全 文 ：厚壳桂种群在不同群落中的分子生态研究*
王峥峰
张军丽
王伯荪
李鸣光* *
(中山大学生命科学院, 广州 510275)
摘要
使用 AFLP( Amplified fragment length polymorphism)方法对南亚热带演替顶级种厚壳桂在 2 个不同群
落,常绿阔叶林和针阔混交林中的遗传分化进行了研究,结果表明,种群的大部分遗传变异 ( 89. 55% )是由于个
体与个体之间的差异造成的, 有 10. 45%的遗传变异是由于群落的不同造成的,其显著性检测为极显著. 这种结
果是由于群落的微环境不同和种群生物学特性造成的.
关键词
厚壳桂
AFLP
遗传分化
群落
种群
Molecular ecology of Cryptocarya chinensis populations in different communities. WANG Zhengfeng , ZHANG Jun

li, WANG Bosun and L I M ingguang ( School of Lif e Science, Zhongshan Univer sity , Guangzhou 510275) .
Chin .
J . A pp l. Ecol . , 2000, 11( 3) : 342~ 344.
The amplified fragment length polymorphism ( AFLP) method w as used to analyze two populations of Cryp tocar ya
chinensis, the succession climax species in low er subtropical broadleaved forest, The across two communities of ev er

green broadleaved fo rest and mixed conifer ous
broadleaved for est . The analysis of molecular var iance ( AMOVA) indi

cated that the genetic variat ion was mostly due to the difference w ithin individuals of the population ( 89. 55% ) , with
high significant g enet ic var iat ion ( 10. 45%) due to the different communit ies. The microenvironment of different
communities and populat ion biological character istics resulted in the genetic divergence.
Key words
Cryp tocar ya chinensis, AFLP, Genetic v ar iation, Community , Population.


* 国家自然科学基金重大项目( 39899370)、国家自然科学基金资助
项目( 39671036)、国家博士点基金资助项目( 98055808 )和中国科学院鹤
山丘陵综合开放实验站基金资助项目.


* * 通讯联系人.


1999- 09- 27收稿, 2000- 02- 18接受.
1
引

言
在22!~ 24!N 之间的地区,由于受赤道气团和热
带气团的影响,形成著名的荒漠区, 例如撒哈拉沙漠、
阿拉伯沙漠等. 而在我国由于受太平洋季风控制, 终年
湿度很大,雨量充沛,发育出独一无二的的南亚热带常
绿阔叶林[ 2, 6] .这一林型在鼎湖山有 400多年的林龄,
是鼎湖山自然林中最大的群落, 也是地带性演替顶级
群落[ 10] .其主要优势种有厚壳桂、黄果厚壳桂等.厚壳
桂,中生性植物, 是南亚热带演替顶级种. 除了在常绿
阔叶林中作为优势种群出现外, 在群落演替中期的针
阔混交林中也有很多. 对厚壳桂种群和群落已有较多
研究[ 2, 6, 9, 10, 13, 14] ,但未见其分子生态方面的报道.
当前随着分子生物学的不断发展完善, 为生态学提供
了新的技术与手段, 如 RAPD 技术[ 11, 因此本文拟在
前人研究的基础上应用分子生物学手段研究不同群落
中厚壳桂种群, 以进一步了解环境对其生长的影响.
2
研究地自然概况与研究方法
21
研究地自然概况
鼎湖山位于 112!30∀39#~ 112!33∀41# E, 23!09∀21# ~ 23!11∀
30#N,年降雨量 1956mm, 年均温 20. 9∃ , 最冷月和最热月的平
均温度分别为 12∃ 和 28 ∃ .土壤由泥盆纪厚层变质砂岩、砂页
岩发育形成,主要土壤类型有赤红壤、红壤等[ 6] .
采样点包括常绿阔叶林和针阔混交林. 常绿阔叶林是鼎湖
山地带性演替顶级群落, 组成以华南植物区系为主, 并有较多
的热带区系成分. 乔木层主要种类有锥栗 ( Castanop sis chinen

sis )、荷木( Schima sup er ba)、厚壳桂、黄果厚壳桂 ( Crypotocarya
concinna)、红车 ( Sy zygium r ehder ianum )、云南银柴 ( A por osa
yunnanensis )等.采样的针阔混交林已经比较郁闭, 马尾松 ( Pi

nus massoniana)只在上层乔木占优势,阔叶树种已大量出现. 除
荷木、锥栗、红皮紫陵( Craibiodendron kwangtungense)等阳性树
种外,还有较多的耐荫树种, 如厚壳桂、黄果厚壳桂、红车等.
22
研究方法
221 样品采集
叶样(自然更新种)采集于 1999年 5 月, 地点
位于广东省肇庆市鼎湖山,两个采样点分别代表两个不同群落
(表 1) , 相距 600m.
表 1
样品采集点
Table 1 Location of collecting Cryptocarya chinensis l eaves
群落类型
Community
type
位
置
Locat ion
海
拔
Elevat ion
( m)
面
积
Area
( m2)
采样数目
No. of
sample
针阔混交林
M ixed coniferous

broadleaved forest
111!32∀55#E
23!10∀35#N 150 3000 20
常绿阔叶林
E vergreen broad

leaved forest
111!32∀50#E
23!10∀45#N 300 3000 20
222 样品处理
取新鲜树叶 1g ,采用 CTAB 法提取 DNA [ 4] ,
应 用 生 态 学 报
2000 年 6 月
第 11 卷
第 3 期
































CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, Jun. 2000, 11( 3)%342~ 344
用电泳法测其含量. AFLP 方法参照[ 12] , 2 个 EcoR 引物和 2 个
Mse 引物分别是:
EcoR1: 5∀
GACTGCGTACCAAT TC
AGG
3∀
EcoR2: 5∀
GACTGCGTACCAAT TC
ACT
3∀
Mse1: 5∀
GATGAGTCCTGAGTAA
CAG
3∀
Mse2: 5∀
GATGAGTCCTGAGTAA
CTC
3∀
PCR 反应: 94∃ 变性 5min, 之后 94∃ 变性 30s, 65 ∃ 复性
30s, 72 ∃ 延伸 60s. 每次降低复性温度 1∃ , 反应 10 个循环, 固
定于 56 ∃ 反应24 个循环. 72∃ 延伸 5min. PCR 产物用 5%变性
聚丙稀酰胺进行电泳,电泳结束后使用银染显色[ 8] .
223 数据处理
把上述电泳产物所得的各带进行 1/ 0 标记,
采用 AMOVA ( the analysis of molecular var iance AMOVA
1. 55)
[ 5]分析软件进行数据分析. 它首先计算了两两基因型
( genot ype)之间的相异距离 ,如本文采用欧氏距离平方, 再把这
些数据排列成一个 N & N 维的下三角距阵( N 是基因型的数
目) ,再计算距阵中所有数的总方差 SSD( Sum of Squared Devia

tion)和均方差 MSD( Mean Squared Deviation) .由于种群个体采
集地点不同,可把总方差分为不同的等级( hier ar chical) , 如不同
地区、不同群落、不同土壤类型等, 本文是不同群落. 不同等级
计算各自的方差、均方差和各自的期望值( expectation) . 通过均
方差和期望值的 F
统计( F
statistics)方法, 得出不同等级的变
异成分( variance components)大小. 全部数据可以通过 AMOVA
软件很快计算出.
种群之间的分化可以用分化指数 Fs t来表示.它通过等位
基因频率计算得到,但它需要种群已经达到Hardy
Weinberg平衡
时才有意义[ 7] .由于AFLP 是显性标记, 不能提供这一信息,我们
采用 AMOVA 分析软件计算 Fst的相似数 Phist(
st)来代替.
3
结果与分析
31
AFLP 扩增结果和平均非偏差杂合度
31. 1 AFLP 扩增结果
4对引物分别扩增出 23、30、
42和 31条 AFLP 带(表 2) .图 1是 EcoR 2
Mse2引物
对扩增结果.
图 1
EcoR 2
Mse2引物对的部分扩增结果
Fig. 1 Results of port ion of ampl if icat ion using primer combination EcoR 2

Mse2.
∋ .常绿阔叶林个体 Individuals in evergreen broad
leaved forest ; ( .针阔
混交林个体 Individuals in coniferous
broadleaved mixed forest ;箭头显示
的是部分多态性带 Arrow show ed some of polymorphic bands.
表 2
4对引物扩增结果
Table 2 Results of amplification from four primers
引物对
AFLP primer
combination
所有带
T otal
bands
单态带
Monomorphic
bands
多态带
Polymorphic
bands
多态带百分率
Polymorph ic
bands( % )
种
群
Populat ion
平均非偏差杂合度
U nbiased mean ( ) SE)
h eterogeneity
EcoR 1
Mse1 23 11 12 52. 2% 针阔混交林种群 0. 276( ) 0. 064)
常绿阔叶林种群 0. 259( ) 0. 064)
平
均 0. 267( ) 0. 064)
EcoR 1
Mse2 30 11 19 63. 3% 针阔混交林种群 0. 303( ) 0. 061)
常绿阔叶林种群 0. 288( ) 0. 056)
平
均 0. 296( ) 0. 059)
EcoR 2
Mse1 42 5 37 88. 1% 针阔混交林种群 0. 306( ) 0. 058)
常绿阔叶林种群 0. 352( ) 0. 057)
平
均 0. 329( ) 0. 058)
EcoR 2
Mse2 31 13 18 58. 1% 针阔混交林种群 0. 228( ) 0. 065)
常绿阔叶林种群 0. 211( ) 0. 056)
平
均 0. 220( ) 0. 061)


从表2可以看出, 4个引物对所扩增的多态带十
分丰富,最多的是 EcoR 2
Mse1引物对所得多态性带
为 88. 1%,最低是 EcoR 1
Mse1, 52. 2%.
31. 2
平均非偏差杂合度
这些引物对扩增所得的
平均非偏差杂合度也较高(表 2) ,这一杂合度代表了
种群的遗传变异程度, 从表 2可以看出厚壳桂在两个
群落中的遗传变异较大. 这一变异也可以代表遗传的
一种多样性程度,表明厚壳桂有较大的遗传多样性,并
且在两个群落中相差不多.
32
种群遗传分化及其与微环境的关系
32. 1种群遗传分化
表 3 是 AMOVA的分析结果,
从表 3可以看出厚壳桂种群有 10. 45%的遗传变异发
生在群落间, 显著性检测表明这种分化很显著,
89. 55%的遗传变异发生在群落内. 由于在用 AMOVA
软件分析前所划分的不同等级是不同的群落,就是说
89. 55%的遗传变异是由于个体与个体之间的差异造
成的, 而有 10. 45%的遗传变异是由于群落的不同造
成的.



st相当于分化指数, Wright ( 1978)认为分化指数
介于 0~ 0. 05之间说明分化很弱, 0. 05~ 0. 15 之间中
等分化, 0. 15~ 0. 25之间分化大, 大于 0. 25表明分化
极大[ 1] .本项研究结果为0. 105, 说明种群之间有中等
3433 期












王峥峰等:厚壳桂种群在不同群落中的分子生态研究









表 3
对厚壳桂 40个样品的 AMOVA分析
Table 3 Analysis of molecular variance ( AMOVA) for 40 individuals of Cryptocarya chinensis
变异来源
S ource of
variation
自由度
d. f .
方差
SSD
均方差
MSE
变异成分
Variance component
变异百分率
Percentage of
total variance( % )
Phist
(
st) 显著度检测
*
p
value
群落间 Among community 1 34. 340 34. 340 1. 474 10. 45 0. 105 < 0. 001
群落内 Within commun ity 38 479. 75 12. 625 12. 625 89. 55 ∗
* 对 AFLP 扩增产物带进行 1000次随机模拟重复所得的显著性检测.
的遗传分化.
32. 2种群分布状况
鼎湖山大体上包括了 3种主要
的群落类型:针叶林、针阔混交林、常绿阔叶林.这 3个
群落同时代表了鼎湖山森林演替的 3个阶段.针叶林
是演替初期群落,之后被中期演替群落针阔混交林代
替,之后又发展为顶级群落常绿阔叶林.厚壳桂作为中
生性演替顶级种,在演替早期群落(针叶林)并没有出
现;在演替中期(针阔混交林) ,群落形成较大的郁闭度
时,厚壳桂可以大量繁殖, 形成密集分布, 种群多度很
大;在演替晚期(常绿阔叶林) ,由于群落形成了完善的
结构, 厚壳桂生长条件得到完全满足, 形成了优势种
群,多度很大,但由于生态位被逐渐占用, 使得厚壳桂
种群自疏而形成弱的集群分布. 两个群落相距只有
600m, 却发现厚壳桂中等的遗传分化, 即不同群落造
成种群 10. 45%的遗传变异,这是什么原因造成的呢?
32. 3微环境的作用
邓仕坚[ 3]发现不同群落下的土
壤有不同的理化性质;王伯荪等[ 13]对鼎湖山几个不同
的生境:旷地、马尾松群落、拟桫椤( Cyathea podophyl

la ) 群落、黄果厚 壳桂群 落和鱼尾 葵 ( Caryota
ochlandr a)群落时发现, 几个生境虽然处在同一大环
境下,但是由于群落物种多少、物种组成的不同形成这
几个生境明显的不同微环境, 如光照、热、温度、大气湿
度、土温等.其进一步研究表明在不同的森林群落内,
由于森林群落的组成和结构等方面的不同, 形成了截
然不同的小气候条件.这种截然不同的小气候,对于不
同群落就有极其不同的生态效应, 如锥栗和荷木在马
尾松群落和黄果厚壳桂群落中就有明显不同的叶形态
特征[ 14] .对照我们的结果,虽然没有观测厚壳桂在不
同群落中的形态分化, 但厚壳桂在群落层次上中等的
遗传分化表明不同群落对物种的影响可体现在分子水
平上. 同时厚壳桂作为樟科植物, 其种子多散落母树
旁,在一定程度上限制了种子的基因流,增加了种群遗
传分化.
4
结

论
41
AFLP 方法提供了分子调查手段,其丰富的多样
性可用于研究群体的遗传变异、分化,更好地了解环境
对生物的影响.
42
实验中的 2个采样点相距 600m, 并且采样严格
控制在群落内, 随机采样, 避免了群落边缘和林窗效
应,因此厚壳桂种群在两个群落中的遗传差异不会是
地理距离造成的,而是群落的微环境不同和种群生物
学特性造成的.
参考文献
1
Buso GSC, Rangel PH & Ferreira ME. 1998. Analysis of genetic
variabilit y of south American w ild rice population ( Oryz a glumaepat

ula ) w ith isozymes and RAPD markers. Mole E col , 7: 107~ 117
2
Chang H
T (张宏达) , Wang B
S (王伯荪) , Zhang C
C(张超常) et al .
1955. The plant communit ies of Tingwu Mountain, Kw angtung. J
Sunyat sen Univ (中山大学学报) , 3: 159~ 225 ( in Chinese)
3
Deng S
J(邓仕坚) , Zhang J
W(张家武) , Chen C
Y(陈楚莹) et al .
1994. Ef fect of pure and mixed stands on soil physical and chemical
properties. Chin J Appl Ecol (应用生态学报 ) , 5( 2) : 126~ 132 ( in
Chinese)
4
Doyle JJ, Doyle JL . 1987. A rapid DNA isolat ion procedure for small
quant ities of fresh leaf material. Phytochem Bul l , 19: 11~ 15
5
Excof fier L, Smouse PE, Quat t ro JM . 1992. Analysis of molecular
varian ce inferred from met ric distances among DNA haplotypes: appli

cation to human mitochordrial DNA restrict ion data. Genet ics, 131:
479~ 491
6
Kong GH, Huang ZL, Zhang QM. 1997. T ype, st ructure, dynamics
and management of the low er subt ropical evergreen broad
leaved forest
in the Dinghushan Biosphere Reserve of China. T ropics , 6( 4) : 335~
350
7
Lynch M, M illigan BG. 1994. Analysis of populat ion genet ic struc

ture w ith RAPD markers. Mole Ecol , 3: 91~ 99
8
Mitchen LG, Bodenteich A, Merril CR. 1996. U se of silver staining
to detect nucleic acids. In: Harw ood AJ ed. Basic DNA and RNA pro

t ocols. New Jersey: Human Press. 97~ 103
9
Peng S
L(彭少麟 ) . 1984. Studies on dist ribut ion pat tern of popula

t ion in forest community. Ecol S ci (生态科学) , ( 1) : 10~ 15 ( in Chi

nese)
10
Peng S
L(彭少麟 ) . 1993. Fluctuation of forest community. Chin J
App l Ecol (应用生态学报) , 4( 2) : 120~ 125 ( in Chinese)
11
Peng Y
D(彭源东) , Zhang Z
Z(张忠泽 ) . 1998. RAPD study on ge

net ic diversity of Frankia . Chin J App l E col (应用生态学报) , 9( 1) :
59~ 63 ( in Chinese)
12
Vos P, H oger R, Bleeker M et al . 1995. AFLP: a new techn ique for
DNA fingerprinting. Nucl A cid Res , 23: 4407~ 4414
13
Wang B
S ( 王伯荪) , Huang C
C ( 黄庆昌) , Huang P
Y (黄培佑 ) .
1965. The microclimate in the subt ropical forest community of Dinghu
Shan, Kw angtung. J S unyatsen Univ (中山大学学报) , 3: 366~ 382
( in Chinese)
14
Wang B
S(王伯荪) , Huang Q
C( 黄庆昌) . 1965. The ecological ef

f ect of the microclimate in th e subt ropical forest community of Dinghu
Shan, Kw angtung. J S unyatsen Univ (中山大学学报) , 3: 517~ 525
( in Chinese)
作者简介
王峥峰,男, 27 岁,在读博士, 主要研究方向是植物
群落学、分子生态学. 已发表文章 11 篇.
344 应
用
生
态
学
报


















11卷