全 文 ：刘春香，李钧敏，李红丽，等． 匍匐茎克隆植物蛇莓的遗传多样性和遗传结构［J］． 江苏农业科学，2016，44(2):215 － 220．
doi:10． 15889 / j． issn． 1002 － 1302． 2016． 02． 062
匍匐茎克隆植物蛇莓的遗传多样性和遗传结构
刘春香1，李钧敏2，李红丽1，罗芳丽1
(1．北京林业大学自然保护区学院，北京 100083;2．浙江省植物进化生态学与保护重点实验室，浙江台州 318000)
摘要:采用 8 对简单重复序列(simple sequence repeat，SSＲ)引物对克隆植物蛇莓 33 个野生种群 353 个个体的遗
传多样性及遗传结构进行分析。结果表明，参试的 33 个种群中的平均等位基因数(A)为 2． 841，平均多态性位点
(PPL)为 88． 6%，平均期望杂合度(He)为 0． 494，平均 Nei’s遗传多样性指数(h)为 0． 468。所有参试样本中共有 223
个基因型。该物种的克隆多样性和等位基因水平的变异均较高，各种群的平均基因型数(G)为 6． 758，平均克隆大小
(N/G)为 2． 063，克隆多样性指数 Simpson指数(D)为 0． 769，基因型均匀度(E)为 0． 769。基于分子的方差分析结果
表明，蛇莓野生种群间和种群内的分化系数分别为 0． 55 和 0． 45，这说明蛇莓种群间和种群内遗传分化均显著。
STＲUCTUＲE分析和基于 Nei’s遗传一致度的 UPGMA聚类结果表明，参试的 33 个野生种群可分为四大类群。Mantel
相关性分析结果表明，种群间遗传距离与其地理距离不存在显著相关关系(r = 0． 052，P = 0． 150)。该研究结果说明蛇
莓野生种群的遗传多样性高，所有种群均为多克隆种群，且基因型的局域性很强，其中 82． 6%的基因型为局部基因
型，不存在广布基因型。物种水平的遗传差异主要表现在种群间，但在种群内也较高，这表明该物种在种群间和种群
内在一定程度上能通过有性繁殖进行基因交流。蛇莓种群建群者的奠基者效应和所在位置生态因子对其遗传多样性
和遗传结构的形成和进化具有重要的意义。
关键词:蛇莓;克隆生长;遗传多样性;简单重复序列;基因型多样性;遗传分化
中图分类号:Q945． 79 文献标志码:A 文章编号:1002 － 1302(2016)02 － 0215 － 06
收稿日期:2015 － 01 － 16
基金项目:国家自然科学基金(编号:31200314、31470475);高等学校
博士学科点专项科研基金新教师类资助(编号:20120014120001)。
作者简介:刘春香(1990—)，女，湖南邵阳人，硕士研究生，主要从事
克隆植物生态学研究。E － mail:chunxiangliu_1990@ 163． com。
通信作者:罗芳丽，女，四川都江堰人，博士，副教授，主要从事湿地生
态学研究。E － mail:ecoluofangli@ bjfu． edu． cn。
遗传结构、遗传多样性和生活史特征等影响物种与其所在
环境间的相互作用，也决定物种的进化潜势［1］。繁育系统是决
定植物种群遗传结构的重要因素之一，而克隆植物一般兼具有
性和无性 2种繁殖方式，且这 2种繁殖策略在一定程度上有权
衡作用［2 －3］。因此，研究克隆植物的遗传结构对深入了解植物
种群遗传多样性的形成及进化机制具有重要意义［4 －5］。
克隆生长是克隆植物所特有的生活史过程［6］。很多克
隆植物通过形成根状茎、匍匐茎、鳞茎、珠芽、块茎等，能够迅
速产生大量的无性后代个体即分株［7］。除少数分株可能存
在概率极低的遗传突变以外，绝大多数分株的遗传组成与亲
体分株(母株)完全相同［8］。由于母株可通过克隆整合向后
代分株提供光合产物、水分和养分的支持［9 － 12］，使得这些后
代分株能够顺利地度过建立期，并迅速占据局部空间，进而可
能形成由 1 个或几个基因型占优势的分株种群［13 － 15］。这些
生态过程对克隆植物种群遗传结构和遗传多样性均可产生十
分显著的影响［16］。
在自然界中，大多数克隆植物除了通过克隆生长进行无
性繁殖之外，还能够通过产生种子等进行有性繁殖［8］。在 1
个或几个基因型占优势的分株种群中，由于相同基因型分株
的大量存在，使得相同基因型个体自交的概率极高，从而影响
其遗传多样性水平［8 － 16］。由于克隆植物的这些特性，人们最
初普遍认为克隆植物种群的遗传多样性水平很低，遗传结构
简单［17］。有研究表明，一些克隆植物的遗传多样性的确很
低［17 － 18］。例如，在全球范围内，凤眼莲(Eichhornia crassipes)
在非原产地的个体中约 80%属于同一个基因型［14，19 － 21］。中
国南方地区的空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)很可能
只存在 1 个基因型［22］。然而，很多克隆物种具有与非克隆植
物相当的遗传多样性如甜樱桃(Prunus avium)、红球姜(Zin-
giber zerumbet)、大苦草(Vallisneria americana)和羊柴(Hedysa-
rum laeve)等［23 － 27］。这是因为与非克隆植物相比，克隆植物
生命周期长，所以即使非常少量的实生苗(即种子萌发所产
生的幼苗)更新也能使克隆种群维持较高的遗传多样性［28］。
蛇莓(Duchesnea indica Focke)为蔷薇科(Ｒosaceae)蛇莓属的
多年生草本植物，主要分布在我国辽宁以南各省(市、区)，常
生长在山坡、河岸、草地及潮湿的地方［29］。该物种通过产生
较长的地上匍匐茎表现出旺盛的克隆生长习性。该物种也可
通过有性生殖产生种子，并进一步萌发形成实生苗。蛇莓是
一种典型的游击型克隆植物，能够快速形成单一基因型的大
种群。该物种还具有较强的花展示，即能通过产生花蜜来吸
引传粉者，以增强有性繁殖［30］。近年来，对蛇莓的研究主要
集中在化学活性成分、药理，克隆构型对环境的可塑性反应和
小尺度克隆结构等方面［31 － 33］。本研究采用简单重复序列
(simple sequence repeat，SSＲ)分子标记技术对全国范围内的
33 个蛇莓野生种群的 353 株个体的遗传多样性水平和遗传
结构进行分析，旨在了解兼性克隆植物蛇莓的种群遗传多样
性与遗传分化，探讨其遗传结构的特点，具体回答以下科学问
题:克隆植物蛇莓种群的遗传多样性水平;蛇莓种群的遗传多
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样性主要发生在种群内还是种群间;蛇莓种群间遗传距离与
其地理距离的相关关系。
1 材料与方法
1． 1 植物采集
33 个蛇莓野生种群分别采自广西、浙江、江西、湖南、贵
州、河南、北京和陕西等 10 个省(市、区)，具体信息见表 1 和
图 1。每个种群根据面积大小各采集 5 ～ 17 个样本，共 353
个，采集的植株在北京林业大学科技股份有限公司的温室中
进行培养备用。
表 1 33 个蛇莓种群的取样位置、生境特征和取样数
种群
编码
取样位置 生境
东经
(°)
北纬
(°)
海拔
(m)
取样数
(份)
CQ1 重庆缙云山 1 草地 106． 408 29． 846 618 15
CQ2 重庆缙云山 2 草地 106． 396 29． 846 603 15
CQ3 重庆西南大学 林下 106． 426 29． 833 265 15
FS 北京房山区 林下 115． 447 39． 356 224 9
GZ1 贵阳花溪平桥 撂荒地 106． 647 26． 434 1 106 15
GZ2 贵阳黔灵公园 撂荒地 106． 694 26． 602 1 127 8
GZ3 贵阳天河潭 林下 106． 574 26． 444 1 106 8
HZ1 杭州老和山 林下 120． 114 30． 271 166 17
HZ2 杭州植物园 1 草地 120． 113 30． 259 64 15
HZ3 杭州植物园 2 林地 120． 118 30． 258 35 15
JAX 江西吉安县 林缘 114． 910 27． 043 52 7
JGS 江西井冈山 林缘 114． 124 26． 562 923 7
JGSU 江西井冈山大学 林缘 115． 024 27． 112 92 9
JJ 江西九江市 林地 116． 288 29． 658 28 8
JS 江西吉水县 林缘 115． 109 27． 184 64 11
LYW1 河南龙峪湾 1 林地 111． 795 33． 675 1 684 8
LYW2 河南龙峪湾 2 草地 111． 758 33． 706 1 185 15
LYW3 河南龙峪湾 3 湿地 111． 750 33． 698 1 084 8
LYW4 河南龙峪湾 4 林下 111． 752 33． 705 1 040 15
NJ1 南京林大林场 1 林下 119． 207 32． 128 204 12
NJ2 南京林大林场 2 林下 119． 207 32． 130 206 8
NJ3 南京林大林场 3 林下 119． 207 32． 128 207 5
SCH1 四川简阳市 1 撂荒地 104． 732 30． 436 578 15
SCH2 四川简阳市 2 撂荒地 104． 732 30． 443 580 15
SCH3 四川简阳市 3 撂荒地 104． 742 30． 444 558 15
TZ1 浙江台州 1 林下 121． 166 28． 876 40 9
TZ2 浙江台州 2 林下 121． 144 28． 880 41 9
XA1 西安 1 撂荒地 108． 870 33． 969 942 7
XA2 西安 2 撂荒地 108． 880 33． 970 992 7
XLM 北京小龙门 林下 115． 438 35． 970 235 8
GL1 桂林雁山镇 1 灌丛 110． 322 25． 073 148 6
GL2 桂林雁山镇 2 草地 110． 261 25． 093 148 6
GL3 桂林会仙镇 湿地 110． 245 25． 082 151 11
1． 2 DNA提取和 PCＲ扩增
根据 CTAB植物基因组 DNA快速提取试剂盒(艾德莱生
物，DN1401，北京)的说明方法提取幼嫩蛇莓叶片中的总
DNA，采用 NAS － 99 分光光度计(ACTGene，美国)确定总
DNA的质量和浓度，并稀释至 10 ng /μL备用。
蛇莓 SSＲ引物的开发由北京阅微基因技术有限公司完
成，从中筛选出 8 对清晰多态引物用于所有个体的 PCＲ 扩
增，引物序列见表 2。PCＲ反应体系为:8 μL 2． 5 × Multiplex
Buffer(MＲP17，北京阅微基因技术有限公司，北京)，0． 4 μL
15 μmol /L TP － M13 荧光接头(北京阅微基因技术有限公
司)，2 μL引物(5 μmol /L)，0． 2 μL 5 U /μL Fast Taq DNA聚
合酶，2 μL DNA 模板，7． 6 μL 无菌双蒸水。PCＲ 扩增程序
为:95 ℃ 预变性 5 min;94 ℃变性 30 s，56 ℃退火 45 s，72 ℃
延伸 45 s，30 个循环;94 ℃变性 30 s，53 ℃退火 45 s，72 ℃ 延
伸 45 s，10 个循环;72 ℃延伸 12 min。PCＲ扩增在 9 600 PCＲ
扩增仪(美国应用生物系统公司)上完成，PCＲ 扩增产物在
3 730 xl DNA 分析仪(美国应用生物系统公司)上进行基因
分型分析。
1． 3 数据分析
人工判读 PCＲ扩增产物的基因分型结果，记录目的条带
的片段大小以构成 SSＲ 分子标记数据矩阵。使用 Popgen 32
软件［34］计算以下遗传多样性指数:每个位点的平均等位基因
数(A)、预期杂合度(He)、Neis 基因多样性指数(h)及 Neis
遗传一致度和遗传距离。计算实际基因型(即基株或克隆，所有
位点基因型相同的植株为 1 个基株)总数(G)、平均克隆大小
(N /G，基因型数 /取样个体数)、局部基因型(只存在于 1 个
群体中的基因型)比例(GL)、广布基因型(存在于 75%以上
群体中的基因型)比例(GW)。种群遗传多样性指数采用
Simpson指数(D)，其计算公式为:D = 1 －∑{［ni(ni － 1)］/
［N(N － 1) ］}。种群遗传均匀性指数采用 Fager 指数(E)来
表示，计算公式为 E =(D － Dmin)/(Dmax － Dmin)，其中 Dmin =
(G － 1)(2 N － G)/N(N － 1) ，Dmax =(G － 1)N /G(N － 1)。式
中 N为取样个体总数，G为基因型(基株)总数，ni 为第 i基因
型的个体数［27］。
使用 GenAlEx 6． 5 软件［35］计算种群间遗传分化系数 Fst，
并进行分子方差分析(AMOVA，analysis of molecular variance
analysis)，计算种群内和种群间遗传方差分量。遗传方差分
量和成对种群遗传分化系数的统计显著性均采用 9 999 次置
换评价。
为了检测参试的蛇莓种群遗传结构，采用 STＲUC-
TUＲE［36］分析参试样本的遗传结构。将 MCMC (markov chain
monte carlo)不作数迭代(length of burn － in period)设为 1 万
次，不作数迭代后的 MCMC也设为 1 万次，组群数(K)设定为
2 ～ 33(参试种群数目)，评价 K值运行 20 次。依据每次测试
过程中计算的后验概率 lnP(D)值计算 ΔK 值，绘制 ΔK 曲线
图。散点曲线最大值对应的 K值视为最合理的组群数［37］。
使用 NTSYS 2． 1 软件［38］对种群间 Neis遗传多样性指数
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表 2 蛇莓 SSＲ引物序列
引物 序列(5→3) 重复碱基
片段大小
(bp) 总期望杂合度
SM5 F:AGGACTGCCTTGTGTTTCA;Ｒ:GTAATTCACATGCCATTTGC (AC)18 230 ～ 244 0． 199
SM21 F:GTAATTCACATGCCATTTGC;Ｒ:ACCAAACCTGACTCACCCAT (TG)18(TA)4 126 ～ 156 0． 557
SM27 F:CTCAAAGTACCATCTTCTCA;Ｒ:AGCTCTTGAACTTAGCCGAT (CA)18(TA)3 112 ～ 150 0． 537
SM71 F:GTGGTTTTGATTTCCACCT;Ｒ:GAGTGATTAGTTGCTAACGT (AC)18 112 ～ 146 0． 430
SM72 F:CAGAAACACTCCATTATTACCT;Ｒ:GACCAATGCATGCTTGAGAT (CA)11 114 ～ 130 0． 514
SM96 F:GCGGTTCTCCTCACCATTA;Ｒ:GGACTAACCAATACTTTGCTCA (TA)7(TG)20 108 ～ 214 0． 573
SM162 F:CCAGCTTTAGTAAGTCTCTGAT;Ｒ:GTGGACGTCTTGTCATCATAAT (TA)3(TG)10 140 ～ 154 0． 483
SM191 F:CATTTGTTCTTCTACACGCCT;Ｒ:GGCGAAACTTGGAATCCAT (AC)18 124 ～ 154 0． 457
统计量距离进行非加权平均配组(unweighted pair group meth-
od with arithmetic － means，UPGMA)聚类分析，绘制树状聚类
图。利用 GenAlEx 6． 5 软件中的 Distance计算 33 个蛇莓野生
种群间地理距离，Mantel 统计学分别检验分析种群间的地理
距离和遗传距离相关性，并进行显著性检测(9 999 次置换)。
2 结果与分析
2． 1 种群遗传变异和克隆多样性
选用 8 对能扩增出稳定、清晰条带的 SSＲ 引物，对 33 个
蛇莓种群 353 株个体进行 PCＲ 扩增，共扩增出 94 个等位基
因，每个位点的等位基因数为 7 ～ 23。蛇莓各种群的平均每
个位点的等位基因数(A)为 1． 5 ～ 5，平均 2． 841;期待杂合度
(He)为 0． 213 ～ 0． 682，平均 0． 494;Neis基因多样性指数(h)
为 0． 465 ～ 0． 640，平均 0． 468(表 3)。蛇莓种群平均遗传多
样性较高(A = 2． 841，He = 0． 494，h = 0． 468)，其中，北京小龙
门种群(XLM)的遗传多样性最高(A = 4． 55，He = 0． 682，h =
0． 640)，而江西九江种群(JJ)的遗传多样性最低(A = 1． 5，
He = 0． 213，h = 0． 199，表 3)。蛇莓物种水平的遗传多样性也
较高(A = 13． 000，He = 0． 657，h = 0． 656)。
所有种群均为多克隆(基因型)种群，克隆(基因型)总数
为 223，各种群的基因型数为 2 ～ 15，平均 6． 758;克隆大小为
1． 0 ～ 7． 5，平均 2． 063;局部基因型比例为 82． 6%;广布基因
型比例为 0;平均基因型多样性指数 Simpson 指数为 0． 769
(表 3)。
2． 2 种群遗传结构
SＲUCTUＲE分析结果表明，当 K = 4 时，ΔK 散点曲线呈
稳定趋势，可推测出所有参试的 353 株个体最合理的组群数
为 4(图 2)。图 2 中纵坐标 Q值表示不同植株归属于不同组
群的比例，黑色(组群Ⅰ)、深灰色(组群Ⅱ)、浅灰色(组群
Ⅲ)和白色(组群Ⅳ)分别代表组群的趋向，每个个体在 4 种
颜色中最长色条的颜色决定该个体所属的组群。组群Ⅰ包括
FS、GZ2、HZ3、JJ和 SCH1，组群Ⅱ包括 LYW1、LYW2、LYW3、
LYW4、SCH2、SCH3、TZ1、TZ2、XA1、XA2 和 XLM，组群Ⅲ包
括 GZ1、HZ1、HZ2、JAX、JGS、JGSU、JS、NJ1、NJ2、NJ3、GL1、
GL2 和 GL3，组群Ⅳ包括 CQ1、CQ2、CQ3 和 GZ3。
基于种群间遗传分化系数 Neis遗传一致度指数的 UPG-
MA聚类结果(图 3)表明，在遗传分化系数以 0． 62 为阈值的
情况下，33 个种群可分为四大类，其中 CQ1、CQ2 和 CQ3 为第
1 个类群;GZ3 为第 2 个类群;HZ3 和 JJ 为第 3 个类群;其他
27 个种群为第 4 个类群。
表 3 33 个蛇莓种群遗传多样性
种群编码 G N /G D E A He h
CQ1 2 7． 500 0． 133 0 1． 875 0． 404 0． 391
CQ2 4 3． 750 0． 543 0． 397 2． 625 0． 405 0． 391
CQ3 5 3． 000 0． 476 0 2． 625 0． 438 0． 423
FS 3 3． 000 0． 639 0． 667 2． 125 0． 445 0． 421
GZ1 9 1． 667 0． 848 0． 313 3． 000 0． 483 0． 466
GZ2 2 4． 000 0． 250 0 1． 750 0． 399 0． 374
GZ3 4 2． 000 0． 643 0 2． 625 0． 529 0． 496
HZ1 6 2． 833 0． 654 0． 377 3． 250 0． 503 0． 488
HZ2 10 1． 500 0． 924 0． 622 5． 000 0． 639 0． 618
HZ3 14 1． 071 1． 000 0 3． 000 0． 380 0． 367
JAX 3 2． 333 0． 524 0 2． 500 0． 512 0． 476
JGS 5 1． 400 0． 857 0 2． 375 0． 507 0． 471
JGSU 4 2． 250 0． 583 0 2． 125 0． 446 0． 421
JJ 5 1． 600 0． 857 0． 556 1． 500 0． 213 0． 199
JS 4 2． 750 0． 673 0． 544 2． 250 0． 425 0． 406
LYW1 4 2． 000 0． 643 0 2． 375 0． 472 0． 442
LYW2 14 1． 071 0． 990 0 4． 000 0． 602 0． 582
LYW3 6 1． 333 0． 929 0． 600 2． 750 0． 573 0． 537
LYW4 14 1． 071 0． 990 0 3． 375 0． 615 0． 595
NJ1 3 4． 000 0． 318 0 2． 750 0． 496 0． 475
NJ2 8 1． 000 1． 000 — 3． 375 0． 567 0． 531
NJ3 4 1． 250 0． 900 0 2． 500 0． 553 0． 498
SCH1 10 1． 500 0． 895 0． 356 3． 375 0． 544 0． 526
SCH2 15 1． 000 1． 000 — 3． 750 0． 536 0． 518
SCH3 15 1． 000 1． 000 — 4． 000 0． 477 0． 461
TZ1 9 1． 000 1． 000 — 2． 750 0． 440 0． 416
TZ2 9 1． 000 1． 000 — 2． 875 0． 488 0． 461
XA2 7 1． 000 1． 000 — 3． 250 0． 565 0． 524
XA3 7 1． 000 1． 000 — 3． 250 0． 559 0． 519
XLM 8 1． 000 1． 000 — 4． 500 0． 682 0． 640
GL1 3 2． 000 0． 733 0． 667 2． 250 0． 525 0． 481
GL2 2 3． 000 0． 600 1． 000 1． 750 0． 392 0． 359
GL3 5 2． 200 0． 782 0． 782 2． 250 0． 487 0． 465
平均 6． 758 2． 063 0． 769 0． 769 2． 841 0． 494 0． 468
合计 223 68． 079 25． 384 6． 811 93． 750 16． 301 15． 438
AMOVA结果(表 4)表明，蛇莓种群间遗传变异约占总
变异的 55%，种群内遗传变异占总变异的 45%，种群间遗传
分化显著(Fst = 0． 55，P = 0． 01)。成对种群间遗传分化系数
在 0． 020 ～ 0． 464 之间，各种群间遗传分化达到显著水平
(P ＜ 0． 05)。其中，GL2 和 JJ 种群之间遗传分化系数最大
(Fst = 0． 464)，HZ1 与 NJ1 种群之间遗传分化系数最小
(Fst = 0． 020)。在地理距离水平上，北京房山(FS)与桂林 3
(GL3)种群之间距离最远，为 1 660． 158 km;南京种群 1 与南
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表 4 蛇莓种群分子方差分析结果
变异来源 自由度 均方和 方差组分
变异系数
(%) P值
种群间 32 1011． 895 2． 756 55 0． 010
种群内 320 719． 876 2． 250 45 0． 010
总和 352 1731． 771 5． 005 100
Fst 0． 550
京种群 3 距离最近，为 0． 57 km。Mantel 相关性矩阵检验结
果表明，种群间遗传距离 Fst与地理距离呈正相关但不显著
(r = 0． 052，P = 0． 150)。
3 结论与讨论
3． 1 蛇莓的遗传变异和克隆多样性
很多研究结果表明，克隆植物具有一定的遗传变异水平，
但不同克隆植物的遗传变异程度、基因型多样性有很大的差
异［27，39］。本研究结果表明，蛇莓物种水平的遗传多样性(A =
13． 000，He = 0． 657，h = 0． 656，表 3)比 27 种克隆植物的平均
值(D = 0． 62)高，比 100 多种多年生木本植物的平均值(Na =
1． 76，He = 0． 148)高
［40 － 41］。这可能是由于蛇莓为一种广布的
草本植物，因此具有较高的物种水平遗传多样性。蛇莓种群
水平的遗传多样性也较高(A = 2． 841，He = 0． 494，h =
0． 468)，其中以北京小龙门种群(XLM)的遗传多样性最高
(A =4． 55，He = 0． 682，h =0． 640)，而江西九江种群(JJ)的遗传
多样性最低(A =1． 5，He = 0． 213，h =0． 199)。这可能与不同生
境中蛇莓种群的有性繁殖与无性繁殖的相对贡献度有关。
蛇莓种群的克隆多样性较高(G = 6． 758，N /G = 2． 063，
D = 0． 769，E = 0． 769)。虽然一些克隆植物的克隆多样性很
低，如水葫芦和空心莲子草等。其他一些研究也发现，有些克
隆植物的克隆多样性非常高，如越橘(Vaccunium vitisidaea，
D = 0． 84)和仙人掌科入侵植物 Stenocereus eruca(N /G =
1. 25)等［42 － 43］。理论研究结果表明，因为克隆植物的生命期
长，所以即使非常少量的幼苗更新也能使克隆种群维持较高
的克隆多样性［28］。Bengtsso认为，克隆植物 1 个世代只要有
3个不同的基因型就可以保持克隆植物的遗传变异水平［44］。
计算机模拟结果显示，匍枝毛茛(Ｒannuulus repens)只要每一
代有 1 个有性幼苗建立(约占总基株的 0． 5%)，就足以维持
15 个基因型的稳定结构［28］。此外，不同蛇莓种群的基因型
数量差异较大，如 CQ1、GZ2 和 GL2 等 3 个种群只有 2 个基因
型组成，但其等位基因水平上的多样性却很高，3 个种群的期
望杂合度(He)分别是 0． 404、0． 399、0． 392，而期望杂合度
(He)相对低的 JJ种群(He = 0． 213)却有多个基因型(G = 5，
N /G = 1. 600)，这说明蛇莓能很好地维持种群的遗传多样性。
对蛇莓有性繁殖特性的研究结果表明，蛇莓虽然能产生大量的
种子，但种子的萌发率并不高，仅 10%［31，45］。而从该研究的结
果来看，较低的种子萌发率并没有影响蛇莓的遗传多样性。与
其他克隆植物相比，有性繁殖对这些植物遗传多样性的维持起
—812— 江苏农业科学 2016 年第 44 卷第 2 期
非常重要的作用［42，46 －47］。所以，尽管蛇莓的种子萌发率低，但
只要有很少的幼苗更新就能维持其种群的遗传多样性。
然而，在基因型较少的种群中，可能存在克隆繁殖占主导
地位的现象。因为克隆生长产生的分株个体由母体的供养能
够比较顺利地度过建立期，有利于基株对局部空间的快速占
据，而克隆整合、克隆可塑性和克隆器官的存储能力等克隆生
长习性还可以缓解资源的小尺度空间和时间异质性对基株适
合度的影响［1］。克隆繁殖占优势意味着蛇莓对有性繁殖的
资源分配较少［2］，从而可以分配更多的能量进行克隆生长，
从环境中获取更多资源，进而在群落中占领优势地位。此外，
较少的有性繁殖意味着近交衰退的减少，而蛇莓本身具有较
高的等位基因多样性，所以在某种程度上克隆繁殖有利于维
持蛇莓种群的遗传多样性。蛇莓野外种群的有性繁殖和无性
繁殖的相对格局还须要进一步研究。
3． 2 蛇莓种群的遗传结构
一般认为，当 Fst ＜ 0． 05 时，种群间遗传分化较小;当
0． 05 ＜ Fst≤0． 15 时，种群间存在中等程度的遗传分化;当
0． 15 ＜ Fst≤0． 25 时，种群间的遗传分化明显;当 Fst ＞ 0． 25
时，遗传分化较大［48］。蛇莓种群间 Fst = 0． 547，由此可见蛇
莓种群间存在较大的遗传分化。种群遗传分化系数是评价种
群遗传结构的重要参数，植物种群遗传结构一般解释为交配
系统、传播方式、生活史、分布区大小等因素综合作用的结
果［49 － 51］。与 Nybom 对 116 种植物种群遗传分化系数统计分
析的平均值比较，蛇莓野生种群遗传分化系数(Fst = 0． 55)高
于异交(0． 27)，低于自交(0． 65)，且高于混合交配(0． 40)系
统植物［50］。说明蛇莓在进行克隆繁殖和克隆内自交繁殖外，
还存在一定程度的异交，这可能是种群内不同基因型之间的
基因交流或者不同种群间的基因交流，这与蛇莓是虫媒花以
及鸟类喜食其红色聚花果并通过排泄散布可萌发的种子有
关［30，52］，这与蛇莓兼性克隆繁殖和分布区较广的生物学特征
相符合。
UPGMA聚类结果表明，地理距离较近的种群则归属于
同一类群，同一省(市、区)的种群基本属于同一类群，但也有
例外，一些地理距离较近的种群没有归为同一类群，如北京房
山(FS)和北京小龙门(XLM)，四川简阳市 1(SCH1)与四川
简阳市 2(SCH3)和四川简阳市 3(SCH2)，以及杭州植物园 2
(HZ3)与杭州其他 2 个种群(HZ1 和 HZ2)，另外贵州 3 个种
群分别属于不同的类群。STＲUCTUＲE 分析结果也基本类
似，大部分同省(市、区)种群都率先聚集在一起，然后再依地
理距离由近到远依次聚在一起，但是仍存在一些同省(市、
区)没有优先聚在一起的种群，其中 GZ3、HZ3 和 JJ 即为特殊
的类群。比较 STＲUCTUＲE 和 UPGMA 结果可知，33 个蛇莓
野生种群的聚类大体一致，均可以分为 4 个组群。说明蛇莓
的遗传距离与地理距离相关，但也有其特殊的复杂性。
Mantel分析发现，蛇莓的遗传距离与地理距离的相关性
不显著。这些均与蛇莓没有广布基因型，且局部基因型占比
(GL = 82． 6%)很高有关。葛颂等在兼性克隆植物羊柴
(Hedysarum laeve)中也发现了类似结果，其局部基因型比例
为 60%，广布基因型比例为 3． 2%。这与 Ellstrand 等的总结
一致，即克隆植物的大部分基因型都仅存在于 1 个或很少的
种群内［40］。这是因为克隆植物的遗传基础来源于建群者，并
且在种群的发展过程中不断变化。克隆植物在不同的环境中
受到不同的选择压力，环境异质性可以促进不同基因型的固
定［53］，从而占据不同的生境。尽管蛇莓在种群间存在一定的
基因交流，但是该物种一般进行无性繁殖，所以基因型的局域
性很强，而蛇莓在中国是一个广布种，所以其物种水平上的遗
传多样性很高。
本研究结果表明，蛇莓在物种水平上的遗传多样性很高，
基因型存在很强的局域性，且其遗传距离与地理距离不存在显
著相关性。这些发现对研究蛇莓乃至克隆植物的进化潜能及
生态特征具有重要意义。对于克隆植物野生种群的繁殖格局，
遗传多样性对物种繁殖格局的影响，以及克隆植物中有性繁殖
与无性繁殖之间权衡的科学问题仍须要开展相关的研究。
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