全 文 ：第 20 卷　第 1 期　　　　　　　　　植　　　物　　　研　　　究 2000 年　1 月
Vol.20　No.1　　　　　　　BULLETIN OF BOTANICAL RESEARCH Jan., 　2000
不同生境三裂叶豚草种群的遗传结构
沙　伟 　周福军　祖元刚
(东北林业大学森林植物生态学开放研究实验室 ,哈尔滨　150040)
摘　要　采用水平切片淀粉凝胶电泳测定了东北地区分布的不同生态环境条件下
7个三裂叶豚草种群的遗传结构 。统计分析了 10个酶系统的 10个位点 ,结果表
明:三裂叶豚草种群内存在着丰富的遗传变异 。多态位点百分率为 80.00%,等位
基因平均数为 1.80 ,期望杂合度为 0.375 ,遗传一致度和遗传距离为 0.959 和 0.
042。
关键词　三裂叶豚草;等位酶;遗传变异;遗传结构
THE POPULATION GENETIC STRUCTURE OF
AMBROSIA TRIFIDA IN DIFFERENT ENVIRONMENT
SHA Wei　ZHOU Fu-jun　ZU Yuan-gang
(The Open Research Labo rato ry of Forestry Plant Eco logy , Northeast Forestry Univ ersity , Harbin 150040)
Abstract　The genetic st ructure of seven Ambrosia trif ida population from northeast
China w ere investigated using ho rizontal starch gel elect rophoresis ten putative loci
from ten enzyme systems were statistics analysis.The result showed very high genetic
variability in populat ion of A.t ri f ida , w ith a percentage of polymorphic loci of 80.
00%, an average number of alleles per locus of 1.80.The expected heterozy gote w as
0.375 , the means of genetic ident ity and genetic distance w ere 0.959 and 0.042.
Key words　Ambrosia tri f ida;Allezyme;Genetic variability ;Genetic structure
三裂叶豚草(Ambrosia tri f ida)为菊科(Compositae)豚草属(Ambrosia)的一种一年生草
本植物 ,属性恶性杂草。四 、五十年代传入我国 ,早期仅见我国东北各省及北京市郊区的个
别地点 ,其中以沈阳 、铁岭发生最为严重。目前在河北 、湖南 、江西也发现有三裂叶豚草分
布[ 1 ～ 3] 。已有研究发现三裂叶豚草形成了对自然植被 、农业生产的较大危害。许多学者对
三裂叶豚草的生物学特性 、生态学特性 、危害 、他感作用及防治策略等方面进行了研

现工作单位:齐齐哈尔大学生物系
国家教委跨世纪优秀人才计划基金资助项目。收稿日期:1997-3-10
究[ 1 ～ 4] 。对其遗传结构的研究尚未见报道 。
1　材料和方法
1.1　取　样
根据三裂叶豚草在我国的分布情况[ 1] ,以辽宁分布中心的抚顺 、沈阳 、长春作为样地 ,
按路边 、农田 、水边等不同生态环境选取 7个种群(表 1),每个种群随机采集 30个样本。由
于三裂叶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。
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 6mm×2mm 的
滤纸片制成沁子 ,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
(1996)。[ 5]
1.3　遗传分析方法和统计分析方法
应用 BIOSYS-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 ,18个位点(表 2)。其中在各个种群中都表现稳定的有 10
种酶 10个位点 ,即 AAT 、ACP -2 、AMP 、DIA -2 、EST 、IDH 、MDH -1 、MDH -2 、PGI 、和
PGM -2。
表 1 种群及生境
Table 1　 Population and Environment
种群　population 种群代码
Population code name
生境　environment
沈阳 1
沈阳 2
沈阳 3
长春 1
长春 2
抚顺 2
抚顺 3
SH1
SH2
SH3
CH1
CH2
FU2
FU3
河岸水边
路边林下
农 田
公 园
路边空地
路边林下
河岸水边
2.1 三裂叶豚草的遗传变异水平
表3给出了三裂叶豚草种群遗传变异参数。三裂叶豚草种群的 P=80.00%,A=1.80 ,
He=0.375 ,与植物种群遗传变异水平的平均值(P=59.2%,A =1.53 ,He=0.11)[ 6]相比 ,
要高得多。7个种群的多态位点百分率表现一致 ,等位基因平均数表现一致 ,预期杂合度在
0.364-0.388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。
2.2 三裂叶豚草的遗传分化
表 4给出了三裂叶豚草各位点在种群内和种群间的 F 值。不同的酶表现出很大的差
异。种群之间的 F 值为 0.069 ,也就是说种群间的变异仅占总变异的 6.9%,大多数(93.
951 期　　　　　　　　　　沙　伟等:不同生境三裂叶豚草种群的遗传结构
1%)变异存在于种群内部 。
表 2　 12种等位酶系统的名称 所用电泳系统 位点数
Table 2 　 Twelve allele systems their abbreviation and buffer systems used in
eletrophoretic analysis and locus number
Allele Abbreviation Buffer sy stem Loci
天冬氨酸转氨酶 Aspartate aminotransferase AAT #R 1
磷酸脱氢酶 Acid phosphatase ACP #R 2
乙醇脱氢酶 Alcohol dehydrogenase ADH #1 1
氨肽基酶 Aminopeptidase AMP #12 1
还原型辅酶Ⅰ心肌黄酶 NADH-Diaphorase DIA #12 2
酯酶 Esteras EST #12 1
异柠檬酸脱氢酶 I socitrate dehydrogenase IDH #12 1
苹果酸脱氢酶 Malate dehydrogenase MDH #1 2
过氧化物酶 Perox idase PER #6 2
磷酸葡萄糖酸脱氢酶 Phosphog luconate dehydrogenase PGD #1 2
磷酸葡萄糖酸异构酶 Phosphog luciosomerase PG I #R 1
磷酸葡萄糖酸变位酶 Phosphog lucomutase PGM #1 2
表 3　 三裂叶豚草种群遗传变异参数
Table 3 Genetic diversity values in seven population of A.tri fida
种群
Population
样本数/位点
Mean sample
size per
locus
多态位点
百分率
Percent of
loci
polymorphic
等位基因
平均数
Mean No.of
alleles
per locus
杂合体比例 Heterozy gosity
实测值
Direct
count(Ho)
理论值
Hardyweibery
expected(He)
固定指数
Fixation
index(F)
SH1
SH2
SH3
CH1
CH2
FU2
FU3
30
30
30
30
30
30
30
80.00
80.00
80.00
80.00
80.00
80.00
80.00
1.80
1.80
1.80
1.80
1.80
1.80
1.80
0.270(0.058)
0.270(0.063)
0.283(0.058)
0.320(0.061)
0.280(0.053)
0.323(0.067)
0.273(0.052)
0.375(0.064)
0.364(0.065)
0.386(0.065)
0.388(0.065)
0.371(0.064)
0.365(0.063)
0.375(0.064)
0.257
0.265
0.254
0.166
0.240
0.100
0.258
平均 30 80.00 1.80 0.288 0.375 0.220
96 植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　20 卷
表 4　 三裂叶豚草种群的 F 值统计
Table 4　 Summary of F-statistics at all loci
Locus F(is) F(it) F(st)
AAT
ACP-2
AMP
DIA-2
ES T
MDH-2
PGI
PGM-2
0.342
0.083
0.395
0.149
0.172
0.155
0.080
0.352
0.378
0.108
0.447
0.269
0.227
0.170
0.190
0.381
0.055
0.028
0.086
0.140
0.066
0.018
0.119
0.044
Mean 0.217 0.272 0.069
表 5显示三裂叶豚草种群间的遗传一致度(I)和遗传距离(D)。7个种群的遗传一致度
平均为 0.959 ,最大的为 0.997 ,最小的为 0.909 ,表明三裂叶豚草种群间相似度较高。各种
群间的遗传距离较小 ,平均为 0.042。
表 5 三裂叶豚草的遗传一致度(I)与遗传距离(D)
Table 5 Genetic identity and genetic distance of A.trif ida
1 2 3 4 5 6 7
1 ----- 0.979 0.947 0.957 0.954 0.973 0.947
2 0.022 ----- 0.967 0.965 0.916 0.980 0.980
3 0.054 0.033 ----- 0.997 0.963 0.944 0.980
4 0.044 0.035 0.003 ----- 0.956 0.951 0.978
5 0.047 0.088 0.038 0.045 ----- 0.909 0.939
6 0.028 0.021 0.058 0.050 0.095 ----- 0.956
7 0.055 0.020 0.021 0.022 0.036 0.045 -----
3　讨　论
三裂叶豚草原产北美 ,目前已在世界各地广泛分布 。由于其传播方式的特殊 ,主要为交
通工具传播 、农事操作传播 、流水及动物和人的传播 ,这样的传播随机性很大 ,不一定是连续
传播和散布。而三裂叶豚草一但侵入新领地 ,便会很快成为优势群落 ,这与它的遗传特性有
关。
等位酶分析结果表明 ,三裂叶豚草种群具有丰富的遗传多样性。不同生境条件下 ,各种
群的遗传一致度极高 ,7个种群均在 0.909以上 ,说明三裂叶豚草在不同的生态环境下各种
群的遗传结构极其相似。
用 UPGMA 对 7 个三裂叶豚草种群的遗传距离进行了聚类 ,其中种群 3-4(SH3-
CH1)的遗传距离最小 ,为 0.00330 ,平均最远距离为 0.0628 。从聚类结果(图 1)上看 ,沈阳
971 期　　　　　　　　　　沙　伟等:不同生境三裂叶豚草种群的遗传结构
图 1　7个三裂叶豚草种群遗传距离聚类图
Fig.1　Upgma clustering based on genetic distance of 7 of A .trifida populations
3与长春2种群聚在一起 ,沈阳2与抚顺 3种群聚在一起 ,沈阳 1与抚顺 2种群聚在一起 ,最
后与长春 2种群相聚 ,这样的聚类恰好与其生态环境基本一致.SH3为农田环境 ,CH1为公
园环境 ,SH2与 FU3为路边林下环境 , SH1与 FU2为河岸水边环境 ,CH2为路边空地环境 ,
说明三裂叶豚草的遗传变异与其生态环境相适应 。而其遗传距离与地理分布距离无关。
三裂叶豚草种群的平均固定指数为 0.220 ,大于 0 ,表明种群中杂和体表现不足。异交
率为 0.6393 ,反映出其种群为随机交配 ,既可自交又可异交 。三裂叶豚草为一年生草本植
物 ,其结实量大 ,存活率和增殖率都很高[ 7] ,植物形态变化较大 ,染色体数目和形态极其稳
定 ,遗传结构对其生长的环境能够很快的调整和适应 ,这些成为三裂叶豚草种群迅速蔓延扩
展和成为爆发种群的内部机制 。
参　　考　　文　　献
1.万方浩 ,王韧.豚草及豚草综合治理.北京:中国科学技术出版社 , 1993
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7.刘祥君.豚草和三裂叶豚草生殖生态学研究.博士学位论文.哈尔滨 , 东北林业大学 , 1998.38 ～ 45
98 植　　物　　研　　究　　　　　　　　　　　　　　　20 卷