．
2-tailed
初始种质 NA NA of primary sample 1． 891 5 0． 312 3
核心种质(a)NA NA of core collection (a) 1． 837 2 0． 370 6 0． 054 3 0． 227 4 2． 710 0． 008*
核心种质(b)NA NA of core collection (b) 1． 891 5 0． 312 3 0 － － －
初始种质 NE NE of primary sample 1． 477 1 0． 369 9
核心种质(a)NE NE of core collection (a) 1． 499 0 0． 363 4 0． 021 9 0． 125 5 1． 980 0． 050
核心种质(b)NE NE of core collection (b) 1． 496 0 0． 347 3 0． 018 9 0． 164 6 1． 303 0． 195
初始种质 H H of primary sample 0． 278 0 0． 183 7
核心种质(a)H H of core collection (a) 0． 289 8 0． 181 8 0． 011 8 0． 058 8 2． 285 0． 024
核心种质(b)H H of core collection (b) 0． 293 0 0． 169 9 0． 015 0 0． 073 7 2． 313 0． 022
初始种质 I I of primary sample 0． 419 7 0． 246 1
核心种质(a)I I of core collection (a) 0． 433 6 0． 247 2 0． 013 9 0． 079 3 1． 990 0． 049
核心种质(b)I I of core collection (b) 0． 443 5 0． 225 1 0． 023 8 0． 094 0 2． 873 0． 005*
NA—观测等位基因数，NE—有效等位基因数，H—Neis 遗传多样性指数，I—Shannons信息指数，表 5 同;* 表示核心种质(a)、(b)与初始种
质的遗传多样性指数在 0. 05 水平上差异显著。
NA—number of observed alleles，NE—number of effective alleles，H—Neis genetic diversity index，and I—Shannons information index． The same in
Table 5． * indicates significant difference in genetic diversity index at 0． 05 level between the core collections (a and b)and the primary sample．
2． 4 格鲁桑类型桑树种质资源 2 组初选核心种质
群体的遗传多样性比较分析
用 PopGene32 软件计算得出初选核心种质(a)
与核心种质(b)的观测等位基因数、有效等位基因
数、Neis遗传多样性指数和 Shannons 信息指数，并
用统计软件 SPSS 13. 0 对以上遗传多样性指数分别
作 t检验，结果见表 5。初选核心种质(a)的观测等
位基因数在概率 0. 05 水平上显著低于核心种质
(b) ;有效等位基因数、Neis 遗传多样性指数和
Shannons 信息指数在概率 0. 05 水平上与核心种质
(b)差异不显著。可见，初选核心种质(b)的遗传多
样性指数优于核心种质(a) ，具有更好的代表性，可
以优先作为核心种质保存，而初选核心种质(a)可
以作为参考种质。
表 5 格鲁桑类型桑树种质资源初选核心种质(a)与核心种质(b)的遗传多样性指数 t检验结果
Table 5 t-test results of the genetic diversity index between core collection (a)and core collection (b)of Gelu ecotype mulberry
germplasm resources
群体的遗传多样性参数
Parameters of the populations genetic diversity
平均数
Mean
标准差
Standard
deviation
差值均值
Mean of
the difference
差值标准差
Standard deviation
of the difference
t值
t value
Sig．
2-tailed
核心种质(a)NA NA of core collection (a) 1． 837 2 0． 370 6
核心种质(b)NA NA of core collection (b) 1． 891 5 0． 312 3
核心种质(a)NE NE of core collection (a) 1． 499 0 0． 363 4
核心种质(b)NE NE of core collection (b) 1． 496 0 0． 347 2
核心种质(a)H H of core collection (a) 0． 289 8 0． 181 8
核心种质(b)H H of core collection (b) 0． 293 0 0． 169 9
核心种质(a)I I of core collection (a) 0． 433 7 0． 247 2
核心种质(b)I I of core collection (b) 0． 443 5 0． 225 1
0． 054 3 0． 227 4 2． 710 0． 008*
0． 003 0 0． 180 1 0． 189 0． 851
0． 003 2 0． 084 0 0． 430 0． 668
0． 009 8 0． 110 6 1． 016 0． 312
* 表示初选核心种质(a)与核心种质(b)的遗传多样性指数在 0. 05 水平上差异显著。
* indicates significant difference in genetic diversity index at 0. 05 level between core collection (a)and core collection (b)．
第 3 期 张 林等:基于 ISSR标记初选格鲁桑类型桑树核心种质 387
2． 5 格鲁桑类型桑树种质资源初选核心种质及其
主要差异性状
格鲁桑类型桑树的形态特征主要有:枝条细长
而直立，亦有粗短或斜生;皮色青灰或灰褐色;叶形
为心脏形或卵圆形，叶肉较厚，叶色深绿色，光泽较
强，有的叶面呈微缩;叶基浅心形，叶缘乳头状或钝
齿状;雌花无花柱，柱头内侧呈突起［18］。以上这些
特征在本研究选择的 73 份格鲁桑类型初始种质和
初选核心种质中均存在。样本群Ⅶ的 16 份核心种
质即初选核心种质(b)的主要差异性状见表 6。
表 6 格鲁桑类型桑树种质资源初选核心种质(b)的主要差异性状
Table 6 Major varied traits among core collection (b)of Gelu ecotype mulberry germplasm resources
品种编号
Variety No．
品种名
Variety name
主要特征
Major characteristics
2 白格鲁 1 号Baigelu 1
发条数多，中抗黑枯型细菌病
High number of sprouted branches and moderately resistant to black-withered bacteriosis
9 晋牛耳桑Jinniuersang
耐寒，抗旱，易感黄化型萎缩病
Tolerant to cold，resistant to drought，and susceptible to yellow dwarf disease
10 瑞马 1 号Ruima 1
发芽率高，中抗细菌病，耐瘠
High germination rate，moderately resistant to bacteriosis，and tolerant to barrenness
13 黑绿桑Heilüsang
发条数多，中抗细菌病，易感黄化型萎缩病
High number of sprouted branches，moderately resistant to bacteriosis，and susceptible to yellow dwarf disease
23 阳桑 2 号 Yangsang 2 发条数多，抗旱 High number of sprouted braches and resistant to drought
27 黄克桑Huangkesang
发芽率高，耐旱，易感黄化型萎缩病
High germination rate，tolerant to drought，and susceptible to yellow dwarf disease
29 献义 5 号Xianyi 5
发芽率高，无桑椹，叶质中等，产量低
High germination rate，no mulberry fruit，moderate leaf quality，and low yield
30 河口 2 号 Hekou 2 发芽率高，叶质优，产量低 High germination rate，superior leaf quality，and low yield
39 中阳 5 号Zhongyang 5
发条数多，产量较高，易感细菌病
High number of sprouted branches，high yield，and susceptible to bacteriosis
42 柳林 2 号Liulin 2
发条数多，耐旱，耐寒，易感黑枯型细菌病
High number of sprouted branches，tolerant to drought and cold，and susceptible to black-withered bacteriosis
46 扯皮桑 Chepisang 生长芽多，抗寒，抗旱 High number of growing buds and resistant to cold and drought
54 晋城黄鲁头 1 号Jinchenghuanglutou 1
抗寒，抗旱，中抗细菌病，中抗黄化型萎缩病
Resistant to cold and drought，and moderately resistant to bacteriosis and yellow dwarf disease
56 晋城白皮桑Jinchengbaipisang
发芽率高，耐瘠
High germination rate and tolerant to barrenness
59 晋黑格鲁 Jinheigelu 发芽率高，耐寒 High germination rate and tolerant to cold
67 横河红格鲁Henghehonggelu
耐旱，叶质优
Resistant to drought and superior leaf quality
70 南河 26 号Nanhe 26
耐寒，叶质优，抗细菌病强，中抗黄化型萎缩病
Tolerant to cold，superior leaf quality，strongly resistant to bacteriosis，and moderately resistant to yellow dwarf disease
品种编号与表 1 同。 Variety numbers are the same to those in Table 1．
3 讨论
开展核心种质的研究对种质资源的高效管理、
利用、评价和鉴定具有重要的意义。核心种质是基
础群体库的一个核心子集，必须具有最小的遗传冗
余，因此需要通过最少量的样品最大限度保留原始
群体的遗传多样性，同时保留原始群体的遗传结
构［1］。如何正确的评价不同材料间的遗传相似性
是合理构建核心种质的前提，并且确定合适的取样
方法和取样比率也是构建核心种质的重要环节，各
种作物核心种质构建中往往根据原始群体的大小调
整取样比率［19］。对于大容量的种质资源群体一般
采用比较低的取样比率(5%～10%) ;而较小的种质
资源群体则采用较高的抽样比率(20% ～ 30%)［1］。
随着样本容量的变小，保存的遗传变异和结构对其
容量的大小非常敏感［19］。
本研究以来自山西省区的 73 份格鲁桑类型桑
树种质资源为材料，通过筛选的 15 个 ISSR 引物共
扩增出 129 条带，其中多样性条带 115 条，多态性比
率 89. 15%，遗传相似系数变异范围为 0. 589 1 ～
388 蚕 业 科 学 2011;37 (3)
0. 945 7，平均 Neis 遗传相似系数为 0. 767 4;平均
每个位点观测等位基因数为 1. 891 5，有效等位基因
数为 1. 477 1，Neis 遗传多样性指数为 0. 278 0，
Shannons信息指数为 0. 419 7。这表明 73 份格鲁
桑类型桑树种质材料之间的 ISSR 变异大，多态性
高。聚类结果显示格鲁桑类型品种可被分为差异明
显的 3 大类群。利用逐步聚类随机取样法和属性约
简启发式算法对 73 份格鲁桑类型桑树种质资源构
建核心种质，分别获得了 21 份和 16 份初选格鲁桑
类型的核心种质，核心种质样本的比率分别为
28. 77%、21. 92%，符合构建核心种质的要求［19］。
同时，结合分子标记多态性位点数、多态性位点百分
率、观测等位基因数、有效等位基因数、Neis 遗传多
样性指数和 Shannons 信息指数对初选核心种质的
遗传多样性进行评价。结果表明:本研究采用 ISSR
分子标记技术，获得的初始种质材料的分子标记信
息能够直接度量不同材料的遗传相似性，反映格鲁
桑类型桑树种质材料的遗传多样性;分别初选的 21
份和 16 份格鲁桑类型桑树核心种质能很好地保存
初始群体的遗传多样性和结构。比较 2 组初选核心
种质群体的遗传多样性，采用属性约简启发式算法
初选的 16 份核心种质要优于采用逐步聚类随机取
样法初选的 21 份核心种质，原因是后者随机取样时
分子标记多态性位点部分丢失。
核心种质构建要求选择有代表性、异质性、差异
性和多样性齐全的样本群体［4］。本研究初选的格
鲁桑类型桑树核心种质包括白格鲁 1 号(2)、晋牛
耳桑(9)、瑞马 1 号(10)、黑绿桑(13)、阳桑 2 号
(23)、黄克桑(27)、献义 5 号(29)、河口 2 号(30)、
中阳 5 号(39)、柳林 2 号(42)、扯皮桑(46)、晋城黄
鲁头 1 号(54)、晋城白皮桑(56)、晋黑格鲁(59)、横
河红格鲁(67)、南河 26 号(70)等品种，其中白格鲁
1 号、晋城黄鲁头 1 号、晋黑格鲁、横河红格鲁是格
鲁桑中最具代表性的品种，其它品种也均有其异质
性。本研究初选的格鲁桑类型桑树核心种质的各遗
传多样性参数都显著高于初始种质，这说明该核心
种质群体的差异性和多样性很高，保存意义大。格
鲁桑类型桑树种质是黄土高原栽培桑树品种的典型
代表，是桑树的一个自然生态区域栽培种群，主要分
布在山西省，还有少量分布在陕西省，今后还需补充
陕西省的格鲁桑类型桑树种质材料，对核心种质做
进一步的筛选、构建。
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