全 文 ：热带亚热带植物学报 2005，13(1)：53—58
Journa／ofTropical and Subtropical Botany
福清黑松醇溶蛋白的群体遗传分析
吴若菁·， 赖文胜2，方 炜2， 阮少宁
(1．福建师范大学生物工程学院，福建福州350007；2．福建省林业厅种苗站，
福建福州350003；3．福建农林大学林学院，福建福州350002)
摘要：采用聚丙烯酰胺凝胶电泳技术，对福清黑松群体进行醇溶蛋白的多样性分析，共获得40种图谱，9个等位基因
位点。对这些位点的统计分析表明，福清黑松的多肽位点百分率P=55．56％，等位基因平均数A-3．O0，平均等位基因
有效数目Ae=2．28，预期杂合度He=0．533，平均实际杂合度Ho=0．402，固定指数F仅为0．246>0。该群体表现出遗
传多样性水平较高，但该群体偏离了Hardy．Weinberg平衡定律，原因可能是取样偏差、群体中个体密度分布不均和个
体生长状况不好，不能产生充分的随机交配，出现遗传漂移导致的。
关键词：黑松；醇溶蛋白电泳分析：遗传多样性
中图分类号：S7l8|46 文献标识码：A 文章编号：1005—3395(2005)0l一0053—06
Population Genetics Diversity of Gliadin
of Pinus thunbergii from Fuqing
WU Ruo—j ing ， LAI Wen—sheng ， FANG Wei ， RUAN Shao—ning
(1．Bioengt‘neering Colege，阿 m Normd University，Fuzhou 350007，China；2．Forestry Department of ian Province，
Fuzhou 350003，China；3．Forestry Colege of Fujio~Agriculture and Forestry University，Fuzhou 350002，China)
Abstract： Genetic variation of gliadin from endosperm were examined of 40 individuals of P／nus thunbe
population in an area of 7．1 hm Fuqing natural forest in Fujian Province．Forty paterns of gliadin diversity and 9
loci were obtained by using polycrylamide gel electrophoresis． The results indicate that the proportion of
polymorphic loci(P)was 55．56，mean number of aleles per locus(A)was 3．00，mean efective num ber of aleles
per locus(Ae)was 2．28，mean expected proportion of heterozygous loci(He)was 0．533，mean observed
proportion of heterozygous loci(Ho)was 0．402，and the fixation index(F)0．246>0．The population exhibits high
genetic diversity，which deviates from Hardy—Weinberg’S equilibrium law．This is probably due to sampling error，
or unevenness of stand or poor growth of the individuals， resulting in ineficiency of radom mating and genetic
drift．
Key words：P／nus thunbergi；Gliadin electrophoresis analysis：Genetic diversity；
黑松 (P／ruts thunbe Par1．)生长速度较快，树
形美观，具有耐干旱瘠薄，抗松干蚧、松毛虫等危害
的特点，有较强的抗性，是山东及福建沿海地区重要
的造林绿化树种。中国于20世纪20年代引进黑松，
北起大连、旅顺，南至台湾沿海地区及内陆部分地
区均有栽培。黑松群体在长期进化的因素作用下，
形成了一定的遗传结构和较丰富的遗传变异。我国
对黑松的研究主要集中在林学和群落学方面，有关
收稿日期：2004—04—06 接受 日期：2004—06—1 1
基金项目：福建省自然科学基金项目(C96031)资助
黑松的遗传结构、遗传多样性方面的研究很少。Son
等⋯、Hamrick[ 、Kim等【31曾应用同工酶技术分析黑
松的遗传结构。而利用醇溶蛋白电泳技术，对黑松
进行遗传多样性分析则未见报道。
醇溶蛋白是植物种子发育特定时期的产物，其
组成受控于基因，几乎不受环境的影响。因此，醇溶
蛋白组分上的差异，可以反映出基因组的差异。近
几年来许多研究者将醇溶蛋白电泳分析应用到作
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54 热带亚热带植物学报 第 l3卷
物的遗传育种、种子鉴定、资源保存利用以及物种
起源、演化分类、遗传多样性研究等方面 15]。本试验
利用黑松的种子胚乳进行醇溶蛋白电泳分析，研究
黑松群体遗传多样性及变异情况，为黑松遗传育
种、资源保存利用、系统演化提供基础资料和科学
依据。
1材料和方法
材料 取白福建省福清高山镇黑松天然林，
位于东经 ll9o33’，北纬25o28’，林分面积 7．1 hm2，
密度为3l2株hm。，平均树龄 15 a，平均树高3．1 in，
平均胸径 l2．1 cm，结果株数 300株hm-2，采种树间
距为5倍树高，分株采种，每株 lO个球果，共采集
4O株，分株净种，4~C贮藏种子。
样品制备 浸种 24 h，剥取胚乳，每个胚乳
加样品提取液(2一巯基乙醇 l ml，2一氯乙醇2O ml，
尿素 18．0 g，甲基绿 0．05 g，混合后用蒸馏水定容至
100 m0 O．5 ml，研磨成浆，室温浸提过夜。12 O00xg
离心 10min，取上清液备用。
凝胶、电泳、固定和染色 按吴若菁【 4】的方
法。
基因型分析 每单株分析 6一lO粒种子的胚
乳，确定基因型，当基因位点为异质时，其等位基因分
离比例应为1：1，采用经过Yates矫正的 进行检验。
等位基因频率检测与统计 检测了337粒种
子的胚乳谱带，按已确定各位点的各等位基因图谱
表型直接计算。多肽位点的标准是指第2个等位基
因的频率超过0．1。
统计分析 按王中仁先生【 司的方法，分析群
体的多肽位点百分数(P)、每个位点基因平均数(A)、
平均每个位点等位基因有效数目fAe)、平均每个位
点的预期杂合度(He)、平均每个位点的实际杂合度
多肽位点百分数(Ho)和群体的固定指数(F)6个群
体遗传多样性指数。
2结果和分析
以单倍体的胚乳为材料，分株测定，共检测 4O
株，每株检测 8一lO粒种子的胚乳，共获得337个有
效样品，发现该黑松群体中存在有4O种类型的醇
溶蛋白图谱，群体内的杂合单株的醇溶蛋白图谱的
表型分离，经 检验，符合孟德尔 1：1的分离比f图
1、表 1)。在这40种醇溶蛋白图谱中，共获得9个位
表 l黑松胚乳的基因分离型和 检验
Table 1 Gene segregation type ofHn~ thunbe endosperm and test
树号 样品数 分离的基因型 分离比例 2
Tree No． No． of samples Segregation gen0type Segregation rati0
P
Probabi1 ity
1．0
1．0
1．0
1．0
0．8-o．7
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
0．8-o．7
1．0
1．0
0．8-o．7
1．0
1．0
1．0
1．0
∞ ∞
5 5 5 54 5 5 5 5 4 5 5 4 5 5 4 5 5 i 5 l^l， “ =2 “ 舶
2 4 6 7 9¨ ”：2 " ¨ 钾 一一一～～一舢一 ～～一～
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第 1期 吴若菁等：福清黑松醇溶蛋白的群体遗传分析 55
-z，⋯ e e。 ： ：： ； ； ；；；：：；；：： ；：：： 3；：：
图l黑松群体醇溶蛋白电泳谱类型
Fig．1 Electrophoretic pattern from gliadin ofP／nus thunbergi population
点，其中B、C、D、I 4个位点为单肽位点，A、E、F、G、
H 5个位点为多肽位点。这5个多肽位点各有等位
基因数 3-6个；有 3个是高活性位点区，分别为F、
G、H基因位点。对群体内各位点的杂合单株中两个
等位基因的分离比进行 检验均符合 1：1孟德尔
分离比率(表2、图2)。说明确是属于同一位点上不
同等位基因所控制的。
对福清黑松群体遗传多样性衡量指标的分析
结果为：多肽位点百分数(P)=55．56％，每个位点基
因平均数(A)=3．00，平均每个位点等位基因有效数
表 2 各位点等位基因的分离及 检验
Table 2 Alele segregation per locus and F test
位点 树号 样品数 分离的等位基因型 分离比例
Locus Tree No． No． of samples Segregation allele type Segregation ratio
P
Probabi 1ity
F
A1：A2
Al：A3
A5：A6
A3：A6
A2：A4
A2：A1
A2：A3
A2：A3
El：E2
El：E2
E3：El
E1：E2
El：E3
E2：El
El：E3
FI：F2
F3：F4
F3：F2
F3：F1
F3：Fl
F4：F5
F3：F4
5：5
5：5
5：5
5：5
V
4：6
5：4
5：5
4：5
5：5
5：5
4：5
5：5
5：4
5：5
4：5
5：5
5：5
5：5
5：5
5：5
5：4
0．0
0．0
0．0
0．0
0．0
0．1
0．0
0．0
0．0
0．0
0．0
0．0
0．0
0．0
0．0
0．0
0．0
0．0
0．0
0．0
0．0
0．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
0．8-0．7
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
1．0
m m m m m m 9 m 9 m m 9 m 9 m 9 m m m m m 9
∞ 勰 ● m
A E
：2 " ● 4 m
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热带亚热带植物学报 第 13卷
续表2(Continued Table 2)
位点 树号 样品数 分离的等位基因型 分离比例 ：
Locus Tree No． No．of samples Segregation allele type Segregation ratio
P
Probabiiitv
1．0
0-8—0．7
0．1
0．1
0 1
0．1
0．1
1．0
1．0
G
H
G1：G2
G3：G2
G2：G3
G1：G3
Gl：G2
Gl：G3
G2：Gt
HI：H2
H3H4
H3 H4
H3：H6
Hs：H1
Hs：Hz
H2 H4
HI：H5
0．0
0．1
0．0
0．0
0．1
0．0
0．0
起点 起点
Al A2 A3 A4 A5 A6
起点
起点
起点
图2黑松醇溶蛋白不同位点等位基因图谱
Fig．2 Pa~erns ofaleles per locus from gliadin ofP／nus thunberai
目(Ae)=2．28，平均每个位点的预期杂合度(He)=
0．533，平均每个位点的实际杂合度多肽位点百分数
(Ho)=0．402(表 3)。
3讨论
3．1黑松与马尾松醇溶蛋白结果的对比
吴若菁等[121对马尾松与黑松种源核型和模糊聚
类分析的结果表明：马尾松种源间的核型变异程度
大于黑松。将黑松与马尾松的醇溶蛋白电泳结果进
行对比 发现：P(马尾松)=72．7％>55．56％{m松)； 马尾∽=
3．636>3．00(黑松)；Ae(马尾松)=2~663>2．28{黑松)；He{马尾松)=
0．552>0．533f黑松)；这几项指数均高于黑松，表明马尾
松群体的遗传多样性高于黑松。其原因可能有两
个：一个是在长期的进化过程中，由于马尾松的分
布范围比黑松广，其生存所处的环境比黑松更复
杂，因此产生的遗传变异也更多。另一个是黑松为
我国早期引进树种，引种中的取样问题可能导致部
分遗传变异未被引入，进而影响到黑松遗传多样性
水平的变化。此外，黑松 Ho=0．402大于马尾松
Ho=0．23l，说明黑松群体杂合度高于马尾松，这可
能是因为该黑松群体的密度相对大于所研究的马
尾松群体，所以近交概率比马尾松群体低。
3．2黑松醇溶蛋白与同工酶的分析结果对比
有研究报道黑松同工酶的P=68．4％，Ae 1．99，
He=0．263[31，而黑松醇溶蛋白分析的结果是 P=
55．56％，Ae=2．28，He=O．533， 检验的结果 xZ=
2．88，概率介于P吣与P 。之间，二者差异不显著。表
明醇溶蛋白与同工酶分析的结果具一致性。
松属植物中同工酶的遗传变异变化很大，从脂
松 (P reasiocsis)的P=o％，到欧州赤松的P=lO0％，
7 7
加 D 。61 1 1 8 1 0 0
0 0 ● 0 0 0 ● 0
0 0 0 0 0 0 0 0
5 4 5 5 6 5 5 5 5 4 5 5 4 4 5
5 6 6 5 4 5 5 4 5 6 5 6 5 6 5
m ¨ m m m m 9 m m m ¨ 9 m m
7 8 勰 ● 3 8 9
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第 1期 吴若菁等：福清黑松醇溶蛋白的群体遗传分析 57
表3 黑松群体的遗传多样性指数
Table 3 Genetic diversity data from population ofP／nus thunbergi
位点
Locus
等位基因
A1lele
等位基因频率
A Ae He H0 AIl
elefrequency ‘‘ ‘。 ‘‘
A
B
C
D
E
F
G
H
I
A1
A2
A3
A4
A5
A6
O．134
0．403
0．252
0．084
0．050
0．076
1．O00
1．O00
1．O00
0．628
0l319
0．053
0．015
0．307
0．452
0．111
0．115
0．542
0．322
0．136
6．000 3．850 0．965 0．748
1 O00
1．O00
1．O00
3．Ooo
1．O00
1．O00
1．O00
2004
0．O00
0．O00
0．O00
0．958
0．O00
0．O00
0．O00
0．717
5．O00 3．086 0．964 0．732
3．O00 2．400 0．929 0．697
0．158 6．O00 5．181
0．179
0 161
0 168
0 281
0 053
1．000 1．O00 1．O00
0．983 0．720
0．O00 0．O00
P=55．56％，A-3．00，Ae-2．28，He=0．533，Ho=0．402，F=0．246>0
平均为67．7％；A从 1．00(J~松)到3．87(火炬松)，平
均 为 2．29；He从 0．00(脂 松 )到 0．364(P／nus
longaeva)，平均为0．210。不同物种显示了不同的变
异水平[2]。相比之下黑松群体的遗传多样性水平属
于较高水平。
3．3福清黑松群体的遗传平衡状态
对醇溶蛋白电泳分析得知黑松群体F=O．246，
表明黑松群体偏离了哈迪．温伯格平衡定律，群体
有存在近亲繁殖现象，其原因可能有三方面：一是
取样出现偏差；二是该黑松群体为天然林，林分中
个体分布密度不均。三是黑松在福清生长状况不
好，十几年生的树木平均高度仅达3．1 1TI，胸径为
12．1 cm，黑松又是风媒异交种，树体矮小，花粉传播
的距离较近。林木密度分布不均和花粉传播距离
近，不利于完全随机交配。因此，易出现遗传漂移，
使得群体偏离遗传平衡。
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