全 文 ：东莞与邻近地区土沉香居群的叶形态
和遗传多样性分析
黄久香1， 刘宪宽1， 叶永昌2， 刘颂颂2， 莫罗坚2， 庄雪影1
(1.华南农业大学林学院，广东 广州 510642； 2.东莞市林业科学研究所，广东 东莞 523106)
摘 要：利用 ISSR 技术分析了土沉香〔Aquilaria sinensis（Lour.）Gilg.〕4居群的遗传多样性及遗传分化。应用 9条
引物从 4 个居群共 221 份样品中共扩增出 105 个位点， 其中多态性位点为 104 个， 多态位点百分率 （PPB%）为
99.05%。 等位基因数（Na）和有效等位基因数 （Ne）分别为 1.9905 和 1.5854；Nei’s 基因多样性指数（H）为 0.3390，
Shannon 信息指数（I）为 0.5054，表明土沉香种内存在较丰富的遗传多样性。 土沉香 4 个居群总的遗传变异（Ht）为
0.3236，居群内的遗传变异（Hs）为 0.2500，居群间的遗传分化系数（Gst）为 0.2274，基因流（Nm）为 1.6983。 UPGMA 聚
类分析结果显示，电白居群和大岭山居群优先聚类，然后再与清溪居群聚类，而广西居群与其余 3 个居群明显分离，
显示出较大的遗传分化；电白居群的大叶类群的分化大于小叶类群；东莞大岭山小叶类群与电白居群遗传相似性较
高，而大岭山大叶类群与清溪居群的遗传相似性较高。 基于该研究结果，认为东莞大岭山居群部分来自清溪自然居
群，部分与电白居群来源相同，它们均来源于海南。
关键词：土沉香；ISSR；遗传多样性；遗传结构
中图分类号：Q346+.5 文献标识码：A 文章编号：1004-874X（2014）03－0153-06
Leaf morphology and genetic diversity of Aquilaria sinensis
in Dongguan and its surrounding areas
HUANG Jiu-xiang1, LIU Xian-kuan1, YE Yong-chang2, LIU Song-song2, MO Luo-jian2, ZHUANG Xue-ying1
(1. College of Forestry, South China Agricultural University, Guangzhou 510642, China;
2. Dongguan Institute of Forestry Science, Dongguan 523106, China)
Abstract: The population genetic diversity and differentiation of Aquilaria sinensis were analyzed by using ISSR. A
total of 105 loci were generated by using 9 primers for 221 samples of 4 A. sinensis population. A toal of 104 loci were
polymorphic and the percentage of polymorphic bands (PPB%) was 99.05%. Observed number of alleles (Na) and effective
number of alleles (Ne) were 1.9905 and 1.5854 respectively. Effective number of alleles (H) and Shannon’s information
index (I) were 0.3390 and 0.5054 respectively. These results indicated that there was a high level of genetic diversity in A.
sinensis at the species level. Total gene diversity (Ht) was 0.3236 among 4 populations of A. sinensis. Gene diversity within
population (Hs) is 0.2500. The Nei’s coefficient differentiations (Gst) was 0.2274. The estimate of gene flow (Nm) was
1.6983. The results of UPGMA revealed that the samples of Dianbai population clustered with Dalingshan population
firstly, then clustered with Qingxi population. The samples of Guangxi population didn’t cluster with the other populations
which showed that it had large genetic divergence form them. The results of UPGMA of individual samples revealed that
between the first and second generations of Dianbai population, there was larger divergence in the large-leaved subgroup
than that of small -leaved one. The small -leaved subgroup of Dalingshan population had close relation with the first
generation subgroup of Dianbai one. The large-leaved subgroup of Dalingshan population had close relation with the Qingxi
population. These results revealed that part of Dalingshan population might come from Qingxi population, and the rest of
Dalingshan population might have the same origins with Dianbai population.
Key words：Aquilaria sinensis; ISSR; genetic diversity; genetic structure
土沉香〔Aquilaria sinensis（Lour.）Gilg.〕，别名女儿 香、牙香树、莞香，为瑞香科（Thymelaeaceae）沉香属植
物，分布于广东、广西、福建和海南，是一种热带、亚热
带常绿乔木。 土沉香是我国特有的珍贵树种，其含树脂
木材的药材名为沉香， 是我国中药沉香的唯一植物资
源。 历史上岭南地区所产的沉香多是野生香，但随着香
料需求量的不断扩大，野生土沉香资源日渐枯竭，现已
被列为国家珍稀濒危三级保护植物及国家二级重点保
护野生植物[1-2]。 在东莞，土沉香通常称为莞香。 自唐代
收稿日期：2013-09-28
基金项目：东莞市科技计划资金（201010810105）；广东省林
业科技创新专项资金（2009KJCX002-04）；东莞市林业科学研究
所基金（4400-08112）
作者简介：黄久香(1975-)，女，博士，副教授，E-mail: jxhuang
@scau.edu.cn
通讯作者：庄雪影(1961-)，女，博士，教授，E-mail: xyzhuang
@scau.edu.cn
广东农业科学 2014 年第 3期 153
DOI:10.16768/j.issn.1004-874x.2014.03.027
样品数量（份）
32
31
29
32
20
27
15
25
10
种植的代数及代号
第一代（父代 AL）
第二代（子代 BL）
第一代（父代 AS）
第二代（子代 BS）
亚类群及代号
大叶类（DL）
小叶类（DS）
大叶类（QXL）
小叶类（QXS）
大叶类（DLSL）
小叶类（DLSS）
居群及代号
电白(D)
东莞清溪（QX）
东莞大岭山（DLS）
广西玉林（K）
表 1 供试土沉香样品的来源、代号及数量
条带数
12
9
9
13
9
15
13
14
11
序列（5→3）
GAGAGAGAGAGAGAGAT
GAGAGAGAGAGAGAGAC
CACACACACACACACAA
CACACACACACACACAG
ACACACACACACACACT
ACACACACACACACACG
TGTGTGTGTGTGTGTGG
GAGAGAGAGAGAGAGAYC
GAGAGAGAGAGAGAGAYG
引物编号
810
811
817
818
825
827
830
841
842
表 2 ISSR 扩增反应的引物及扩增结果
注：Y=（C，T）。
以来，莞香作为岭南地区向朝廷进献的珍贵贡品，历时
千年而不衰，在岭南地区的社会经济、商业贸易、手工
业制作以及经济作物的种植与栽培等方面发挥了积极
的促进作用； 另一方面， 莞香作为香山文化的物质载
体，在香山文化的形成、发展与传播过程中形成了自己
独特的物质文化特性， 深刻地体现出香山文化具有历
史性与传承性的文化特质[3-4]。
遗传多样性的本质是生物体在遗传物质上的变
异，决定着物种或居群进化潜力和适应环境的能力，对
它们进行研究， 有助于为物种的保护和利用制订正确
的策略。 目前， 有关土沉香遗传多样性的研究已有报
道[5-11]。赵翾等[5]报道了广东、广西、海南和云南等省份 9
个居群 174 个样品的表型多样性分析结果， 揭示了土
沉香不同的表型性状变异大， 并以东莞植物园的栽培
居群的形态性状变异最大。 土沉香分布广泛，叶型大小
存在较大差异，在生产上常被划分为大叶型和小叶型。
但对在大小叶型上存在差异的个体是否在基因多样性
上也有明显差异的问题尚未有研究报道。 基于以上问
题，本研究以广东东莞大岭山和电白沉香山栽培居群、
广东清溪和广西玉林自然居群为主要研究对象， 运用
ISSR分子标记技术分析了这些居群的遗传多样性及不
同大小叶型的遗传分化， 探讨这些群体间的亲缘关系
及大小叶类型之间的遗传差异， 拟为土沉香野生遗传
资源的有效保护和合理利用提供理论依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
分别在广东电白、 东莞和广西收集土沉香 4 个居
群 221 份样品 （表 1）。 根据其叶片形态及生产实践经
验，将土沉香划分为大叶类群（叶片通常较大，圆形或
阔楔形，叶基较宽，叶顶部突尖）和小叶类群（叶片较
小，叶基为窄楔形，叶顶部渐尖）。 其中，广东电白土沉
香栽培居群（D），其种源主要来自海南，样品共 124 份
〔电白一代 A 胸径>10 cm，种植约 10 年，包括大叶类群
（AL）和小叶类群（AS）；电白二代 B 胸径<5cm，为父代
的种子苗，种植约 5 年），包括大叶类群（BL）和小叶类
群（BS）〕；东莞清溪自然居群（QX）样品 47 份〔包括大
叶类群（QXL）和小叶类群（QXS）〕；东莞大岭山栽培居
群（DLS）样品 40 份〔包括大叶类群（DLSL）和小叶类群
（DLSS）〕；广西玉林自然居群（K）样品 10份。
1.2 DNA提取和 ISSR分析
本研究基因组 DNA 的提取方法采用赵翾等 [6]改良
的 CTAB 法 。 ISSR 引物根据加拿大哥伦比亚大学
（University of British Columbia，UBC） 公布的 100 个引
物序列设计， 由上海生工公司合成。 通过预实验，从
100 个引物中筛选出条带清晰、 重复性好的 9 条引物
（表 2） 用于 ISSR 扩增反应。 扩增程序为：94℃预变性
5 min；94℃变性 1 min、52℃复性 1 min、72℃延伸 2
min，36 个循环；72℃延伸 10 min；4℃保存。PCR 反应在
PTC-100（MJ Research）PCR 仪上进行。
1.3 数据分析
对 ISSR 电泳凝胶图进行人工读带，同一引物扩增
产物迁移率一致的条带被认为具有同源性， 相同迁移
154
位上扩增阳性记为 1、扩增阴性记为 0，建立表型数据
矩阵。 采用 POPGENE 32[12]软件对其进行处理，假定居
群在这些标记位点处于 Hardy-Weinberg 平衡状态，计
算出土沉香各居群的多态性位点数和多态位点百分率
（PPB%）、等位基因数（Na）、有效等位基因数（Ne）、Nei’s
基因多样性指数（H）、Shannon 信息指数（I）、遗传分化
系数（Gst）、基因流（Nm）、居群内遗传变异（Hs）和总的
遗传变异 （Ht）。 采用 Nei’s （1975） 遗传距离， 通过
NTSYSpc 2.10e 软件对 4 个居群进行非加权算术平均
法聚类 (unweighted pair group with arithmetic average,
UPGMA)[13]。
2 结果与分析
2.1 广东电白及东莞土沉香居群的叶形态变异分析
比较研究了广东省 3 个居群大小叶类群的叶片
长度、宽度及长宽比。 从表 3 可见，电白一代与子代的
大叶类群与小叶类群之间的叶片长、宽及长宽比没有
明显的界限。T 检验结果表明，电白一代大小叶类群的
叶长、叶宽差异不显著（P=0.992 和 P=0.212），但长宽
比差异极显著（P=0.000）；电白二代大小叶类群的叶
长、叶宽差异极显著 （P=0.000），但长宽比差异不显
著 （P=0.392）；电白一代大叶类群与子代大叶类群的
叶长、长宽比差异极显著（P=0.001 和 P=0.003），但叶
宽差异不显著（P=0.445）；电白一代小叶类群与子代小
叶类群的叶长、叶宽、长宽比差异均不显著（P=0.693、
P=0.591 和 P=1.000）。由此可见，电白二代类群的大小
叶变异略大于电白一代类群；电白二代的大小叶分化
更加明显，表现为电白二代的大叶类群的平均长度及
平均宽度均值均比电白一代大叶类群的数值大，小叶
类群的相应数据比电白一代的小，但从叶的长宽比值
来看，电白居群的各类群之间较为接近，差异不显著
（表 3）。
测量个体数
30
30
30
30
长宽比
1.94±0.18
2.23±0.25
2.13±0.17
2.23±0.20
宽度（cm）
4.19±0.64
3.80±0.50
4.57±0.737
3.60±0.27
长度（cm）
8.12±1.41
8.39±0.92
9.65±1.25
8.02±0.69
代号
AL
AS
BL
BS
类群
电白一代大叶类群
电白一代小叶类群
电白二代大叶类群
电白二代小叶类群
表 3 电白居群两代类群土沉香叶形态特征
测量个体数
60
60
30
31
30
31
长宽比
2.18±0.19
2.23±0.23
2.24±0.26
2.76±0.38
2.37±0.17
2.53±0.37
宽度（cm）
4.09±0.73
3.70±0.41
3.40±0.38
2.94±0.47
3.57±0.37
2.30±0.46
长度（cm）
8.84±1.30
8.20±0.83
7.58±0.96
7.97±0.69
8.42±0.83
7.46±0.62
代号
DBL
DBS
QXL
QXS
DLSL
DLSS
类群
电白栽培居群大叶类群
电白栽培居群小叶类群
清溪自然居群大叶类群
清溪自然居群小叶类群
大岭山栽培居群大叶类群
大岭山栽培居群小叶类群
表 4 电白居群、清溪居群和大岭山居群土沉香叶形态特征
从表 4 可见，从居群水平上比较，电白大叶类群
与小叶类群的叶长、 宽、 长宽比差异均极显著 （P=
0.003、P=0.000、P=0.000）；大岭山大叶类群与小叶类
群的叶长 、宽差异极显著 （P=0.000、P=0.000），但长
宽比差异不显著（P=0.370）；清溪大叶类群与小叶类
群叶宽和长宽比差异极显著（P=0.002、P=0.000），但
叶长差异不显著（P=0.689）。 栽培居群相较于自然居
群大小叶形态变异会更加明显。 无论是电白居群还
是大岭山居群， 其大小叶分化程度均大于清溪自然
居群。
2.2 土沉香的遗传多样性分析
从 100 条 ISSR 引物中筛选出扩增条带较多、条带
清晰的 9 个引物，对供试材料进行 DNA 扩增。 在物种
水平上，通过 POPGENE 32 软件分析表明，共获得 105
条清晰可辨的位点， 平均每条引物扩增出 11.7 个位
点 ， 其中多态性位点为 104 条 ， 多态位点百分率
（PPB%）为 99.05%。 等位基因数（Na）为 1.9905，有效
等位基因数（Ne）为 1.5854，Nei’s 基因多样性指数（H）
为 0.3390，Shannon 信息指数 （I）为 0.5054，表明土沉
香种内存在较丰富的遗传多样性 。 在居群水平上 ，
PPB% 为 68.81% ，Na 为 1.6881，H 为 0.2500，I 为
0.3697（表 5）。 各个居群的遗传多样性水平由高到低
依次为广东电白居群>东莞大岭山居群>东莞清溪居
群>广西自然居群。
155
I0.5054
0.1697
0.4677
0.3358
0.3697
0.5054
H
0.3384
0.1165
0.3167
0.2283
0.2500
0.3390
Ne
1.5785
1.2092
1.5528
1.4072
1.4369
1.5854
Na
1.9714
1.2952
1.8476
1.6381
1.6881
1.9905
PPB（%）
97.14
29.52
84.76
63.81
68.81
99.05
个体数
124
10
40
47
55.3
221
居群
电白居群
广西居群
大岭山居群
清溪居群
平均
物种水平
表 5 土沉香 4 个居群的遗传多样性
清溪居群
0.9108
0.7645
0.9162
大岭山居群
0.9487
0.8222
0.0875
广西居群
0.8989
0.1958
0.2686
电白居群
0.1066
0.0526
0.0934
居群
电白居群
广西居群
大岭山居群
清溪居群
表 6 4 个土沉香居群的遗传相似性系数（对角线上方）
和遗传距离（对角线下方）
电白一代
大叶类群
0.8354
0.7765
0.7815
电白一代
小叶类群
0.7673
0.9198
0.2465
电白二代
小叶类群
0.7603
0.0836
0.2529
电白二代
大叶类群
0.2741
0.2648
0.1798
类群
电白二代大叶类群
电白二代小叶类群
电白一代小叶类群
电白一代大叶类群
表 7 电白居群 4 个类群的遗传相似性系数（对角线上方）
和遗传距离（对角线下方）
电白居群
广西居群
大岭山居群
清溪居群
0．05 0．09 0．12 0．16 0．19
遗传距离
图 1 4 个土沉香居群基于 Neis 遗传距离的 UPGMA 聚类结果
电白二代大叶
电白二代大叶
电白一代小叶
电白一代小叶
0．08 0．13 0．17 0．22 0．26
遗传距离
图 2 土沉香电白居群 4 类群基于 Neis[14]
遗传距离的 UPGMA 聚类结果
2.3 土沉香的居群结构和遗传分化分析
利 用 POPGENE 32 分 析 软 件 ， 假 设 Hardy -
Weinberg 遗传平衡，计算不同居群间的遗传分化水平。
结果表明 ，4 个居群总的遗传变异 （Ht）为 0.3236±
0.0259，居群内的遗传变异（Hs）为 0.2500±0.0175，居群
间的遗传分化系数（Gst）为 0.2274，即在土沉香总的遗
传变异中， 居群间变异为 22.74%，77.26%的遗传变异
存在于居群内的个体之间。 居群间基因流 （Nm）为
1.6983。这些结果反映了土沉香各居群内存在丰富的遗
传变异，居群间存在一定的遗传分化，居群间有较高的
基因交流。
2.4 遗传距离及聚类分析
利用 POPGENE 32 软件进行分析可知， 土沉香 4
个居群之间的遗传相似性系数在 0.7645~0.9487 之间，
平均遗传相似性系数为 0.8769； 遗传距离在 0.0526~
0.2686 之间（表 6），其中电白居群和大岭山居群的遗传
距离最小，而广西居群和清溪居群的遗传距离最大。
聚类分析结果（图 1）显示，电白居群和大岭山居群
首先聚类，然后与清溪居群聚类，而广西居群与其余 3
个居群明显分离，显示出较大的遗传分化。
利用 POPGENE 32 软件对电白居群 4 个类群进行
分析可知， 电白居群的各个类群之间遗传相似性系数
在 0.7603 ~0.9198 之间 ， 平均遗传相似性系数为
0.8068；遗传距离在 0.0836~0.2741 之间（表 7），其中电
白一代小叶类群和电白二代小叶类群的遗传距离最
小， 而电白二代小叶类群和电白二代大叶类群的遗传
距离最大。
聚类结果（图 2）显示，电白一代小叶类群和电白二
代小叶类群首先聚为一支， 电白一代大叶类群和电白
二代大叶类群聚为一支， 然后这两分支在遗传距离
0.18 处相聚。 总的来说，电白大叶类群和小叶类群叶显
示出了一定的遗传差异。 但小叶类群间分化较小，遗传
距离小；大叶类群间分化较大，遗传距离较大。
3 讨论
3.1 土沉香叶形态变异与遗传多样性之间的关系
赵翾等 [5]揭示了土沉香叶片的长、宽和长宽比各
性状在不同居群间和居群内均存在广泛的变异性 ，
居群内的变异是其表型变异的主要部分， 居群内的
多样性大于居群间。 本研究结果表明，虽然土沉香在
156
叶片大小和形态上存在较明显的差异， 但其差异均
未达到统计学上的显著性； 从电白基地土沉香父代
与子代不同大小叶类群的遗传多样性来看， 随着世
代的增长，大小叶的分化日趋明显，且以大叶型的分
化更显著。 反映了土沉香居群内丰富的遗传多样性，
其居群的大小叶类群的分化是其较高的遗传分化的
主要表型之一。
3.2 土沉香的遗传多样性
研究表明 , 种源不清的人工迁地保护种群 , 其遗
传多样性水平和适应潜力低于自然种群 [15-17]。 因此，
植物迁地保护种群的遗传多样性评价日益受到重
视 [18-19]。 印度黄檀 [15]、水松 [20]、观光木 [21]等多个自然居
群和人工居群遗传多样性的比较研究显示， 人工迁
地保护种群遗传多样性及种群遗传分化要比自然种
群低。 近年来有关土沉香遗传多样性的研究已见报
道 [7,10]，从研究材料来看，多为栽培居群。 本研究和贾
文杰等 [10]的研究结果虽然不尽相同 ，但整体结果均
较一致， 揭示了土沉香居群在物种水平上具有较高
的遗传多样性， 我国华南地区与西南地区的居群存
在较明显的分化 [7,10]。 与栽培居群相比，自然居群的
遗传多样性较低。 在土沉香 (本研究 )、海南木莲 [22]以
及巴西松 [19]等研究中 ，人工栽培居群的遗传多样性
并不比自然居群的低， 这几个树种的大多数人工种
群遗传多样性没有降低。 这可能是因为这些树种人
工林种植面积大 、用种量多 ，在种源方面不存在“奠
基者”效应 [21]。
研究表明，异交和种子易传播扩散的物种，其遗传
多样性较高[23-24]。 本研究和贾文杰等[10]的研究结果均表
明，白木香物种水平的遗传多样性相对较高，居群水平
相对较低，这是其自身生物学特性及人为、自然等多方
面因素综合作用的结果。
基于 ISSR的 UPGMA聚类分析结果表明， 在电白
两代居群中，大叶类群与小叶类群存在明显的分化，且
大叶类群间的分化大于小叶类群， 但形态学性状的差
异尚未达到统计学上的显著性。 因此，其叶片大小形态
尚不能作为划分土沉香种下单位的依据。
3.3 东莞土沉香居群的遗传结构及其与邻近地区居群
的亲缘关系
本研究揭示了 77.26%的土沉香遗传变异存在于居
群内，与 Nybom[25]基于 ISSR 标记研究所得出的植物居
群平均遗传分化(Gst=0.34±0.08)相比，东莞与华南邻近
地区土沉香居群间的遗传分化(Gst=0.2274)低于这个水
平。 本研究认为造成东莞与华南邻近地区土沉香目前
遗传分化水平的原因除了与其生物学、 生态学特性及
生境条件有关外， 还可能与近世纪来人类破坏活动有
关。
本研究所涉及的 4 个土沉香居群间的遗传一致
度变化范围在 0.7645~0.9487 之间 ，其中 ，广东电白
居群和东莞大岭山居群的遗传一致度最高 、为
0.9487，表明广东电白居群和东莞大岭山居群可能来
自相同的种源；东莞清溪居群和东莞大岭山栽培居群
其遗传一致度为 0.9162，表明它们的亲缘关系也非常
密切，东莞大岭山居群的部分个体可能来源于清溪居
群。 东莞大岭山居群小叶类群与电白居群父代类群
遗传相似性较高，而大岭山大叶类群与清溪居群的遗
传相似性较高，即可推出大岭山居群部分个体引种于
清溪自然居群，部分个体与电白居群来源相同，即源
于海南。 东莞清溪居群和广西居群的遗传一致度最
低、为 0.7645，遗传距离较大 ，这与它们的地理分布
相吻合。
参考文献：
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京:科学出版社,1992.
[2] 于永福 .中国野生植物保护工作的里程碑——国家重点保
护野生植物名录(第 1 批)[J].植物杂志,1999,(5):3-11.
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