全 文 ：植物学报 Chinese Bulletin of Botany 2012, 47 (4): 413–421, www.chinbullbotany.com
doi: 10.3724/SP.J.1259.2012.00413
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收稿日期: 2012-01-29; 接受日期: 2012-04-23
基金项目: 国家科技基础性工作重点项目(No.2007FYH0800-05)、陕西省科学院重点项目(No.2009K-06)和陕西省“13115”工程重大科技
专项(No.2010ZDKG-03)
* 通讯作者。E-mail: lisf60@sina.com
利用SSR分子标记分析秦岭冷杉自然居群的遗传多样性
李为民, 李思锋*, 黎斌
陕西省西安植物园(陕西省植物研究所), 西安 710061
摘要 利用10对SSR引物对濒危植物秦岭冷杉(Abies chensiensis)6个自然居群的120个个体进行了遗传多样性研究, 旨在
分析秦岭冷杉6个自然居群的遗传多样性、遗传结构及基因流变化。研究结果表明, 120个个体在10个位点上共检测到149个
等位基因, 平均每个位点的等位基因数(A)为14.9, 每个位点的有效等位基因数(Ne)为7.7, 每个位点的平均预期杂合度(He)
和平均观察杂合度(Ho)分别为0.841和0.243, Shannon多样性指数(I)为2.13, 自然居群杂合性基因多样度的比率(FST)为
6.7%, 居群间的基因流(Nm)为3.45。利用Mantel检测到自然居群的遗传距离与地理距离间无显著相关性(r=0.490 6,
P>0.05)。秦岭冷杉自然居群的遗传多样性水平较低, 遗传变异主要存在于居群内部。结合研究数据、实地调查及相关资料,
推测秦岭冷杉自然居群间基因流较原来增大可能是因为居群间发生了远交衰退。
关键词 秦岭冷杉, 基因流, 遗传多样性, SSR标记
李为民, 李思锋, 黎斌 (2012). 利用SSR分子标记分析秦岭冷杉自然居群的遗传多样性. 植物学报 47, 413–421.
秦岭冷杉(Abies chensiensis)隶属松科(Pinac-
eae)冷杉属(Abies Mill.), 常绿乔木, 为中国特有种,
主要分布于我国的陕西、甘肃、河南、四川以及湖北
神农架的中高山地区, 垂直分布多见于海拔1 300–
2 300 m。由于其结实率低、种子发芽率不高、天然
更新能力差以及长期的人为破坏和环境的影响, 大面
积的秦岭冷杉林发生退化并呈岛屿化分布, 秦岭冷杉
濒临灭绝。目前, 关于秦岭冷杉保护的研究主要集中
于种子萌发特性(赖江山等, 2003)、地理分布及生物生
态学特性、种群空间分布格局、生殖生态学特性(张文
辉等, 2004, 2005, 2006)、种群动态(许晓波, 2005)、
结实特性(孙玉玲等, 2005)和群落数量特征(朱秀红等,
2007)等方面, 在物种遗传多样性方面的研究则报道
较少。物种的遗传多样性是长期进化的产物, 也是物
种生存和发展的前提。它可以反映物种的遗传背景、
育种潜力和利用价值, 对保护和发掘利用优良物种具
有重要意义(吕广磊等, 2009)。研究珍稀和濒危物种的
遗传多样性和群体遗传结构, 可以揭示其进化历史及
其适应潜力的基础, 并可为进一步探讨珍稀和濒危的
机制及制定科学的保护措施提供重要依据(葛颂和洪
德元, 1994)。
SSR标记技术具有数量丰富、共显性遗传且信息
含量高, 分析方法简单、快速且成本低廉, 每个位点
均有引物序列决定及结果重复性好等优点, 已是目前
遗传多样性和遗传结构研究最常用的标记之一(高运
来等, 2009)。本文利用SSR标记对秦岭冷杉自然居群
的遗传多样性进行研究, 以期探索秦岭冷杉的濒危机
制, 并进一步从整个分布区研究其群落结构及遗传变
异, 对秦岭冷杉的保护及其可持续发展具有一定的现
实指导意义。
1 材料与方法
1.1 实验材料的采集和处理
选用秦岭冷杉(Abies chensiensis Van Tieghem)的幼
嫩叶片为实验材料。分别于2008–2009年采自陕西镇
安木王林场(ZA)、佛坪凉风垭(LFY)和洋县七树垭
(QSY), 甘肃天水火焰山(HYS), 河南灵宝老鸦岔
(LYC), 湖北神农架徐家庄林场(XJZ)6个秦岭冷杉自
然分布点(表1)。为保持采样距离一致, 每一采样点随
海拔高度每隔约50 m随机采样, 每一居群采样20–30
个个体。采样时尽量采集无病斑的嫩叶, 然后就地放
·研究报告·
414 植物学报 47(4) 2012
表1 秦岭冷杉采样表
Table 1 Sampling of Abies chensiensis
Populations Sampling locations Altitude (m) Longitude (°E) Latitude (°N) Number of individual
ZA Zhenan, Shaanxi 1 630 108° 36′ 33° 27′ 20
LFY Liangfengya, Shaanxi 1 957 107° 50′ 33° 40′ 20
LYC Laoyacha, Henan 2 300 110° 21′ 34° 44′ 20
HYS Huoyanshan, Gansu 2 000 104° 23′ 33° 30′ 20
QSY Qishuya, Shaanxi 2 019 107° 38′ 33° 35′ 20
XJZ Xujiazhuang, Hubei 1 825 110° 33′ 31° 31′ 20


入自封袋中加硅胶干燥后带回实验室, 保存于–80°C
的超低温冰箱中备用。
1.2 DNA提取
采用CTAB法(Doyle and Doyle, 1987)提取秦岭冷杉
的总基因组DNA。经紫外分光光度计测量浓度后, 加
入ddH2O稀释至10 µL, 于–20°C冰箱中保存备用。
1.3 引物筛选
微卫星位点的扩增需要预先知道DNA序列的信息, 这
一过程不仅耗时而且费用较高。 提高微卫星利用率的
一个办法是一旦微卫星位点在某一物种中分离并测
序 , 它就可被用于近缘种的分析 (王丽和赵桂仿 ,
2005)。因为重复序列和包含SSR位点的侧翼序列在
物种间具有保守性, 所以通常一个物种的微卫星引物
在同科不同属或者更近物种间具有适用性(陈怀琼等,
2009)。例如, Hodgetts等(2001)利用白云杉(Picea
glauca)的15对微卫星引物对其它6个亲缘关系较近的
种(P. mariana, P. rubens, P. abies, P. pungens, P.
sitchensis, P. engelmannii)进行扩增, 所有引物均至
少在1种植物中扩增出了微卫星位点。本研究选取来
自同属3种植物高加索冷杉(A. nordmanniana) (Han-
sen et al., 2005)、欧洲白冷杉(A. alba) (Cremer et al.,
2006)和库页冷杉 (A. sachalinensis) (Lian et al.,
2007)应用过的27对SSR引物进行筛选(由上海生工
生物工程技术服务有限公司提供)。首先选择1个DNA
样品, 通过1%的琼脂糖凝胶电泳检测, 筛选条带清晰
且稳定的引物。然后随机选取6个DNA样品对引物进
行复筛, 最后选出10对具有条带清晰且重复性好的扩
增产物的引物(表2)对6个秦岭冷杉自然居群的120个
个体进行PCR扩增及聚丙烯酰胺凝胶电泳。结果表明
10对引物的扩增片段大小均在预测区域内。
1.4 PCR扩增与产物检测
PCR扩增反应在PTC DNA Engine Systems PCR仪
上进行, 反应总体积为10 µL, 包括: 50 ng DNA模板,
1 × PCR buffer, 2 mmol·L–1Mg2+, 0.2 mmol·L–1
dNTP, 1 U Taq聚合酶, 0.6 µmol·L–1 引物, 以ddH2O
补足至10 µL。PCR扩增程序为: 94°C预变性9分钟;
94°C变性30秒, 50–60°C退火30秒, 72°C延伸1分钟,
循环19次; 然后再94°C变性30秒, 50–60°C退火30
秒, 72°C延伸1分钟, 循环19次; 最后72°C延伸5分
钟。用10%的聚丙烯酰胺凝胶对PCR扩增产物进行分
离, 用0.1%AgNO3溶液染色, 之后使用凝胶成像分
析系统(Kodak Scientific Imaging Systems)成像并
保存。
1.5 数据处理
使用Bio-rad quantity和Excel软件, 分别读取并记录
不同大小PCR扩增片段(即等位变异迁移率)的基因型
数据, 并依据分析软件的要求相应转换数据格式。用
POPGENE32软件包分析秦岭冷杉6个自然居群平均
每个位点的等位基因数目(A)、等位基因有效数目
(Ne)、等位基因预期杂合度(He)和等位基因观察杂合度
(Ho)以及Shannon多样性指数(I), 来估算遗传多样性
水平。用杂合性基因多样度的比率(FST)检测居群间遗
传分化程度, FST值由公式1–FIT=(1–FIS)(1–FST)计算
得出(FIT表示个体相对于总居群的固定指数, FIS表示
个体所在居群的固定指数); 居群间的基因流(Nm)由
公式Nm=0.25(1–FST)/FST计算。用Neis (1978)遗传一
致度(I)和遗传距离(D)来分析居群的亲缘及演化关系。
用类平均聚类法(unweighted pair group method us-
ing arithmetic average, UPGMA)对Neis遗传距离进
行聚类分析。利用Mantel检测计算群体间的遗传距离
与地理距离的相关程度。
李为民等: 利用SSR分子标记分析秦岭冷杉自然居群的遗传多样性 415
表2 SSR原引物序列
Table 2 Origin sequences of SSR primer pairs
Locus Primer sequence (5′–3′) Anneal
temperature (°C)
Size range
(bp)
GenBank
accession No.
Ndna3 F: CCAATGGGTTGTCAGAGTGTT
R: GGCATTCGAGATTGCTTGAT
58 105–187 AY966494
Ndna5 F: CGCCTCCCTCCATTACTTC
R: TCGTCTAGAGAGGCGAAATTCT
58 98–138 AY966492
Alba11 F: TTGACGTGATTAACAATCCA
R: AAGAACGACACCATTCTCAC
50 221–226 DQ218453
Alba15 F: AAAAAGCATCACTTTTCTCG
R: AAGAGGAGGGGAGTTACAAG
50 143–155 DQ218455
Alba23 F: AGCAGCATAACCAAGGGTCAA
R: TCTGAATTTCTAAAGGCGGC
55 197–206 DQ218459
Alba35 F: TACAGCAGCCTGTAGGTATG
R: GAGTGGTCGATACACACAAA
55 132 DQ218465
Sacha39 F: TGGCATATCCTTATGTTGGGATTTCGT
R: GATTACTGACAGCGCACATCCA
55 103–161 AB290131
Sacha41 F: CCTTCCTCTAAGGTTTCAATGTCGAGG
R: GCCTACAAGGTTGCTAATGGAA
55 174–184 AB290132
Sacha43 F: GTTAATTGGCCTTAAGGACTG
R: CTTTCCCGAGATTGACCAAACA
55 235–297 AB290133
Sacha45 F: ATGCAAGCAACCATCGATATG
R: GTTTCTTCCATAGAACACCTCA
55 220–262 AB290134



表3 秦岭冷杉群落间基因流及其遗传分化参数
Table 3 The parameters of genetic differentiation and the estimates of gene flow among populations of Abies chensiensis
Locus A Ne I FST He Ho Nm
Ndna3 17.00 8.06 2.33 0.056 0.879 0.405 4.208
Ndna5 22.00 9.90 2.56 0.085 0.903 0.517 2.669
Alba11 10.00 5.05 1.81 0.089 0.805 0.294 2.559
Alba15 15.00 8.74 2.34 0.053 0.889 0.205 4.427
Alba23 8.00 4.13 1.65 0.093 0.761 0.080 2.416
Alba35 8.00 3.13 1.38 0.092 0.683 0.063 2.452
Sacha39 9.00 4.30 1.66 0.074 0.772 0.044 3.124
Sacha41 16.00 6.60 2.00 0.042 0.852 0.136 5.631
Sacha43 21.00 14.50 2.79 0.055 0.935 0.367 4.229
Sacha45 23.00 13.10 2.74 0.044 0.928 0.317 5.356
Mean 14.90 7.77 2.13 0.067 0.841 0.243 3.455
A: 等位基因数; Ne: 有效等位基因数; I: Shannon多样性指数; FST: 杂合性基因多样度的比率; Ho: 观察杂合度; He: 预期杂合度;
Nm: 基因流
A: Mean number of alleles; Ne: Effective number of alleles per locus; I: Shannon diversity index; FST: F-statistics; Ho: Observed
heterozygosity; He: Expected heterozygosity; Nm: Gene flow


2 结果与讨论
2.1 遗传多样性分析
对6个不同居群的秦岭冷杉120个个体进行10个微卫
星位点凝胶电泳分析, 结果表明, 10个微卫星位点共
检测到149个等位基因, 其中位点Alba23和Alba35的
等位基因数最少(为8个); 位点Sacha45的等位基因数
最多(为23个)(表3)。10个微卫星位点的观察等位基因
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数的平均数为14.9, 有效等位基因数介于3.1(Alba
35)–14.5(Sacha43)之间 , 平均有效等位基因数为
7.7。从表3可知 , 观察杂合度变化范围为0.044–
0.517, 平均为0.243; 预期杂合度的变化范围为
0.761–0.935, 平均为0.841。图1显示引物Alba23对徐
家庄 (XJZ)居群SSR扩增的产物。图 2显示引物
Sacha45对凉风垭(LFY)居群SSR扩增的产物。
对秦岭冷杉6个自然居群的遗传多样性进行分析
比较, 结果表明, 凉风垭(LFY)居群的遗传多样性水
平最高(A=8.30, Ne=5.91, I=1.822, Ho=0.429, He=
0.817); 老鸦岔 (LYC)居群的遗传多样性水平最低
(A=6.70, Ne=4.61, I=1.581, Ho=0.094, He=0.752) (表
4)。根据预期杂合度、Shannon多样性指数以及有效
等位基因数, 可知秦岭冷杉6个自然居群的遗传多样
性大小依次为: 凉风垭(LFY)>徐家庄(XJZ)>七树桠
(QSY)>镇安(ZA)>火焰山(HYS)>老鸦岔(LYC)。
2.2 遗传结构及其分化
秦岭冷杉6个自然居群间杂合性基因多样度的比率
(FST)为6.7%(表3)。结果表明, 约有93.3%的遗传变异
存在于居群内, 6.7%的遗传变异存在于居群间。说明
尽管各居群间存在一定程度的分化, 但主要的遗传变



图1 引物Alba23对徐家庄(XJZ)居群SSR扩增的产物
M: DNA分子量标准, PCU18; 1–20: 徐家庄(XJZ)居群秦岭冷杉个体

Figure 1 SSR amplification products generated by the primer pairs Alba23 of XJZ (Xujiazhuang) population
M: DNA marker, PCU18; 1–20: Abies chensiensis individuals of XJZ population



图2 引物Sacha45对凉风垭(LFY)居群SSR扩增的产物
M: DNA分子量标准, PCU18; 1–20: 凉风垭(LFY)居群秦岭冷杉个体

Figure 2 SSR amplification products generated by the primer pairs Sacha45 of LFY (Liangfengya) population
M: DNA marker, PCU18; 1–20: Abies chensiensis individuals of LFY population
李为民等: 利用SSR分子标记分析秦岭冷杉自然居群的遗传多样性 417
异来自居群内。表3显示秦岭冷杉6个居群各位点基因
流(Nm)变幅介于2.416–5.631之间, 平均值为3.455。
2.3 遗传相似性和遗传距离
根据Neis(1978)遗传一致度(I)和遗传距离(D)的无偏
差估计(表5)可知, 秦岭冷杉6个居群间的遗传距离介
于0.227 1 – 0.598 8之间, 徐家庄(XJZ)居群与七树桠
(QSY)居群的遗传距离最大, 为0.454 9; 镇安(ZA)居
群与七树桠(QSY)居群遗传距离最小, 为0.227 1。秦
岭冷杉6个居群的遗传一致度介于0.549 5 – 0.796 8
之间, 镇安(ZA)居群与七树桠(QSY)居群之间的遗传
一致度最大, 为0.796 8, 说明这两个居群的遗传相似
性最高。徐家庄(XJZ)居群与凉风垭(LFY)居群的遗传
一致度最小, 为0.549 5, 说明这两个居群的遗传相似
性最低。利用Mantel2.0软件分析了秦岭冷杉6个居群
遗传距离与地理距离的相关性, 结果表明居群间遗传
距离与地理距离相关性不显著(r=0.490 6, P>0.05)。
2.4 讨论
2.4.1 秦岭冷杉自然居群的遗传多样性
利用SSR分子标记技术对秦岭冷杉6个自然居群的
120个个体进行分析, 结果表明, 6个秦岭冷杉自然居
群均具有较低的遗传多样性水平(A=7.95, Ne=5.57,
Ho=0.242, He=0.803)(表4)。这一结果符合稀有或特有
种往往会出现遗传上衰退(即遗传变异下降), 遗传变
异水平低于其近缘广布种的理论(葛颂, 1994; 洪德元
等, 1995)。秦岭冷杉为中国特有种, 现存物种的居群
数目在逐渐减少, 居群规模不断变小。大而连续的生
境不断破碎化导致种内的遗传多样性水平随之下降甚
至急剧丧失(洪德元等, 1995)。另一方面, 本研究10
个微卫星位点共检测出149个等位基因, 平均每个位
点的等位基因数(A)为14.9, 从每个位点的等位基因
数的平均数来看, 10个微卫星位点均具有较高的多态
性水平。这说明秦岭冷杉物种虽处于濒危状态, 物种


表4 秦岭冷杉自然居群遗传多样性指数
Table 4 The parameters of genetic diversity of Abies chensiensis populations
Populations A Ne I Ho He
QSY 8.6 5.95 1.836 0.258 0.821
LFY 8.3 5.91 1.822 0.429 0.817
XJZ 8.5 6.00 1.863 0.268 0.832
LYC 6.7 4.61 1.581 0.094 0.752
ZA 8.4 5.80 1.816 0.212 0.813
HYS 7.2 5.14 1.666 0.195 0.781
Mean value 7.95 5.57 1.764 0.242 0.803
At species level 14.90 7.77 2.139 0.243 0.841
QSY: 七树垭; ZA: 镇安; LFY: 凉风垭; HYS: 火焰山; LYC: 老鸦岔; XJZ: 徐家庄。A、Ne、I、Ho和He同表3。
QSY: Qishuya; ZA: Zhenan; LFY: Liangfengya; HYS: Huoyanshan; LYC: Laoyacha; XJZ: Xujiazhuang. A, Ne, I, Ho and He see
Table 3.


表5 Neis无偏差估算的秦岭冷杉自然居群的遗传一致度和遗传距离
Table 5 Neis unbiased measures of genetic identity and genetic distance in six populations of Abies chensiensis
Pop ID QSY LFY XJZ LYC ZA HYS
QSY 0.662 4 0.634 5 0.735 1 0.796 8 0.784 7
LFY 0.411 8 0.549 5 0.709 7 0.663 5 0.718 2
XJZ 0.454 9 0.598 8 0.565 7 0.668 3 0.621 8
LYC 0.307 7 0.343 0 0.569 6 0.783 0 0.744 4
ZA 0.227 1 0.410 3 0.403 0 0.244 6 0.715 0
HYS 0.242 5 0.331 0 0.475 1 0.295 2 0.335 5
对角线上方为遗传一致度; 对角线下方为遗传距离。QSY、LFY、XJZ、LYC、ZA和HYS同表4。
Genetic identities are shown above diagonal; Genetic distances are shown below diagonal. QSY, LFY, XJZ, LYC, ZA and HYS
see Table 4.
418 植物学报 47(4) 2012
遗传多样性水平低, 但具有一定的进化潜力, 推测其
濒危的原因并不一定与遗传多样性水平低有关。遗传
变异的高低不仅与类群的起源、进化历史、生殖特点、
生物学特性和环境条件等诸多因素有关, 而且还与直
接导致植物居群和个体减少或消失的人类活动有关。
在本研究的6个居群中 , 来自陕西佛坪的凉风垭
(LFY)居群的遗传多样性水平最高(A=8.3, Ne=5.91,
Ho=0.429, He=0.817), 其遗传多样性水平相对较高
的原因可能是因为该居群秦岭冷杉所有单株年龄都
相对较大且分布数量多, 从而有效地保存了该物种的
遗传信息, 进而有利于种内遗传变异的积累和保持。
而来自河南灵宝的老鸦岔(LYC)居群的遗传多样性水
平最低(A=6.7, Ne=4.61, Ho=0.094, He=0.752), 该居
群在6个居群中分布海拔最高(2 300 m), 实地考察发
现该居群秦岭冷杉个体数量较少且与其它居群相距
较远, 秦岭冷杉为风媒异花授粉的高大乔木, 易与其
它居群发生远交, 这可能破坏了亲代具有的共适应等
位基因组合, 导致远交后代适应性降低。另一方面,
该居群所处旅游景区, 人为干扰较为严重, 这可能也
是导致该居群遗传多样性水平较低的另一原因。另外,
从表4还可看出, 老鸦岔(LYC)居群与凉风垭(LFY)居
群的遗传差异最大, 由于远交衰退多发生在两个种群
的遗传差异较大时可以推测这两个居群发生远交的
可能性较大(Ledig, 1986)。
遗传杂合度表示被检测位点上各群体内的杂合子
出现频率, 它是度量群体遗传变异的一个最适参数
(卫尊征等, 2010)。观察杂合度是一个位点的杂合子
数除以观察个体总数, 与预期杂合度相比, 它更易受
样本大小的影响。预期杂合度是在假定一个基因位点
符合哈代-温伯格平衡的前提下计算得出的杂合度。
多个位点预期杂合度的平均值即为平均预期杂合度,
又称群体基因多样性, 其高低可反映群体的遗传一致
性程度。平均预期杂合度越高, 说明群体的遗传一致
性就越低, 其遗传多样性也就越丰富。本研究结果表
明, 观察杂合度(Ho)变化范围为0.044–0.517, 平均
为 0.243; 预期杂合度 (He)的变化范围为 0.761–
0.935, 平均为0.841。预期杂合度显著高于观察杂合
度, 这可能与植物所处的生境、地理分布和繁育方
式等许多因素有关(吴旭等, 2010), 也可推测秦岭
冷杉群落存在一定的近交效应而使杂合子表现为
缺失。
2.4.2 秦岭冷杉自然居群的遗传分化
Hamrick和Godt(1989)通过分析等位酶的研究结果表
明, 裸子植物的平均基因分化系数(GST)为0.068, 即
约有6.8%的遗传变异存在于居群间; 93.2%的遗传变
异存在于居群内。El-Kassaby和Sziklai(1982)对花旗
松(Pseudotsuga menziesii)的研究表明, 其GST值为
0.068。葛颂等(1988)对马尾松(Pinus massoniana)
的研究结果显示其GST值为0.024。Linhart等(1981)对
西黄松 (Pinus ponderosa)的研究发现其GST值为
0.037。以上研究结果表明, 以松杉为主的裸子植物与
其它双子叶植物或单子叶植物相比, 具有较小的居群
间分化(EI-Kassaby, 1991)。然而, 在有些珍稀濒危裸
子植物的研究中也发现了较高的居群间分化。例如,
云杉(Picea asperata)的FST值为22.3%(Wang et al.,
2005); 银杉(Cathaya argyrophylla)的GST值为0.26
(葛颂等, 1997)。这些物种居群间的分化值明显大于裸
子植物的平均基因分化值。本研究中秦岭冷杉6个自
然居群间杂合性基因多样度的比率(FST)为6.7%, 说
明秦岭冷杉具有较小的居群间分化, 遗传变异主要存
在于居群内。
利用Neis(1978)遗传距离 , 采用平均聚类法
(UPGMA)对6个秦岭冷杉自然居群进行聚类(图3)。从
图3可以看出, 火焰山(HYS)居群和老鸦岔(LYC)居群
首先在一级水平上聚在一起, 并与二级水平上的凉风
垭(LFY)居群形成一支; 七树桠(QSY)居群与镇安(ZA)
居群聚在一起形成另一支, 两支先在三级水平上聚在
一起, 最后与相对独立的一支XJZ居群在四级水平上
聚在一起。这表明位于湖北神农架一带的徐家庄(XJZ)
居群与其它5个居群相对隔离。值得注意的是, 位于甘
肃天水的火焰山(HYS)居群和位于河南灵宝的老鸦岔
(LYC)居群却在一级水平上聚在一起, 两个居群遗传
一致度最高。根据距离隔离模式, 居群内空间相距很
近的个体较空间相距很远的个体在遗传上更加相似。
而火焰山(HYS)居群和老鸦岔(LYC)居群并不符合距
离隔离模式, 这可能是由于火焰山(HYS)居群和老鸦
岔(LYC)居群从秦岭冷杉群落这个大板块中隔离开的
时间不足以导致其具有较高的遗传分化, 故仍保持原
有的遗传水平。

2.4.3 基因流对秦岭冷杉自然居群遗传结构的影响
基因流是影响群体之间和群体内部遗传变异程度的一
李为民等: 利用SSR分子标记分析秦岭冷杉自然居群的遗传多样性 419



图3 基于Nei’s遗传距离的秦岭冷杉自然居群的UPGMA聚类树
QSY、ZA、LFY、HYS、LYC和XJZ同表4。

Figure 3 UPGMA dendrogram of Abies chensiensis popu-
lations using Nei’s unbiased genetic distances
QSY, ZA, LFY, HYS, LYC and XJZ see Table 4.


个重要因素。基因流越大, 群体间的相似性越大。较
大的基因流可抵制遗传漂变的作用, 来维持居群间的
相似性。有研究表明, 如果一个种群每代迁入的个体
数(Nm)大于4, 基因流就可代替遗传漂变的作用, 防
止种群间遗传分化的发生, 而保持种群间的遗传相似
性(Wright, 1931)。而多数研究者普遍认为, 当Nm>1
时, 基因流就能够抵制居群内遗传漂变的作用, 防止
居群分化的发生 (Slatkin, 1985a; Hamrick et al.,
1995); 但当Nm<1时,则遗传漂变就成为居群遗传分化
的主导因素(Slatkin, 1985b)。本文根据FST值估算出秦
岭冷杉居群间的基因流(Nm)为3.455。对此有两种推
测: (1) 可能由于人为干扰导致了秦岭冷杉居群变小,
使得迁入花粉或种子的比例增加, 从而使得居群间的
基因流较原来增加(陈小勇, 1996); (2) 生境片断化使
得秦岭冷杉居群在空间上相互隔离, 在个体、种子和
花粉等的迁移能力不变的情况下, 隔离距离越大, 居
群间的基因流越小, 从而导致居群间的遗传分化增大
(陈小勇, 2000), 即秦岭冷杉居群间的基因流较原来
减少了。针对以上两种推测, 如果是第一种情况, 秦
岭冷杉居群间的基因流较原来居群增大, 基因流可能
会通过远交衰退而降低有效种群的适合度。如果是第
二种情况, 秦岭冷杉居群间的基因流较原来减少了,
则可能会随着生境片断化的加剧, 基因流减少很快。
在小居群中, 遗传漂变作用突出, 居群的遗传变异下
降, 使得近交衰退的可能性增大。秦岭冷杉为风媒传
粉的高大乔木, 其花粉传播较远, 人为干扰使得秦岭
冷杉种群变小, 花粉传播比例增大, 故认为秦岭冷杉
居群间的基因流变化符合第一种情况, 即居群间的基
因流较原来居群增大, 居群间可能已经发生了远交衰
退, 使得居群的适合度降低。现场调查发现, 秦岭冷
杉6个居群多以成年植株为主, 林下幼苗稀少, 表明
远交衰退作用可能使得子代对环境的适应能力降低。

2.4.4 秦岭冷杉濒危原因及其保护措施
秦岭冷杉的濒危可能是多方面因素综合作用的结果。
本研究从遗传学角度分析, 认为秦岭冷杉濒危的原因
可能是由于居群间基因流的变化使得居群间发生了远
交衰退现象, 使子代对环境的适应能力下降, 结实率
降低, 幼苗成活率不高。而人为破坏使得秦岭冷杉的
个体数量减少, 生境片断化程度加剧, 这可能是导致
居群间基因流增大, 居群发生远交衰退的主要原因。
因此, 建议加强秦岭冷杉分布区的管理, 减少人为破
坏, 在进行就地保护的同时, 可对林下幼苗进行适当
的迁地保护, 以减少远交衰退带来的危害。
致谢 本实验及数据分析得到西北大学赵桂仿教授
和刘占林博士等同仁的大力支持和帮助, 特此一并
致谢！
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李为民等: 利用SSR分子标记分析秦岭冷杉自然居群的遗传多样性 421
Genetic Diversity in Natural Populations of Abies chensiensis
Based on Nuclear Simple Sequence Repeat Markers
Weimin Li, Sifeng Li*, Bin Li
Xi’an Botanical Garden of Shaanxi Province, Institute of Botany of Shaanxi Province, Xi’an 710061, China
Abstract We analyzed the genetic diversity of 6 natural populations of Abies chensiensis (120 individuals) based on 10
simple sequence repeat markers to clarify genetic diversity, genetic structure and changes in gene flow in the populations.
We detected 149 alleles in 10 microsatellite loci; the mean number of alleles per locus (A) was 14.9; the effective number
of alleles per locus (Ne) was 7.7; the mean expected heterozygosity (He) was 0.841; and the mean observed heterozy-
gosities per locus (Ho) was 0.243. The Shannon diversity index (I) was 2.13, with the proportion of genetic differentiation
among populations (FST) 6.7%. Gene flow between the populations (Nm) was 3.45. We found no significant correlation
between genetic distance and geographic distance (r=0.490 6, P>0.05). Genetic diversity in the natural population of A.
chensiensis was relatively low, with genetic variation mainly among populations. Our results, a field survey and related
literature suggest that the gene flow between natural populations in A. chensiensis is higher than before, with perhaps
distant hybridization between populations.
Key words Abies chensiensis, gene flow, genetic diversity, SSR markers
Li WM, Li SF, Li B (2012). Genetic diversity in natural populations of Abies chensiensis based on nuclear simple se-
quence repeat markers. Chin Bull Bot 47, 413–421.
———————————————
* Author for correspondence. E-mail: lisf60@sina.com
(责任编辑: 孙冬花)