全 文 ：第 35 卷第 5 期
2015年 3月
生 态 学 报
ACTA ECOLOGICA SINICA
Vol.35,No.5
Mar.,2015
http: / / www.ecologica.cn
基金项目:国家科技部重点项目(中国西南关键动植物保护工程)
收稿日期:2013鄄09鄄27; 摇 摇 网络出版日期:2014鄄07鄄14
*通讯作者 Corresponding author.E鄄mail: chenfang@ scu.edu.cn
DOI: 10.5846 / stxb201309272376
肖猛, 李群, 郭亮, 唐琳, 王丽, 陈放.四川西部濒危植物桃儿七遗传多样性的 RAPD分析.生态学报,2015,35(5):1488鄄1495.
Xiao M, Li Q, Guo L, Tang L, Wang L, Chen F.RAPD analysis of genetic diversity of an endangered species Sinopodophyllum hexandrum (Royle) Ying
from Western Sichuan Province, China.Acta Ecologica Sinica,2015,35(5):1488鄄1495.
四川西部濒危植物桃儿七遗传多样性的 RAPD分析
肖摇 猛1,2, 李摇 群1,3, 郭摇 亮1, 唐摇 琳1, 王摇 丽1, 陈摇 放1,*
1 四川大学生命科学学院, 成都 摇 610064
2 四川旅游学院, 成都摇 610100
3 四川师范大学生命科学学院, 成都摇 610066
摘要:桃儿七是一种具有重要药用价值的珍稀濒危植物。 采用 RAPD分子标记技术,对在四川西部地区的桃儿七 7个自然种群
的遗传多样性水平和遗传结构进行了分析。 用 12个 RAPD引物对 7个种群共 140 个样品进行了扩增,共得到 111 条清晰带,
其中 32条具有多态性,在物种水平上多态位点百分率(PPB)为 28.83%,在种群内的多态位点百分率变动幅度为 4.50%至
16郾 22%。 同其它一些濒危植物相比,桃儿七种群具有较低的遗传多样性(He= 0.0622,Ho= 0.0987)。 7个自然种群间出现了很
强的遗传分化,分化指数接近 70%。 种群间的基因流低(Nm= 0.2240)。 造成上述结果的可能原因是与桃儿七的繁育方式和有
限的基因流等因素有关。 应将遗传多样性相对较高的松潘县牟尼沟种群作为原位保护的核心种群进行保护,尽量保护所有现
有种群。
关键词:桃儿七; RAPD; 遗传多样性; 遗传结构; 保护策略
RAPD analysis of genetic diversity of an endangered species Sinopodophyllum
hexandrum (Royle) Ying from Western Sichuan Province, China
XIAO Meng1,2, LI Qun1,3, GUO Liang1, TANG Lin1, WANG Li1, CHEN Fang1,*
1 College of Life Sciences, Sichuan University, Chengdu 610064, China
2 Sichuan Tourism University, Chengdu 610100, China
3 College of Life Sciences, Sichuan Normal University, Chengdu 610066, China
Abstract: Sinopodophyllum hexandrum (Royle) Ying is an important medicinal and endangered species. Recently, the size
of the wild population of S. hexandrum in western Sichuan Province has been noted to be very low and declining rapidly.
Analysis of random amplified polymorphic DNA ( RAPD) markers was conducted on seven natural populations of S.
hexandrum in western Sichuan Province in order to investigate the genetic diversity and genetic structure of the populations.
Leaf samples of 140 individuals from the seven populations were collected. Twelve RAPD primers were designed to generate
highly reproducible and stable DNA fragments ( the sizes of DNA bands ranged from 200 to 1500 bps) . One hundred and
eleven discernible DNA fragments were produced depending on these primers, and 32 fragments were polymorphic loci
(mean 9.3 bands and 2 .7 polymorphic bands per primer) . The percentage of polymorphic bands (PPB) was 28.83% at the
species level, and PPB within population ranged from 4. 50% to 16. 22% with an average of 10. 30%. The result of
POPGENE analysis indicated that the level of genetic variation of S. hexandrum (He= 0.0622,Ho= 0.0987) was lower than
other endangered plants. At the species level, the average effective number of alleles per locus (Ae) was 1. 1011. The
average expected heterozygosity was estimated to be 0.0193 within populations (He) and 0.0622 at the species level (Ht).
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Shannon忆s index (Ho) ranged from 0.0110 to 0.0587, with an average of 0.0269 at the population level (Hpop) and 0.0987
at the species level ( Hsp). Among the seven populations investigated further, the MNG population revealed higher
variability (PPB, 16.22%; Ae, 1.0569; He, 0.0362; Ho, 0.0587), whereas the MSG population had the lowest variability
(PPB, 4.50%; Ae, 1.0105; He, 0.0065; Ho, 0.0110). As revealed by the AMOVA analysis, a high level of genetic
differentiation among populations was detected, 68. 74% of the genetic differentiation occurred between populations and
31郾 26% within populations. Gene flow (Nm= 0.4429) was low between natural populations of S. hexandrum in the area.
Nei忆s genetic identity ( I) values varied from 0.9189 to 0.9883 between the pairs of populations; Populations DXB and YLG
had the lowest (0.9189), whereas MNG and LHK had the highest (0.9883) . The dendrogram was constructed by the
UPGMA method using Nei忆s genetic distance values based on RAPD. Two clusters were defined among seven populations,no
significant correlation was found between geographic distribution and the genetic distance on the UPGMA tree. The
correlation coefficient ( r = 0.3747; P = 0.0350) by Mantel test did not show any significant relationship between the
matrices of geographical distances and pair-wise genetic distances based on RAPD. Species breeding system and limited
gene flow among populations were plausible reasons for the high genetic differentiation observed in this species. On the basis
of the genetic and ecological information, some appropriate strategies for conserving the endangered medicinal species in this
region were proposed: namely, keeping a stable environment suitable for the breeding and growth of population, rescuing
and conserving the core populations (such as MNG in Songpan County) for in situ conservation and also trying to protect all
of the existing populations.
Key Words: Sinopodophyllum hexandrum; RAPD; genetic diversity; genetic structure; conservation strategy
桃儿七 ( Sinopodophyllum hexandrum ( Royle) Ying;分类学上的同种异名有 S. emodi (Wall) Ying,
Podophyllum hexandrum Royle,P. emodi Wall;又名西藏鬼臼)是小檗科桃儿七属单一种的多年生草本植物[1]。
桃儿七主要生长在喜马拉雅及临近地区。 在我国,主要分布在海拔 2700到 4500 m的西藏、四川、云南等高山
地区,其他的省(自治区)如陕西、甘肃、青海、宁夏以及湖北亦有分布。 据调查,桃儿七在四川省主要分布于
阿坝州、甘孜州以及凉山州木里县等地。 桃儿七是一种传统的民间药用植物,其根和根茎中的主要成分之一
鬼臼毒素(podophyllotoxin)是人工合成抗癌药物(VP 16,依托泊苷;VM26,特尼泊苷)的前体[2]。 桃儿七也是一
种叶奇、花美、果实具有多种用途的植物[3]。 近年来由于人类砍伐等干扰活动加剧,桃儿七生境受到破坏,加
上根茎可入药,采挖过量,致使种群数量迅速减少,已被国家列为珍稀濒危保护植物[4]。 因此,很有必要进行
桃儿七保护遗传学研究,探讨它的濒危机制。 有关桃儿七遗传多样性研究,先前的工作仅在细胞学有关核型
研究方面的报道[5鄄6]。 然而,细胞学研究观察到的植物信息量非常有限,要想更深入地了解桃儿七的遗传多
样性,必须对其进行更深层次(如 DNA 水平)的遗传多样性研究。 目前,这方面的研究在国内外仅见少量
报道[7鄄9] .
在研究植物多样性的众多分子标记技术中,RAPD(Random amplified polymorphic DNA)是应用最广泛的
技术方法之一。 RAPD标记是以一段随机寡核苷酸序列为引物(长度一般为 10 bp)、以基因组 DNA为模板进
行 PCR扩增的一种分子标记技术[10]。 该技术具有简单易行、不需要事先知道材料的基因信息、能够覆盖整
个基因组以及显性遗传标记等特点,且从理论上 RAPD 可提供的信息量是无限的。 目前,RAPD 标记在重要
作物林木遗传图谱构建、基因定位与分离、种质资源评估、栽培植物品种鉴定、野生植物天然种群的遗传结构
分析以及种间或属间遗传关系分析等领域的研究已有大量报道[11]。 近年来,应用 RAPD 技术在种群水平上
进行濒危植物保护生物学的研究已取得显著的进展,主要是揭示濒危物种的遗传多样性,探讨濒危机理,提出
保护策略建议。 目前在国内应用 RAPD 技术进行遗传多样性研究所涉及的濒危植物如长叶红砂 Reaumuria
trigyna[12],崖柏 Thuja sutchuenensi[13],明党参 Changium smyrnioides[14]、水杉 Metasequoia glyptostroboides[15]、版
纳青梅 Vatica guangxiensis[16]、华木莲 Sinomanglietia glauca [17]、闽楠 Phoebe bournei[18]、银杉 Cathaya
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argyrophylla[19]、五针白皮松 Pinus squamata[20]等。 本文选用了 RAPD分子标记技术对川西高原地区桃儿七分
布较多的 5个地区 7个野生种群的遗传多样性水平和遗传结构进行检测,旨在揭示桃儿七自然种群的遗传结
构和遗传多样性水平,从分子水平上探讨它的濒危机制,为有效保护桃儿七遗传资源提供科学依据。
图 1摇 桃儿七 7个自然种群的地理位置
摇 Fig.1摇 Location of the seven natural population of
Sinopodophyllum hexandrum included in this study
1摇 材料与方法
1.1摇 实验材料
根据四川大学植物标本馆的文献记载和野外实地
调查桃儿七的分布情况,于 5月下旬至 6月下旬在桃儿
七分布较多的四川省西部高原地区采集了 7个种群(最
远的两种群间直线距离为 567.5 km,最近的两种群距离
为 12.5 km)、合计 140份材料的样品。 7 个种群在四川
西部的分布见图 1。 各种群所在地及生境状况见表 1。
在每个桃儿七种群中随机选取 20 个具有代表性的样
株,每个样株间隔距离 5 m 以上,每株采集的幼嫩叶片
迅速装入自封袋中并用硅胶干燥保存,用于总基因组
DNA的提取。
表 1摇 7个种群桃儿七的产地、生境及采样个体数
Table 1摇 Location, habitat and sample size of seven of Sinopodophyllum hexandrum Populations
种群分布
Location
样品采集地
Origin
海拔 / m
Altitude
生境
Habitat
采样数
Sample size (N)
两河口 松潘县两河口 3150 与野樱桃、黄连、高山柳、枸杞混生,林间阴湿,小片、零星生长在灌木下 20
牟尼沟 松潘县牟尼沟 3050 与柏树、松树、云杉、沙棘、杜鹃、高山柳混生,附近有小溪,小片生长在灌木下、斜草坡空地上 20
打西坝 红原县打西坝 3450 与沙棘、大黄、黄荆、高山柳、忍冬混生,土壤潮湿,小片生长在灌木下 20
杉耳九沟 红原县杉耳九沟 3350 与云杉、高山柏、落叶松、杜鹃、高山柳、绣线菊混生,附近有溪水山沟,零星生长在沟边、灌木下 20
木斯沟 金川县木斯沟 3150 与冷杉、云杉、白杨、高山柏、花椒、小叶青杠、马桑混生,林间阴湿,零星生长在林间水沟边、灌木下 20
榆林宫 康定县榆林宫 3000 与高山柳、多种灌木混生,土壤潮湿,小片、零星生长在灌木下、刺丛间 20
鸭嘴牧场 木里县鸭嘴牧场 3300
与冷杉、云杉、沙棘、杜鹃、高山柳、黄连、小叶青杠混生,光线较
充足,附近有小溪,土壤湿润,小片生长在灌木下、石隙间、河滩
空地
20
1.2 摇 试验方法
1.2.1摇 DNA 提取与 RAPD的 PCR扩增
采用改进的改良 CTAB 法[11]提取桃儿七基因组总 DNA。 总 DNA 溶于 0.1 伊TE 缓冲液,分装后放入
-20 益储存或放入 4 益待用。 采用来自 Operon公司(且本实验室现有)及根据相关资料设计并由上海生工公
司合成的 10碱基 RAPD引物(120条),从中筛选出 12 条具多态性和稳定性的引物在 PTC鄄 100TM 中进行扩
增。 在预实验的基础上经过比较和优化确定 20 滋L 反应体系为:1伊PCR buffer(10 mmol / L Tris鄄HCl,pH 值
8郾 3,50 mmol / L / L KCl,1.5 mmol / L MgCl2),模板 10—30 ng、1 UTaq聚合酶、0.4 mmol / L dNTPs、0.6 滋mol / L引
物、37 益的退火温度、0郾 001%的白明胶。 PCR 扩增条件:94 益预变性 5 min,37 益退火 1 min,72 益延伸
1 min,然后进行 40个循环:94 益变性 1 min,37 益退火 1 min,72 益延伸 2 min,循环结束后 72 益延伸 10 min。
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PCR产物在含 0郾 5% EB的 1郾 5% 琼脂糖凝胶中以 1伊TAE缓冲液为介质电泳,以 100 bp Marker作为标准分子
量对照,在 Gene genius Bioimaging System凝胶成像仪上照相。
1.2.2摇 统计分析
RAPD扩增产物电泳图谱中的每一条带均视为一个分子标记(marker),代表一个引物的结合位点。 按凝
胶同一位置上 DNA 带的有无进行统计,有带(包括弱带)的记为“1冶,无带的记为“0冶的格式输入构成的
RAPD表型数据矩阵用于分析。 采用 POPGENE 1.31 软件对全部种群和各个单种群分别进行遗传参数分
析[21],分别计算了多态位点百分率(PPB)、观测等位遗传标记数(Ao)、有效等位遗传标记数(Ae)、种群总遗
传多样性(Ht)、种群内遗传多样性(Hs)、各种群间的遗传分化指数(Gst)、基因流(Nm)、Nei忆s 基因多样性
(He),Nei忆s遗传一致度( I)和遗传距离(D)。 Shannon忆s 信息指数(Ho)也被用来检测种群遗传多样性水平。
Ho = -移Pilog2 Pi,Pi为第 i条带的表型频率。 根据 Nei忆s遗传距离,按不加权成对算术平均法(UPGMA)建
立系统聚类分枝树状图。 另外,分子方差分析方法(AMOVA)也被用来分析种群间和种群内的分子变异[22]。
为了检测种群间遗传距离和地理距离的相关性,运用 TFPGA1.3程序软件[23]进行了 Mantel测试(计算了
5000个置换)。
2摇 结果与分析
2.1摇 扩增的多态性
从 120个引物中筛选出至少能扩增出 2条及以上多态性带的 12 个 RAPD引物对桃儿七 7 个种群的 140
植株个体的 DNA样品进行了 PCR扩增。 不同引物扩增的多态位点数不等,形成了带型丰富、片断大小及其
组合不同的电泳图谱(图 2)。
扩增片段长度约为 200—1500bp,平均每个引物可扩增出 9.3条带,其中多态性带平均为 2.7条(表 2),引
物 Psh17扩增的条带数最多(12 条)且多态性带数亦最多(4 条),引物 Psh7 和 Psh11 扩增的条带数最少(7
条)且多态性带数亦最少(2条)。
图 2摇 引物 Psh17扩增牟尼沟(MNG)桃儿七种群的 RAPD电泳图
Fig.2摇 RAPD profiles of MNG population of S. hexandrum with the primer Psh17
2.2摇 遗传多样性分析
用 POPGENE1.31软件对桃儿七 7 个种群的遗传多样性进行统计分析,结果如表 3 所示。 打西坝
(DXB)、杉耳九沟(SEJG)、木斯沟(MSG)、两河口(LHK)、牟尼沟(MNG)、榆林宫(YLG)、鸭嘴牧场(YZMC)7
个种群的多态性位点百分率(PPB)分别为 11.71%、9.01%、4.50%、9.91%、16.22%、9.01%、11.71%。 可见,牟
尼沟(MNG)种群的多态位点百分率最高,木斯沟(MSG)种群的多态位点百分率最低。 在种群水平上,7 个种
群的多态位点百分率(PPB)平均为 10.30%;Nei忆s遗传多样性(亦称期望杂合度,He)在 0.0065—0.0362之间,
平均值为 0.0193。 Shannon忆s信息指数(亦称香农指数)在 0.0110—0郾 0587 之间,平均值为 0.0269。 各种群的
Shannon忆s信息指数大小变化趋势与多态位点百分率一致。 在物种水平上,其多态位点百分率、期望杂合度、
Shannon指数分别为 28.83%、0.0622、0.0987。 RAPD标记的遗传多样性分析表明桃儿七种群存在较低的遗传
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多样性。
表 2摇 引物及其序列和扩增结果
Table 2摇 List of primers, their sequences and amplification results
引物编号
Code of the
primer
序列(5忆鄄3忆)
Sequence
5忆寅3忆
扩增条带数
No. amplified
bands
多态性条带数
No. polymorphic
bands
Psh 2 GTAACTTGCT 10 3
Psh 4 CCGAATTCCC 9 3
Psh 5 CCCGCAGAGC 9 2
Psh 7 GTTCCCTTGC 7 2
Psh 8 GGCAGGCTCG 10 4
Psh 9 GGGACTCACA 12 3
Psh 10 CCAGTCTCCA 8 2
Psh 11 TCTTCCGTCA 7 2
Psh 12 GGGCTTCCCT 8 2
Psh 14 CGAAGGACTA 11 3
Psh 15 CGACGTTGTA 8 2
Psh 17 GACGAGGTGC 12 4
总计 Total 111 32
2.3摇 种群遗传结构分析
桃儿七种群总的遗传多样性(Ht)为 0.0622,种群
内的遗传多样性(Hs)为 0.0193,表明总的遗传变异主
要来自于种群间。 根据总的遗传多样性和种群内遗传
多样性计算不同种群间的分化水平(Gst)所分析的 7 个
桃儿七种群间的 Gst为 0.6906,即表明总的遗传变异中
有 69.06%的变异存在于种群间,种群内的遗传变异为
30.94%,说明了种群间的分化水平非常高。 种群间的
基因流(Nm)为 0.2240。
利用分子方差变异分析(AMOVA)对 7个桃儿七自
然种群的遗传分化系数进行了分析,结果表明:总的遗
传变异中有 68.74%的变异发生在种群间,有 31.26%的
变异发生在种群内,种群间和种群内的变异均极显著
(P<0.002) (表 4)。 比较发现,AMOVA 分析所得结果
与 Nei忆s遗传多样性分化分析所得结果基本一致,表明
桃儿七种群间已出现了非常大程度的遗传分化。
表 3摇 RAPD标记的桃儿七种群遗传多样性统计
Table 3摇 Statistical analysis of genetic variation of S. hexandrum populations by RAPD markers
种群分布
Location
多态位点百分率 / %
PPB, Percentage of
polymorphic bands
观测等位基因数
Ao, Number of
alleles per locus
有效等位基因数
Ae,Effective number
of alleles per locus
期望杂合度
He, Gene diversity
香农指数
Ho, Shannon忆s
information index
打西坝 11.71 1.1171 1.0322 0.0224 0.0370
杉耳九沟 9.01 1.0901 1.0282 0.0185 0.0303
木斯沟 4.50 1.0450 1.0105 0.0065 0.0110
两河口 9.91 1.0991 1.0274 0.0189 0.0320
牟尼沟 16.22 1.1622 1.0569 0.0362 0.0587
榆林宫 9.01 1.0225 1.0157 0.0266 0.0454
鸭嘴牧场 11.71 1.1171 1.0219 0.0166 0.0297
种群水平 Population level 10.30 1.1030 1.0285 0.0193 0.0269
物种水平 Species level 28.83 1.2883 1.1011 0.0622 0.0987
表 4摇 桃儿七种群间和种群内分子变异的 AMOVA分析结果
Table 4摇 Analysis of molecular variance (AMOVA) within / among S. hexandrum populations as determined using RAPD markers
变异来源
Source of variation
自由度
df
总方差
Sum of
squares
平均方差
Mean squares
变异组分
Variance
component
总变异百分率
Total Variance /
%
P
种群间 Among population 6 344.77 57.46 2.8092 68.74 <0.0002
种群内 Within population 133 169.90 1.28 1.2774 31.26 <0.0002
2.4摇 遗传距离和聚类分析
Nei忆s遗传一致度和遗传距离的结果见表 5。 桃儿七各种群间遗传一致度( I)值的变化范围为 0郾 9189—
0郾 9883, 打西坝和榆林宫种群的遗传一致度最小(一致度值为 0郾 9189),两河口和牟尼沟种群遗传一致度最
高(0郾 9883);桃儿七各种群间遗传距离值的变化范围为 0郾 0118—0郾 0845,其中 DXB 和 YLG 的遗传距离最大
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(0郾 0845),LHK和 MNG的遗传距离最小(0郾 0118)。 对桃儿七 7 个种群的 Nei 遗传距离与地理距离进行了
Mantel统计检验,结果表明,种群间的遗传距离和地理距离之间没有明显的相关性( r = 0郾 3747,P = 0郾 0350),
即遗传多样性的分布呈一定的地理趋势。
表 5摇 桃儿七 7个种群间的 Nei忆s遗传一致度(对角线上面)和遗传距离(对角线下面)
Table 5摇 Nei忆s original measures of genetic identity (above diagonal) and genetic distance (below diagonal) among 7 S. hexandrum populations by
RAPD markers
种群分布 Location 打西坝 杉耳九沟 木斯沟 两河口 牟尼沟 榆林宫 鸭嘴牧场
打西坝 - 0.9815 0.9691 0.9203 0.9334 0.9189 0.9264
杉耳九沟 0.0187 - 0.9855 0.9362 0.9474 0.9310 0.9380
木斯沟 0.0313 0.0146 - 0.9504 0.9623 0.9313 0.9380
两河口 0.0830 0.0660 0.0509 - 0.9883 0.9429 0.9431
牟尼沟 0.0689 0.0540 0.0384 0.0118 - 0.9490 0.9515
榆林宫 0.0845 0.0715 0.0712 0.0588 0.0524 - 0.9823
鸭嘴牧场 0.0765 0.0640 0.0614 0.0586 0.0497 0.0178 -
图 3摇 桃儿七种群间 Nei忆s遗传距离的 UPGMA聚类图
摇 Fig. 3 摇 UPGMA dendrogram for seven populations of S.
hexandrum based on Nei忆s genetic distance
聚类结果 (图 3)表明,7 个自然种群聚成两支:
YZMC、YLG、 MNG 和 LHK 聚成一支; MSG、 SEJG 和
DXB聚成另外一支。 即 MNG 和 LHK 种群遗传距离最
小,优先聚在一起,然后再与 YLG 和 YZMC 聚在一起;
MSG和 SEJG 聚类后,再与 DXB 种群聚成另外一支。
聚成一支的表明它们有较近的亲缘关系。 结合桃儿七
种群地理分布,聚类情况为位于北部的打西坝、杉耳九
沟及中部木斯沟 3个种群聚在一起;位于北部的两河口
和牟尼沟 2个种群聚在一支,再和位于南部的榆林宫、
鸭嘴牧场 2个种群聚在一起。
3摇 结论与讨论
3.1摇 桃儿七的遗传多样性
通过 RAPD标记对桃儿七 7个自然种群的研究表明:川西地区桃儿七 7个自然种群在物种水平的多态位
点百分率(PPB)为 28.83%,稍高于采用 AFLP 标记对相同的这 7 个种群在物种水平的 PPB(25郾 93%) [7];但
它比分布在我国云南的 6 个桃儿七种群 PPB(DALP 分析的 PPB = 69郾 33%6) [8]以及分布在印度 Chanb 和
Kullu地区的 Podophyllum郾 hexandrum(桃儿七的同种异名) PPB(RAPD 标记的 PPB = 100%)都低得多[9];也
比我国已进行 RAPD标记的一些濒危植物如长叶红砂(PPB = 89郾 47%) [12],崖柏(PPB = 72郾 09%) [13],明党
参(PPB = 69%) [14]、水杉(PPB = 52郾 89%) [15]、版纳青梅(PPB = 53郾 68%) [16]、华木莲(PPB = 53郾 22%) [17]
的多态位点百分率都要低得多些; 还稍低 (或者说接近)于闽楠 ( PPB = 36郾 88%) [18]、银杉 ( PPB =
32%) [19]; 仅比极度濒危植物五针白皮松(PPB = 6郾 45%) [20]要高。 Shannon忆s 信息指数表明的结果是物种
水平的值(Ho = 0郾 0987)高于种群水平(Ho = 0郾 0269)。 本研究中桃儿七的 Nei忆s 遗传多样性(He)为 0郾 0337
也是明显低于前叙的濒危植物如版纳青梅(He = 0郾 1686)、华木莲(He = 0郾 1847),仅比极度濒危植物五针白
皮松(He = 0郾 019)要高些。 以上数据都表明川西地区桃儿七的遗传多样性处于较低的水平。
在所有种群中,牟尼沟(MNG)种群的遗传多样性水平最高( PPB 为 16. 22%,He 为 0. 0362),打西坝
(DXB)种群次之(PPB为 11.71%,He为 0.0224),木斯沟(MSG)种群的遗传多样性水平最低(PPB 为 4.50%,
He为 0.0065)。 通过实地考察发现,所有种群的生境都遭受不同程度的破坏,估计是天保工程实施以前,大量
砍伐林木所致。 遗传多样性最高的牟尼沟种群位于自然保护区,生境保护相对完好;而遗传多样性相对低的
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木斯沟种群,当地居住有村民,每天有大量人(畜)活动,桃儿七生境几乎全被破坏,桃儿七被大量采挖,残存
的植植株生长细弱,同其它种群相比,植株提前进入衰老状态。 很多物种的遗传多样性研究结果表明,物种生
境的破坏,不仅缩小了物种适宜的生存环境,而且增加了相近个体的交配机会。 桃儿七在自然状况下是一种
自花授粉为主的植物[3]。 自花授粉往往就要导致遗传多样性的丧失。 因此,对桃儿七来说,生境的破坏和以
自交为主的繁育方式很可能就是其遗传多样性的降低、导致其成为稀有濒危物种的重要原因。
3.2摇 桃儿七种群的遗传结构
应用 RAPD之类显性标记揭示种群间遗传分化时,学者们倾向于将 0 / 1矩阵视为表型数据而采用分子变
异分析(AMOVA)和 Shannon表型多样性指数分析。 本研究采用 Shannon 表型多样性指数和 AMOVA 分析方
法,分别揭示出桃儿七种群间的变异占 69.06%和 68.74%,两者结果相近。 桃儿七种群间已出现了很强的遗
传分化。 据文献报道,通过同工酶和 RAPD分析,远交物种的 Gst为 0.2,近交或自交物种为 0.5[24鄄25]。 本研究
表明桃儿七遗传分化指数(Gst)值高于通过 RAPD 研究得出的一些自交物种 Gst 的平均值,这个结果与对桃
儿七的繁殖生物学研究结果是一致的,即桃儿七是一个自交或自交占优势的物种[3]。
基因流在许多稀有植物中较低,有时甚至缺少基因流[26]。 在自然状况下,桃儿七种子传播距离是很短
的。 通常桃儿七果实成熟后直接掉下地,经过雨水作用,就有一些种子遗留在土中,第二年春夏之际即萌发成
苗;偶尔其种子由牲畜短距离在同种群内扩散,极少情形下因鸟类或人为活动在种群内或种群间传播,因此种
子短距离传播是造成由桃儿七有限基因流的原因。 在野外实地考察发现,桃儿七种群分布存在比较明显的破
碎化,生境面积变小造成种群内个体数量减少,因此有限的基因流增大了遗传漂变效应,易造成基因频率小的
等位基因丧失,使得种群间遗传分化增大,这可能是桃儿七濒危的主要原因之一。 另外,Mantel测试表明遗传
距离和地理距离之间没有明显的相关性。 从聚类分析的结果,虽然分布于松潘县境内地理距离较近的两河口
和牟尼沟种群其遗传一致度最高,遗传距离就较小;而地理距离较远的分布于北部的打西坝和分布于中南部
榆林宫种群间遗传一致度最小,遗传距离最大;地理距离最远的两个种群(即最靠北的两河口种群和地理位
置最靠南的鸭嘴牧场种群)间遗传距离并不是最大的,也就是说总体上并不是地理距离越远,遗传距离越大,
地理距离越近,遗传距离越小。。 我们分析产生这种现象的主要原因在于,桃儿七分布范围较广,可能由于种
群分布的经度(介于 101毅E—104毅E)、纬度(28毅N—33毅N)变化,由此造成不同种群所处位置的温度、水分、光
照、土壤等生态因子发生一定程度的变化,环境变异性强,不同种群所承受的生境选择压力存在较大差异,最
终导致种群间的遗传距离与地理距离可能存在较低水平上的关联性。 种群间有限的基因流与种群的空间地
理隔离的关系尚需进一步深入研究。
3.3摇 桃儿七遗传多样性的保护策略
了解物种的遗传结构是进行物种保护最重要的一环,对于制定科学的保护和物种恢复策略起着极为重要
的作用。 通过以上 RAPD标记分析,我们了解了川西地区桃儿七种群的遗传多样性和种群遗传结构状况,对
四川西部地区濒危植物桃儿七提出以下保护策略:
(1)实施原位保护策略
基于 RAPD标记的桃儿七遗传多样性低这一现状,可对其实施原位保护策略。 在就地保护时除了对所有
种群进行必要的保护外,应选择遗传多样性水平高的种群进行重点保护,如本研究中的松潘县牟尼沟(MNG)
种群,其次为红原县打西坝(DXB)种群。
(2)实施迁地保护策略
基于 RAPD标记的桃儿七遗传多样性主要保持在种群之间,种群间变异量接近 70%,因此在桃儿七迁地
保护时应尽量在较多的种群中取样,尽量保护所有现有种群。
(3)保护和重建桃儿七种群的适宜生境
桃儿七对生长环境要求特殊,建议有关部门对桃儿七较为集中的生长地采取封山或禁牧,禁止滥采乱挖
等措施。 只有保护好它的生境,才能保证它正常生长、繁育,从而保护其遗传多样性。
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