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收稿日期: 2015-04-26
基金项目: 山东省自然科学基金面上项目（ZR2010CM056）资助。
作者简介: 王爱兰，博士，讲师。E-mail：alww05@126.com 李维卫，讲师。E-mail：lwwal@163.com
安徽农业大学学报, 2015, 42(5): 792-796
Journal of Anhui Agricultural University
[DOI] 10.13610/j.cnki.1672-352x.20150825.013 网络出版时间：2015-8-25 10:00:35
[URL] http://www.cnki.net/kcms/detail/34.1162.S.20150825.1000.026.html
濒危药用植物珊瑚菜遗传多样性的 RAPD分析
王爱兰 1，李维卫 2，刘 笑 1
(1. 鲁东大学生命科学学院，烟台 264025；2. 鲁东大学学报编辑部，烟台 264025)
摘 要：采用 RAPD分子标记对全国 11个居群的 291个珊瑚菜样本进行了遗传多样性研究。结果显示，10个
引物共检测到 79条清晰的谱带，其中多样性条带 65条，多样性条带百分率（PPB）为 82.28%；POPGENE32分析
显示，其物种水平平均有效等位基因数（Ne）平均值为 2.12；Nei’s遗传多样性指数（h*）平均值为 0.35；Shannon
多样性指数（I*）平均值为 0.56；居群水平总的遗传多样性指数（Ht）为 0.51，其中 68.63%（Hs=0.35）的遗传分
化来自于居群内，31.37%的遗传分化来自于居群间（GST=0.31），居群间基因流（Nm）为 1.10。本研究表明野生珊
瑚菜具有较高的遗传多样性，且居群内变异大于居群间变异。由此推断珊瑚菜的濒危原因主要来源于野生生态环境
的破坏，应当加强种质资源的保护。
关键词：珊瑚菜；RAPD；遗传多样性；基因流
中图分类号：Q789 文献标识码：A 文章编号：1672352X (2015)05079205
Genetic diversity analysis of Glehnia littoralis populations，an endangered medicinal
plant, based on RAPD molecular markers
WANG Ailan1, LI Weiwei2, LIU Xiao1
(1. School of Life and Sciences, Ludong University, Yantai 264025; 2. Office of Journal of Ludong University, Yantai 264025)
Abstract: Glehnia littoralis, a medical plant species, is increasingly endangered in China. In order to develop
conservation strategies for this species, the genetic diversity of 291 G. littoralis samples of 11 populations was
assessed using molecular marker RAPD. The result revealed that the 10 selected RAPD primers generated a total
of 79 amplified bands, among which 65 bands were polymorphic and the percentage of polymorphic bands were
82.28%. Based on the popgene32 analysis, the effective number of alleles (Ne) was 2.12, Nei’s gene diversity (h*)
was 0.35, and Shannon’s information index (I*) was 0.56. At population level, Ht=0.51，Hs=0.35, the genetic
differentiation coefficient (GST) among populations was 0.31and the value of gene flow (Nm) was 1.10. Results
revealed that a high level of genetic variations occurred within and among populations. It was inferred that the
endangered status of this species is probably due to the destruction of habitats of the wild populations rather than a
loss of the genetic diversity.
Key words: Glehnia littoralis; RAPD; genetic diversity; gene flow
珊瑚菜(Glehnia littoralis Fr. Schmidt ex Miq. )
为伞形科 (Umbelliferae)珊瑚菜属 (Glehnia Fr.
Schmidt)的多年生草本植物，高 5～25 cm，其繁殖
方式为有性生殖，传粉媒介以虫媒和风媒（非自花
授粉）为主[1]。其根俗称北沙参，与人参、玄参、
丹参和党参并称为五参，是一种传统的中药材。北
沙参性微寒，味甘、微苦，归肺、胃经，具有养阴
清肺、益胃生津之功能, 用于治疗肺热烦咳、劳嗽
痰血、热病伤津口渴等症[2]。珊瑚菜的嫩茎叶均可
作为疏菜食用，也是人们日常生活中常用的蔬菜和
保健食品之一[3]。
珊瑚菜属仅有珊瑚菜一个种，原为海滩沙生植
物群落的建群种之一，主要分布在 2个区域：其一
是东亚珊瑚菜分布区，主要分布在东亚地区的中国、
韩国和日本 3个国家海岸线区域的沙滩；其二是北
美珊瑚菜分布区，主要分布在美国近海沙滩[4-6]。在
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我国主要分布在河北、辽宁、山东、江苏、浙江和
福建等地的海滨沙滩[7]。近年来，随着城市和港口
建设需要大量用沙，生长珊瑚菜的沙滩常被挖掘，
生境遭到破坏，影响繁殖生长；加上药农连年挖根，
野生资源逐渐减少，分布面积越来越窄，已经处于
濒临灭绝的境地，被列为中国珍稀濒危保护植物[8]，
又被称作植物界的“大熊猫”。
植物遗传多样性评估是研究濒危物种保护机制
的重要手段，但关于珊瑚菜种群遗传多样性的相关
研究却不多见，仅见利用等位酶标记和 SRAP分子
标记的相关研究报道，对其遗传结构及其保护方面
的研究还不够深入丰富、充分[9-11]。为了更好的为
珊瑚菜种质资源保护提供依据，本研究采用 RAPD
分子标记技术对全国 11 个野生珊瑚菜居群的遗传
变异进行分析，以期揭示其遗传多样性水平和遗传
结构，为有效保护珊瑚菜种质资源提供科学依据。
1 材料与方法
1.1 材料
本研究选取了中国境内 11 个珊瑚菜居群 291
个样本进行分析 (表 1)。所有样本均来自珊瑚菜的
野生居群。均为同一季节野外随机采集的珊瑚菜幼
嫩叶片，利用硅胶干燥保存，其中河北居群（Pop2）
约 33个样本为野生品种迁地保护居群，具体样本编
号与取样地点见表 1。
表 1 用于实验的珊瑚菜材料及其来源
Table 1 Profiles of sampling population
样本编号
Sample No.
采样地点
Sampling location
样品数/个
Sample size
纬度
Latitude
经度
Longitude
Pop1 山东海阳 Haiyang, Shandong 30 36°41′24″ 121°15′
Pop2 河北秦皇岛 Qinhuangdao,Hebei 33 39°37′12″ 119°18′
Pop3 辽宁长海 I Changhai I, Liaoning 32 39°10′12″ 122°19′12″
Pop4 辽宁长海 II Changhai II, Liaoning 32 39°15′36″ 122°40′12″
Pop5 辽宁长海 III Changhai III, Liaoning 14 39°16′25″ 122°38′47″
Pop6 辽宁瓦房店Wafangdian, Liaoning 32 39°41′24″ 121°31′48″
Pop7 辽宁庄河 Zhuanghe, Liaoning 32 39°31′12″ 122°57′35″
Pop8 辽宁鲅鱼圈 Bayuquan, Liaoning 5 40°12′36″ 122°4′12″
Pop9 辽宁兴城 Xingcheng, Liaoning 17 40°30′36″ 120°48′36″
Pop10 浙江舟山 Zhoushan, Zhejiang 32 29°52′48″ 122°24′36″
Pop11 山东日照 Rizhao, Shandong 32 35°26′24″ 119°34′48″
表 2 10条 RAPD引物序列及扩增结果
Table 2 10 RAPD primer sequences, No. of loci and No. of polymorphic loci
引物名称
Primer name
引物序列/5-3
Primer sequence
扩增带数/条
Band number of amplification
多态性带/条
Polymorphic bands
多态性百分率/%
Percent of polymorphism
S83 GAGCCCTCCA 10 9 90.00
S84 AGCGTGTCTG 10 8 80.00
S85 CTGAGACGGA 9 7 77.78
S87 GAACCTGCGG 7 5 71.43
S89 CTGACGTCAC 8 7 87.50
S92 CAGCTCACGA 7 6 85.71
S94 GGATGAGACC 10 9 90.00
S95 ACTGGGACTC 6 5 83.33
S96 AGCGTCCTCC 6 4 66.67
S98 GGCTCATGTG 6 5 83.33
Total -- 79 65 82.28
1.2 DNA提取及扩增
本实验采用改进的CTAB法[12]提取珊瑚菜基因
组 DNA。采用分光光度计分析 DNA样品的浓度和
质量，将浓度比较大的 DNA调整至 20 ng·μL-1，放
－20℃冰箱备用。
对 30条 10碱基引物进行筛选，选取 10条多态
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性水平高、重现性好的引物用于群体的扩增, 引物
序列见表 2。
反应条件：反应体系为 25 μL，其中含 17.25 μL
无菌双蒸水，2.5 μL 10× Taq Buffer，2 μL 10 mol·L-1
dNTP，2 μL 5 μmol·L-1引物，1U Taq酶，1 μL模版
DNA。反应程序为 94℃预变性 3 min，然后进行 40
个循环：94℃变性 1min，37℃复性 30 s，72℃延伸
1.5 min；72℃延伸 8 min｡ PCR产物采用 1.5%的琼
脂糖凝胶电泳检测，用紫外成像系统拍照并进行观
察。
1.3 数据分析
按照清晰易辨、重复、稳定的原则对扩增条带
进行统计，同一位置有条带的记为“1”、没有条带的
记为 “0”，以此形成 0,1 二元数据矩阵。用
POPGENE32 软件分析计算多样性条带百分率
（PPB）、Shannon多样性指数(I*)[13]､Nei’s多样性指
数(h*)[14]、遗传分化系数(Gst)、基因流（Nm）等[15]；
采用 NTSYS 软件，基于遗传距离，采用 UPGMA
方法对居群进行聚类分析；采用 TFPGA 软件进行
了Mantel检测，确定其地理距离与遗传距离的相关
性。
2 结果与分析
2.1 遗传变异分析
凝胶电泳检测结果显示，10 个引物共产生 79
个条带，其中多态性条带65个，所占比例为82.28%，
即平均每个引物具有 7.9 个位点，平均多态性位点
为 6.5个（表 2）。引物 S83, S84 和 S94产生条带最
多，分别为 10个，引物 S95, S96 和 S98产生的条
带最少，分别为 6个。
表 3 珊瑚菜居群遗传多样性指数
Table 3 Genetic diversity of each population of Glehnia littoralis
种群 Population Na* Ne* h* I*
Pop1 2.60 2.04 0.49 0.78
Pop2 2.60 1.76 0.39 0.67
Pop3 2.29 1.67 0.37 0.59
Pop4 1.62 1.17 0.13 0.22
Pop5 1.43 1.31 0.17 0.25
Pop6 1.52 1.34 0.19 0.28
Pop7 2.50 1.76 0.41 0.66
Pop8 2.33 1.99 0.48 0.74
Pop9 2.43 2.07 0.50 0.77
Pop10 2.14 1.62 0.30 0.49
Pop11 2.62 1.91 0.42 0.70
Na* = 观测等位基因数 observed allelic gene number; Ne* =有效等位基因数[Kimura and Crow (1964)] effective allelic gene num-
ber; h* =内氏(1973) 基因多样性指数 genetic diversity index; I* = 香农信息指数 [Lewontin (1972)] Shannon’s information index.
表 4 遗传一致度（对角线上方）和遗传距离（对角线下方）
Table 4 Neis genetic identity (above diagonal) and genetic distance (below diagonal)
编号 No. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
Pop1 * 0.89 0.75 0.56 0.62 0.59 0.85 0.86 0.80 0.76 0.82
Pop2 0.11 * 0.63 0.39 0.41 0.46 0.82 0.80 0.79 0.72 0.85
Pop3 0.29 0.47 * 0.92 0.92 0.91 0.83 0.82 0.73 0.76 0.73
Pop4 0.57 0.94 0.09 * 0.94 0.94 0.70 0.68 0.61 0.67 0.52
Pop5 0.47 0.90 0.08 0.07 * 0.90 0.71 0.69 0.60 0.71 0.51
Pop6 0.52 0.79 0.09 0.06 0.10 * 0.76 0.68 0.60 0.71 0.55
Pop7 0.16 0.20 0.19 0.36 0.35 0.28 * 0.89 0.84 0.91 0.87
Pop8 0.15 0.22 0.19 0.39 0.37 0.38 0.12 * 0.93 0.75 0.86
Pop9 0.22 0.24 0.31 0.50 0.52 0.52 0.17 0.07 * 0.74 0.85
Pop10 0.27 0.32 0.27 0.40 0.35 0.34 0.10 0.29 0.30 * 0.80
Pop11 0.20 0.17 0.32 0.65 0.67 0.60 0.14 0.15 0.16 0.22 *
42卷 5期 王爱兰等: 濒危药用植物珊瑚菜遗传多样性的 RAPD分析 795
所有引物产生的多态性比例较高，多态性比例
在 66.7%到 90%之间。其中，引物 S83和 S94多态
性比例最高，为 90%，引物 S96多态性比例最低，
为 66.7%，结果见表 2。
2.2 遗传结构及多样性分析
本研究采用 POPGENE32[15]分析了居群遗传多
样性，居群水平分析结果见表 3。结果显示，在物
种水平上，珊瑚菜有效等位基因数[16]（Ne）在 1.36～
2.98之间，平均值为 2.12；Nei′s遗传多样性指数（h*）
在 0.27～0.66 之间，平均值为 0.51；Shannon 多样
性指数（I*）在 0.47～1.1之间，平均值为 0.85。
居群总的遗传多样性指数 (Ht) 为 0.51, 其中
居群内多样性指数（Hs）为 0.35，也就是说遗传变
异主要来自于居群内，所占比例为 68.63%，而居群
间遗传变异比例为 31.37% (Gst=0.31)。由表 3可知，
Pop 9 居群的遗传多样性水平最高 (h*=0.50；
I*=0.77)， Pop4 居群的遗传多样性水平最低
(h*=0.13; I*=0.22)；居群间的基因流（Nm）为 1.10，
表明居群间存在一定的基因交流。
图 1 珊瑚菜 11 个居群基于 Nei’s 遗传距离的 UPGMA 聚
类结果
Figure 1 Cluster dendrogram based on Neis (1972) genetic
distance of 11 Glehnia littoralis populations
2.3 聚类分析结果
珊瑚菜居群遗传一致度及遗传距离分析结果见
表 4。由表 4 可知，Pop4 居群和 Pop6 居群遗传距
离最短，为 0.06，Pop 2居群和 Pop 4居群遗传距离
最大，为 0.94。
基于遗传距离的聚类分析 (图 1)显示，11个居
群主要分为两大分支。 第一个分支由 Pop1, Pop2,
Pop7, Pop8, Pop9, Pop10和 Pop11 7个居群组成，其
中 pop1 和 Pop2单独组成一个小分支, pop8、Pop9
和 pop11单独组成一个小分支，pop7 和 Pop10单独
组成一个小分支；第二大分支由 Pop3, Pop4, Pop5
和 Pop6 4个居群组成，其中 Pop3和 Pop5聚在一
起成为一个小分支，Pop4 和 Pop6聚在一起成为一
个小分支。
3 讨论
3.1 RAPD分子标记的可行性
本研究共选取 10个 RAPD引物分析了 11个野
生珊瑚菜居群的遗传多样性分布。研究结果表明，
每个引物获得了较高数量的稳定、清晰、多态性高
的条带，其范围为 6～10个，这表明 RAPD分子标
记用来分析珊瑚菜居群的遗传多样性是可行的。
3.2 珊瑚菜居群的遗传结构和遗传多样性
物种的遗传结构受多种因素影响，包括生活史、
生态因子、繁育系统、生活型及分布范围等等[17]。
本研究结果表明，相比其他同类濒危物种[17-18]，珊
瑚菜具有较高的遗传多样性水平(表 3, H=0.51,
I=0.85)，前期的等位酶基因分析和 SRAP分子标记
分析也得出了相似的结果[9-11]。珊瑚菜居群内遗传
分化水平（ 68.63%）要高于居群间分化水平
（31.37%），表明珊瑚菜遗传变异主要发生在居群
内，其居群内遗传分化水平也高于已知其他濒危物
种[19-20]。珊瑚菜是一种多年生草本植物，生殖方式
为有性生殖，传份为虫媒，主要传份昆虫为熊蜂，
其种子可通过风和水进行传播[10]。珊瑚菜具有复杂
的繁育系统，虽然物种分布存在不连续性和片段化，
但其生长环境主要在海边，种子和花粉可以随风和
水进行较远距离的传播，由此推断，珊瑚菜居群间
应当存在一定的基因交流。分析结果显示，珊瑚菜
基因流（Nm）为 1.1，大于 1，证实了此前的推断
是正确的，一定的基因流降低了居群间的遗传分化，
同时也丰富了居群内的遗传多样性。
3.3 珊瑚菜地理分布与遗传距离之间的关系
Mantel检测结果还显示，珊瑚菜遗传距离与地
理分布不存在显著的正相关关系（R=0.036，
P=0.418），也就是说，遗传距离不会随着地理距离
的增加而增加，这与等位酶基因及 SRAP分子标记
研究的结果一致[9-11]。居群间遗传距离在 0.0593～
0.9403之间（表 4），其中遗传距离最短的为 Pop4 和
Pop6居群，两个居群分别来自辽宁省长海县和辽宁
瓦房店市，其地理距离并非最小；遗传距离最大的
Pop2 和 Pop4居群，Pop 2 来自河北秦皇岛市，Pop4
来自辽宁长海县，其地理距离也并非最大，产生这
种结果的原因可能是因为河北秦皇岛居群属于移植
样本，由于其气候、土壤、水及其他环境因子的变
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化，加上周边植被群落的改变，导致其基因型、遗
传因子和居群都有一定的变化。因此，我们推断，
居群间遗传变异程度与生态环境例如温度、湿度、
沙质土壤及土壤 pH 值有关。遗传一致度和聚类分
析也表明居群间遗传距离与其地理分布无正相关关
系。
遗传多样性对于居群保持适应性进化能力具有
非常重要的意义；遗传多样性的缺失通常与物种的
适应性降低有直接关系。因此，物种遗传多样性的
保持，是濒危物种种质资源保护的重要手段[20-21]。
本研究结果表明，珊瑚菜物种频临灭绝的主要原因
可能是生境破坏以及过度采集，而非遗传多样性的
降低。建议从以下几方面进行保护：（1）加强原始
生境的保护；（2）严禁野生珊瑚菜品种的采挖；（3）
考虑到珊瑚菜的居群内具有较高的遗传多样性水
平，选择较大的居群进行就地或异地建立种质资源
库也是保护该物种的一个重要举措。
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