全 文 ：第2 3卷 第2 期
Vo l
.
2N 3o
.
2
植 物 研 究
B UL L E 竹N F OB OA TN I CA L E E R SA H R C
20 3年4 月
A 州l , 20 3
红皮云杉群体遗传多样的研究 ’
张含国’ 孙立夫“ 韩继凤 ,
( 1
. 黑龙江省林业科学研究所 ,哈尔滨
( 2
. 东北林业大学 ,哈尔滨 15 0 4D 0 )
( 3
. 黑龙江省森工总局信息中心 ,哈尔滨
( 4
. 铁力林业局 ,伊春 1525 0 )
丰宝林4
15《X城0 )
15 (X旧 l )
摘 要 在红皮云衫 (尸￡配口 ko ar ines is )分布 区内 , 选取了有代表性的长白山及其支脉张广才岭 、
老爷岭 、 完达 山 , 小 兴安岭 ,大兴安岭 , 大兴安岭向内蒙古高原过渡地带以及锡霍特山脉的 12 个
群体 ,运用群体遗传学 、 生理遗传学 、 森林遗传学以及林木育种的理论和方法 , 利用主成分和分
层聚类分析等多种统计分析方法 ,从表型和分子水平等多层次较为 系统地研究 了红皮云衫群体
内 、群体间的变异 , 同时探讨 了各种亲代 、 后代特征以及等位酶与生态环境因子之间的关 系。 ,首
次从亲代生物 系统学特征 ,后代苗木形态 、 生长 、 生物量和矿物质元素等对红皮云衫群体遗传变
异进行了研究 , 结果表明 ,红皮云衫具有丰富的遗传变异 , 群体内变异大于群体间变异 ;红皮云
杉 12 个群体 n 个酶系统 21 个位点 中约有 27 . 2% 的基因位点是多态的 ,群体间的变异量只 占
总变异量的 15 . 2% , 84 . 8% 的变异存在于群体 内。 红皮云衫群体等位酶 多态位点的 比率在云
衫属中处于较低的水平 ,群体间的分化与云衫其它树种相 比处于较高的水平 。 等位酶与形 态等
具有相似的变异趋势 。 根据红皮云衫气候 、 亲代及后代特征群体 区划结果 , 我们认为红皮云杉
种子 区划为 : 长白山种子区 ( I ) ;老爷岭 、 张广才岭 、 完达山种子区 ( n ) ; 小兴安岭种子 区 ( l ) ;
大兴安岭北部种子 区 ( VI ) ;大兴安岭西南部种子 区 ( V ) ;锡霍特山脉种子 区 ( VI ) 。
关键词 红皮云杉 ;群体 ;遗传变异 ;种子区划 ;遗传改 良
S T U D Y O N T H E G E N E T I C D r VE R S I T Y O F 尸了C E减 天口吸连刀日M引落
z H A N e H an 一 e u o l s u N u 一 F u Z H A N iJ 一 凡 n g 3 F E N e B ao 一 u n 4
( 1
.
eH i 1
0 n目ia n g Fo r e s ytr esr e , h i n s t i t u et , Habr i n 15《沁叨 )
( 2
.
N o rt h e as t Fo r e s t yr U范化 d syt , H ar b i n 150( 域0 )
( 3
.
T卜e info mr iat on e e n t e r Of H e ilo n百ia l l g Foesr t idn us t叮 B
u er au
,
H a ht i n 15《X ) 1 )
( 4
.
iT e il F o er s t口 B u er a u , Y i e h u n 1525X() )
A b s atr
c t
wT
e l v e p o p ul a t io n s of P i c e a ko ar ic ns 幼 a er e o l e e et d yt P i e a l ly w iht i n i st d i s itr b u t ion fI D m
C h a n g bia M o u n at i n s
,
i st b
acrn
h e s Z h a n g gU an
e h ia M o u n t
, 肠 oy i e M ou n t an d W an d a Mou n t , ot 儿 a ox -
i n g叙n M o u n at i n s an d Dax i n g加 M o u n at i n s , w i ht i n t e sr P e sr e d aer a s of i n t e m a l M o gu l gar s s lan d an d
S ik s h o t e M o u ant i
n s
.
T h e ht e o ir e s a n d m e ht od
s
of g
e n e it e s aer
a PP li e d hw i
e h i n e l u d e PoP
u l a it on eG
-
n e t i e s
,
E e o lo ig
e al eG
n e t i e s
,
hP y
s i ol o g i e a l G e n e t ie s
,
M o l e e u lar G
e n e ti e s
,
oF er
s t G e n e ti e s a n d F o r e s t
-
基金项目 :黑龙江省科委重点课题及国家科技攻关项目资助 ( Zo Z B SA 巧 B04 0 2 ) 。
第一作者简介 :张含国 ( 1% 2一 ) ,男 ,研究员 , 主要从事遗传育种研究 。
收稿 日期 : 2 0 2 一 08 一 12
2期 张含国等 : 红皮云杉群体遗传多样的研究
yr B er e d in g a s w e l a s S t a t is t ie s s u e h a s P CA a n d C lu s et r
.
Th
e v a ri a t io n s w i th in 卯 p u la t io n na d am o n g
即 p u la t io n s a er 叮 s t em a t ie a l ly s ut d ie d ofr m p h e n o yt p e ot m o le e u la r le v e l a n d th e er la t io n s h ip am o n g
ht e e h
acr
te sr of v而 o u s p aer n t s a n d ht e ir p r o g e n ie s , fe a t u r e i n a l l o卿m e a n d ht e i r er l a ti v e e e o l o g i e a l
e n v i拍n m e n t fa e t o sr a r e a n a l y z e d . hT e r e s u l t s in d ie a te a s fol l o w s : i t 15 if r s t i n p aer n t b io 一 s y s t e m e h a r
-
ac tesr
,
ht e mo rp h
o lo群 , g ℃w ht , b i o 一 m a s s a n d m in e ar l e l e m e n ts of P or gen y s e e d l i n g s rh a t ht e g e n e t i e
v硕 at i o n o f P ice a k o ar ic sn is 15 e o n d u e t e d . hT e er a er a b u n d a n t v a ir a ti o n s i n i t a n d i t s g e n e it e v a ir a t i o n
w i th in a op p
u l a t i o n 15 l a ser
r t h a n a m o n g p o p u l a ti o n s
.
Am o n g 2 1 g e n e l o e i i n 1 1 e nz ym e s t e s ti n g
,
Po lv
一 m ohrp i
e l o e i m a k e s u p a b o u t 2 7
.
2 p e cr e n t o f to t a l
.
hT
e v a ir a t io n w iht i n 卯 p u l a t i o n i s 1 5 . 2 p e cr e n t
an d arn
o n g POP
u l a t io n s 15 84
.
2 P e cr e n t
.
I n e o n t ar s t w iht o th e r s p e e ie s i n icP
e a 柳 . , th e r a ti o of m a -
j
o r al fo 叮m e loc i w i th i n p o p u l a ti o n o f P ic o a k o ar ic sn is b e l o n g s ot low e r l e v e l , w h il e ht a t a m o n g p o p u l a -
t io n s er a e h e s ot h ig h e r l e v e l
.
hT
e g e n e t i e v a ir a t i o n s i n a ll o z ym e
, e o m p a ir n g w it h m o rp h
o lo群 , s h ow a
s i m i lar t e n d e n e y
.
A e e o dr in g to ht e e h a r a e t e sr o f p a r e n t a n d p or g e n y o f P ic e a ko ar ic 溜 is a n d ht e i r r e l a -
t i v e e li m iat
e fa e ot r s
,
t h e a er a o f s e e d a l fo e a t io n a er d i v id e d i n to s ix s e e t io n s : 1 C h
a n
hg
a i M o u n ta i n s
aer
a , 1 加 o y i e M o u n t 一 Wa n d a M o u n t a er a , 1 X iao x i n g 急n M o u n at i n s a er a , VI N o hrt p a rt o f D ax i n g ’
an M o u n t a i n s
,
V S o u ht w e s t p a rt o f D ax i n g
’ a n M o u n at i n s
,
Vl S ik s h o t e a er a
.
K ey wo
r ds P ic e a ko ar i绷 is ; p o p u l a t i o n ; g e n e t i e v a ir a t i o n ; s e e d d i v i s it i o n ; g e n e ti e i m por v e m e n t .
生物多样性是世界的自然财富 , 是人类赖以
生存的基础 ,而遗传多样性又是生物多样性的基
础 , 是遗传改良的源泉。 红皮云杉是东北的主要
造林和绿化树种 , 又是良好的造纸原料 。 因此 ,开
展红皮云杉遗传多样性的研究具有重要的科学意
义 。 我国分布的云杉有十几种 ,研究所涉及的方
面也很广 ,遗传多样性的研究却很少 。 杨一平等
利用苹果酸脱氢酶 、天冬氨酸转氨酶 、酉旨酶对东北
林区 4 个红皮云杉自然群体遗传多样性及遗传分
化进行了研究〔’ 〕 。 杜晓光等对不同产地红皮云
杉醋酶同工酶进行了分析川 。 同时通过等位酶
及表型的分析 、 比较 ,在各个水平上探讨云杉环境
对遗传分化及其遗传结构的影响方式和影响程度
的几乎没有 。 本项研究在红皮云杉的全分布区内
按照经纬度布点 , 同时考虑到河流山脉及土壤 、地
形等因子 。 通过本项研究可从等位酶以及形态指
标等方面了解红皮云杉的遗传结构 、 遗传分化以
及遗传多样性 。 为构建红皮云杉基因图谱和进一
步的遗传改良奠定基础 。
1 试验地生态环境及气候区划
1
.
1 试验地概况
采种点分布于中国的大兴安岭 (塔河 ) 、小兴
安岭 (乌伊岭 、友好 、 大丰 ) 、 张广才岭 (海林 ) 、 完
达山 (穆棱 ) 、长白山 (临江 、 天桥岭 ) 以及俄罗斯
锡霍特山脉 ( p ir m osr k i k r a i o lg i n s k i er g i o n p o s .
g o rn o v od
n oe aL so
v s k i rP e s e r So u t h S i k h o t e 一 A l i n
( E 13 4
“ ,
N4 3
“
)和 p ir m o sr k i k ar i U s s ir s k i er g io n U s -
s u ir s k i P r e s e sr e oS u ht Sik h o t e 一 A l i n ( E 13 2
” ,
N4 3
“
4 0
`
)
。
1
.
2 统计分析方法
统计分析主要有以下方法 : T 一 检验 、单因素
巢式方差分析 、 简单相关分析 、 回归分析 、 因子分
析 、聚类分析 。 T 一 检验主要采用独立样本的 T
检验 、 配对样本 的 T 检验 。 相关分 析是计算
Sep ~ an 相关
。 回归分析主要是利用线性回归
( L i
n e r
)
、 曲线估计 ( C u vr e E s t ima t io n ) 。 因子分析
主要采取主成分法 ,利用回归法 ( R e gr es is on )计算
因子得分 。 聚类分析主要利用分层聚类方法 , 聚
类方法为组间连接 ( B e wt e e n 一 g or u p s l in k a罗 ) ,距
离的测度方法是欧式距离平方 〔’ 〕 。
1
.
3 红皮云杉分布区的气候区划
从红皮云杉分布区来看 , 由西向东 ,蒸发量由
大变小 , 降水量则由小变大 , 由干到湿的气候生态
模式 。 根据 10 个群体 12 个气候及经纬度因子 ,
并综合主分量和聚类两方面分析结果 ,认为红皮
云杉可划为以下 5 个天然分布气候区川 : 长白山
气候区 ( I ) ; 老爷岭 、 张广才岭 、 完达山气候区
( 1 ) ;小兴安岭气候区 ( l ) ;大兴安岭北部气候
区 ( W ) ;大兴安岭西南部气候区 ( V ) 。 长白山气
候区 ( I )主要包括吉林省的临江、抚松 、 和龙 、 汪
清 ,其特点是 日照中等 、 降水量 、 蒸发量中等 、 高
温 。 老爷岭 、完达山气候区 ( n )主要包括黑龙江
省的海林 、 穆棱 、 鸡西等 , 日照中等 、 降水量中等 、
植 物 研 究 23 卷
蒸发量少 、 高温 。 小兴安岭气候区 (班 )主要包括
黑龙江省的伊春 ,特点是 日照短 、 降水量及蒸发量
中等 、低温 。 大兴安岭北部气候区 ( W )主要包括
黑龙江省的塔河 、嫩江等地 , 特点是 日照较长 、降
水量少 、 蒸发量较大 、低温 。 大兴安岭西南部气候
区 ( V )主要包括内蒙古的克什克腾 , 其特点是 日
照长 、降水量少 、蒸发量大 、 中温 。
2 红皮云杉亲代特征群体多样性
19 98 年种子采 自黑龙江省乌伊 岭林业局
( WY )天然群体 30 个单株 、 大丰林业局 ( Js) 天然
群体 30 个单株 、穆棱林业局 ( M )L 天然群体 40 个
单株 、塔河林业局 ( TH )天然群体 30 个单株 、 海林
林业局 ( H )L 天然群体混合种子 、 友好林 业局
( Y H )天然群体混合种子 、 高峰林场 ( G )F 天然林
混合种子 ,吉林省的天桥岭林业局 ( TL )天然群体
30 个单株 、 临江市林业局 ( U ) 天然群体混合种
子 , 内蒙古自治区的白音敖包 ( BY ) 自然保护区天
然群体 30 个单株 。 俄罗斯锡霍特山脉的 aL so vs ik
erP se
: 和 u s u isr ik p er se r seZ 个天然群体混合种
子 。
采种时随机选取每个单株 , 每株间相距 50 m
以上 , 以保证取样的均匀性 。 将收集 的未开裂球
果编号分别干燥 、 脱粒和净种 ,得到的纯净种子在
O℃ 以下保存 , 以备等位酶分析和育苗使用 。
母树球果 、 种子 、种翅及针叶性状测定如下 :
从每个单株随机选取 20 个球果 、种子 、 种翅及针
叶 ,测定每个性状的长和最宽处的宽 。 从每个单
株种子随机选取 4 份 ,每份 250 粒称重 , 得到每株
树的千粒重 。 从每个单株随机选取种子 10 粒 ,
在 24 ℃恒温培养 , 每天记录发芽粒数 ,最后计算
出发芽率 。 通过球果 、种子 、种翅及针叶等性状不
同群体遗传变异的研究得出如下结论 汇’ 〕 。
2
.
1 通过对 13 个亲本性状 、 3 0( 刃 多个样本 、
35 0( 刃 多个数据的分析 , 表明红皮云杉亲本性状
群体间 、群体内以及个体内都存在丰富的变异 。
针叶长总平均值为 1 . 7 56 c m , 群体间变动范围为
1
.
5 2 1 一 1
.
s s 3 e m ; 种 翅 长度 的总 平 均 值 为
0
.
9 4 9 C m
,群体间变动范围为 0 . 8 14 一 l . 2 0 2 e m ;种
子长度的总平均值为 0 . 3 7 8 Cm ,群体间变动范围
为 0 . 3 5 6 一 0 . 39 4 e m ;球果长度的总平均值为 6 .
2 5 3 Cm
,群体间变动范围为 5 . 1 8 0 一 7 . 0 6 e m ;千粒
重的总平 均值 为 4 . 0 6 9 9 , 群体间变动范围为
2
.
4 9 0 一 6
.
7 4 1 9 ;发芽率的总平均值为 5 4 . 4 9% ,
群体间变动范围为 12 . 06 % 一 84 . 0 %
2
.
2 红皮云杉亲本表型性状的遗传变异中 ,
3
.
57 % 的变异存在于群体间 , “ . 43 % 的变异来
自于群体内 ,群体间变异较小的是千粒重 、种子发
芽率性状 , 变异较大的是球果性状 。 hK ial l 对加
拿大 N ew fo un dl an d 地区的黑云杉天然群体的球
果形态进行了遗传学研究 , 最大部分 ( 42 . % % -
5 0
.
5 9% )变异存在与群体内或群体内的个体间。
2
.
3 根据 13 个亲本性状数据 ,利用主分量和聚
类分析 , 将红皮云杉亲本群体划分为以下几类 :
B Y 为一类 , U . 、 L . 分在一类 , M L 、 H L 为一类 , T H 、
G F 为一类 , sJ 、 WY 、 Y H 为一类 ,孔 、 IJ 为一类 。
3 红皮云杉群体后代苗木形态和生长特征多样
性
19 9 8 年春对来 自 10 个天然群体的种子进行
播种 ,播种后的管理措施与当地育苗相同。 当年
十月苗木停止生长后测定苗高 、 地径 、 针叶长宽 。
混合种源测定 8 株苗木的高和地径 、 每株苗木测
10 个针叶的长宽 ;分家系的种源每个家系测定 3
株苗木的高和地径 , 每株苗木测 10 个针叶的长
宽 ,共测定 20 ~ 30 株苗木 。 通过苗高 、地径 、针叶
长宽等性状不同群体遗传变异的研究得出如下结
论 [6 〕。
3
.
1 通过 17 0 个样本 、 近 8 0以) 个数据的分析 ,
说明红皮云杉 5 个形态和生长后代性状群体间 、
群体内以及个体内都存在丰富的变异 。 一年生苗
针叶长总平均值为 1 . 0 9c6 m ,群体间变动范围为
L 0 4
一 1
.
3O8 c m ; 针 叶 宽 度 的总平 均值 为
0
.
04 2cm
,群体间变动范围为 0 . 0 3 一 0 . 0 5 。 m ;针
叶长宽比的总平均值为 26 . 990 ,群体间变动范围
为 2 2 . 0 2 一 3 0 . 7 8 3 。 一年生苗高总平均值为
3
.
3 5 5 e m
,群体间变动范围为 2 . 7 9 1 一 4 . 8 0 8 e m ;地
径的总平均值为 0 . 083 Cm , 群体间变动范围为
0
.
0 7 0 一 0
.
1 10 e m
。
3
.
2 七月高温对红皮云杉苗木的高生长有良好
的促进作用 ; 由北向南 , 苗木的地径由细到粗 ;针
叶长与蒸发量呈正相关 ,针叶宽与七月气温 、 〕 5 “
积温 、 ) 10 “ 积温呈正相关 。 苗高 、 地径 、 针叶长 、
针叶宽之间都呈正相关 ,且相关极显著 。
3
.
3 红皮云杉苗木形态和生长表型性状的遗传
变异中 , 46 . 08 % 的变异存在于群体间 , 53 . 92 % 的
变异来自于群体内 , 群体间变异较小的是苗木叶
长性状 , 变异较大的是苗木地径 。
2期 张含国等 :红皮云杉群体遗传多样的研究
3
.
4 以 5个后代苗木形态和生长特征进行主分
量和聚类分析 ,把红皮云杉后代群体划分为以下
几类 : B Y 为一类 , Y H 为一类 , Y H 、 WY 、 SJ 为一
类 , T H 、 G F 为一类 , H L 、 M L 为一类 , TL 、 耳 为一
类 。
4 红皮云杉苗木生物且群体多样性
材料取自青山林场一年生红皮云杉群体试验
苗木的针叶 、 枝径 、 根系 , w y 、 DF 、 B Y 、 M L 、 T H 群
体为单株取样 , Y H 、 IJ 、孔 、 H L 、 G F 群体为混合取
样 。 分单株的样品每个家系测量 25 株小苗的针
叶 、枝茎和根系的重量 , 混合样品取 50 株 (统计
分析时都换算成 25 株的重量 ) 。 起苗时立即测
量鲜重 ,干重为 105 ℃ 烘箱中烘干至恒重的重量 。
通过苗木的针叶 、枝径 、根系等性状不同群体遗传
变异的研究得出如下结论川 。
4
.
1 由近 80 个样本 、 8 个苗木生物量性状的统
计分析 ,表明红皮云杉群体间 、群体内以及个体内
都存在丰富的变异 。 苗木 叶干重总平均值为
1
.
20 9
,群体间变动范围为 0 . 86 一 1 . 3 5 ;9 叶鲜重
的总平均值为 2 . 94 9 , 群体间变动范围为 1 . 24 -
3
.
3 ;9 叶干重与叶鲜重比的总平均值为O , 407 ,群
体间变动范围为 0 . 38 一 0 . 89 ;叶干重与叶鲜重由
重到轻的顺序基本一致 , 叶干重与叶鲜重 比则与
上不同 ,说明不同群体的含水率存在着差别 。 苗
枝茎重总平均值为 0 . 9 8 9 , 群体间变动范围为
0
.
72 一 1
.
15 ;9 根系鲜重 的总平均值为 1 . 6 4 9 , 群
体间变动范围为 0 . 70 一 1 . 84 ;9 叶鲜重与枝茎鲜
重 比的总平均值为 3 . 0 2 , 群体间变动范围为
1
.
5
一 3
.
3 ;叶鲜重与根系鲜重比的总平均值为
1
.
84 5
,群体间变动范围为 0 . % 一 3 . 20 ;枝茎鲜重
与根系鲜重比总平均值为 0 . 62 ,群体间变动范围
为 0 . 5 5 一 2 . 17 。
4
.
2 叶干重 、 叶鲜重 、 枝茎鲜重 、根系鲜重之间
都存在显著或极显著的相关关系 。 根系重与年均
温 、 七月气温 、 〕 5 “ 积温和无霜期相关紧密 ,茎根
比与经度呈显著正相关 , 叶根比与纬度呈显著负
相关 ,叶根比 、茎根比与年均温 、 一月气温 、 降水量
和无霜期相关紧密。
4
.
3 利用方差分析方法对红皮云杉群体 8 个苗
木生物量性状进行了方差分析 , 除苗木根系重群
体间差异显著外 , 叶干重 、叶鲜重 、枝茎重 、叶茎重
比 、 叶根重比 、茎根重比 7 个性状群体间都存在着
极显著差异 。 红皮云杉苗木生物量性状的遗传变
异中 , 4 . 85 % 的变异存在于群体间 , 95 . 巧% 的变
异来 自于群体内 ,苗木根系重群体间变异较小 ,叶
干鲜重比变异较大 。
5 红皮云杉群体矿质营养特征多样性
材料取自青山林场一年生红皮云杉群体试验
苗木的针叶 , WY 、 D F 、 B Y 敖包群体为单株取样 ,
其余群体为混合取样 。
通过苗木 10 个矿物质元素等性状不同群体遗传
变异的研究得出如下结论工’ , 。
5
.
1 红皮云杉 10 个苗木针叶矿物质元素 52 个
样本分析表明群体内存在丰富的变异 。 红皮云杉
一年生苗叶矿物质氮总平均值为 1 . 98 ,群体间变
动范围为 1 . 58 一 2 . 3 ;2 矿物质磷总平均值为
0
.
1 3 6
,群体间变动范围为 0 . 098 一 0 . 159 ;矿物质
钾总平均值为 0 . 9 37 ,群体间变动范围为 0 . 7 8 -
1
.
1 3 9 ;矿物质钠总平均值为 39 . 6 ,群体间变动
范围为 2 6 . 6 0 一 4 2 . 87 ; 矿物质钙总平均值为
1
. 巧 ,群体间变动范围为 0 . 95 一 1 . 27 ;矿物质镁
总平均值为 0 . 201 , 群体间变动范围为 0 . 163 -
0
.
23 ;5 矿物质铜总平均值为 7 . 69 ,群体间变动范
围为 5 . 63 一 7 . 97 ;矿物质铁总平均值为 4 2 . 8 , 群
体间变动范围为 247 . 8 一 65 . ;5 矿物质锌总平均
值为24 . 1 1 ,群体间变动范围为 巧 . 92 一 34 . 64 ;矿
物质锰总平均值为 269 ,群体间变动范围为 260 -
3 6 6
。
5
.
2 红皮云杉苗木针叶矿物质含量中 , 氮与钾 、
钠 、锌相关显著 ,磷与钠 、钙 、锌相关显著 ,钠与铜 、
锌相关显著 , 钙与镁 、 锌 、锰相关显著 ,镁与铜 、 铁
相关显著 。
5
.
3 镁 、 铁 、 锌与苗木生物量相关密切 ;镁 、 锌 、
锰 、磷 、钾与亲本性状相关密切 ,其中 ,钾的含量与
发芽率存在显著负相关 ;锌 、磷 、镁 、氮与气候因子
相关密切 。
5
.
4 红皮云杉群体苗木针叶 10 种矿物质元素方
差分析结果表明 ,除磷 、 钾 、锌群体间差异显著外 ,
其余 7 个性状群体间差异都不显著 ,说明群体间
苗木针叶矿物质含量差别很小 。 红皮云杉苗木针
叶矿物质变异中 , 3 . 52 %存在于群体间 ,群体内变
异占% . 4 8% 。 铜 、 铁 、 锌的 10 % 变异都来 自于
群体内。
5
.
5 利用苗木针叶中矿物质含量磷 、钾和锌 3 个
元素进行聚类分析 ,将红皮云杉后代群体划分为
B Y 为一类 , IJ 、 T L 为一类 , W Y 、 JS 、 Y H 为一类 ,
2 3卷
M L
、
H L为一类 , TH 、 GF 为一类 。
. 5
.
6 根据苗木生长 、生物量和矿物质含量后代特
征主分量和聚类分析结果 ,红皮云杉群体划分结
果为 BY 为一类 , IJ 、 TL 为一类 , WY 、 SJ 、 Y H 为一
类 , M L 、 H L为一类 , T H 、 G F 为一类 。
6 红皮云杉群体等位酶遗传多样性的研究
在室温下浸种 24 h , 置于 2 4 一 28 ℃的光照培
养箱中萌动 ,大约 5 天左右 , 当胚根伸出种皮 3 -
s m m 时 ,剥取每粒种子的单倍体胚乳用提取缓冲
液匀浆提取 。 酶系统的筛选是用 12 个采种点的
单株混合种子 。 群体遗传结构研究每个单株用 6
粒种子的胚乳 , WY 、 sJ 、 M L 、 TL 、 T H 每个群体分析
30 株树各 18 0 粒种子的胚乳 , B Y 群体分析 20 株
树 12 0 粒种子的胚乳 , 而 U 、 Y H 、 H L 、 G F 以及俄
罗斯锡霍特山脉的 U so v s k i P r e s e r ( L . )和 U s su ir s -
ik p er se sr
e
( U
.
) 混合群体各分析 50 粒种子的胚
乳 ,
酶电泳基本流程为 :样品采集* 研磨制备酶
提取液叶凝胶及电泳缓冲液制备* 样品沁子插人
凝胶叶电泳一切片、 染色、 酶谱记录 * 酶谱解
释 。 等位酶分离采用水平切片淀粉凝胶电泳方
法 ,所用淀粉为美国 iS gm a 公 司和加拿大 C an -
n a u
hg t 公司淀粉 , 比例为 4 : 1 , 淀粉浓度为 12 % 。
在实验的前一天制胶 ,在室温下过夜 ,第二天上午
跑胶 。 每块胶加 18 个样 , 电泳在 4℃ 冰箱中进
行 , 电泳结束后凝胶可切割成 4 一 5 片 , 用于不同
酶系统同时染色 ,染色用液染方法 ,通过不同群体
遗传变异等位酶的研究得出如下结论 [,] 。
6
.
1 通过 3种研磨提取液 、 5种凝胶及电泳缓冲
系统及 14 种等位酶系统的筛选 , 结果表明 ,红皮
云杉同工酶种子研磨提取液采用 #3 、 凝胶及电泳
缓冲系统采用 # 8 、 # 1 1 较好 ( 王中仁 , 1 9 96 ) 。 # 8
胶可染 A AT 、 A D H 、 G D H 、 D IA , # 1 1 胶可染 M D H 、
M e
、
I DH
、
P G6D
、
GP I
、
A CO
、
A C P
,
1 1 个酶系统 2 1
个位点可作为红皮云杉遗传标记 。
6
.
2 通过基因型实测值与理论值的分析 、杂合度
的 t检验 、 固定指数和异交率 4 种分析方法说明 ,
红皮云杉 12 个群体基本上都处于平衡状态 ,是随
机交配的群体 。
6
.
3 综合国外和国内资料 , 云杉平均多态位点百
分率为 47 . % % , 每个位点等位基 因平均数为
1
.
7 8
,平均期望杂合度为 0 . 2 4 2 , 群体间基因多样
度为 25 . 73 % 。 红皮云杉群体多态位点的比率在
云杉属中处于较低的水平 。 红皮云杉 12 个群体
21 个位点中约有 27 . 2% 的基因位点是多态的 ,每
个位点上有 1 . 3 个等位基因 ,若群体为随机交配
就会有大约 8 . 6% 的杂合体 。 红皮云杉群体间的
变异量只占总变异量的 巧 . 2% , 84 . 8% 的变异存
在于群体内 , 群体间的遗传距离平均为 0 . 4 0 8 1 ,
红皮云杉群体间的分化与云杉其它树种相比处以
较高的水平 。
6
.
4 等位基因频率 、 期望杂合度 、 观测杂合度与
所在群体的地理 、 气候因子进行相关分析结果表
明 , AAT 一 I A 与年均温 、 〕 5 。积温和无霜期呈显
著正相关 , AA T 一 I B 与年均温 、 ) 5 “ 积温和无霜
期呈显著负相关 , A C P 一 I B 与海拔呈极显著正相
关 、与七月气温呈显著负相关 ,其它等位基因与其
地理 、气候因子均不相关 。 AAT 一 1 的期望杂合
度与七月气温 、 ) 10 积温呈显著正相关 ; A C P 一 1
的观测杂合度与纬度呈显著正相关 ,与年均温 、无
霜期呈显著负相关 , 即由南到北 , A CP 一 1 的观测
杂合度由小到大 ; A D H 一 1 的期望杂合度与纬度
呈极显著负相关 , 即由南到北 , A D H 一 1 的期望杂
合度由大到小 ; DI A 一 1 的期望杂合度与年均温 、
降水量都呈显著正相关 。
6
.
5 利用最短距离法对群体间遗传距离进行聚
类分析 , 当遗传距离为 0 . 3 时 , 12 个群体聚为 3
类 : WY 、 JS 、 B Y 、 M L 、 T H 为一类 , GF 、 Y H 、 H L 、 U 、
TL 为一类 , U . 、 L . 为一类 ; 当遗传距离为 0 . 2 时 ,
12 个群体聚为 4 类 : W Y 、 SJ 、 BY 、 M L 、 TH 为一类 ,
G F
、
Y H
、
H L
、
IJ 为一类 , u . 、 L . 为一类 ,几 单独为
一类 ;当遗传距离为 0 . 巧 时 , 12 个群体聚为 6
类 : WY 、 JS 、 B Y 、 M L 为一类 , GF 、 Y H 、 H L 为一类 ,
U
. 、
L
. 为一类 ,几 、 T H 、 U 各自为一类 。
7 结论
7
.
1 本文对红皮云杉亲本表型性状的遗传变异
研究中 , 3 . 57 % 的变异存在于群体间 ,“ . 43 % 的
变异来自于群体内 ,群体间变异较小的是千粒重
( 8
.
03 % )
、种子发芽率 ( 8 . 4 % )性状 , 变异较大
的是球果长性状 ( 35 . 91 % ) 。 红皮云杉苗木生长
表型性状的遗传变异中 , 46 . 08 % 的变异存在于群
体间 , 53 . 92 % 的变异来 自于群体内 , 群体间变异
较小的是苗木叶长性状 ,变异较大的是苗木地径 。
红皮云杉苗木生物量性状的遗传变异中 , 4 . 85 %
的变异存在于群体间 , 95 . 15 % 的变异来自于群体
内 ,苗木根系重群体间变异较小 , 叶千鲜重比变异
2期 张含国等 :红皮云杉群体遗传多样的研究
较大 。 红皮云杉苗木针叶矿物质变异 中 , 3 . 52 %
存在于群体间 ,群体内变异 占 % . 48 % 。 铜 、 铁 、
锌的 10 % 变异都来自于群体内。 所有形态等性
状变异的平均值群体间为 14 , 51 % , 群体内变异
占总变异 85 . 49 % 。
7
.
2 红皮云杉群体等位酶多态位点的 比率在云
杉属中处于较低的水平 , 红皮云杉群体间的分化
与云杉其它树种相比处于较高的水平 。 等位酶变
异与形态等的变异具有相似的趋势 。 红皮云杉
12 个群体 21 个位点中约有 27 . 2% 的基因位点是
多态的 , 每个位点上有 1 . 3 个等位基因 , 预期杂
合度为 0 . 086 。 红皮云杉群体间的变异量只 占总
变异量的 巧 . 2% , 84 . 8% 的变异存在于群体内 ,
群体间的遗传聚类平均为 0 . 4 0 8 1 。
7
.
3 根据红皮云杉气候 、亲代及后代特征群体区
划结果 ,我们认为红皮云杉种子区划结果为 : 长白
山种子区 ( 1 ) ;老爷岭 、 张广才岭 、 完达山种子区
( n ) ;小兴安岭种子区 ( l ) ;大兴安岭北部种子
区 ( W ) ;大兴安岭西南部种子区 ( V ) ;锡霍特山
脉种子区 ( VI ) 。
参 考 文 献
1
. 杨一平 , 尹瑞雪 , 张军丽 , 等 . 红皮云杉自然群体遗传多
样性及遗传分化的研究 . 植物学报 , 1993 , 35 ( 6 ) : 458 -
46 5
2
. 杜晓光 ,卢孟柱 , 张娅妹 . 不同产地红皮云杉醋酶同工
酶分析 . 林业科技 , 199 5 , 20 ( l ) : 6 一 9
3
. 卢纹岱 , 朱一力 ,沙捷 ,等 , SP SS fo r Wi n d o w s 从入门到精
通 . 北京 :电子工业出版社 , 19 7
4
. 冯玉波 , 李郁 , 戴宗乐 ,等 . 红皮云杉气候 区划 . 吉林林
业科技 , 20() l , 30 ( 2 ) 24 一 27
5
. 韦淑英 ,陆卫林 , 段喜华 ,等 . 红皮云杉亲代特征群体多
样性的研究 . 东北林业大学学报 , 2 0() 1 , 29 ( 5 ) : 5 一 1
6
, 陈树海 ,刘秀芝 , 王会玲 ,等 . 红皮云杉苗木形态和生长
特征群体多样性的研究 . 林业科技 , 2 0 1 , 26 ( 3 ) : 9 一 n
7
. 韦淑英 , 马华文 ,黄青新 ,等 红皮云杉苗木生物量群体
多样性的研究 . 北华大学学报 , 2X() 1 , 2 ( 3 ) : 246 一 256
8
. 姜兴林 , 高宪林 ,李英俊 . 红皮云杉群体矿质营养特征
及动态变化 . 东北林业大学学报 , 20() 2 , 30 ( 1 ) : 24 一 29
9
. 张含国 ,杨大海 ,王凤君 ,等 . 红皮云杉同工酶位点及酶
系统选择 . 东北林业大学学报 , 20X() , 28 ( 2 ) : 9 一 12
10
. 张学科 ,毛子军 ,宋红 , 等 . 五种落叶松遗传关系的等
位酶分析 . 植物研究 , 2 0() 2 , 22 ( 2 ) : 224