全 文 ：第 ３６ 卷第 １３ 期
２０１６年 ７月
生 态 学 报
ＡＣＴＡ ＥＣＯＬＯＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ
Ｖｏｌ．３６，Ｎｏ．１３
Ｊｕｌ．，２０１６
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
基金项目：国家“十二五”科技支撑计划项目资助（２０１２ＢＡＤ２２Ｂ０４）
收稿日期：２０１４⁃１１⁃１４； 　 　 网络出版日期：２０１５⁃１０⁃３０
∗通讯作者 Ｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇ ａｕｔｈｏｒ．Ｅ⁃ｍａｉｌ： ｌｋｙｌｆｍ＠ １２６．ｃｏｍ
ＤＯＩ： １０．５８４６ ／ ｓｔｘｂ２０１４１１１４２２５５
李绍臣， 李凤明， 张立民， 任军， 林玉梅．吉林省天然黄檗种群遗传多样性 ＩＳＳＲ分析．生态学报，２０１６，３６（１３）：４００６⁃４０１２．
Ｌｉ Ｓ Ｃ， Ｌｉ Ｆ Ｍ， Ｚｈａｎｇ Ｌ Ｍ， Ｒｅｎ Ｊ， Ｌｉｎ Ｙ Ｍ．Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｗｉｌｄ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｐｈｅｌｌｏｄｅｎｄｒｏｎ ａｍｕｒｅｎｓｅ Ｒｕｐｒ． ｉｎ Ｊｉｌｉｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｕｓｉｎｇ
ｉｎｔｅｒ⁃ｓｉｍｐｌｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅｐｅａｔ．Ａｃｔａ Ｅｃｏｌｏｇｉｃａ Ｓｉｎｉｃａ，２０１６，３６（１３）：４００６⁃４０１２．
吉林省天然黄檗种群遗传多样性 ＩＳＳＲ分析
李绍臣， 李凤明∗， 张立民， 任　 军， 林玉梅
吉林省林业科学研究院， 长春　 １３００３３
摘要：黄檗（Ｐｈｅｌｌｏｄｅｎｄｒｏｎ ａｍｕｒｅｎｓｅ Ｒｕｐｒ．）是吉林省长白山林区珍贵用材树种和主要建群树种，由于过度采伐和利用，其资源数
量和质量明显下降。 依据其资源自然分布现状，选择了 １０个具有代表性的天然黄檗分布种群，应用 ＩＳＳＲ标记技术对其进行了
遗传多样性的分析，以期为黄檗种群资源的收集、保存和保护提供依据和支持。 研究结果表明：从 ６０ 条 ＩＳＳＲ 引物中筛选出扩
增 ９９条带，多态性条带数为 ５４条，多态性比率为 ５４．５％。 １０个种群的多态位点比率分布在 １８．５２％—３７．９６％范围内，其中珲春
种群的多态位点比率最高，为 ３７．９６％，吉林省露水河种群的多态位点比率最低为 １８．５２％，种群的平均多态位点百分比为
２６．０２％。 利用 Ｓｈａｎｎｏｎ 指数与 Ｎｅｉ 指数可较好的估算黄檗种群间的遗传变异，Ｓｈａｎｎｏｎ 指数的变化范围在 ０．１１０３—０．１９４９ 之
间，Ｓｈａｎｎｏｎ指数总体平均值为 ０．１５２２。 Ｎｅｉ指数的变化范围在 ０．０７５９—０．１３２７ 之间， 平均为 ０．１０４３。 根据 Ｎｅｉ 法计算黄檗 １０
个种群遗传多样性是 Ｄｓｔ＝ ０．１５８６，分化指数 Ｇｓｔ＝ ０．６１８３，基因流系数 Ｎｍ为 ０．３０８６，总的遗传变异中有 ６１．８３％的变异存在于群
体间，群体内的变异只占 ３８．１７％，种群间存在明显分化。 黄檗的 １０个种群可分为两个大群，即：①松江河、露水河、湾沟、集安、
辉南②白石山、汪清、安图、延吉、珲春。 根据黄檗的遗传结构提出了保护措施：适度引导营造药用或用材林；开展本地黄檗资源
的本底调查并进行资源汇总（包括林班、小班，每株的树龄、树高、胸径、枝下高和冠幅等数据），筛选本地的优势群体进行原地
保存；迁地保护策略中要增加样本的数量，白山地区迁地保护的种源应选择松江河、露水河种源，通化地区迁地保护的种源应选
择集安种源，而延边地区应选择白石山和汪清种源；人工促进黄檗的天然林更新改造，逐步恢复黄檗种群规模，并且进行人工更
新的资源登记。
关键词：黄檗；遗传多样性；ＩＳＳＲ
Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ ｗｉｌｄ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｐｈｅｌｌｏｄｅｎｄｒｏｎ ａｍｕｒｅｎｓｅ Ｒｕｐｒ．
ｉｎ Ｊｉｌｉｎ Ｐｒｏｖｉｎｃｅ ｕｓｉｎｇ ｉｎｔｅｒ⁃ｓｉｍｐｌｅ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｒｅｐｅａｔ
ＬＩ Ｓｈａｏｃｈｅｎ， ＬＩ Ｆｅｎｇｍｉｎｇ∗， ＺＨＡＮＧ Ｌｉｍｉｎ， ＲＥＮ Ｊｕｎ， ＬＩＮ Ｙｕｍｅｉ
Ｊｉｌｉｎ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ｆｏｒｅｓｔｒｙ Ｓｃｉｅｎｃｅ， Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００３３， Ｃｈｉｎａ
Ａｂｓｔｒａｃｔ： Ｐｈｅｌｌｏｄｅｎｄｒｏｎ ａｍｕｒｅｎｓｅ Ｒｕｐｒ． ｉｓ ａ ｖａｌｕａｂｌｅ ｔｉｍｂｅｒ ｓｐｅｃｉｅｓ ａｎｄ ａ ｋｅｙ ｓｐｅｃｉｅｓ ｉｎ ｔｈｅ ｐｌａｎｔ ｃｏｍｍｕｎｉｔｉｅｓ ｏｆ
Ｃｈａｎｇｂａｉ Ｍｏｕｎｔａｉｎ ｉｎ Ｊｉｌｉｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅ； ｈｏｗｅｖｅｒ， ｄｕｅ ｔｏ ｏｖｅｒ－ｈａｒｖｅｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｕｔｉｌｉｚａｔｉｏｎ， ｉｔｓ ｑｕａｎｔｉｔｙ ａｎｄ ｑｕａｌｉｔｙ ｈａｖｅ ｃｌｅａｒｌｙ
ｄｅｃｌｉｎｅｄ．． Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ， ｂａｓｅｄ ｏｎ ｉｔｓ ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ ｏｎ Ｃｈａｎｇｂａｉ Ｍｏｕｎｔａｉｎ ｉｎ Ｊｉｌｉｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅ， １０ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｐ．
ａｍｕｒｅｎｓｅ ｗｅｒｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ， ａｎｄ ｔｈｅｉｒ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｗａｓ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｄ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ Ｉｎｔｅｒ⁃Ｓｉｍｐｌｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｒｅｐｅａｔ （ ＩＳＳＲ）
ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ． Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＩＳＳＲ ｄａｔａ， ｔｈｅ Ｎｅｉ ａｎｄ Ｓｈａｎｎｏｎ ｉｎｄｉｃｅｓ ｗｅｒｅ ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ ｔｏ ｅｓｔｉｍａｔｅ ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ １０
ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ． Ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙ ａｉｍｓ ｔｏ ｐｒｏｖｉｄｅ ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎａｌ ｄａｔａ ｆｏｒ ｐｒｅｓｅｒｖａｔｉｏｎ ａｎｄ ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｐ． ａｍｕｒｅｎｓｅ． Ｕｓｉｎｇ ６０ ＩＳＳＲ
ｐｒｉｍｅｒｓ ｔｏ ｓｃｒｅｅｎ ｔｈｅ １０ ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ ｏｆ Ｐ． ａｍｕｒｅｎｓｅ， ９９ ｂａｎｄｓ ｗｅｒｅ ａｍｐｌｉｆｉｅｄ； ５４ ｂａｎｄｓ ｗｅｒｅ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ
（５４．５％）． Ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ ｏｆ ｔｈｅ １０ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ １８．５２％ ｔｏ ３７．９６％； ｔｈｅ Ｈｕｎｃｈｕｎ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅ
ｇｒｅａｔｅｓｔ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｓｍ， ａｔ ３７．９６％， ｔｈｅ Ｌｕｓｈｕｉｈｅ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｓｈｏｗｅｄ ｔｈｅ ｌｅａｓｔ， ａｔ １８．５２％， ａｎｄ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｗａｓ ２６．０２％．
ｈｔｔｐ： ／ ／ ｗｗｗ．ｅｃｏｌｏｇｉｃａ．ｃｎ
Ｔｈｅ Ｓｈａｎｎｏｎ ｉｎｄｅｘ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ０．１１０３ ｔｏ ０．１９４９， ｗｉｔｈ ａｎ ａｖｅｒａｇｅ ｏｆ ０．１５２２． Ｔｈｅ Ｎｅｉ ｉｎｄｅｘ ｒａｎｇｅｄ ｆｒｏｍ ０．０７５９ ｔｏ ０．１３２７，
ｗｉｔｈ ａｎ ａｖｅｒａｇｅ ｏｆ ０．１０４３． Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ Ｎｅｉ′ｓ ｍｅｔｈｏｄ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐｈｅｌｌｏｄｅｎｄｒｏｎ ａｍｕｒｅｎｓｅ １０ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ
ｉｓ ｔｈｅ ＤＳＴ ＝ ０．１５８６， ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ （ＧＳＴ ＝ ０．６１８３， ｇｅｎｅ ｆｌｏｗ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｎｍ ｉｓ ０．３０８６．．． Ｔｈｅ ｔｏｔａｌ ｇｅｎｅｔｉｃ
ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｏｆ ６１．８３％ ｏｆ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｅｘｉｓｔｅｄ ａｍｏｎｇ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ， ａｎｄ ｔｈｅ ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｗｉｔｈｉｎ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎ ｗａｓ ｏｎｌｙ ３８．１７％．．Ａ
ｃｌｕｓｔｅｒ ｍａｐ ｏｆ ｔｈｅ ｕｎｗｅｉｇｈｔｅｄ ｐａｉｒ⁃ｇｒｏｕｐ ｍｅｔｈｏｄ ｗｉｔｈ ａｒｉｔｈｍｅｔｉｃ ｍｅａｎｓ （ ＵＰＧＭＡ） ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｓ， ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＩＳＳＲｓ ａｓ
ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｍａｒｋｅｒｓ， ｗａｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ． Ｔｈｅ １０ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ ｃｏｕｌｄ ｂｅ ｄｉｖｉｄｅｄ ｉｎｔｏ ｔｗｏ ｇｒｏｕｐｓ： １） Ｓｏｎｇｊｉａｎｇｈｅ， Ｌｕｓｈｕｉｈｅ，
Ｗａｎｇｏｕ， Ｊｉ⁃ａｎ， ａｎｄ Ｈｕｉｎａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ， ａｎｄ ２） Ｂａｉｓｈｉ Ｓｈａｎ， Ｗａｎｇｑｉｎｇ， Ａｎｔｕ， Ｙａｎｊｉ， ａｎｄ Ｈｕｎｃｈｕｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ． Ｂａｓｅｄ ｏｎ
ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｏｆ Ｐ． ａｍｕｒｅｎｓｅ， ｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｗｅｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ， ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｇｕｉｄａｎｃｅ ｔｏ ｃｒｅａｔｅ ａ ｍｅｄｉｃｉｎａｌ ｏｒ
ｔｉｍｂｅｒ ｆｏｒｅｓｔｒｙ． Ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ｐｌａｎｔ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ ａｎｄ ｓｕｍｍａｒｙ ｏｆ ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ （ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔｓ， ｓｕｂ⁃
ｃｏｍｐａｒｔｍｅｎｔｓ， ｅａｃｈ ｐｌａｎｔ′ｓ ａｇｅ， ｈｅｉｇｈｔ， ｄｉａｍｅｔｅｒ， ｈｅｉｇｈｔ ｕｎｄｅｒ ｃｒｏｗｎ ａｎｄ ｃｒｏｗｎ）． Ｔｏ ｓｅｌｅｃｔ ｔｈｅ ｌｏｃａｌ ｄｏｍｉｎａｎｔ ｇｒｏｕｐｓ ｔｏ
ｃａｒｒｙ ｏｎ ｉｎ ｓｉｔｕ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ． Ｅｘ ｓｉｔｕ ｃｏｎｓｅｒｖａｔｉｏｎ ｓｔｒａｔｅｇｉｅｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｉｎｃｒｅａｓｅ ｔｈｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌｓ； ｉｎ ｔｈｅ
Ｂａｉｓｈａｎ ａｒｅａ， ｔｈｅ Ｓｏｎｇｊｉａｎｇｈｅ， Ｌｕｓｈｕｉｈｅ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ， ｉｎ ｔｈｅ Ｔｏｎｇｈｕａ Ａｒｅａ，ｔｈｅ Ｊｉ⁃ａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ
ｓｅｌｅｃｔｅｄ，ｉｎ ｔｈｅ Ｙａｎｂｉａｎ ａｒｅａ， ｔｈｅ Ｗａｎｇｑｉｎｇ ａｎｄ Ｂａｉｓｈｉ Ｓｈａｎ ｐｒｏｖｉｎｃｅｓ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｓｅｌｅｃｔｅｄ． Ａｒｔｉｆｉｃｉａｌ ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ ｏｆ Ｐ．
ａｍｕｒｅｎｓｅ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ ｕｓｅｄ ｔｏ ｐｒｏｍｏｔｅ ｔｈｅ ｇｒａｄｕａｌ ｒｅｃｏｖｅｒｙ ｏｆ ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓ， ａｎｄ ｒｅｓｏｕｒｃｅ ｍａｎｕａｌ ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ ｓｈｏｕｌｄ ｂｅ
ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ．
Ｋｅｙ Ｗｏｒｄｓ： Ｐ． ａｍｕｒｅｎｓｅ； ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ； ＩＳＳＲｓ （Ｉｎｔｅｒ⁃Ｓｉｍｐｌｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｒｅｐｅａｔｓ）
黄檗（黄柏，黄菠萝 Ｐｈｅｌｌｏｄｅｎｄｒｏｎ ａｍｕｒｅｎｓｅ Ｒｕｐｒ．），属芸香科黄檗属落叶阔叶乔木，是东北地区地带性植
被顶级群落———阔叶红松林的主要伴生树种、主要的用材树种和药用植物［１］。 由于过度的利用，目前已成为
国家级重点保护植物。 黄檗在吉林省主要分布在东部山区，包括延边、白山、通化、吉林等，目前对黄檗的研究
多集中于育种造林［２⁃４］、植物化学［５⁃６］等方面， 有关遗传多样性方面的工作较少［７⁃８］，闫志峰仅对吉林省的 ３ 个
种群进行了 ＡＦＬＰ 分析。 迄今对其遗传多样性和遗传结构知之甚少， 以至于无法提出有针对性的保护策略。
ＩＳＳＲ（Ｉｎｔｅｒ⁃Ｓｉｍｐｌｅ Ｓｅｑｕｅｎｃｅ Ｒｅｐｅａｔ）技术［９⁃１０］是由 Ｚｉｅｔｋｉｅｗｉｃｚ等于 １９９４年创建的一种简单序列重复区间
扩增多态性分子标记，近年来，已被广泛应用于遗传多样性和群体遗传结构的研究［１１⁃１４］。 本研究采用先进的
ＩＳＳＲ技术，运用群体遗传学原理，从 ＤＮＡ水平对黄檗天然种群的遗传多样性进行研究，揭示不同地区黄檗天
然种群的遗传关系，探讨黄檗天然种群的遗传分化机制，为黄檗遗传资源的有效保护和合理利用提供理论
依据。
１　 材料与方法
１．１　 材料
黄檗在吉林省主要分布在东部山区，根据地理位置和吉林省森林资源调查文献以及种群分布的具体情况
确定了 １０个有代表性的天然种群，采样时间是 ２０１３年 ３月在各采样点进行采样，每个地点采 ２５ 个样本。 为
了使样本具有代表性，各个样本间相互距离要在 １００ｍ以上，林分选择要求立地较好的近熟林分，采无病虫害
的枝条拿回实验室水培，待叶子长出后采摘叶片提取 ＤＮＡ。 １０个天然种群的基本情况见表 １。
１．２　 总 ＤＮＡ的提取
利用 Ｕｎｉｖｅｒｓａｌ ｇｅｎｏｍｉｃ ＤＮＡ ｅｘｔｒａｃｔｉｏｎ ｋｉｔ（Ｖｅｒ．３．０，ＴａＫａＲａ， 大连）提取黄檗叶片总 ＤＮＡ。
１．３　 ＩＳＳＲ引物筛选
根据 Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｂｒｉｔｉｓｈ Ｃｏｌｕｍｂｉａ（ＵＢＣ）提供的 ＩＳＳＲ引物序列，在上海生工公司合成 ６０个 ２核苷酸重复
的引物。 每个种群随机选择 １个 ＤＮＡ模板进行扩增筛选，从 ６０ 个 ＩＳＳＲ 引物中筛选出 １０ 个能产生多态、清
晰且可重复条带的引物，用于全部 １０个种群样本分析。 各引物序号及序列见表 ２。
７００４　 １３期 　 　 　 李绍臣　 等：吉林省天然黄檗种群遗传多样性 ＩＳＳＲ分析 　
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表 １　 １０个种群黄檗的地理气候因子
Ｔａｂｌｅ １　 Ｆａｃｔｏｒｓ ｏｆ ｇｅｏｇｒａｐｈｉｃａｌ ａｎｄ ｃｌｉｍａｔｉｃ ｏｆ １０ Ｐｒｏｖｅｎａｎｃｅ ｏｆ Ｐ． ａｍｕｒｅｎｓｅ Ｒｕｐｒ．
种群
Ｐｒｏｖｅｎａｎｃｅ
北纬
Ｎｏｒｔｈ ｌａｔｉｔｕｄｅ
东经
Ｌｏｎｇｉｔｕｄｅ
年均温 ／ ℃
Ａｖｅｒａｇｅ
ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
≥１０℃年积
温 ／ （℃ ／ ａ）
Ａｃｃｕｍｕｌａｔｅｄ
年降水量 ／
（ｍｍ ／ ａ）
Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ
相对湿度 ／ ％
Ｒｅｌａｔｉｖｅ ｈｕｍｉｄｉｔｙ
日照时数 ／ （ｈ·ｄ）
Ｓｕｎｓｈｉｎｅ ｈｏｕｒｓ
安图 ４２．３２ １２８．１５ ２．２０ ２５９２．３ ６６９．７０ ７３ ２３７４．６０
白石山 ４３．２２ １２８．１２ ２．６０ ２１８４．７ ６２１．４０ ７０ ２４７７．３０
珲春 ４２．５４ １３０．１７ ５．６０ ２５８５．２ ６０６．８０ ６７ ２３２２．４０
集安 ４２．１０ １２９．００ ０．４０ ２６９０．４ ６３０．８０ ８０ ２３７５．２０
汪清 ４３．２０ １２９．４６ ３．９０ ２４５６．０ ５４７．２０ ６７ ２３５７．５０
松江河 ４２．２７ １２６．３０ ０．１２ ２２５５．３ ４９１．３７ ６９ ２５１７．８８
露水河 ４２．８０ １３１．００ ２．８０ ２１２７．４ ５６６．００ ７０ ２４２２．８０
延吉 ４２．５３ １２９．２８ ５．００ ２６７８．４ ５０４．００ ６６ ２５３５．７０
湾沟 ４２．９０ １２４．００ ６．１０ ２８７９．１ ９２９．７０ ６９ ２３９３．９０
辉南 ４２．３９ １２６．０４ ４．１０ ２７２９．８ ６８６．００ ７４ ２５５０．００
表 ２　 ＩＳＳＲ引物序号与序列
Ｔａｂｌｅ ２　 Ｐｒｉｍｅｒ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｎｕｍｂｅｒ ａｎｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅ
引物
Ｐｒｉｍｅｒ
引物序列（５′⁃３′）
Ｓｅｑｕｅｎｃｅ
扩增带数
Ｎｏ．ｏｆ ａｍｐｌｉｆｉｅｄ ｂａｎｄｓ
多态性条带数
Ｎｏ．ｏｆ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ ｂａｎｇｓ
多态性比率 ／ ％
Ｐｅｒｃｅｎｔａｇｅ ｏｆ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ ｂａｎｄｓ
８３４ （ＡＧ）８ＹＴ １１ ６ ５４．５
８３６ （ＡＧ）８ＹＡ ９ ５ ５５．６
８１５ （ＣＴ）８Ｇ １２ ７ ５８．３
８３５ （ＡＧ）８ＹＣ ８ ４ ５０．０
８１４ （ＣＴ）８Ａ ９ ５ ５５．６
８１２ （ＧＡ）８Ａ ７ ４ ５７．１
８１８ （ＣＡ）８Ｇ １２ ７ ５８．３
８４５ （ＡＴ）８Ｔ ９ ５ ５５．６
８１３ （ＣＴ）８Ｔ １０ ６ ６０．０
８４４ （ＣＴ）８ＲＧ １２ ５ ４１．７
总计 ９９ ５４
平均 ９．９ ５．４ ５４．５
　 　 Ｒ＝Ａ ／ Ｔ，Ｙ＝Ｇ ／ Ｃ
１．４　 ＩＳＳＲ⁃ＰＣＲ扩增及扩增产物的电泳检测
用筛选出的 １０个引物，对 １０个种群的 ２５０个 ＤＮＡ样本进行 ＩＳＳＲ⁃ＰＣＲ扩增，扩增产物用 １×ＴＡＥ电泳缓
冲液（ｐＨ ８．０）在 １．０％的琼脂糖凝胶中（含 ＥＢ０．５μｇ ／ ｍｌ）电泳 ２ｈ，电压为 ５Ｖ ／ ｃｍ，以分离扩增产物。 ＤＬ２０００
（宝生物公司生产）作为分子量标准，电泳结果用 Ｇｅｎｅ Ｇｅｎｉｕｓ公司的 Ｂｉｏ Ｉｍａｇｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ凝胶成像系统照相，
记录结果。
１．５　 ＩＳＳＲ数据的统计分析
ＩＳＳＲ⁃ＰＣＲ产物经电泳分离后，对扩增结果进行记录。 具体的谱带记录方法目前无明确的标准，本研究参
考邹喻平等的方法［１５］，以 Ｍａｒｋｅｒ产生带亮度为标准，亮的记为 １，弱的、无带的记为 ０；建立 ０ ／ １数据矩阵。 为
尽量减少误差，谱带结果的记录始终由试验者一人进行。 得到的 ＩＳＳＲ数据矩阵用于以下分析：１）将 ＩＳＳＲ 标
记视为表征性状， 应用 ＰＯＰＧＥＮＥ软件（Ｖｅｒｓｉｏｎ １．３．１）计算多态位点百分率（ＰＰＬ）和 Ｓｈａｎｎｏｎ 信息多样性指
数（Ｉ）；２）将 ＩＳＳＲ标记视作同一基因座位上的 ２ 个等位基因，基于 Ｈａｒｄｙ．Ｗｅｉｎｂｅｒｇ 平衡，删除基因频率小于
３ ／ Ｎ（Ｎ为样本数，Ｎ＝ １９２）的条带后［１６］，分别计算 Ｎｅｉ′ｓ基因多样度指数（ＨＥ）、种群总基因多样度（Ｈ′）、种群
内基因多样度（Ｈｓ）、基因分化系数（Ｇｓｔ）和 Ｎｅｉ′ｓ遗传距离（Ｄ）；３）基于 ＰＯＰＧＥＮＥ软件对种群间 Ｎｅｉ′ｓ（１９７８）
无偏遗传距离（ｕｎｂｉａｓｅｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｓｔａｎｃｅ）的估算，用 Ｍｅｇａ２（ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ ｇｅｎｅｔｉｃｓ ａｎａｌｙｓｉｓ）软件中的
８００４ 　 生　 态　 学　 报　 　 　 ３６卷　
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ＵＰＧＭＡ聚类法以遗传距离对种群进行聚类分析。 ４）用 ＡＭＯＶＡ．ＰＲＥＰ 软件计算个体间欧氏距离所得的输出
文件（距离文件、组文件、群体文件）作为输入文件，用 ＷＩＮＡＭＯＶＡ软件进行分子方差分析，并以种群为单位，
采用 Ｍａｎｔｅｌ检验分析 １０个种群间遗传距离和地理距离的相关性。
２　 结果与分析
２．１　 黄檗地理种群的遗传多样性
２．１．１　 黄檗扩增产物的多态性
从 ６０条 ＩＳＳＲ引物中筛选出扩增条带清晰、重复性高的引物 １０ 条（表 ２）。 ＩＳＳＲ 扩增的条带在 ５００ｂｐ—
２５００ｂｐ之间，图 １为 ８１３ 扩增结果。 １０ 条引物共扩增出 ９９ 条带，多态性条带数为 ５４ 条，多态性比率为
５４．５％。
图 １　 引物 ８１３对部分材料进行扩增
Ｆｉｇ．１　 ８１３ ｐｒｉｍｅｒｓ ｆｏｒ ａｍｐｌｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｐａｒｔ ｍａｔｅｒｉａｌ
Ｍ为标准分子量 ＤＬ２０００Ｍ ｉｓ ａ ｓｔａｎｄａｒｄ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ ｗｅｉｇｈｔ ＤＬ２０００；１—２０为部分个体 １—２０ ｆｏｒ ｐａｒｔ ｏｆ ｔｈｅ ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ
由表 ３可以看出，１０个种群的多态位点比率分布在 １８．５２％—３７．９６％范围内，其中珲春种群的多态位点
比率最高，为 ３４．２６％，吉林省露水河种群的多态位点比率最低为 １８．５２％，种群的平均多态位点百分比为
２６．０２％。 可见，种群间的多态位点百分比差距较大，珲春种群的多态位点百分比是露水河种群的 ２ 倍左右，
说明珲春种群遗传基础较宽，具有较好的适应性。
表 ３　 黄檗 １０个种群的多态性及遗传差异统计
Ｔａｂｌｅ ３　 Ｔｈｅ ｐｏｌｙｍｏｒｐｈｉｃ ｌｏｃｉ ａｎｄ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｉｎ １０ ｐｒｏｖｅｎａｎｃｅ ｏｆ Ｐ． ａｍｕｒｅｎｓｅ Ｒｕｐｒ．
种群
Ｐｒｏｖｅｎａｎｃｅ
样本个数
Ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ Ｓａｍｐｌｅ
多态位点比率
ｐｅｒｃｅｎｔ ｏｆ
ｐｏｌｙｍａｏｒｐｈｉｃ ｌｏｃｉ
有效等位基因数
Ｎｅ∗
Ｓｈａｎｎｏｎ指数
Ｉ∗
Ｎｅｉ指数
Ｈ∗
安图 ２５ ２９．６３ １．２０３８ ０．１６８５ ０．１１４８
白石山 ２５ ２４．０７ １．１６４６ ０．１３７３ ０．０９３４
辉南 ２５ ２７．７８ １．２０４３ ０．１６５０ ０．１１３６
露水河 ２５ １８．５２ １．１３５７ ０．１１０３ ０．０７５９
湾沟 ２５ ２６．８５ １．２２８２ ０．１７２６ ０．１２１５
集安 ２５ ２０．３７ １．１４３１ ０．１１７７ ０．０８０５
汪清 ２５ ２５．９３ １．１７９３ ０．１４８７ ０．１０１４
延吉 ２５ ２６．８５ １．１８７１ ０．１５５８ ０．１０６３
珲春 ２５ ３４．２６ １．２３５０ ０．１９４９ ０．１３２７
松江河 ２５ ２５．９３ １．１８３１ ０．１５０８ ０．１０３１
平均 ２５ ２６．０２ １．１８６４ ０．１５２２ ０．１０４３
　 　 Ｎｅ：有效等位基因数 Ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ａｌｌｅｌｅｓ ［Ｋｉｍｕｒａ ａｎｄ Ｃｒｏｗ （１９６４）］；Ｉ：Ｓｈａｎｎｏｎ指数 Ｓｈａｎｎｏｎ′ｓ Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｉｎｄｅｘ ［Ｌｅｗｏｎｔｉｎ （１９７２）］；Ｈ：
Ｎｅｉ指数 Ｎｅｉ′ｓ （１９７３） ｇｅｎｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ
２．１．２　 黄檗种群的 Ｓｈａｎｎｏｎ信息指数分析和 Ｎｅｉ遗传多样性指数分析
利用 ＰｏｐＧｅｎ １．３２软件对黄檗种群进行遗传多样性分析，获得了黄檗总体的 Ｓｈａｎｎｏｎ 信息指数以及每个
种群的 Ｓｈａｎｎｏｎ信息指数。
９００４　 １３期 　 　 　 李绍臣　 等：吉林省天然黄檗种群遗传多样性 ＩＳＳＲ分析 　
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由表 ３看出，黄檗总体的 Ｓｈａｎｎｏｎ指数为 ０．１９４９，各个种群的 Ｓｈａｎｎｏｎ多态性信息指数中，珲春种群最大，
达到 ０．１９４９，露水河种群最小，为 ０．１１０３。 Ｓｈａｎｎｏｎ指数总体平均值为 ０．１５２２。
所研究的黄檗每个种群的 Ｎｅｉ指数分布在 ０．１３２７—０．０７５９范围内，平均为 ０．１０４３。 所有种群根据 Ｎｅｉ指
数排列的顺序与根据 Ｓｈａｎｎｏｎ指数排列的顺序基本一致。 与按多态位点百分比排列的顺序有些差距，这主要
是由于多态位点百分比居中的几个种群间百分比差距不大的原因。
２．１．３　 黄檗各种群间的遗传分化分析
根据总的遗传多样性（Ｈｔ）和群体内遗传多样性（Ｈｓ）计算不同群体间的遗传多样性（Ｄｓｔ，Ｄｓｔ ＝Ｈｔ－Ｈｓ）和
遗传分化水平（Ｇｓｔ，Ｇｓｔ＝Ｄｓｔ ／ Ｈｔ）。 １０个黄檗种群间的遗传多样性是 Ｄｓｔ ＝ ０．１５８６，分化指数 Ｇｓｔ ＝ ０．６１８３，基因
流系数 Ｎｍ为 ０．３０８６（表 ４）。
表 ４　 不同种群间的遗传分化分析
Ｔａｂｌｅ ４　 Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｇｅｎｅｔｉｃ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ ａｍｏｎｇ ｐｒｏｖｅｎａｎｃｅｓ
所有种群
Ａｌｌ ｐｒｏｖｅｎａｎｃｅｓ
Ｎｅｉ总基因多样性
Ｈｔ∗
Ｎｅｉ′ｓ种群内
基因多样性
Ｈｓ∗
Ｎｅｉ′ｓ种群间
基因多样性
Ｄｓｔ∗
Ｎｅｉ′ｓ基因
分化系数
Ｇｓｔ∗
基因流
Ｎｍ∗
平均数 Ｍｅａｎ ０．２５６５ ０．０９７９ ０．１５８６ ０．６１８３ ０．３０８６
标准差 Ｓｔａｎｄａｒｄ ｄｅｖｉａｔｉｏｎ ０．０２７０ ０．０１０８
　 　 Ｈｔ：Ｎｅｉ总基因多样性 ｔｏｔａｌ ｇｅｎｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ；Ｈｓ：Ｎｅｉ′ｓ 种群内基因多样性 ｇｅｎｅ ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ｗｉｔｈｉｎ ｐｒｏｖｅｎａｎｃｅｓ；Ｄｓｔ：Ｎｅｉ′ｓ 种群间基因多样性 ｇｅｎｅ
ｄｉｖｅｒｓｉｔｙ ａｍｏｎｇ ｐｒｏｖｅｎａｎｃｅｓ； Ｇｓｔ：Ｎｅｉ′ｓ基因分化系数 ｔｈｅ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ ｏｆ ｇｅｎｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎ；Ｎｍ：基因流 ｅｓｔｉｍａｔｅ ｏｆ ｇｅｎｅ ｆｌｏｗ ｆｒｏｍ Ｇｓｔ
由结果可见，总的遗传变异中有 ６１．８３％的变异存在于群体间，群体内的变异只占 ３８．１７％，种群间的遗传
变异占相当大的比重；基因流系数也远小于 １，说明种群间存在明显的分化，因此黄檗种群的利用潜力很大。
２．２　 黄檗种群的聚类分析
为了进一步分析群体之间的遗传分化程度，计算了 Ｎｅｉ′ｓ的遗传距离（Ｄ）。 遗传距离常用来衡量群体间
的亲缘关系，遗传距离越大，说明群体间的亲缘关系越远；反之，遗传距离越小，群体间的亲缘关系越近。
图 ２　 黄檗种群间遗传关系 ＵＰＧＭＡ聚类图
　 Ｆｉｇ． ２ 　 Ｔｈｅ ｇｅｎｅｔｉｃ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｂｅｔｗｅｅｎ Ｈｕａｎｇ Ｂｏ ｐｒｏｖｅｎａｎｃｅ
ＵＰＧＭＡ ｃｌｕｓｔｅｒｉｎｇ ｆｉｇｕｒｅ
根据 Ｎｅｉ′ｓ遗传距离利用 ＭＥＧＡ 软件构建的群体
遗传关系 ＵＰＧＭＡ 聚类图见图 ２。 聚类图中将黄檗的
１０个种群分为两个大群，即：①松江河、露水河、湾沟、
集安、辉南②白石山、汪清、安图、延吉、珲春。 其中，在
群①中，又可分为 ２个小群，其中松江河、露水河和集安
种群间的遗传距离较小，较早的聚为一支，湾沟和辉南
种群间的遗传距离较小，较早的聚为一支；在群②中，又
可分为 ２个小群，其中延吉、安图和珲春种群间的遗传
距离较小，较早的聚为一支，白石山和汪清种群间的遗
传距离较小，较早的聚为一支。
３　 讨论
３．１　 黄檗遗传多样性的 ＩＳＳＲ分析
遗传多样性是指存在于生物个体内、单个物种内以及物种之间的基因多样性。 一个物种的遗传多样性说
明了该物种在特定的环境因子作用下，其基因的丰富程度，而这是物种适应和进化的遗传基础。 本文所检测
到的 １０８条多态位点的平均有效等位基因数目为 １．１８６４，Ｓｈａｎｎｏｎ指数为 ０．１５２２，Ｎｅｉ指数为 ０．１０４３，低于闫志
峰的 １．２４８７，０．１５２４，０．２３７４［７］。 遗传参数略低的原因是本文所用的种群都是来源于吉林省境内。 单就这 ３个
指标来说，黄檗的遗传多样度是中等的。 但从多态位点百分率来看， １０ 个种群的多态位点比率分布在
１８．５２％—３７．９６％范围内，其中珲春种群的多态位点比率最高，为 ３４．２６％，吉林省露水河种群的多态位点比率
０１０４ 　 生　 态　 学　 报　 　 　 ３６卷　
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最低为 １８．５２％，种群的平均多态位点百分比为 ２６．９０％。 可见，种群内的多态位点比率相对总的多态位点比
率小很多，但种群间的多态位点百分比差距较大，珲春种群的多态位点百分比是露水河种群的 ２倍左右，可以
据此选择环境适应性强的种群。 遗传变异在物种或是群体的分布形式及其时间上是以非随机方式变化的。
遗传变异受突变、基因流、选择和遗传漂变的共同作用，同时还和物种的进化史和生物学特性有关［１７⁃１８］。 本
试验利用多态性位点分析来度量遗传变异水平的高低，而用 Ｎｅｉ 法求出基因多样性，反映种群的多态性；利用
Ｎｅｉ指数来估测实验获得的 ｓｈｏｍｎｏｎ 指数的变化范围来估测黄檗种群间及种群内的遗传分化。 Ｎｅｉ 指数
（Ｈ∗）和 Ｓｈａｎｎｏｎ指数（ Ｉ∗）估算所得的 １０个黄檗种群的遗传变异结果基本是一致的，数据都表明在这 １０ 个
种群中，遗传变异最高的是珲春种群，其次是湾沟种群，遗传变异最低的是露水河种群。 遗传变异最高和最低
的种群地理距离很远，遗传距离也较远。 Ｎｅｉ基因分化系数为 ６１．８３％，Ｎｅｉ种群间基因多样性为 １５．８６％，说明
黄檗种群遗传差异较大，具有丰富的遗传基础。 在本文中，应用 ＩＳＳＲ 分子标记技术，通过研究黄檗种群之间
的遗传距离和聚类树形图，根据 Ｎｅｉ′ｓ 遗传距离利用 ＭＥＧＡ 软件构建的群体遗传关系 ＵＰＧＭＡ 聚类图。 在
０．２０的遗传距离上将黄檗的 １０个种群分为两个大群，地理种群近的都很 好的聚在了一起，种群间遗传距离越
小，说明这几个种群在遗传组成上越相似，亲缘较近。
３．２　 黄檗种群的保护策略
黄檗为名贵中药材和优质木材，其应用范围较广。 黄檗的优势群体主要分布在河谷两侧的含腐殖质丰富
的中性或微酸性冲积土，因此，其分布区较为狭窄，加之长期的认为干扰，造成生境的间隔化和种群数量变小，
相互隔离的小种群使黄檗的遗传基础越来越窄， 而且本研究也证实了不同种群间的亲缘关系较近。 根据黄
檗的生存现状及遗传结构特点，提出保护策略：（１）结合禁止采伐的同时，应加强宣传教育力度， 严禁盗伐黄
檗林木的行为，此外，可以适度引导营造药用或用材林，满足其供应和需求。 （２）开展本地黄檗资源的本底调
查并进行资源汇总（包括林班、小班号，每株的树高、胸径、枝下高和冠幅等数据），筛选本地的优势群体进行
原地保存，既重视保护黄檗的高水平遗传多样性种群， 又兼顾低水平地区稀有基因的存在，保护黄檗种群的
完整性。 （３）加强迁地保护，在迁地收集时应结合自然林和人工林的特殊群落特征，既保护其资源，又能丰富
其遗传多样性，同时建立种质资源收集圃， 根据遗传结构进行合理取样，丰富现有种质资源。 在迁地保护策
略中要增加样本的数量，而且吉林省白山和通化地区迁地保护的种源应选择松江河、露水河和集安种源，而延
边地区应选择白石山和汪清种源。 （４）为防止该物种的遗传退化， 应积极创造适宜条件促进黄檗种子的原地
萌发， 人工促进天然更新，逐步恢复黄檗种群规模，并且进行人工更新的资源登记。
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