全 文 ：植物生理学通讯 第 44卷 第 2期，2008年 4月 225
应用 SRAP标记分析新疆地区主要杨属树种的遗传多样性
刘艳萍 1，郭志富 2，刘玉东 2，姜树坤 2，张丽 2,*
1塔里木大学植物科学技术学院，新疆阿拉尔市 843300；2沈阳农业大学辽宁省农业生物技术重点实验室，沈阳 110161
提要：用30对SRAP引物对15个采集于新疆不同地区的杨属树种进行了遗传多样性分析，共扩增出881条具多态性的条
带，平均多态性信息量为 0.958，平均多态性比率为96.8%。通过聚类分析将15个杨树材料分为4个群。这一聚类结果与
传统的分类基本上一致。这表明SRAP标记适用于研究杨属树种遗传多样性。
关键词：杨属；SRAP；遗传多样性；分子标记
Genetic Diversities of Populus in Xinjiang Based on SRAPs Markers
LIU Yan-Ping1, GUO Zhi-Fu2, LIU Yu-Dong2, JIANG Shu-Kun2, ZHANG Li2,*
1College of Plant Science and Technology, Talimu University, Alaer, Xinjiang 843300, China; 2Key Laboratory of Agricultural
Biotechnology of Liaoning Province, Shenyang Agricultural University, Shenyang 110161, China
Abstract: The objective of this paper was to evaluate the utility of SRAP markers for assessing genetic diversity
of Populus germplasm. In total, 30 SRAP primers ware used to evaluate the genetic diversities of 15 Populus
material, and 853 polymorphic bands were produced. On average, polymorphism information content (PIC)
was 0.958, and the percentage of polymorphic bands was 96.8%. The results of cluster analysis showed that
the accessions assessed could be clustered into 4 groups. This result was partly in accordance with the previous
classification based on conventional methods with a little difference. So, we considered that SRAP was a
potentially useful marker technique for genetic diversity study in Populus germplasm.
Key words: Populus; SRAP; genetic diversity; molecular marker
收稿 2007-10-22 修定 2008-01-21
资助 辽宁省农业生物技术重点实验室基金和塔里木大学校
长硕士基金(TDZKSS06001)。
* 通讯作者(E-mail：ququlili2000@yahoo.com.cn；Tel：
02 4-88 48 71 64 )。
杨树具有适应性强、生长速度快和丰产等特
性，是广泛作为短期轮伐的造林树种，在生态环
境治理和解决木材短缺方面占有重要位置。研究
杨属植物的遗传多样性可以了解其起源和资源分
布，以合理利用和保存杨属基因资源，充实杨树
育种工作中的亲本筛选和利用的理论基础(尹春英
等 2004)。多年来，染色体多态性(康向阳 1996)、
同工酶(Legionnet和 Lefevre 1996；Muller-Starck
1992)以及 RFLP、RAPD、AFLP和 SSR等分子
标记技术都广泛地应用于杨树遗传多样性的研究
(尹春英等 2004)。但各种研究手段均存在局限
性，很难将亲缘关系较近的变种区分得很清楚，
因此杨属植物起源进化的深入研究和遗传改良完整
理论基础的建立也受到限制。
基于 PCR的相关序列扩增多态性(sequence-
related amplified polymorphism, SRAP)分子标记技
术的特点是简单、高效、高共显性、易测序、
可检测基因的可读框(ORFs)区域等。这些特点都
表明SRAP标记是一种能够表现表型遗传差异的标
记，适用于植物的遗传多样性分析。
本文用30对SRAP引物对15个采集于新疆不
同地区的杨属植物材料进行了遗传多样性分析，
以探讨用SRAP标记研究杨属植物遗传多样性中的
可行性。
材料与方法
实验材料于 2006年采集自新疆地区 6个不同
地点的 15个材料的杨树(Populus)。选取较嫩的杨
树叶片立刻用硅胶风干后备用。所选用的 15个材
料的杨树名称和采集地见表 1。
基因组DNA的提取采用CTAB法稍加改动(姜
树坤等 2006)，SRAP分析的引物采用Li和Quiros
( 2 0 0 1 )已发表的引物：M E 1，M E 3 ~ M E 6 /
EM1~EM6 (表 2)，由北京赛百胜生物公司合成。
PCR扩增总体积为 15 µL，包括 20 ng DNA模板、
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引物各 0.3 µmol、200 mmol·L-1 dNTP，1 U Taq
DNA聚合酶，2.5 mmol·L-1 Mg2+，不足部分用超
纯水补足。扩增程序参照 Li和Quiros (2001)的方
法：94 ℃ 3 min；94 ℃1 min，37 ℃1 min，72 ℃
2 min，5个循环；94 ℃ 1 min，50℃ 1 min，72 ℃
2 min，35个循环；72 ℃ 5 min。扩增产物用
6%的变性聚丙烯酰胺凝胶分离，电泳缓冲液为
1×TBE。电泳时，恒定功率为 85 W，预电泳约
30 min后，电泳 2 h。电泳后采用银染法进行染
色(Panaud 等 1996)。
SRAP扩增条带在100~1 000 bp之间的以相同
迁移位置上有带记为 1，无带记为 0，缺失记为
9，建立数据库。用简单配对参数(simple match-
ing coefficient)估计基因频率，依据GS=m/(m+n)
计算遗传相似系数，其中m为基因型间共有带的
数目，n 为差异带的数目。然后采用 U P G M A
(unweighed pair group method arithmetic average)进
行聚类分析，构建树状图(dendrogram)。标记位点
的多态性信息量(polymorphism information content,
PIC)用公式 PIC=1-Σfi2 (fi表示 i位点的基因频率)
来计算(Smith等 1997)。所有数据均用NTSYS-pc
2.1和 Excel软件处理。
结果与讨论
1 SRAP标记的多态性
本实验用 30对 SRAP引物对采集自新疆不同
地区的 15个杨属材料进行了遗传多样性分析，其
中 27对引物的扩增产物具有多态性，带型稳定，
重复性好(图 1)，3对引物在有些杨树中无扩增产
物或扩增质量较差，不能进行正常统计。27 对
SRAP在 15个杨树个体间扩增出 881条可辨认条
带，片段长度集中在 100~1 000 bp之间，15个
杨属植物材料的相似系数在 0.54~0.95之间。在
881条带中表现出多态性的带有853条，多态性比
率为 96.8%。平均每个引物扩增出 32.6条带，多
态性带31.6条。在实验的杨树材料中，27对SRAP
引物检测到的平均 PIC为 0.958。
2 杨属种内和种间的遗传多样性
杨树是严格的异交植物，种间和属间极易产
生天然杂种，加之其在新疆分布的地域广大，生
长地南、北疆的气候地理环境差异极大，因此，
其种内存在一定程度的遗传变异是很正常的现象。
本文中采集自不同地区的4种杨树种内遗传多样性
分析表明，在 27条引物扩增的 881条带中，2个
胡杨间扩增出 72条多态性条带，遗传相似系数为
92.5%；2个灰叶胡杨间有 110条多态性条带，遗
传相似系数为 87.5%；3个银白杨间有 129条多态
性条带，遗传相似系数为 85.4%；而 3个新疆杨
间有 152条多态性条带，遗传相似系数为 82.7%。
这些杨树等位基因变异频率的广泛分布暗示不同杨
表 1 杨树的种类及采集地点
Table 1 Type of Populus and their sampling locations
种名 采集地
胡杨(Populus euphratica) 阿克苏
胡杨 疏勒
灰叶胡杨(Populus pruinosa) 阿克苏
灰叶胡杨 巴楚
银白杨(Populus alba) 柯坪县
银白杨 阿克苏
银白杨 石河子
新疆杨(Populus alba var. pyramidalis) 石河子
新疆杨 阿克苏
新疆杨 疏勒
密叶杨(Populus talassica) 石河子
托木尔峰密叶杨(Populus talassica var. tomortensis) 阿克苏
加拿大杨(Populus canadensis) 阿克苏
阿富汗杨(Populus afghanica) 阿克陶
钻天杨(Populus italica) 石河子
表 2 实验所用的 SRAP引物
Table 2 The SRAP primers used in the experiment
引物编号 上游引物序列 引物编号 下游引物序列
ME1 TGAGTCCAAACCGGATA EM1 GACTGCGTACGAATTAAT
ME3 TGAGTCCAAACCGGAAT EM2 GACTGCGTACGAATTTGC
ME4 TGAGTCCAAACCGGACC EM3 GACTGCGTACGAATTGAC
ME5 TGAGTCCAAACCGGAAG EM4 GACTGCGTACGAATTTGA
ME6 TGAGTCCAAACCGGTAA EM5 GACTGCGTACGAATTAAC
EM6 GACTGCGTACGAATTGCA
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树群体内存在高水平的遗传多样性，评价各种之
间的遗传多样性十分困难。
在评价杨树种间遗传多样性中，我们将采集
自不同地区同种杨树的DNA混合后进行电泳的结
果表明：多态性条带明显减少，这样评价种间遗
传多样性变得很方便。我们用计算得到的各种杨
树间的遗传相似系数评价种间DNA水平上的遗传
多样性的结果表明，在 27 对引物组合扩增出的
881条电泳谱带建立的 0，1数据库，根据所建的
数据库计算各种材料间的遗传相似系数中，各种
杨树间的遗传相似系数在 41.9%~79.7%之间，其
中遗传相似性最大的是密叶杨和其变种托木尔峰密
叶杨，其相似系数为 79.7%，遗传相似性最小的
是加拿大杨和灰叶胡杨，其相似系数为 41.9%。
平均遗传相似系数为 0.697。
3 聚类分析
根据各杨树种间的遗传相似系数，采用
NTSYS-pc 2.1软件进行聚类分析(图 2)。由聚类
图可知 9个杨树材料可以划分为 4个群，每一群
包含 2~3个材料。第 1群包括胡杨和灰叶胡杨；
第 2群包括托木尔峰密叶杨和密叶杨；第 3群包
括银白杨和新疆杨；第 4群包括阿富汗杨、钻天
图 1 引物组合ME5/EM2和ME3/EM2在 15个杨树材料中扩增出的 SRAP条带
Fig.1 SRAP fragments amplified by primer combination ME5/EM2 and ME3/EM2 from 15 material of Populus
图 2 九个杨属树种的聚类图
Fig.2 Dendrograms of 9 Populus material
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杨和加拿大杨。从这些杨树的分类关系可知，第
1群的 2个材料同属于胡杨亚属；第 2群的材料是
青杨亚属中密叶杨及其变种托木尔峰密叶杨；第
3群中的材料是白杨亚属中银白杨及其变种新疆
杨；第 4 群中的材料则同属于黑杨亚属，其中
钻天杨和阿富汗杨属于欧亚黑杨组，加拿大杨属
于美洲杨组。这说明，用 SRAP遗传相似系数进
行聚类分析与传统的分类有较好的一致性，能够
真实的反应各杨树种间亲缘关系。
另外，从以上的聚类图还可看出，在杨属
的 4个亚属之中，黑杨亚属与其他 3个亚属之间
的亲缘关系较远，从进化的角度讲，是独立于
其他 3个亚属的，而其他 3个亚属间的亲缘关系
相对于黑杨亚属来说虽然较近，但也表现出明显
的独立性。在这 3个亚属中，属于青杨亚属的密
叶杨及其变种间的遗传差异最小，其次是白杨亚
属的银白杨及其变种新疆杨，而胡杨和灰叶胡杨
这同属于胡杨亚属的 2个组间植物的遗传差异最
大。相对而言，黑杨亚属中的的 3个材料间的遗
传差异都较大，这暗示它们在进化过程中的起源
可能有所不同。
参考文献
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