全 文 ：不同居群蒙古扁桃的等位酶变异及遗传多样性分析
赛罕格日乐，斯琴巴特尔*
(内蒙古师范大学生命科学与技术学院，内蒙古 呼和浩特 010022)
摘要 目的:在等位酶水平上对蒙古扁桃 4 个不同野生居群的遗传多样性进行分析。方法:采用聚丙烯酰胺
凝胶垂直平板电泳技术。结果:多态位点百分率 P = 77. 78%，等位基因平均数 A =1. 7916，平均观察杂合度(Ho)=
0. 4009，平均期望杂合度(He)= 0. 4898;蒙古扁桃居群间的遗传分化系数(GST)为 0. 0693，说明其 6. 93%的遗传变
异来自于居群间;基于遗传分化系数计算的基因流(Nm)为 3. 3576，说明居群间存在适度的基因流;固定系数(F)
为 0. 0896，显示蒙古扁桃居群纯合体轻微过量，杂合体略显不足。结论:蒙古扁桃种群仍具有较高的遗传多样性并
且在适宜的生境中可以完成自然更新，应采取就地保护的保育措施。
关键词 蒙古扁桃;等位酶;遗传多样性
中图分类号:R282. 2 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2012)02-0195-05
The Analysis of Allozymic Variation and Genetic Diversity in Different
Prunus mongolica Population
Saihangerel，Seqinbater
(College of Life Science and Technology，Inner Mongolia Normal University，Huhhot 010022，China)
Abstract Objective:To evaluate the allozymic variation and genetic diversity from four wild population of Prunus mongolica.
Methods:The technique of polyacrylamide gel electrophoresis was used. Results:The percentage of loci polymorphic(P)was 77. 78% .
The mean number of alleles per locus (A)was 1. 7916. The mean observed heterozygosity per locus (H0)was 0. 4009 and the mean
expected heterozygosity per locus (He)was 0. 4898. The coefficient of gene differentiation(GST)was 0. 0693 which explained that
6. 93% of the total genetic diversity was distributed within populations. The gene flow (Nm)was 3. 3575，which indicated the gene
flow took place among populations. The fixation index (F)was 0. 0896 which indicated a slight excess of homozygote within populations
and a little insufficiency of heterozygosity. Conclusion:Considering the relatively high level of genetic diversity in Prunus mongolica re-
generating in the largest population，we recommend in situ conservation to maintain viable Prunus mongolica populations in their origi-
nal habitats.
Key words Prunus mongolica;Allozymes analysis;Genetic diversity
收稿日期:2011-08-02
基金项目:内蒙古自治区高等学校科学研究项目(NJ10042)
作者简介:赛罕格日乐(1988-) ，女，在读研究生，专业方向:植物生理生化;E-mail:saihanbalin@ 163. com。
* 通讯作者:斯琴巴特尔，E-mail:siqinbt@ imnu. edu. cn。
蒙古扁桃(Prunus mongolica)隶属于蔷薇科李
属旱生落叶灌木，主要分布于我国的内蒙古西部﹑
甘肃﹑宁夏和新疆，列入国家三级濒危保护植物。
蒙古扁桃种仁可代“郁李仁”入药，能润肠、利尿，主
治大便燥结、水肿、脚气等症〔1〕。
本研究采用不连续聚丙烯酰胺凝胶电泳技术，
在等位酶水平上对蒙古扁桃 4 个居群进行分析，首
次从分子水平探讨了蒙古扁桃的遗传多样性，旨在为
了解蒙古扁桃的濒危状况及保护提供实验依据。
1 材料与仪器
1. 1 材料 于 2010 年 7 ～ 9 月，分别采集阿拉善
左旗巴彦诺尔公苏木通格图嘎查，阿拉善左旗吉日
泰镇，西鄂尔多斯国家级自然保护区，包头萨拉齐九
峰山等蒙古扁桃 4 个自然居群 93 个单株的叶片样
品。因西鄂尔多斯自然保护区的蒙古扁桃数量少，
随机选取了 18 个株，其他居群均采集了 25 株，采样
时间为上午 9 ∶ 00 ～ 11 ∶ 00，植株间间隔至少 20 m。
将采集到的新鲜叶片装入液氮管进行速冻处理，
带回实验室待分析。上述样品均经笔者鉴定为蒙
古扁桃 Prunus mongolica。各样点的相关信息见
表 1。
1. 2 仪器 JY600C-电泳仪，TGL-16M-超速冷冻
离心机。
2 方法
2. 1 酶提取液的制备及等位酶分析 本实验测定
了 4 种等位酶。各等位酶基本信息及提取方法如表
2。等位酶位点和等位基因的命名按常规方法，以缩
写字母代表酶，连字附后数字代表该酶不同位点，每
个位点的等位基因用大写英文字母代表。在居群水
平上的遗传多样性(变异)以多态位点百分率 P
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DOI:10.13863/j.issn1001-4454.2012.02.007
(percentage of polymorphic loci)﹑等位基因平均数
A (Average number of alleles per loci)﹑有效等位基
因数 Ae (effective number of alleles per loci )﹑平均
观察杂合度 Ho (observed heterozygosity )和平均期
望杂合度 He (average expected heterozygosity)等参
数来度量。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〔2〕。居群间的遗传分化
用 Wright 的 F-统计量法(1 － FIS)×(1 － FST)=(1
－ FIT)来度量。另外根据 F = 1 － HO /He 计算各居
群固定指数(F)〔3〕。计算 Nei氏〔4〕遗传距离(genet-
ic distance，D)和遗传一致度(genetic identity，I) ，
并根据遗传距离进行 UPGMA聚类分析。
表 1 不同居群蒙古扁桃材料来源
采样点 样本数 北纬 东经 海拔(m) 生境
阿拉善左旗巴彦诺尔公苏木通格图嘎查 25 40°1055″ 104°7118″ 1240 荒漠区
阿拉善左旗吉日泰镇 25 39°7505″ 105°8087″ 1050 荒漠区
西鄂尔多斯自然保护区 25 39°5517″ 107°0307″ 1460 山地
包头萨拉齐九峰山 18 40°3314″ 109°5360″ 1500 山地
表 2 电泳分析酶及检测方法
等位酶 系统名称 酶提取液 加样 /μL 染色法
过氧化物酶 POD E. C. 1. 11. 1. 7 0. 05 moL /μL磷酸缓冲液(pH5. 5) ，5%PVP，蔗糖及 CaCO3 35. 0
醋酸-联苯胺染色
方法
细胞色素 c氧化酶 COD E. C. 1. 9. 3. 1 0. 04 moL /μL 磷酸缓冲液(pH7. 2) ，0. 025%巯基乙醇，3% PVP 40. 0
对二甲基苯甲醛-
α-萘酚染色方法
酯酶 EST E. C. 3. 1. 1. 7 1 moL /μL pH7. 5 磷酸缓冲液，5% PVP，0. 1%巯基乙醇 30. 0
醋酸 α-萘酯-固蓝
盐染色方法
过氧化氢酶 CAT E. C. 1. 11. 1. 6 1 moL /μL pH7. 8 磷酸缓冲液，4% PVP，0. 025%巯基乙醇 35. 0
硫 代 硫 酸 钠，
H2O2-KI染色方法
表 3 蒙古扁桃 4 种不同自然居群
9 个酶位点的等位基因频率
位点 西鄂尔多斯自然保护区 吉日泰 通格图 九峰山
Pod-1 a 0. 6389 0. 7777 0. 3333 0. 2500
b 0. 36111 0. 2222 0. 6667 0. 7500
Pod-2 a 0. 4444 0. 5833 0. 4722 0. 6666
b 0. 5556 0. 4167 0. 5277 0. 3333
Cat-1 a 1. 0000 1. 0000 1. 0000 1. 0000
Cat-2 a 0. 6667 0. 6111 0. 7500 0. 6667
b 0. 3333 0. 3888 0. 2500 0. 3333
Cod-1 a 0. 5278 0. 4167 0. 3611 0. 4167
b 0. 4722 0. 5833 0. 6389 0. 5833
Cod-2 a 0. 6111 0. 6667 0. 7500 0. 6667
b 0. 3889 0. 3333 0. 2500 0. 3333
Est-1 a 1. 0000 1. 0000 1. 0000 1. 0000
Est-2 a 0. 5278 0. 6389 0. 5556 0. 4722
b 0. 4722 0. 3611 0. 4444 0. 5278
Est-3 a 0. 6667 0. 5833 0. 6111 0. 4167
b 0. 3333 0. 4167 0. 3889 0. 5833
本实验所测定的 4 个等位酶基本信息及其酶提
取液如表 2。采用垂直不连续聚丙烯酰胺凝胶电
泳，过氧化物酶和酯酶的分离胶和浓缩胶的浓度分
别为 7%和 3%，加样量确定为 30μL 和 35μL，细胞
色素氧化酶和过氧化氢酶的分离胶和浓缩胶的浓度
为 7%和 4%，加样量确定为 40μL和 35μL。制胶的
具体操作参考了胡能书和何忠效等〔5，6〕提出的方法
进行。
2. 2 电泳系统的制备 不连续聚丙烯酰胺凝胶电
泳系统的制备参考了葛颂的方法〔7〕。
3 结果与分析
3. 1 酶谱分析及数据处理 运用 4 种不同酶系统
对蒙古扁桃 4 种不同自然居群的等位酶变异进行检
测。在 9 个酶位点上共检测到 16 个等位基因，各位
点上等位基因频率见表 3。
在所得到的 4 种酶系统中共确定了 9 个基因位
点，其中等位基因出现的频率小于或等于 0. 95 的多
态位点有 Pod-1、Pod-2、Cat-2、Cod-1、Cod-2、Est-2、
Est-3，其余 2 个位点为单态位点。
3. 2 居群水平的遗传多样性 从多态位点百分频
率(P)值来看(见表 4) ，4 个蒙古扁桃居群的 P值都
相同，多态位点的百分数 P 值为 77. 78%，每个位点
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的基因数(A)值均为 1. 7617。虽然 4 种不同自然居
群的 P值和 A值相同，但等位基因有效数(Ae)的值
却不同，西鄂尔多斯自然保护区的最高，其次是吉日
泰和九峰山，而通格图的最低。等位基因有效数均
低于每个位点的平均等位基因数。西鄂尔多斯自然
保护区居群的平均每个位点的预期杂合度(He)比
其他 3 个居群的都偏高，而九峰山居群的实际杂合
度(H0)最低，为 0. 3610。
表 4 蒙古扁桃 4 个不同自然居群遗传多样性度量分析
居群 N A Ae He H0 P /% F
西鄂尔多斯自然保护区 18. 0000 1. 7916 1. 7399 0. 5455 0. 4512 77. 78 － 0. 0741
吉日泰 25. 0000 1. 7916 1. 6958 0. 4881 0. 4026 77. 78 － 0. 0345
通格图 25. 0000 1. 7916 1. 6297 0. 4687 0. 3888 77. 78 0. 0571
九峰山 25. 0000 1. 7916 1. 6715 0. 4571 0. 3610 77. 78 0. 0896
3. 3 不同居群蒙古扁桃的固定指数 固定指数 F
(Fixation index)也称内繁育系数(Inbreeding coeffi-
cient) ，代表了偏离哈迪-温伯格平衡(Hardy-Wein-
berg equilibrium)预期的程度。在一个非随机交配
的居群里，杂合体过多，F 就会出现负值，全部杂合
是 F = － 1，如果杂合体缺乏，纯合体过多时，F 就会
大于 0，全部纯合时，F = 1。从表 5 可以看出，在西
鄂尔多斯自然保护区和吉日泰 2 个居群的 F值都是
负值。表明这 2 个居群中的杂合体比纯合体多。而
在九峰山和通格图2个居群的F值都是大于0，表
表 5 蒙古扁桃 4 个居群的固定指数和异交率
居群 F t
西鄂尔多斯自然保护区 － 0. 0741 1. 1599
吉日泰 － 0. 0346 1. 0717
通格图 0. 0571 0. 8919
九峰山 0. 0896 0. 8355
明杂合体缺乏而纯合体多。从表 5 看出，4 个居群
的异交率变动 0. 8355 ～ 1. 1599 之间，表明 4 个居群
的异交程度不同，西鄂尔多斯自然保护区的异交程
度偏高，九峰山的偏低。
3. 4 居群间的遗传分化与基因流 为确定不同自
然居群蒙古扁桃等位酶位点上的变异总量及其在居
群间和居群内的分布状况，对居群变异做了基因多
样度的等级分析，如表 6。可以看出，蒙古扁桃 4 个
居群 7 个位点遗传多样度(HT)为 0. 4792，其中居群
内部的遗传多样性(Hs)为 0. 4580，居群间遗传多样
性(DST)为 0. 0284。不同位点间的基因分化系数
(GST)变动幅度较大，在 0. 0213 至 0. 1867 之间。说
明，不同位点对基因多样度的贡献不同。7 个位点
上的平均 GST值为 0. 0693，即居群间遗传变异量占
总遗传多样性的 6. 93%，居群内的遗传变异为
93. 07%。各位点的基因多样度均以居群内为主，居
群间有一定的基因流，其 Nm值为 3. 3576。
表 6 蒙古扁桃 4 个居群在不同位点上的基因多样性和遗传分化分析
位点 N Hs HT DST GST Nm
Pod-1 93 0. 4066 0. 5000 0. 0934 0. 1867 1. 0890
Pod-2 93 0. 5050 0. 4965 0. 0017 0. 0715 3. 2465
Cat-2 93 0. 4348 0. 4379 0. 0432 0. 0919 2. 4703
Cod-1 93 0. 4816 0. 4956 0. 0160 0. 0329 7. 3487
Cod-2 93 0. 4184 0. 4348 0. 0164 0. 0451 5. 2932
Est-2 93 0. 4867 0. 4969 0. 0106 0. 0213 11. 4870
Est-3 93 0. 4729 0. 4903 0. 0174 0. 0354 6. 8121
平均值 93 0. 4580 0. 4792 0. 0284 0. 0693 3. 3576
表 7 是蒙古扁桃 F统计结果。蒙古扁桃 4 个自
然居群中，Fis 分布范围从 0. 0560(Est-2)到 0. 2653
(Cat-2) ，居群平均为 0. 1406。说明由于蒙古扁桃
种内纯合体过量，杂合体不足，导致居群偏离 Hardy-
Weinberg 平衡。这一结果与固定系数 F 揭示的情
况是相符的。
3. 5 不同居群间的遗传一致度和遗传距离 蒙古
扁桃居群间的遗传一致度为 0. 9072 ～ 0. 9821(表
8) ，在 4 个自然居群之间，西鄂尔多斯和吉日泰两
个居群间的遗传一致度高达 0. 9821，九峰山和吉日
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泰两个居群的遗传一致度最低，为 0. 9072。
表 7 蒙古扁桃居群间的 F统计
位点 样本数 FIS FIT FST Nm
Pod-1 93 0. 0706 0. 2223 0. 1867 1. 0886
Pod-2 93 0. 1780 0. 1608 0. 0716 3. 2416
Cat-2 93 0. 2653 0. 2706 0. 0765 3. 0179
Est-2 93 0. 0560 0. 0776 0. 0299 8. 1084
Est-3 93 0. 0897 0. 1203 0. 0454 5. 2556
Cod-1 93 0. 2213 0. 1905 0. 0217 11. 2280
Cod-2 93 0. 1037 0. 0377 0. 0377 6. 3795
平均值 93 0. 1406 0. 1543 0. 0671 3. 4761
表 8 蒙古扁桃 4 个自然居群间的遗传距离分析
居群 西鄂尔多斯 吉日泰 通格图 九峰山
西鄂尔多斯 ＊＊＊＊＊ 0. 0180 0. 0354 0. 0647
吉日泰 0. 9821 ＊＊＊＊＊ 0. 0674 0. 0974
通格图 0. 9653 0. 9349 ＊＊＊＊＊ 0. 0441
九峰山 0. 9373 0. 9072 0. 9569 ＊＊＊＊＊
3. 6 UPGMA 聚类分析 基于不同居群间的遗传
距离，运用 SPSS11. 5 程序，得出 4 个蒙古扁桃自然
居群间的树状聚类图(见图 1)。可以看出，吉日泰
和通格图两个居群和九峰山居群分别聚在一起，最
后与西鄂尔多斯居群聚类。这也表明遗传分化主要
存在于西鄂尔多斯蒙古扁桃居群和其它居群之间，
其它居群相互之间的遗传分化几乎没有或很小。
图 1 基于遗传距离上的 4 个蒙古扁
桃居群的 UPGMA 聚类分析图
4 讨论
本实验结果表明，蒙古扁桃居群内的多态位点
百分率和和平均预期杂合度分别为 77. 78% 和
0. 4898。该值远高于 Hamrick 和 Godt〔8〕对大量植物
类群的等位酶分析提出的植物居群内平均多态位点
百分率 (34%)和平均预期杂合度(0. 1)。这结果
与长寿命多年生木本植物无论在物种水平还是居群
水平，其遗传多样性都高于所有植物的总平均值
(Hes = 0. 150，Hep = 0. 113)〔9〕的结论相一致。蒙古
扁桃种群较高的遗传多样性可能与其繁殖生物学特
性﹑生活习性及生境特点有一定的关系。蒙古扁桃
为专性异交型植物〔10〕，趋向于虫媒的异花授粉，其
花具有显著的花柱多型性现象，有利于保持较高的
杂合性。这样的繁育系统有利于维持个体和种群的
遗传多样性，同时促进种群内基因交流，减少遗传漂
变。其次，蒙古扁桃为长寿多年生的灌木，而且种子
萌发能力较强〔11〕，在相当长的时间内可以保持遗传
多样性。野外调查显示，蒙古扁桃 4 个自然居群中
的个体均为成年大树，且基本呈散生状态。除了九
峰山以外的三个居群都有破坏的痕迹。由此可以判
断，这些个体可能是以前大居群的残遗。散生的个
体造成取样地理区域较大，而较高的生境多样性
(不同的选择)有利于维持较高的遗传多样性，所以
这种较高的遗传多样性可能反映了过去大居群的部
分历史。尽管目前蒙古扁桃居群已片段化，但本研
究显示，其遗传多样性主要保持在居群内，居群间遗
传分化约占 6. 93%。根据 Ell-strand和 Elam分类总
结结论，蒙古扁桃居群间遗传分化系数相当于异交
虫媒和有性兼无性繁殖植物种的平均值。蒙古扁桃
总居群中的 Nm = 3. 4761，反映居群之间有一定的
基因流，表明有一定程度的居群分化，但分化比较
弱，与目前蒙古扁桃居群间还保持着较近的遗传距
离或较高的遗传一致度的情况相吻合。蒙古扁桃居
群间的遗传距离与地理距离呈弱正相关。从聚类分
析的图可以看出，区域相近的距离优先聚类，说明蒙
古扁桃居群分化与居群地理距离有一定的关系，符
合 Wright (1978)居群地理距离分化模式。
蒙古扁桃的遗传多样性处于较高的水平，因此，
外界生态环境的作用是其濒危的主要原因。根据本
研究的结果笔者认为，虽然蒙古扁桃居群的遗传多
样性高，但西鄂尔多斯居群的蒙古扁桃已经所剩无
几，并且基本上是生长多年的大树，所以对西鄂尔多
斯居群的保护显得更加紧迫。目前只有九峰山蒙古
扁桃居群受到了很好的保护，而位于阿拉善的两个
居群遭受人为破坏仍然较为严重，应进一步加强就
地保护，禁止对其生境的进一步破坏和砍伐成年母
树，最大限度地保护蒙古扁桃的遗传多样。应加强
生殖生理学等基础研究，消除其有性生殖障碍，提高
蒙古扁桃的种子繁殖率。
参 考 文 献
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广西不同居群千层塔孢子的扫描电镜观察
涂冬萍1，2，马小军2* ，闫志刚2，冯世鑫2
(1. 广西中医学院，广西 南宁 530001;2. 中国医学科学院药用植物研究所广西分所，广西 南宁 530023)
摘要 目的:在扫描电镜下对广西不同居群的千层塔孢子形态进行观察，为千层塔的种质资源多样性、孢子破
壁技术研究及其繁殖提供参考。方法:利用电镜扫描，对不同居群的千层塔孢子大小、形态及表面纹饰和裂缝形态
等进行观测，并对结果进行分析。结果:各居群的千层塔孢子均为四面体型，辐射对称，三裂缝，上被有白色颗粒
物，赤道面观为近半圆或扇形，极面观为钝三角形，孔穴纹饰，有四分体痕。不同居群在极轴长、赤道轴长、极赤比、
孔穴密集程度、裂缝形态及辐射区形态上有所差异。结论:孢子各面观、表面纹饰和裂缝数是不同居群作为同种植
物所具备的共同特征。但孢子大小，孔穴多少、深浅和大小及四分体痕形态的差异则体现出不同居群的差异，可作
为千层塔种质资源多样性的佐证。
关键词 千层塔;蛇足石杉;孢子;电镜扫描
中图分类号:R282. 2 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2012)02-0199-03
收稿日期:2011-08-02
基金项目:广西区科技厅应用基础研究专项(0991019) ;广西区科技厅青年基金项目(2010GXNSFB013041) ;广西南宁市科技攻关项目
(201102076C) ;广西科技攻关项目(11107010-2-4)
作者简介:涂冬萍(1986-) ，女，在读硕士研究生，专业方向:中药质量研究;Tel:15994323392，E-mail:jakui0070@ 163. com。
* 通讯作者:马小军，Tel::0771-3082552，E-mai:xjma@ public. bta. net. cn。
千层塔原植物为蕨类植物石杉科石杉属蛇足石
杉 Huperzia serrata (Thunb. )Thev. 。其作为药用早
在《植物名实图考》中有记载，主治跌打损伤、瘀血
肿痛等症，民间常用于跌打损伤、瘀血肿痛、精神分
裂症等疾病。自 1972 年中科院上海药物研究所从
中分离到石杉碱甲以来，随着药理及临床研究的不
断深入，人们对石杉碱甲的需求不断增大。由于合
成石杉碱甲成本高昂，其主要来源为野生千层塔，而
千层塔中石杉碱甲含量极低，通常仅含十万分之五，
并且尚未出现替代千层塔的其他天然产物。因此，
研究千层塔的繁殖开发迫在眉睫。千层塔的分布十
分广，但其繁殖目前还未有较大突破。据调查，千层
塔孢子数量较多，是千层塔进行繁殖的有利条件。
但由于其萌发时间为 6 ～ 15 年，成为通过孢子进行
繁殖的瓶颈。目前，对千层塔孢子的研究还较少，
李沛玲〔1〕电镜观察了浙江地区千层塔孢子的形态，
但对广西各居群孢子的比较研究尚未见报道。本实
验利用电镜扫描，首次对广西不同居群的蛇足石杉
孢子大小、形态及表面纹饰和裂缝形态等进行观测，
为进一步揭示孢子萌发困难的可能结构因素、保证千
层塔来源的准确及千层塔孢子繁殖及孢粉学研究提
供依据。
1 材料与方法
1. 1 实验材料 材料于 2010 ～ 2011 年采自广西
武鸣县、资源县、龙胜县、那波县、北流市等不同地
方，共 6 个居群，均为野生种，经广西中医学院刘寿
养教授鉴定为石杉科石杉属蛇足石杉 Huperzia ser-
rata (Thunb. )Thev. 。居群号及采集地见表 1。
1. 2 实验方法 材料清洗后，置于 40%戊二醛固
定液内，固定 3 h，用 0. 1 moL /L磷酸缓冲液漂洗，再
用 20%锇酸固定 1 h。经 PBS 漂洗后梯度脱水，醋
酸异酯过渡，CO2 临界点干燥，粘在粘有金属箔纸的
铜台上，送入真空镀膜机中喷金，在 APOLLOX 2336
电镜下扫描，拍照并记录。每个居群选择 20 个孢子
·991·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 35 卷第 2 期 2012 年 2 月