全 文 ：植 物 研 究
B UL L T E I NOF B OT L R A IC A ES E NAR CH
第 19卷 第 4 期
V
ol
.
19 No
.
4
199 9年
氏t .,
10 月
19 9
东北地区豚草种群的遗传变异与遗传分化 ’
沙 伟 ` 周福军 2 祖元刚2
( 1
. 齐齐哈尔大学生物系 . 齐齐哈尔 1 6 10 06)
( 2
. 东北林业大学森林植物生态学开放研究实验室 ,哈尔滨 15 00 40)
摘 要 采用水平切片淀粉凝胶电泳浏定 了东北地区分布的 不 同生态环境条件下
7 个豚草种群的遗传结构 。 统计 分析 了 10 个酶 系统的 12 个位 .点, 结果表 明 : 豚 草
种群 内存在着丰富的遗传变异 。 多态位 .点百 分率为 81 . 32 % , 等位墓因平均数 为 1 .
81 6
, 期望杂合度为 0 . 3 7 7 , 遗传一致度 和遗传距离为 0 . 941 和 0 . 0 4 4 。
关键词 豚草 ;等位晦 ;遗传变异 ;遗传结构
G E N E T I C V A R I A B I L I T Y A N D
D I F F E R E N T I A T I O N O F A M B R 0 6 工A A R T E凡I J A
F R O M N O R T H E A S T C H I N A
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e i` z h o u F u 一 j u nZ z h u Y ua n 一 , n扩
( 1
.
eD卯 rt m e n t of B io lo g y, iQ q ih a n u n ive isr t y , Q iq ih a r , 16 10 06 ) )
( 2
.
T h e OP
e n R es ea
r e h l , 比 r a ot 叮 of oF esr t r y P la n t E co l呛 y , N o r t haes t F o r e s t r y U n ive sr i t y , H a r b in
150 04 0 )
A b s t r ac t T h e g e n e t i e s t r u e t u r e o f s e v e n A m bosr 故 a r t e m i s i ifo l ia po P u l a t i o n f p o们n
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r t h e as t C h i n a we
r e i n ve s t ig a t e d u s i雌 ho r ioz n t a l s t a r e h g e l e le e t or p h o r e s i s twe lv e p u -
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h i g h g e n e t ie v a r i a b i li t y i n p o p u l a t io n o f A
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r p h ie l o e i o f 8 1
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3 2 %
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e r眼 e n u m b e r o f a l le les p e r loc u s o f 1 . 8 16 . T h e e x P e e t -
e d h e torz y g
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3 7 7
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t h e m ea sn o f g e n e t i e id e n t i t y a n d g e en t i
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9 4 1 a n d 0
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0 4 4
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K ey w o r d s A m bosr ia
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t ie d i fe er n
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t i a t i o n
国家教委跨世纪优秀人才计划基金资助项目 , 黑龙江杰出青年基金资助项目收稿日期 : 1 9 9 9 一 5 一 2 8
4期 沙 伟等 :东北地区豚草种群的遗传变异与遗传分化 ,
豚草 ( A m bosr ia a ert m is ifo l ia )为菊科 ( co m osP iat e )豚草属 ( A m b osr ia )的一种一年生
草本植物 , 是一种广泛传播的世界性恶性杂草 。 约三十年代传人我国 , 并在我国各地迅速扩
展和蔓延 ltj 。 许多学者对豚草的生物学特性 、 生态学特性 、危害 、 他感作用及防治策略等方
面进行了研究 〔` 一 7〕。 对其遗传结构的研究 , 尚未见报道 。
1
. 材料和方法
1
.
1 取样
根据豚草在我国的分布情况 〔` 〕 , 以东北地区的沈阳 、 长春 、 牡丹江作为样地 , 按不 同生
态环境选取 7 个种群 (表 1 ) , 每个种群随机采集 30 个样本 。 由于豚草为一年生草本植物 ,
为了避免采集的植株可能来自一个母体 , 采集样本间距在 5 米以上 。 采集的植株带回实验
室栽培 , 备用 。
表 1 种群及生境
T a b l e l P oP
u l a t i o n a n d E n v i r o 刀 J n e n t
种群
即 p u l a t ion
种群代码
oP P
u l a t io n e司 e n a m e
生境
e n vi r o n r n e n t
沈阳
长春 1
长春 2
长春 3
牡丹江 1
牡丹江 2
牡丹江 3
S H
C H I
C卜口
C H 3
M U I
M U Z
M U 3
垃圾场空地
公 园
路边空地
湿 地
林 缘
路边空地
河岸水边
1
.
2 制备酶溶液和电泳
低温条件下复杂提取缓冲液从幼叶中研磨提取液 , 在酶提取液中加入 6m m X Z~ 的滤纸片制成芯子 , 用于电泳时点样 。 电泳采用水平切片淀粉凝胶电泳 , 具体方法参照王中仁
( 1 9 9 6 ) 〔8〕 。
1
.
3 遗传分析方法和统计分析方法
应用 BI O S Y S 一 1 套装软件计算分析 , 均为常规方法 。
2
. 结果分析
在研究中 , 共检测到 12 种酶 , 20 个位点 (表 2) 。 其中在各个种群中都表现稳定的有 n
种酶 1 3 个位点 , 即 A A T 一 1 、 A C P 、 AD H 、 AM P 、 D IA 一 2 、 E ST 、 I D H 、 M D H 一 1 、 M D H 一 2 、 P G D
一 2 、 P G I 一 1 、 P GM 一 1 和 P G M 一 2 。
2
.
1 豚草的遗传变异水平
表 3 给出了豚草种群遗传变异参数 。 豚草种群的 P = 81 . 32 % , A = 1 . 8 16 , H e 二 0 . 3 7 7,
与植物种群遗传变异水平的平均值 ( P = 59 . 2% , A = 1 . 53 , H e = 0 . 1 1) t91 相比 , 要高得多 。 7
个种群的多态位点百分率表现不一致 , 其中长春种群为 76 . 92 % , 牡丹江种群和沈阳种群为
植 物 研 究 19 卷
8 4
.
6 2 %
, 等位基因平均数长春种群为 1 . 7 , 牡丹江和沈阳种群为 1 . 85 , 预期杂合度在 0 .
35 8一 0 . 4 0 6 之间 , 说明各个种群的遗传多样性都比较高 , 各个种群之间有较高的遗传变异 ,
但种群间有一定的差异 。
表 2
T a b l e Z
1 2
T W el V e
种等位酶系统的名称 所用电泳系统 位点数
a l l e l e t lt e i r a b bver
i a t i on
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u f fe r s ys t e n 招 u , 月 i n
e le tor P h o er t i e an a l y s i s an d l倪 us n u m be r
川 l el A b b rve iat ion uB fe r s y , tem
A A T # R
A C P # R
A D H 并 l
1216R1I#林材#料
天冬氮酸转氮醉抽钾吐鱿 e am i喊anr , f e r a s e
碑酸脱氢醉 cA id p卜刀 ph a at se
乙醉脱氢醉 川口 h ol de h y d找堆 en as e
氮肤墓醉 Am in o p吧 p it ds se
还原型辅酶 I 心肌黄醛 N A D H 一 iD 叩h o r a se
醋酶 sE t~异柠橄酸脱氢醉 I二 it ar t e d he 州 ogr ~ e苹果酸脱氢醉 M a 】a t e de h y d r o g e n as e
过氧化物酶 P e or x id as e
磷酸荀萄锗酸脱氢酶 P h OS p ob g lu c on a et d he 州ogr 即~
礴酸荀萄精酸异构酶 P h ” p挂艰 lu c
~ ~确酸有萄精酸变位酶 P h叱 p肠g lu~ u~
A M P
D I A
E S T
ID H
óPERGDGIō
表 3 、 豚草种群遗传变异参数
T a b l e 3 G凌n e t i e d ive sr i t y v a l sue i n vse
e n PO P lu a t i o n o f A
. a
ert m i
s i .i fb l i a
种群 样本数 /位点 多态位点百分率 等位基因平均数 杂合体比例 H et e orz y g OS iyt
P o p u la t玩 M ae n ~ 必 P e cr en t of loc i M e a n N O
.
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雍 e pe r loc su olp y n伪 o r p h i e a lle le s 钾 r loc u s 实测值 iD er ct 理论值
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(而 ) H a rd y w e ibe r y
e x l碑仁tde ( H e )
C H I 3 0 7 6
.
9 2 1 7 7 0
.
2 13 ( 0
.
0 4 7 ) 0
.
3 5 8 ( 0
.
0 5 0 )
C H Z 3 0 7 6
.
9 2 1
.
7 7 0
.
2 9 0 ( 0
.
0 5 7 ) 0
.
3 6 0 ( 0
.
0 5 8 )
C H 3 3 0 7 6
.
9 2 1 7 7 0
.
2 9 7 ( 0
.
0 5 3 ) 0
.
3 6 7 ( 0
.
0 5 9 )
M U I 3 0 8 4
.
6 2 1
.
8 5 0
.
2 3 3 ( 0
.
0 4 0 ) 0
.
3 9 2 ( 0
.
0 5 0 )
M U Z 3 0 8 4
.
6 2 1
.
8 5 0
.
18 2 ( 0
.
0 4 6 ) 0
.
3 7 2 ( 0
.
0 4 8 )
M U Z 3 0 8 4
.
6 2 1
.
8 5 0
.
2 4 6 ( 0
.
0 4 5 ) 0
.
3 8 6 ( 0
.
0 5 0 )
S H 3 0 8 4
.
6 2 1
.
8 5 0
.
2 7 9 ( 0
.
0 4 6 ) 0
.
4 0 6 ( 0
.
0 5 1 )
平均 3 0 8 1 . 3 2 1 . 8 16 0 . 2 4 9 0 . 3 7 7
2
.
2 豚草的遗传分化
表 4 给出了豚草各位点在种群内和种群间的的 F 值 。 不同的酶表现出很大的差异 。 种
群之间的 F 值为 0 . 0 7 3 , 也就是说种群间的变异仅占总变异的 7 . 3 % , 大多数 ( 92 . 7 % )变异
存在于种群内部 。
4 期 沙 伟等 : 东北地区豚草种群的遗传变异与遗传分化 ,
表 4
T日b l e 4
豚草种群的 F 值统计
o f F 一 s at t i s t ics a t a l l loc i
1搜 su F ( 15 ) F ( i t ) F ( st )
A A T 一 1 0 . 4 3 7 0 . 4 9 8 0 . 10 8
A C P 一 1 0 . 2 1 7 0 . 2 4 6 0 . 0 3 7
A D H 0
.
5 8 6 0
.
6 0 8 0
.
0 5 3
A M P 0
.
3 7 2 0
.
4 2 8 0
.
0 8 9
D I A 一 2 0 . 2 6 8 0 . 3 16 0 . 0 6 5
ES T 0
.
1 5 6 0
.
172 0
.
0 19
M DH 一 1 0
.
2 1 9 0
.
2 2 4 0
.
0() 6
P G D 一 2 0 . 5 5 3 0 . 5 52 0 . 0 4 1
P G I一 1 0 . 10 6 0 . 13 5 0 . 0 3 3
P GM 一 1 0
.
50 5 0
.
6 8 6 0
.
3 6 5
P GM 一 2 0
.
3 3 3 0
.
3 4 1 0
.
0 1 1
.
M e a n 0
.
3 3 0 0
.
3 7 9 0 0 7 3
豚草种群间的遗传一致度 ( )I 和遗传距离 ( D )见表 5 。 7 个种群的遗传一致度平均为 0 .
9 4 1
, 最大的为 0 . 9 9 7 , 最小的为 0 . 9 2 0 , 表明豚草种群间相似度较高 。 各种群间的遗传距离
较小 , 平均为 0 . 04 4 , 说明各种群间的遗传分化程度较低 。
表 5 豚草的遗传一致度《1) 与遗传距离 《D )
T a b l e 5 eG en t i
e ids n it yt a
n d ge n e t i e d i s at cen
o f A
· a r t e m is iijP il
a
1 2 3 4 5 6 7
l 0
.
0 2 6 0
.
9 7 4 0
.
9 7 9 0
.
9 5 7 0
.
9 4 7 0
.
9 3 6 0
.
920
2 0
.
0 2 1 0
.
0 2 1 0
.
9 8 0 0
.
9 5 3 0
.
9 3 7 0
.
9 5 8 0
.
92 6
3 0
.
0 4 4 0
.
0 4 9 0
.
0 2 6 0
.
9 4 0 0
.
9 3 2 0
.
9 3 8 0
.
9 5 3
4 0
.
0 5 5 0
.
0 6 5 0
.
0 7 1 0
.
0 0 8 0
.
9 9 2 0
.
9 8 5 0
.
9 6 2
5 0 0 6 6 0
.
0 4 3 0
.
0 6 3 0
.
0 1 6 0
.
0 1 1 0
.
9 8 9 0
.
9 4 9
6 0
.
0 8 3 0
.
0 7 7 0
.
0 4 8 0
.
0 3 9 0 0 5 2 0
.
0 4 8 0
.
9 5 4
7
3
. 讨 论
从对豚草 7 个种群 21 0 个个体的等位酶分析结果看出 , 豚草的遗传变异水平较高 。 多
态位点百分率 P 在 76 . 92 % 一 84 , 62 %之 间 , 平均每个等位基因平均数 A 为 1 . 8 16 , 预期杂
合度 eH 平均为 0 . 3” , 种群间的遗传分化系数 sF t 为 0 . 073 , 这些均高于植物种群遗传变异
的平均数 , 也高于一年生草本植物的水平 ( P 二 30 . 0 0 % , A 二 1 . 48 , eH = 0 . 105 , aH mr ir k 等 ,
19 90 )
。
H a
~ ik 等对用等位酶方法研究遗传变异的 16 0 属 449 种共 653 篇报道进行了统计分析 , 遗传变异水平最高的为裸子植物 , 其 P = 70 . 9 % , H e = 0 . 173 , sG t = 0 . 068 , 也不如豚
草的各个值高 , 说明豚草种群的遗传变异水平极高 。
植 物 研 究 19 卷
.
1 0
.
0皿 .7 0 .5 0 . 0 3. 0 2 . 0 0
+ 一一一 - + 一一— + 一一 - 斗一 一一一+ 一一 一一 + 一一 一一十一一一 - + 一一一一 + 一一一 - + 一一 一一十一一一 - 十 一一一 一+
C H胡G C HI
C HN AG 以 2
C H胡G 以 3
别 DJ
刘 DJ
别 DJ
` .ù,曰J. .1臼,仙U甘ù井[ù引Uré户L比.ù从门
? lS Y SH洲 Y胡 G
+ 一一一斗— -一 + 一— .月 .— 一+ 一— -斗— — + 一— - + 一一— + - 一~ ~ 十 一一一 ~ + 一一 - ~ 十~ 一一一+
.
10
.
0二 0? . 05 . 03 . 0 2 . 00图 1 7 个豚草种群遣传距离聚类图
F ig
.
1 U p g m a e lu s t e ir n g b ase d
o n 罗 n e t ie d i s t an ce o f 7 A . a r t e明 15 1狡fo l ia 因p u la t io n s
豚草种群的遗传一致度高 , 7 个种群均在 0 . 92 以上 , 说明各种群的遗传结构极其相似 。
相应的各个种群间的遗传距离较近 。
用 U P G MA 对 7 个豚草种群的遗传距离进行了聚类 , 其中种群 2一 3( C F口一 C3H )的遗
传距离最小 , 为 0 . 0 2 0 5 9 , 平均最远距离为 0 . 0 604 。 从聚类结果 (图 l) 上看 , 长春的三个亚
种群聚在一起 , 牡丹江三个亚种群聚在一起 , 说明豚草的遗传变异与其地理分布有一定的相
关性 , 从长春 、 沈阳 、 牡丹江三个种群看 , 还不是正相关 。 由于沈阳只有一个种群 , 缺乏可 比
性 , 结果仅供参考 。 7 个种群的生态环境有一定的差异 。 但从聚类结果上看 , 豚草种群遗传
结构的变化与其生态环境的变化没有直接的关系 。 王洪新等 〔` 0〕( 19 97) 对比了山东垦利县
野大豆盐溃种群和 自然种群的 8 种酶 1 个蛋白 12 个多态位点的频率 , 结果表明 , 盐渍种群
的遗传结构与正常种群的类似 , 两者的遗传距离为 0 . 045 , 说明植株的同工酶构成与耐盐无
关 。 从豚草的等位酶研究结果上看 , 支持王洪新的结论 。
参 考 文 献
1
. 黄宝华 . 豚草国内的分布及危害调查 . 植物检疫 , 1 9 85 , 6 : 62 一 65
2
. 万方浩 , 王韧 . 豚草及豚草综合治理 . 北京 : 中国科学技术出版社 , 1 9 93
3
. 万方浩等 . 恶性草豚草的生物学及生态学特性 杂草学报 , 19 90 , 1 : 45 一 48
4
. 关广清 . 豚草的生物防治 . 世界农业 , 19 82 , 3 : 3 7 一 38
5
. 关广清 . 豚草和三裂叶豚草的形态特征和变异类型 . 沈阳农学院学报 , 19 85 , 1 6 ( 4 ) : 9一 17
6
. 王大力 . 豚草属植物的化感作用综述 . 生态学杂志 , 19 95 , 4 : 4 8 一 52
7
.
aB set
I
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J e t al
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8
. 王中仁 . 植物等位酶分析 . 北京 : 科学出版社 , 1 9%
9
.
H
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k J L
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IA阮” m e di v e r s i t y in Pha t S eP c ies , In : Borw n A H D e t a l
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二
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10
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3 4一 4 2