全 文 ：芨芨草遗传多样性研究
徐海霞 , 张霞＊ , 王绍明 , 阎平 , 杜金洲　(石河子大学生命科学学院,新疆石河子 832003)
摘要　[目的]研究不同产地芨芨草间遗传多样性。[方法] 用随机扩增多态DNA(RAPD)标记分别对芨芨草进行 7个居群间和 2个居群
内的遗传多样性分析。[结果] 芨芨草在居群间遗传上的聚类与地理位置直接相关 , 居群内的遗传分化与生境相关。[结论] PAPD技术
可用芨芨草遗传多样性研究。
关键词　芨芨草;遗传多样性
中图分类号　S58　　文献标识码　A　　文章编号　0517-6611(2008)15-06223-02
Genetic Diversity of Achnatherum splendens
XU Hai-xia et al　(College of Life Sciences , Shihezi University , Shihezi , Xinjiang 832003)
Abstract　[ Objective] Study on the genetic diversity of Achnatherum.splendens from different origins.[ Method] The genetic diversity among seven pop-
ulations and within two populations was analyzed by RAPD.[ Result] Genetic clustering present that the relationships among populations of A.splendens
are directly related with geographic positions , and within populations are related with habitats.[ Conclusion] RAPD technique can be used for studying ge-
netic diversity of A.splendens.
Key words　Achnatherum splendens;RAPD;Genetic diversity
　　芨芨草(Achnatherum .splendens)为禾本科多年生草本植
物 ,须根粗而坚韧 ,杆丛生 。耐旱 、耐寒 、耐盐碱 ,生态幅度较
广 ,是草原和荒漠中盐化低地草甸的建群种 ,常形成大面积
的单优势种群落 。根系发达 ,是改良盐土 、防风固沙和水土
保持的重要野生资源;青叶适口性好 、营养价值高 ,是良等牧
草;茎杆是优质造纸原料和民间常用编织原料;根 、茎 、花序 、
颖果皆可入药[ 1-3] 。为此 ,笔者研究芨芨草的遗传多样性 ,
探讨不同地理种群的遗传分化与地理位置及生境的关系 ,以
期为种质资源的开发 、利用与保存提供参考 。
1　材料与方法
1.1　材料　试验材料采自新疆不用产地 ,生境资料见表 1 。
1.2　试验方法　芨芨草总DNA的提取 、RAPD反应体系优
表 1　新疆7个居群的生境资料
Table 1 Habitat data of 7 populations in Xinjiang Province
居群编号
Population No.
采集地点
Sampling site
经度
Longitude
纬度
Latitude
海拔∥m
Altitude
年平均温度∥℃
Annual average
temperature
年降水量∥mm
Annual rainfall
年降水日∥d
Annual rainfall days
A1 霍城县芦草沟镇 44°20′ 81°00′ 810 5.5～ 7.5 200～ 400 80～ 100
Lucaogou Town , Huocheng County
A2 奎屯开干旗 44°30′ 84°30′ 620 5.5～ 7.5 100～ 200 60～ 80
Kaigan Qi , Kuitun City
A3 和静县上游镇 42°18′ 80°05′ 1 610 5.5～ 7.5 50～ 100 20～ 40
Shangyou Town , Hejing County
A4 奇台县奇台镇 44°12′ 90°30′ 848 5.5～ 7.5 100～ 200 60～ 80
Qitai Town ,Qitai County
A5 布尔津县山区 47°10′ 86°20′ 1 350 2.5～ 5.6 100～ 200 60～ 80
Mountainous areas of Burqin County
A6 石河子152团将军山 44°25′ 85°27′ 250 5.5～ 7.5 100～ 200 60～ 80
Jiangjun Mountain in
Shihezi 152 regiment
A7 石河子北湖 44°13′ 86°00′ 820 5.5～ 7.5 100～ 200 60～ 80
Beihu in Shihezi
化及引物筛选参考文献[ 4]的方法进行。
1.3　数据分析　以标准分子量(λDNA/EcoRⅠ+Hind Ⅲ)为对
照 ,由此判断扩增产物的分子量大小。RAPD为显性标记 ,同
一引物对不同模板的扩增条带一致的带被认为具有同源性 ,
属于同一位点的产物;所有模板都具有的带为共有带 ,表示
无多态性;其余类型的带为多态带。按扩增有带(1)和扩增
基金项目　国家重大基础研究前期研究专项资助项目(2004CCA02800)、
新疆兵团绿洲生态农业重点实验室资助项目(200313)、石河
子大学科学研究青年基金项目(200257)。
作者简介　徐海霞(1972-),女 ,河南郑州人 ,硕士,副教授 ,从事植物遗
传学研究。 ＊通讯作者。
收稿日期　2008-03-26
无带(0)记录电泳带谱 ,形成 RAPD表型数据矩阵 ,统计多态
带的比率(PPB)。用NTSYS-pc2.02j数据软件计算相似性系
数 S(Similarity),进行 UPGMA(非加权算术平均数聚类)分析
样品间的遗传关系。相似性系数的计算公式:Sxy=2Nxy/
(Nx+Ny),式中 ,Nxy 代表样品 X 和 Y 共有带的数目 ,Nx ,
Ny代表样品 X 和 Y各自具有的带数。当 S =0时 ,两者差
异最大;S=1时 ,两者相似性最大[ 5] 。
2　结果与分析
2.1　居群间的遗传多样性分析　用引物 OPB-20对混合样
品及其各单株的样品进行扩增 ,结果表明(图 1),混合样品的
RAPD带谱中包含了个体样品扩增中的所有单态带和大部分
多态带 ,仅有少数多态带在混合样品中出现扩增阴性。因
此 ,在略微低估遗传变异能力的情况下 ,混合样品可以作为
安徽农业科学 , Journal of Anhui Agri.Sci.2008 , 36(15):6223-6224 , 6243　　　　　　　　　　　　　　　　责任编辑　段永波　责任校对　况玲玲
DOI :10.13989/j.cnki.0517-6611.2008.15.072
个体样品的代表 ,对整个居群的遗传多样性进行评价。同
时 ,该方法大大节约了工作量 ,有利于对材料进行快速的遗
传多样性评价[ 6] 。
　注:上图为A6居群的 10个个体间的扩增图, 1～ 10为 10个单株,
A6为 10个单株的混合样;下图为A7居群的 10个个体间的扩
增图, 11～ 20为 10个单株 ,A7为 10个单株的混合样。
　Note:The upper one is the amplification map of 10 individuals in A6
population;1-10 stands for 10 strains;A6 is the mixed sample
of 10 individuals.The lower one is the amplifi cation map of 10
individuals in A7 population;11-20 stands for 10 strains;A7 is
the mixed sample of 10 individuals.
图1　混合样品和其中各个样品 RAPD、PCR扩增带谱的对比
Fig.1　Comparison of mixed sampls and RAPD and PCR amplifica-
tion band of samples
　　在所有 60条引物中 ,有 18条对样品表现出多态性 ,可
作为居群间分析所用引物 ,序列见表 2 ,部分引物筛选结果见
图 2。
表2　居群间 RAPD分析所用引物
Table 2 Primers in RAPD anaysis among populations
编号
No.
引物碱基顺序
(5′～ 3′)
Primer sequence
编号
No.
引物碱基顺序
(5′～ 3′)
Primer sequence
OPM-02 ACAACGCCTC OPM-19 CCTTCAGGCA
OPM-04 GGCGGTTGTC OPB-02 TGATCCCTGG
OPM-06 CTGGGCAACT OPB-03 CATCCCCCTG
OPM-07 CCGTGACTCA OPB-04 GGACTGGAGT
OPM-08 TCTGTTCCCC OPB-05 TGCGCCCTTC
OPM-09 GTCTTGCGGA OPB-19 CCACAGCAGT
OPM-10 TCTGGCGCAC OPT-07 GGCAGGCTGT
OPM-11 GTCCACTGTG OPT-10 CCTTCGGAAG
OPM-17 TCAGTCCGGG OPT-11 TTCCCCGCGA
　　采用筛选出的 18条引物对供试材料进行扩增 、聚类分
析后发现(图 3),在 7 个芨芨草居群中一共检测到 162 个
RAPD位点 ,其中多态性位点占 68.2%,表明 7个居群间有一
定程度的遗传分化 。在天山以北的 2个石河子居群与奎屯
居群 、奇台居群 、布尔津居群聚为第 1类 ,位于天山主脉和侧
脉之间的霍城居群聚为第 2类 ,天山以南的和静居群与其他
居群相差较远 ,聚为第 3类 。新疆三山夹两盆的特殊地形 ,
造成地理区域分隔及不同地理种群生境的异质性 ,进而形成
种群间的遗传多样性。说明芨芨草居群遗传上的聚类与地
理位置直接相关 ,与其他生态因子相关性不大。
2.2　居群内的遗传多样性分析　从 60条引物中筛选出 16
条引物 ,对地理位置相距较近的 2个石河子居群内作遗传多
样性分析 ,引物编号和碱基序列见表 4 ,部分引物筛选结果见
图 1 ,多态带的比率为将军山居群 62.2%,北湖居群 78.5%。
图2　引物 OPM-06、OPM-07、OPM-08、OPM-09的扩增结果
Fig.2 Amplification results of primers OPM-06 , OPM-07, OPM-08 andOPM-09
(下转第 6243页)
6224 　　　　　　　　　　　　　安徽农业科学　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2008年
了 9.27%～ 16.45%(表 3),进一步说明该种衣剂能显著提高
种子活力。
表 3　种子包衣对发芽指数的影响
Table 3 Effects of seed coating on germination index
品种
Cultivar
包衣
Coating
CK
较CK±
Compared with CK±
较 CK±∥%
Compared with CK±
农大108 49.58 45.10 　　　4.48 　　　9.93
Nongda 108
郑单17 45.59 39.15 6.44 16.45
Zhengdan 17
郑单958 33.57 29.68 3.89 13.11
Zhengdan 958
安玉5号 59.35 53.68 5.67 10.56
Anyu No.5
洛玉1号 32.18 29.45 2.73 9.27
Luoyu No.1
2.4　种子包衣对种子活力的影响　从表 1 ～ 3可见 ,包衣种
子发芽率和活力提高的幅度与种子发芽率和活力的高低有
一定关系 ,即发芽率和活力较低的种子包衣后 ,发芽率和活
力有一定的提高 ,但提高的幅度没有原始种子发芽率和活力
较高的种子提高得多 ,或者说种子原始活力处于优良与较差
的提高得少 ,而处于中间状态的提高得多。其原因可能是好
种子已经接近种子活力最大值;较差的种子由于其中部分种
子活力降低的幅度较大 ,即使包衣后这部分种子仍不能达到
正常发芽的标准;介于二者之间的种子活力虽有降低 ,但降
低幅度较小 ,包衣后容易提高种子活力 ,使其正常发芽。
3　结论与讨论
3.1　种子包衣可提高种子发芽率 、发芽值和发芽指数　该
种衣剂能提高种子发芽率和种子活力 ,其原因可能有 2条:
第一 ,8%黄腐酸与 20%福克种衣剂配方合理 ,复配后既含有
微肥 、激素 ,又含有杀虫杀菌剂 ,而且黄腐酸能有效地促进种
子内酶的活性 ,加速发芽过程中的生化反应 ,从而加快了幼
苗的生长速度;第二 ,纵观发芽试验的全过程 ,发现未包衣种
子 3 d后滋生病菌 ,而包衣种子未见病菌发生 ,这是因为种衣
剂内含杀菌剂 ,杀菌剂对种子表面 、土壤甚至种子内部有消
毒杀菌作用 ,从而能防止病菌的侵染 ,减少霉腐种子发生。
3.2　建议推广 8%黄腐酸与 20%福克玉米种衣剂复配制剂
　该种衣剂具有提高种子发芽率和种子活力的作用 ,有效地
解决了其他种衣剂使用后发芽率降低 、延迟出苗的缺点 ,为
此 ,应大力推广使用 ,使其在农业生产中发挥更大的作用。
参考文献
[ 1] 郭建国 ,刘永刚,吕和平 ,等.几种药剂拌种后对玉米种子萌发和生长
效应的初步研究[ J] .种子 , 2007(10):24-26.
(上接第 6224页)
图 3　7个居群相似性系数聚类
Fig.3 Cluster of similarity coefficients of 7 populations
表 3　居群内 RAPD分析所用引物
Table 3 Primers in RAPD anaysis in populations
编号
No.
引物碱基顺序
(5′～ 3′)
Primer base sequence
编号
No.
引物碱基顺序
(5′～ 3′)
Primer base sequence
OPM-02 ACAACGCCTC OPB-01 GTTTCGCTCC
OPM-06 CTGGGCAACT OPB-02 TGATCCCTGG
OPM-07 CCGTGACTCA OPB-03 CATCCCCCTG
OPM-08 TCTGTTCCCC OPB-04 GGACTGGAGT
OPM-09 GTCTTGCGGA OPB-05 TGCGCCCTTC
OPM-10 TCTGGCGCAC OPB-20 GGACCCTTAC
OPM-19 CCTTCAGGCA OPT-07 GGCAGGCTGT
OPM-20 AGGTCTTGGG OPT-10 CCTTCGGAAG
3　讨论
关于植物居群遗传变异与该物种的地理分布 、生态型之
间的关系 ,有报道认为遗传距离与地理距离之间的相关性很
大 ,如朗萍对粟属的 RAPD研究[ 7] ;也有学者认为遗传距离
与地理距离之间没有相关性[ 8] 。笔者通过对野生芨芨草居
群间与居群内的遗传多样性研究 ,发现遗传距离与地理距离
之间有很大相关性 ,这可能与芨芨草是风媒花 、异花授粉特
性有关。植物居群间的遗传分化与其地理位置 、分布范围 、
繁育系统 、种子散播方式有关 ,即植物居群的繁育系统(主要
是传粉方式)和种子传播方式越是有利于居群间的基因交
流 ,植物居群间的遗传分化越小 。该研究中 ,2个石河子居群
的地理位置最近 ,因此基因间的交流频繁 ,两者间的相似性
系数最大。
在石河子 2个居群中 ,北湖居群处于轻度盐碱环境 ,将
军山居群处于湿润的山脚下 ,生态环境比北湖居群更适应植
物生长 ,但多态带的比率(62.2%)却小于北湖居群(78.5%),
遗传变异的水平比北湖居群低。遗传多样性是植物长期进
化的结果 ,代表了植物的进化潜力 ,也体现了植物对生存压
力的适应性即物种在不利于生存的环境条件下进化 ,并积累
较多的遗传变异 ,以适应各种可能的环境压力。这与李峰对
北黄花菜居群遗传分化的研究结果一致[ 9] 。
参考文献
[ 1] 吴珍兰 ,卢生莲.论世界芨芨草属的地理分布[ J] .植物分类学报 , 1995 ,
34(2):152-161.
[ 2] 安卯柱 ,高娃 ,等.芨芨草的自然经济特性及其利用与培育[ J] .中国草地 ,2002, 25(5):73-76.
[ 3] 崔乃然.新疆主要饲用植物志(第一册)[M] .乌鲁木齐:新疆科技卫生
出版社 , 1990:158-160.
[ 4] 徐海霞 ,阎平 ,张霞.一种适用于植物居群遗传分析的组织干燥与保存
方法[ J] .生物学杂志 ,2005, 22(5):39-40.
[ 5] 钱吉,马玉虹 ,任文伟 ,等.不同居群羊草分子水平上生态型分化的研
究[ J] .生态学报 ,2000, 20(3):440-443.
[ 6] 钱韦,葛颂 ,洪德元.采用RAPD和 ISSR标记探讨中国疣粒野生稻的遗
传多样性[ J] .植物学报, 2000,42(7):741-750.
[ 7] 朗萍.粟属中国特有种居群的遗传多样性及其地域差异[ J] .植物学报 ,1999, 41(6):651-657.
[ 8] 府宇雷 ,钱吉.金华地区野生大豆小种群的分子生态学研究[ J] .复旦
学报, 1999,38(5):584-586.
[ 9] 李峰,熊治延.北黄花菜居群遗传多样性及遗传分化[ J] .武汉大学学
报 ,1999, 45(6):849-851.
624336卷 15期　　　　　　　　　　　　　　张景会等　8%黄腐酸与20%福克种衣剂复配对玉米种子活力的影响