全 文 ：西藏特有植物砂生槐天然居群遗传多样性研究
赵阿曼1 　刘志民2＊ 　康向阳1 　周世良3
1(北京林业大学生物科学与技术学院 , 　北京　100083)
2(中国科学院沈阳应用生态研究所 , 　沈阳　110016)
3(中国科学院植物研究所系统与进化植物学重点实验室 , 　北京　100093)
摘要:采用等位酶淀粉凝胶电泳技术对西藏雅鲁藏布江中游砂生槐(Sophora moorcrof tiana)10 个天然居群的遗传
多样性进行了研究。13 个酶系统 24 个酶位点(46 个等位基因)的检测结果表明 ,砂生槐具较低的遗传变异水平。
居群水平上的遗传多样性指标分别为:多态位点百分率 Pp=25.0%～ 37.5%, 等位基因平均数 Ap=1.3 ～ 1.7 , 平
均期望杂合度 Hep =0.112 ～ 0.169;种水平上的遗传多样性(P s=37.5%, A s =1.9 , Hes =0.171)低于长寿命木本
被子植物的平均值(P s=59.5%, A s =2.10 , Hes =0.183)。居群遗传结构的分析显示 , 10 个居群中随机交配的偏
差为 F IS =-0.0071 ,表明砂生槐在居群水平上存在轻微的杂合子过量现象 ,偏离了 Hardy-Weinberg平衡;FST =0.
1748 , 表明砂生槐是居群间分化较大的一类多年生木本植物 , 主要原因是环境恶化和人类活动干扰(过度砍伐 、放
牧等)导致其生境片断化 , 从而影响了居群间基因交流而造成基因流水平较低(Nm =1.1802)。砂生槐高海拔居群
H2(谢通门)、H31(江当 1)、H32(江当 2)、H5(朗塞岭)包含着绝大部分等位基因 , 显示了相对较高的遗传多样性水
平 ,应加以保护和管理 , 作为砂生槐种质资源就地保存的基地。
关键词:西藏 , 砂生槐 ,等位酶 , 遗传多样性 ,遗传分化
中图分类号:Q16 , Q347 　　　文献标识码:A　　　文章编号:1005-0094(2003)02-0091-09
Allozyme variation in Sophora moorcroftiana , an endemic species of
Tibet , China
ZHAO A-Man1 , LIU Zhi-M in2 ＊ , KANG Xiang-Yang1 , ZHOU Shi-Liang 3
1 College of Biological Sciences and Technology , Beij ing Forestry Universi ty , Beijing 100083
2 Insti tute of Appl ied Ecology , Chinese Academy of Sciences , Shenyang 110016
3 Laboratory of Systematic and Evolutionary Botany , Instituteof Botany , Chinese Academy of Sci-
ences , Beij ing 100093
Abstract:The genetic diversity of ten populations of Sophora moorcrof tiana in the middle reaches of the
Yarlung Zangbo River , Tibet , China was assessed using allozyme analysis by horizontal sliceable starch gel
electrophoresis.Twenty four loci(46 alleles)of 13 enzyme systems demonstrate low levels of genetic variation
w ithin populations , with the value of Pp =25.0%～ 37.5%, Ap=1.3～ 1.7 and Hep=0.112 ～ 0.169.At
the species level , the genetic diversity of S .moocrof tiana (Ps =37.5%, As=1.9 , Hes=0.171)was lower
than the mean value of angiosperms of long-lived woody species(Ps =59.5%, As =2.10 , Hes =0.183).
Wright′s F statistics analysis indicated that F IS , a measure of the deviation from random mating within the 10
populations , was -0.0071 , suggesting deviation from Hardy-Weinberg equilibrium and a slight heteroygote
excess in some populations.The higher level of differentiation(FS T =0.1748)among populations than those
of other long-lived woody plants may result from habitat f ragmentation and low levels of gene flow (Nm =1.
1802)caused by environmental deterioration and human disturbance , including over-felling and over-g razing.
It was worth noting that populations H2(Xietongmen), H31(Jiangdang1), H32 (Jiangdang2), and H5
(Langsailing)harbored the majority of alleles and had high levels of genetic diversity , suggesting that these
基金项目:北京林业大学 2001年研究生培养基金
收稿日期:2002-11-15;接受日期:2002-12-25
作者简介:赵阿曼 ,女 , 1978年出生。研究方向为居群遗传学。现为北京林业大学林木遗传育种专业研究生。
＊通讯作者 Author for correspondence　E-mail:Liuzhimin655@yahoo.com.cn
生物多样性　2003 , 11(2):91～ 99 　 　 　 　 　 　 　
Biodiversity Science
populations in particular should be conserved in situ.
Key words:Tibet , Sophora moorcrof t iana , allozyme , genetic diversity , genetic differentiat ion
　　遗传多样性是生物多样性的核心问题 ,是生物
进化的本质(季维智 ,宿兵 ,1998)。一般而言 ,特有
种由于其居群小(受瓶颈作用影响)、生境片段化或
强烈的定向选择等原因易形成遗传变异匮乏(Bar-
rett &Koho , 1991),而遗传变异匮乏又会限制居群
的适应可塑性 ,反过来又成为特有种稀有的原因
(Holsinger &Got tlieb , 1991)。对特有种遗传多样
性和居群遗传结构的研究 ,是揭示其进化历史和适
应潜力的基础 ,也是了解其居群生物学特性 、进一步
探讨形成其特有的原因的第一步 ,可以为制定科学
的保护和利用措施提供重要依据(Hamrick &
Godt , 1996;Ge et al., 1997)。
砂生槐(Sophora moorcrof t iana)又称西藏狼牙
刺 ,豆科槐属多年生耐旱矮灌木 ,是青藏高原特有
种 ,雅鲁藏布江干暖河谷灌丛的主要代表植物种 ,也
是半固定沙地上的先锋灌丛植物 ,集中分布于雅鲁
藏布江中游海拔高度大致为 3100 ～ 4100 m 的加查
—拉孜段或则当 —拉孜段的河谷 、低山区① 。砂生
槐为二倍体 ,其核型为 2n=2x =18=12m(4SAT)+
6sm(王善敏等 ,1995)。目前 ,有关砂生槐的抗旱性
状 、沙生适应性 、种子库等方面已有较多的研究(王
为义 , 1980;赵文智 , 1998;赵文智 , 刘志民 , 2002),
而有关其遗传多样性水平却未见报道。本文采用等
位酶分析技术对雅鲁藏布江中游砂生槐天然居群进
行了系统研究 ,旨在揭示砂生槐种群的遗传变异水
平及其规律 ,以期为该特有种的保护与利用提供科
学依据。
1　材料和方法
1.1　材料采集
供试材料采集于 29°E , 88°～ 94°N 之间的雅鲁
藏布江中游河谷(萨迦卡萨至八一镇),海拔跨度为
2947 m(八一镇的 H8居群)～ 4100 m(萨迦卡萨的
H1居群),基本上覆盖了砂生槐分布区(图 1)。种
子收集于 10个砂生槐天然居群 ,每个居群内随机设
置5块样地 ,每块样地面积 10 m×10 m ,间隔约500
～ 1000 m ;在每个样地内随机布设 30个 20 cm×20
cm 的小样方 ,收集表层种子 。每居群各样方所采收
的种子在完成种子库研究后(刘志民等 ,2002),将各
样方种子等数量充分混合 ,随机取 150粒种子用浓
硫酸处理 30 min , 使其打破休眠 ,待发芽子叶展开
后 ,挑取 40个生长健康 、子叶饱满且发绿的幼苗用
于制样分析 。
1.2　等位酶分析
将所选幼苗加 0.2 ml研磨缓冲液 ,在冰浴中分
别研磨提取 。研磨选用 Tris马来酸提取液(Soltis et
al., 1983),外加 1%的巯基乙醇 ,4%的聚乙烯基吡
咯烷酮(PVP-40T)。以新华 Ш号滤纸做 2×6 mm
沁子(w ick), 放入研磨液中 , 吸足提取液后存入
-80℃冰箱备用。
缓冲液系统参考周世良等(1998)配方 ,采用 3
个缓冲液系统筛选适宜的酶(表 1)。所用水解淀粉
为美国Sigma公司产品(S-4501),凝胶浓度为12%。
水平切片淀粉凝胶电泳的方法见王中仁(1996)。
AAT 的染色方法参考 Soltis et al.(1983),AMP 的
染色方法参考 Soltis &Rieseberg(1986),其他酶均
采用胶染法 ,见王中仁(1996)。
1.3　数据处理
酶谱判读依据Wendel &Weeden(1989)与王中
仁(1996)的原则和方法。定义多态位点的标准为最
常见的等位基因出现的频率不大于 0.95(王中仁 ,
1996)。居群水平(下标为“p”)和种水平(下标“s”)遗
传多样性(变异)以多态位点百分率 P (percentage of
polymorphic loci)、每个位点的平均等位基因数 A (av-
erage number of alleles per locus)以及平均观察杂合度
Ho(average observed heterozygosity)和平均期望杂合度
He(average expected heterozygosity)来度量 。种内居群
间遗传分化采用 Wright (1978)的 F-统计量法(1-
F IS)×(1-FS T)=(1-F IT)来度量。采用等位基因
频率杂合度的χ2 分析对 FS T值偏离 0值的程度进行
显著性检验(Khasa , 1994)。上述各项参数计算均采
用 BIOSYS-1(Swofford &Selander , 1989)程序完成。
另外根据 F =1-Ho He 计算各居群固定指数(F)
(Wright , 1965),利用Wright(1965)的固定指数 F 对
① Liu Z-M (刘志民).2001.Case Studies onAdaptations of Vegetation to
Disturbance and Roles of Disturbance in Determining Vegetation Processes
(植物适应干扰机制和干扰对植被过程影响的若干例证研究).Cold&
Arid Regions Envi ronmental & Engineering Research Institute , Chinese
Academy of Sciences , PhD.Thesis , 24-39.(in Chinese)
92　 生 物 多 样 性　　Biodiversity Science 11 卷
图 1　调查地位置和砂生槐分布图(■代表采样居群)
H1:萨迦卡萨;H2:谢通门(29°20′03″N;88°20′52″E);H31:江当 1(29°20′14″N;89°20′58″E);H32:江当 2(29°20′00″N;89°21′00″E);
H4:曲水(29°16′38″N;90°34′13″E);H5:朗塞岭(29°15′36″N;91°29′01″E);H61:朗县 1(29°02′26″N;93°03′06″E);H62:朗县 2(29°
02′34″N;93°02′49″E);H7:林芝(29°22′58″N;94°24′58″E);H8:八一镇(29°22′57″N;94°24′58″E)。
F ig.1　Natural distribution of Sophora moorcroftiana and locations of the 10 populations collected.■ represents sample popula-
tio ns.
H1 , Sajiakasa;H2 , Xietongmen(29°20′03″N;88°20′52″E);H31 , Jiangdang 1(29°20′14″N;89°20′58″E);H32 , Jiangdang 2(29°20′00″N;
89°21′00″E);H4 , Qushui(29°16′38″N;90°34′13″E);H5 , Langsailing(29°15′36″N;91°29′01″E);H61 , Langxian 1(29°02′26″N;93°03′06″
E);H62 , Langxian 2(29°02′34″N;93°02′49″E);H7 , Linzhi(29°22′58″N;94°24′58″E);H8 , Bayizhen(29°22′57″N;94°24′58″E)。
表 1　分析的酶系统和对应的缓冲液系统以及每个酶系统检测到的位点数
Table 1　Enzyme systems assayed and relevant buffers , and loci detected in Sophora moorcroftiana
酶系统　　
Enzyme system 　　
EC代号
EC No.a
缓冲液系统
Buf fer system
位点数
No.of loci
天冬氨酸转氨酶 Aspartate aminot ransferase(AAT) 2.6.1.1 S 6 1
乙醇脱氢酶Alcohol dehydrogenase (ADH) 1.1.1.1 S 1 1
氨基肽酶Aminopeptidase(AM P) 3.4.11.1 S 6 2
还原型辅酶Ⅰ心肌黄酶 NAD (P)H-Diaphorase(DIA) 1.6.2.2 S 6 2
果糖二磷酸醛缩酶 Fructose-bisphosphate aldolase(FBA) 4.1.2.13 S 1 1
谷氨酸脱氢酶Glutamate dehydrogenase(GDH) 1.4.1.2 S 1 1
磷酸葡萄糖异构酶 Phosphoglucoisomerase(PGI) 5.3.1.9 S 6 1
异柠檬酸脱氢酶 Isocit rate dehyd rogenase(IDH) 1.1.1.42 W2 3
苹果酸脱氢酶Malate dehydrogenase(MDH) 1.1.1.37 W2 5
苹果酸酶Malic enzyme(M E) 1.1.1.40 S 1 1
维生素K 3 还原酶M enadione reductase(MN R) 1.6.99.2 W2 3
6-磷酸葡萄糖酸脱氢酶 6-Phosphogluconate dehydrogenase(PGD) 3.4.11.1 W2 2
磷酸葡萄糖变位酶 Phosphoglucomu tase(PGM) 5.4.2.2 S 1 1
a EC No.参考 IUB(1984)　The EC number i s given according to IUB(1984).
2 期 赵阿曼等:西藏特有植物砂生槐天然居群遗传多样性研究 93　
居群的异交率 t 进行近似估计:t =(1-F) (1+F)
(王崇云 ,党承林 , 1999)。用 χ2 检验每居群多态位
点固定指数 F 偏离 0值的程度(Wright ,1965)。基
因流(gene flow)采用居群每代迁移数 Nm 来间接
估计 , Nm 采用FST方法 Nm =(1-FST) 4FS T计算
(Wright , 1951)。
2　实验结果
通过对 17 种酶系统的检测 ,获得 13种酶系统
24个位点的清晰且稳定的谱带(表 1),其中 9 个位
点(Adh 、Amp-2 、Dia-1 、Gdh 、Pgi 、Mdh-1 、Mdh-2 、
Me 、Mnr-2)是单态的 , 15 个位点为多态 , Dia-2 、
Mdh-4 含 4 个等位基因 , Mdh-3 含 5个等位基因 ,
其余多态位点均含 2个等位基因 , 24个位点共具有
46个等位基因(见表 2)。部分等位酶照片见图 2 。
2.1　等位基因频率
在种水平上 ,等位基因频率不小于 0.60的为常
见基因(common alleles),等位基因频率小于 0.05
的为稀有基因(rare alleles)。由表 2 “平均值”一栏
可看出 , 46个等位基因中有 11个稀有基因 ,其中 3
个特有等位基因(Dia-2a 、Idh -1b 、Pgd-2b)仅分别出
现于H2 、H5以及H4居群中 。对于大多数多态位
表 2　10个砂生槐居群在 15 个多态位点的等位基因频率
Table 2　Estimated allele frequencies at 15 polymo rphic loci in the 10 populations of Sophora moorcrof tiana
位点
Locus
等位基因
Alleles
居群 Population
H1 H2 H31 H32 H4 H5 H61 H62 H7 H8
平均值
Mean
Aat a 0.563 0.184 0.038 0.038 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.082
b 0.438 0.816 0.962 0.962 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 0.918
Amp-1 a 0.000 0.000 0.338 0.100 0.213 0.538 0.000 0.275 0.138 0.125 0.173
b 1.000 1.000 0.663 0.900 0.788 0.463 1.000 0.725 0.863 0.875 0.827
Dia-2 a 0.000 0.026 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.003
b 0.500 0.487 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.499
c 0.000 0.026 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.003
d 0.500 0.461 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.500 0.496
Fba a 0.988 1.000 1.000 0.975 1.000 1.000 1.000 1.000 0.962 1.000 0.992
b 0.013 0.000 0.000 0.025 0.000 0.000 0.000 0.000 0.038 0.000 0.008
Idh-1 a 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 0.962 1.000 1.000 1.000 1.000 0.996
b 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.038 0.000 0.000 0.000 0.000 0.004
Idh-2 a 0.300 0.474 0.463 0.225 0.650 0.575 0.262 0.300 0.175 0.350 0.377
b 0.700 0.526 0.538 0.775 0.350 0.425 0.738 0.700 0.825 0.650 0.623
Idh-3 a 1.000 0.895 0.962 1.000 0.975 1.000 1.000 1.000 1.000 0.962 0.979
b 0.000 0.105 0.038 0.000 0.025 0.000 0.000 0.000 0.000 0.038 0.021
Mdh-3 a 0.050 0.026 0.087 0.225 0.100 0.325 0.463 0.500 0.500 0.438 0.271
b 0.025 0.132 0.013 0.025 0.050 0.025 0.000 0.000 0.000 0.000 0.017
c 0.138 0.250 0.313 0.237 0.400 0.250 0.075 0.000 0.000 0.112 0.178
d 0.063 0.355 0.237 0.138 0.125 0.200 0.438 0.500 0.500 0.375 0.293
e 0.725 0.237 0.350 0.375 0.325 0.200 0.025 0.000 0.000 0.075 0.231
Mdh-4 a 0.025 0.053 0.013 0.025 0.038 0.013 0.000 0.000 0.000 0.000 0.017
b 0.087 0.211 0.175 0.213 0.387 0.225 0.063 0.000 0.000 0.112 0.147
c 0.100 0.461 0.313 0.225 0.162 0.350 0.850 1.000 1.000 0.750 0.521
d 0.788 0.276 0.500 0.538 0.412 0.412 0.087 0.000 0.000 0.138 0.032
Mdh-5 a 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 0.962 0.675 0.887 0.952
b 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.038 0.325 0.112 0.048
Mnr-1 a 0.863 0.921 0.650 0.637 0.863 0.425 0.038 0.213 0.887 0.813 0.631
b 0.138 0.079 0.350 0.363 0.138 0.575 0.962 0.788 0.112 0.188 0.369
Mnr-3 a 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 0.925 0.975 0.988 1.000 0.989
b 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.075 0.025 0.013 0.000 0.011
Pgd-1 a 0.338 0.211 0.112 0.112 0.013 0.000 0.175 0.000 0.175 0.000 0.114
b 0.663 0.789 0.887 0.887 0.988 1.000 0.825 1.000 0.825 1.000 0.886
Pgd-2 a 1.000 1.000 1.000 1.000 0.988 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 0.999
b 0.000 0.000 0.000 0.000 0.013 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.001
Pgm a 0.625 0.776 0.700 0.637 0.287 0.500 0.700 0.725 0.587 0.563 0.610
b 0.375 0.224 0.300 0.363 0.712 0.500 0.300 0.275 0.412 0.438 0.390
94　 生 物 多 样 性　　Biodiversity Science 11 卷
2 期 赵阿曼等:西藏特有植物砂生槐天然居群遗传多样性研究 95　
点来说 ,各居群通常共享常见基因 ,而稀有基因通常
分布范围有限 ,地方性稀有基因是居群为适应特定
的生态环境突变而产生的 ,其存在反映了居群遗传
组成上的差异。
　　各居群的等位基因数存在较大差异 ,其中居群
H2拥有最大等位基因数为 40 ,最小等位基因数为
32(H62),平均每居群等位基因数为 36.9。居群
H1 、H2 、H31 、H32 、H4 、H5比居群 H61 、H62 、H7 、H8
具较高的等位基因数 , 这主要是由于 Mdh-3 和
Mdh-4 位点的等位基因在较低海拔的 4 个居群
(H61 、H62 、H7 、H8)的特殊分布造成的:Mdh-3 位
点具 5个等位基因 ,后 4个居群无 b 等位基因 , c 、e
基因频率也均较少 ,但 d 基因频率明显较其他 6个
居群高 ,尤其是 H62 、H7居群中等位基因 a 、d 为固
定杂合状态 ,而不具备 c 、e 基因 。Mdh-4 位点的等
位基因a 、b 、d 分布类似于Mdh-3 位点 b 、c 、e 基因
的分布。
2.2　砂生槐天然居群的遗传多样性
每个位点的平均等位基因数(A)、多态位点百
分率(P)以及平均观察杂合度(Ho)和平均期望杂合
度(He)是反映居群遗传多样性的常用指标 。在居
群水平上砂生槐各居群的 Ap 值非常接近(1.3 ～ 1.
7),平均值为 1.5 ,居群 H2 具有最大值 1.7 ,居群
H62具有最小值 1.3。 Pp 的平均值为 31.7%
(25.0% ～ 37.5%), Hop和 Hep 的平均值分别为
0.142(0.110 ～ 0.176)和 0.143(0.112 ～ 0.169)。
居群 H62的 P 值(25.0%)最小 ,该居群平均期望杂
合度 He(0.113)也接近最低;居群 H2 的 P 值(37.
5%)最大 ,该居群平均期望杂合度 He(0.159)也较
高 。在种水平上 ,砂生槐的 As 、Ps 、Hos 、Hes分别为
1.9 、37.5%、0.142 、0.171(见表 3)。
由对藏南砂生槐天然居群固定指数(F)及其分
化程度的分析可知(表 4):在 91 个检验中(检验各
个居群各个多态位点的 F 值), 50 个符合 Hardy-
Weinberg 平衡(P ≥0.05);41个基因位点显著偏离
Hardy-Weinberg平衡。所有居群平均固定指数 F
为-0.184(-0.375 ～ 0.308),很明显 ,大部分居群
均呈现杂合子过量状态 , 平均异交率 t 较低(0.
770),变动幅度为 0.529 ～ 0.949(见表 3)。
2.3　居群的遗传分化
砂生槐 10个居群 15个多态位点的 F 统计量
分解值和 Nm 值如表 5 。F IS的平均值为-0.0071
(位点从 Dia-2 的-0.9763到 Idh-3 的0.5969),表
明砂生槐居群水平基因型偏离了 Hardy-Weinberg
平衡 ,部分居群存在杂合子过量现象 ,这也与表 3中
F 值情况相符。F IT表示总居群中基因型的实际频
率和理论预期频率的离差 , F I T平均值为 0.1689(从
Dia-2 的-0.9752 到 Aat 的 0.6817),表明总居群
纯合体过量 ,杂合子严重不足。Dia-2 、Fba 、Idh-1 、
Mnr-3 、Pgd-1 、Pgd-2 、Pgm 位点的F IS和F IT均为负
值 ,表明这些位点上的杂合体比率大于期望值 ,即居
群中杂合体过量的位点占全部位点的 29%左右。
FST用来衡量亚居群之间的分化程度。砂生槐平均
表 3　砂生槐 10 个居群遗传多样性(括号内为标准误)和固定指数(F)、异交率(t)
Table 3　Estimates of genetic variability at 24 loci in the 10 populations of Sophora moorcroftiana(standard errors in parentheses),
and the value of fixation index(F)and outcrossing rate(t)
居群号
Population No.
取样数
S ample size
海拔
Elevation(m) A P Ho He F t
H1
H2
H31
H32
H4
H5
H61
H62
H7
H8
40.0
38.0
40.0
40.0
40.0
40.0
40.0
40.0
40.0
40.0
4100
3925
3810
3810
3661
3590
3152
3139
2963
2947
1.6(0.2)
1.7(0.2)
1.6(0.2)
1.6(0.2)
1.6(0.2)
1.5(0.2)
1.5(0.2)
1.3(0.1)
1.4(0.1)
1.5(0.2)
33.3
37.5
33.3
33.3
29.2
29.2
29.2
25.0
33.3
33.3
0.132(0.053)
0.110(0.048)
0.136(0.048)
0.149(0.053)
0.124(0.049)
0.153(0.055)
0.146(0.059)
0.146(0.061)
0.176(0.065)
0.144(0.058)
0.143(0.043)
0.159(0.050)
0.169(0.050)
0.153(0.048)
0.143(0.048)
0.167(0.054)
0.112(0.039)
0.113(0.039)
0.128(0.039)
0.139(0.044)
0.077
0.308
0.195
0.026
0.133
0.084
-0.304
-0.292
-0.375
-0.036
0.875
0.529
0.673
0.949
0.765
0.845
-
-
-
-
居群水平平均值
Among-populat ions means 39.8 1.5(0.0) 31.7 0.142(0.006) 0.143(0.006) -0.184 0.770
种水平值
Species-level values 398.0 1.9(0.2) 37.5 0.142(0.050) 0.171(0.049) - -
居群编号见图 1。Population numbers are given in Fig.1.
96　 生 物 多 样 性　　Biodiversity Science 11 卷
表 4　每居群多态位点固定指数 F 值及χ2 检验其偏离 0 值的程度
Table 4　Values of fix ation index(inbreeding coefficient)F for polymorphic loci in the 10 populations of Sophora moorcroftiana and
its conformance to Hardy-Weinberg equilibrium , i.e.statistical difference of F values from zero , which was tested using chi-square
analysis
位点
Locus
H1 H2 H31 H32 H4 H5 H61 H62 H7 H8
Aat 0.644＊＊＊ 0.475＊＊ -0.039ns -0.039＊ - - - - - -
Amp-1 - - 0.273ns 1.000ns 0.328＊ 0.145ns - 0.498＊＊ 0.473＊＊ 0.771＊＊＊
Dia-2 -1.000＊＊＊ -0.772＊＊＊ -1.000＊＊＊ -1.000＊＊＊ -1.000＊＊＊ -1.000＊＊＊ -1.000＊＊＊ -1.000＊＊＊ -1.000＊＊＊ -1.000＊＊＊
Fba -0.013 ns - - -0.026ns - - - -0.039ns - -
Idh-1 - - - - - -0.039ns - - - -
Idh-2 0.286ns 0.050ns 0.145ns 0.140＊＊＊ 0.011ns 0.079ns 0.161ns 0.167ns -0.039ns 0.231ns
Idh-3 - 1.000＊＊＊ 0.645＊＊＊ - -0.026ns - - - - -0.039ns
Mdh-3 0.777＊＊＊ 0.929＊＊＊ 0.755＊＊＊ 0.386＊＊＊ 0.717＊＊＊ 0.135ns –0.572＊＊＊ -1.000＊＊＊ -1.000＊＊＊ 0.347＊＊
Mdh-4 0.516＊＊＊ 0.683＊＊＊ 0.477＊＊＊ 0.227ns 0.616＊＊＊ 0.277＊＊ 0.530＊＊＊ - - 0.692＊＊＊
Mdh-5 - - - - - - - 0.654＊＊＊ 0.088ns 0.124ns
Mnr-1 0.262ns 1.000＊＊＊ 0.231ns -0.136ns 0.051ns 0.591＊＊＊ 0.039ns –0.270ns 0.124ns 0.262ns
Mnr-3 - - - - - - -0.081ns -0.026ns –0.013ns -
Pgd-1 -0.509＊＊ -0.267ns -0.127ns –0.127 ns -0.013ns - -0.021ns - -0.039ns -
Pgd-2 - - - - -0.013ns - - - - -
Pgm -0.173 ns 0.015ns 0.167ns –0.028 ns -0.281ns 0.200ns -0.310ns -0.129ns -0.702＊＊＊ -0.168ns
注 Note:ns , P≥0.05;＊ P<0.05;＊＊ P<0.01;＊＊＊ P<0.001.
居群编号见图 1。Abb reviations as in the legend to Fig.1.
表 5　砂生槐居群分化的 F-统计量分析和基因流
Table 5　F-statistics and gene flow in Sophora moorcroftiana
位点
Locus
F IS FIT FST
Heterogeneity of allele f requency
χ2(P)
基因流
Nm
Aa t 0.4849 0.6817 0.3821 ＊＊＊ 0.4043
Amp-1 0.4165 0.5266 0.1887 ＊＊＊ 1.0749
Dia-2 -0.9763 -0.9752 0.0005 ns 499.75
Fba -0.0300 -0.0076 0.0218 ＊ 11.2179
Idh-1 -0.0390 -0.0038 0.0339 ＊＊ 7.1246
Idh-2 0.1262 0.2083 0.0939 ＊＊＊ 2.4124
Idh-3 0.5969 0.6173 0.0507 ＊＊＊ 4.6810
Mdh-3 0.1379 0.2774 0.1618 ＊＊＊ 1.2951
Mdh-4 0.4892 0.6440 0.3029 ＊＊＊ 0.5754
Mdh-5 0.1557 0.3368 0.2145 ＊＊＊ 0.9155
Mnr-1 0.1893 0.4883 0.3688 ＊＊＊ 0.4279
Mnr-3 -0.0604 -0.0114 0.0462 ＊＊＊ 5.1613
Pgd-1 -0.2468 -0.1024 0.1158 ＊＊＊ 1.9089
Pgd-2 -0.0126 -0.0012 0.0113 ns 21.8739
Pgm -0.1456 -0.0607 0.0741 ＊＊＊ 3.1238
平均值
Mean
-0.0071 0.1689 0.1748 ＊＊＊ 1.1802
注:用χ2 检验 F ST偏离 0值程度:ns , P≥0.05;＊ P<0.05;＊＊ P<0.01;＊＊＊ P<0.001.
Note:Values of FST w ere tested for statist ical dif ference f rom zero using cont ingency chi-square analysis as indicated by asterisks:ns , P≥0.05;＊ P
<0.05;＊＊ P<0.01;＊＊＊ P<0.001.
遗传分化度 FS T为 0.1748 ,即总遗传变异的 17.
48%来源于居群间的遗传变异 ,82.52%属于居群内
的遗传变异。除位点 Dia-2 、Pgd-2 外 ,其余位点的
FS T值都显著偏离 0值 。
3　讨论
3.1　砂生槐的遗传多样性
一般而言 ,稀有种或特有种以及分布范围狭窄
2 期 赵阿曼等:西藏特有植物砂生槐天然居群遗传多样性研究 97　
的植物种与分布范围广的物种相比 ,遗传多样性水
平较低(Hamrick &Godt , 1989),对砂生槐的遗传
多样性水平的研究亦证明了这一点 。砂生槐的遗传
多样性在种水平上(Ps =37.5%, As =1.9 , Hes =
0.171)和居群水平上(Pp =31.7%, Ap =1.5 , Hep
=0.143)均明显低于长寿命木本被子植物的平均值
(Ps =59.5%, As =2.10 , Hes =0.183)、(Pp =45.
1%, Ap =1.68 , Hep =0.143)(Hamrick & Love-
less ,1992)。由此可见 ,砂生槐具较低的遗传变异水
平。
Hamrick &Godt(1989)认为 ,影响居群遗传变
异大小的主要因素依次为繁育系统(33%)、分布范
围(28%)和习性(12%)。砂生槐为典型的豆科蝶形
花 ,豆科植物以其特殊的花结构保证自花受粉 ,同时
蝶形花冠也是进一步向虫媒方向演化的结果(吴国
芳等 ,1983)。从砂生槐的居群的平均固定指数可以
看出 , F 值(-0.184)为负值 ,且偏离 0值的程度较
大 ,说明杂合子过量 ,存在不同程度的异交 ,异交率
(t)在 0.529 ～ 0.949 之间变化 ,表明砂生槐兼备自
花受粉与虫媒传粉的混合交配系统。此外 ,砂生槐
的繁殖方式还有其特殊性:即未受沙埋时 ,种子繁殖
占主导地位;而在生境受到沙埋时 ,以营养繁殖为主
(赵文智 ,刘志民 ,2002)。砂生槐遗传多样性水平较
低主要有几个方面的原因:(1)它是虫媒混交植物 ,
且兼备有性和无性两种繁殖方式 ,异交率低 ,且无性
繁殖也可导致基因重组率降低;(2)它是青藏高原特
有种 ,分布区狭小 ,可能在进化历史上经历过严重的
瓶颈(bot tleneck)作用;(3)它是半固定沙地的先锋
灌丛植物 ,靠种子迁徙侵入 ,在生态群落中处于演替
阶段早期(刘志民 , 2001),易受奠基者效应(founder
effect)的影响 。
3.2　砂生槐的遗传分化
GS T等于所有位点FS T的加权平均值(Khasa et
al., 1994),所以砂生槐居群间的遗传分化(FS T =
0.1748)能与以 GS T作为遗传分化衡量指标的其他
植物种相比较。根据 Hamrick & Loveless(1992)分
类总结的多年生木本植物的 GS T值 ,特有植物种
GS T =0.141(±0.049)、自交兼虫媒植物种 GS T =
0.122(±0.038)、异交虫媒植物种 GST =0.099(±
0.017)、有性兼无性繁殖植物种 GST =0.051(±
0.013)。与上述 GST值相比 ,砂生槐居群间遗传分化
系数(FS T =0.1748)较大 。Ellstand &Elam(1993)
认为 , GST >0.1意味着居群间变异程度较高 ,砂生
槐的 FS T =0.1748>0.1 ,表明砂生槐是居群间分化
较大的一类多年生木本植物 。
影响居群遗传结构的因素除繁育系统 、分布范
围外 ,基因流也是一个重要因素。据 Slatkin(1985)
和 Hamrick et al.(1995)的观点 ,若每代迁入个体
数 Nm >1 ,基因流就足以抵制遗传漂变的作用 ,同
时也可以防止种群分化的发生;若 Nm <1 ,漂变就
成为刻划种群遗传结构的主导因素。砂生槐总居群
的 Nm =1.1802≈1(表 5),表明砂生槐天然居群正
处于分化的临界状态。目前由于环境恶化和人类活
动干扰(过度砍伐 、放牧)等导致砂生槐生境片断化 ,
影响居群间基因交流 ,正是加大居群间遗传分化的
主要原因。另一方面 ,地理因素如海拔高度对温度 、
水分等生态因子有着规律性影响 ,从而控制了居群
分化 。海拔高度不同的砂生槐亚居群 ,开花物候期
不同 ,这就造成了由于传粉不同步而造成的遗传隔
离 。
目前 ,由于过度放牧与樵采 ,造成植被严重破
坏 ,砂生槐作为一种非常有前途的固沙植物种 ,其基
因资源的保护问题已迫在眉睫。遗传多样性的研究
为砂生槐资源保护提供了依据:砂生槐遗传变异主
要保持在居群内 ,在迁地保护时要选择有代表性的
几个居群 ,每个居群多取样;居群 H2 、H31 、H32 、H5
遗传多样性水平较其他居群高 ,且含有绝大多数等
位基因 ,对该 4个居群所在区域加以重点保护可收
到事半功倍的效果 。
致谢:非常感谢葛颂博士 、曾杰博士和李斌博士在数
据处理和论文修改过程中的指导和帮助。
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(责任编辑:时意专)
2 期 赵阿曼等:西藏特有植物砂生槐天然居群遗传多样性研究 99