全 文 ：林业科学研究　２０１６，２９（１）：１７ ２４
ＦｏｒｅｓｔＲｅｓｅａｒｃｈ
　　文章编号：１００１１４９８（２０１６）０１００１７０８
新疆额尔齐斯河流域杨属植物种间关系的 ＳＳＲ分析
殷继艳１，２，张建国１，何彩云１，保尔江３，段爱国１，曾艳飞１，王　健３
（１．中国林业科学研究院林业研究所，国家林业局林木培育重点实验室，北京　１０００９１；
２．中国武警警种学院，北京　１０２２０２；３．阿勒泰地区林业科学研究所，新疆 阿勒泰　８３６５００）
收稿日期：２０１４０１２６
基金项目：中央公益性科研院所基本科研业务费专项资金项目“额尔齐斯河天然杨树种群遗传多样性研究”（２０１００４０３５）
作者简介：殷继艳（１９７６—），女，副教授，主要从事林学方面的研究
 通讯作者：研究员，博士生导师
摘要：［目的］为探讨额河杨和银灰杨天然杂种的起源机制，［方法］应用１８对ＳＳＲ标记，从分子水平上对新疆额尔
齐斯河流域杨属植物的种间关系进行分析研究。［结果］表明：（１）ＳＳＲ系统发育树将整个流域天然杨属植物分为
两大类群，即黑杨派和青杨派为一类，白杨派为一类；（２）白杨派派内系统聚类图显示，银白杨、欧洲山杨、银灰杨三
个树种均有较大的遗传分化，特别是杂种银灰杨似乎更大；（３）黑杨派和青杨派的ＵＰＧＭＡ分类图显示，青杨派和黑
杨派分属于２个分支，其中，青杨派内部分化相对简单，分为２支，均为典型的苦杨；黑杨派内部的分化较为复杂，可
分为４类，包括典型的欧洲黑杨、额河杨和回交子代。［结论］杂种额河杨具有更多的欧洲黑杨的遗传成分，因此，
将额河杨放到黑杨派是正确的。
关键词：额尔齐斯河；杨属；种间关系；ＳＳＲ
中图分类号：Ｓ７９２１１ 文献标识码：Ａ
ＰｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＰｏｐｕｌｕｓａｌｏｎｇＥｒｑｉｓＲｉｖｅｒ
ＹＩＮＪｉｙａｎ１，２，ＺＨＡＮＧＪｉａｎｇｕｏ１，ＨＥＣａｉｙｕｎ１，ＢＡＯＥｒｊｉａｎｇ３，ＤＵＡＮＡｉｇｕｏ１，ＺＥＮＧＹａｎｆｅｉ１，ＷＡＮＧＪｉａｎ４
（１．ＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｏｆＴｒｅｅＢｒｅｅｄｉｎｇａｎｄＣｕｌｔｉｖａｔｉｏｎ，ＳｔａｔｅＦｏｒｅｓｔｒｙＡｄｍｉｎｉｓｔｒａｔｉｏｎ，ＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，ＣｈｉｎｅｓｅＡｃａｄｅｍｙｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，
Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００９１，Ｃｈｉｎａ；２．ＴｈｅＳｅｒｖｉｃｅｓＣｏｍｍａｎｄＣｏｌｅｇｅｏｆＣｈｉｎｅｓｅＰｅｏｐｌｅ’ｓＡｒｍｅｄＰｏｌｉｃｅＦｏｒｃｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０２２０２，Ｃｈｉｎａ；
３．ＡｌｔａｙＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＦｏｒｅｓｔｒｙ，Ａｌｔａｙ　８３６５００，Ｘｉｎｊｉａｎｇ，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＴｏｅｘｐｌｏｒｅｔｈｅｈｙｂｒｉｄｏｒｉｇｉｎｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆＰｏｐｕｌｕｓ×ｊｒｔｙｓｃｈｅｎｓｉｓａｎｄＰ．ｃａｎｅｓｃｅｎｓ，ｔｈｅｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃｔｒｅｅ
ｂａｓｅｄｏｎｎｕｃｌｅａｒｍｉｃｒｏｓａｔｅｌｉｔｅｍａｒｋｅｒｓ（ＳＳＲ）ａｎａｌｙｓｉｓｗａｓｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ．ＴｈｅｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｔｈａｔｔｈｅｎａｔｕｒａｌＰｏｐｕｌｕｓ
ｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｃａｎｂｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄｉｎｔｏｔｗｏｇｒｏｕｐｓ，ｔｈｅｏｎｅｉｓＳｅｃｔｉｏｎＬｅｕｃｅ，ａｎｄｔｈｅｏｔｈｅｒｉｓＳｅｃｔｉｏｎＡｉｇｅｉｒｏｓａｎｄＳｅｃ
ｔｉｏｎＴａｃａｍａｈａｃａ．ＩｎＳｅｃｔｉｏｎＬｅｕｃｅ，ｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｇｅｎｅｔｉｃｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｗａｓｆｏｕｎｄｉｎｔｈｅｐｏｐｕｌａｔｉｏｎｓｏｆＰｏｐｕｌｕｓａｌｂａ，
Ｐ．ｃａｎｅｓｃｅｎｓａｎｄＰ．ｔｒｅｍｕｌａ，ｅｓｐｅｃｉａｌｙｔｈｅｃｒｏｓｓｂｒｅｅｄＰｏｐｕｌｕｓ（Ｐ．ｃａｎｅｓｃｅｎｓ）．ＡＵＰＧＭＡｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃｔｒｅｅ
ｓｈｏｗｓｔｈａｔＳｅｃｔｉｏｎＡｉｇｅｉｒｏｓａｎｄＳｅｃｔｉｏｎＴａｃａｍａｈａｃａｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｗｏｇｒｏｕｐｓ．ＣｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＳｅｃｔｉｏｎＴａｃａ
ｍａｈａｃａ，ｔｈｅｇｅｎｅｔｉｃｄｉｆｅｒｅｎｔｉａｔｉｏｎｉｎＳｅｃｔｉｏｎＡｉｇｅｉｒｏｓｉｓｍｏｒｅｃｏｍｐｌｅｘ，ａｎｄｔｈｅｙｃａｎｂｅｆｕｒｔｈｅｒｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｆｏｕｒ
ｓｕｂｇｒｏｕｐｓ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇＰ．ｎｉｇｒａ，Ｐ．×ｊｒｔｙｓｃｈｅｎｓｉｓａｎｄｔｈｅｉｒｂａｃｋｃｒｏｓｓｐｒｏｇｅｎｙ．ＩｔｉｓｃｏｎｆｉｒｍｅｄｔｈａｔＰ．×ｊｒｔｙｓｃｈｅｎｓ
ｉｓｓｈｏｕｌｄｂｅｃｌａｓｓｉｆｉｅｄａｓＳｅｃｔｉｏｎＡｉｇｅｉｒｏｓｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｒｓｍａｌｅｒｇｅｎｅｔｉｃｄｉｓｔａｎｃｅ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ＥｒｑｉｓＲｉｖｅｒ；Ｐｏｐｕｌｕｓ；ｏｒｉｇｉｎｍｅｃｈａｎｉｓｍ；ＳＳＲ
杨属树种传统上主要依据其形态特征、地理分
布及杂交亲和力等进行系统分类，但杨属种内变异
丰富，种间天然和人工杂种较多，仅靠传统的形态学
系统分类已经不能满足需要，近年来，随着分子标记
技术的发展，使人们能从ＤＮＡ水平上探究杨树的起
源、进化、分类及亲缘关系［１－５］。ＳＳＲ标记被广泛用
林　业　科　学　研　究 第２９卷
于遗传图谱构建、ＱＴＬ定位、亲本分析、群体遗传结
构分析、品种鉴定、亲缘关系等方面［６－１４］。ＳＳＲ标记
是对核内ＤＮＡ的分析。核基因是双亲遗传的，利用
其序列变异探讨植物的系统发育过程具有独特的优
势，特别是解决网状进化问题［１５］。ＳＳＲ标记以 ＰＣＲ
为基础，快速简便，可靠性强，重复性高且品种间多
态性丰富［１６］。ＳＳＲ可以在不同谱系、群体、甚至在
属内相近的种之间通用［１７］，同时ＳＳＲ标记属共显性
标记，对杨树天然林种间亲缘关系的研究更具有优
势，并已成为鉴别杨树无性系、品种和杂种的理想
标记［６，９，１８］。
新疆北疆额尔齐斯河流域天然杨属植物种间关
系目前主要从形态特征的角度进行了分析和推论。
本研究拟通过对杨树 ＳＳＲ标记引物的筛选和鉴定，
选择有效和清晰的引物进行标记实验，对额尔齐斯
河流域杨属植物的种间关系从分子水平上进行分析
研究，通过构建系统发育树，重点探讨额河杨和银灰
杨２个天然杂种的起源机制及其分类地位问题，为
杨属植物分类系统的进一步完善提供分子证据。
１　材料和方法
１．１　试验材料
试验材料采自新疆阿勒泰额尔齐斯河河谷的天
然杨树林分和玛纳斯林场杨树基因库，大树采集典
型的具有代表性植株的枝条。由于样品是秋冬季收
集的材料，主要通过水培催芽、扦插和盆栽等方法，
待叶芽长出后，进行采集芽、幼叶或成熟叶片，放入
－７０℃冰箱保存。额河杨、欧洲黑杨、欧洲山杨、银
灰杨、苦杨和银白杨６个树种共收集了３４份单株样
本，详细的来源和分布见表１。
表１　材料来源
树种名 性别 采集地点 编号
黑杨 （Ｐ．ｎｉｇｒａＬ．） ♂ 阿尔泰北屯林场（优树，枝条） Ｂ１１
黑杨 ♀ 阿尔泰北屯林场２１６国道大桥边（采种优树，枝条） Ｂ２１
黑杨 ♀ 阿尔泰北屯林场（枝条） Ｂ２２
黑杨 阿尔泰５３公顷基地（欧洲黑杨播种苗，插条） Ｂ３
黑杨 阿尔泰北屯林场（欧洲黑杨播种苗插条） Ｂ４
黑杨 阿尔泰５３公顷基地（欧洲黑杨播种苗，根段） Ｂ５
黑杨 阿尔泰北屯林场（欧洲黑杨播种苗） Ｂ６
黑杨 阿尔泰北屯林场（欧洲黑杨播种苗，条形叶，） Ｂ６１
黑杨 阿尔泰北屯林场（欧洲黑杨播种苗，菱形叶） Ｂ６２
苦杨 （Ｐ．ｌａｕｒｉｆｏｌｉａＬｅｄｅｂ．）（果穗三棱锥果型） ♀ 新疆玛纳斯平原林场 杨树基因库第二块 第３行第２０株（枝条） Ｃ１１
苦杨（果穗卵圆型） ♀ 新疆玛纳斯平原林场 杨树基因库第二块 第３行第２３株（枝条） Ｃ１２
苦杨 ♂ 阿尔泰大东沟（枝条） Ｃ２１
苦杨 ♀ 阿尔泰大东沟（枝条） Ｃ１３
额河杨 （Ｐ．×ｊｒｔｙｓｃｈｅｎｓｉｓＣｈ．Ｙ．Ｙａｎｇ）（卵圆形） ♂ 新疆玛纳斯平原林场 杨树基因库第二块 第３行第２１株（枝条） Ｃ２２
银白杨 （Ｐ．ａｌｂａＬ．） ♂ 新疆玛纳斯平原林场 母树林边行第１株（枝条） Ｅ１１
银白杨 ♀ 阿尔泰北屯林场（根蘖苗） Ｅ２２
银白杨 ♀ 阿尔泰北屯林场（大树枝条） Ｅ２３
银白杨 ♀ 阿尔泰北屯林场（根蘖条） Ｅ２４
额河杨 ♂ 阿尔泰北屯林场２１６国道边（枝条） Ｆ１１
黑杨 ♂ 阿尔泰北屯林场（枝条） Ｆ１２
苦杨 ♀ 阿尔泰桦林公园（枝条） Ｆ２３
苦杨 ♂ 阿尔泰桦林公园（枝条） Ｆ１３
黑杨 ♀ 阿尔泰北屯林场（枝条） Ａ１１
额河杨（北２＃６８优） 新疆玛纳斯平原林场 杨树基因库第一块 第４２行第６株（枝条） Ｆ０
银灰杨 （Ｐ．ｃａｎｅｓｃｅｎｓ（Ａｉｔ．）Ｓｍｉｔｈ．） ♀ 阿尔泰布尔津县平原林场果园边（大树枝条） Ｇ１１
银灰杨 ♀ 阿尔泰布尔津县平原林场果园边 （根蘖苗） Ｇ１２
银灰杨 阿尔泰北屯林场（播种苗） Ｇ２
银灰杨 ♂ 阿尔泰北屯林场（根蘖苗） Ｇ３
欧洲山杨 （Ｐ．ｔｒｅｍｕｌａＬ） ♂ 阿尔泰大东沟，根蘖条 Ｈ１１
欧洲山杨 ♂ 阿尔泰大东沟（枝条） Ｈ１２
欧洲山杨 ♀ 阿尔泰大东沟（根蘖条） Ｈ２１
欧洲山杨 ♀ 阿尔泰大东沟（枝条） Ｈ２２
山杨 （Ｐ．ｄａｖｉｄｉａｎａＤｏｄｅ） 黑龙江（扦插苗） Ｈ３
新疆杨（光皮）（Ｐ．ａｌｂａｖａｒ．ｐｙｒａｍｉｄａｌｉｓＢｕｎｇｅ） ♂ 新疆玛纳斯平原林场 杨树基因库第一块（枝条） Ｊ１
８１
第１期 殷继艳，等：新疆额尔齐斯河流域杨属植物种间关系的ＳＳＲ分析
１．２　试验方法
１．２．１　ＤＮＡ的提取和 ＳＳＲ扩增　植物 ＤＮＡ提取
采用 ＣＴＡＢ法。ＳＳＲ扩增引物来自杨树引物库 ｈｔ
ｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｒｎｌ．ｇｏｖ／ｓｃｉ／ｉｐｇｃ／ｓｓｒ＿ｒｅｓｏｕｒｃｅ．ｈｔｍ。选择
已Ｍａｐｐｅｄ的引物序列５０对，由上海博亚生物技术
有限公司合成。取有代表的７个个体样本对５０对
引物逐一筛选。ＳＳＲ扩增反应体系为：ＴａＫａＲａＴａｑ
酶０．１２５μＬ；１０×ＰＣＲＢｕｆｅｒ（Ｍｇ２＋Ｐｌｕｓ）２．５μＬ；
ｄＮＴＰＭｉｘｔｕｒｅ（２．５ｍｍｏｌ·Ｌ－１）２μＬ；模板ＤＮＡ０．２５
μＬ；引物１（２５μｍｏｌ·Ｌ－１）０．２５μＬ；引物２（２５μｍｏｌ
·Ｌ－１）０．２５μＬ；加灭菌蒸馏水至 ２５μＬ。扩增在
Ｂｉｏｍｅｔｒａ的 ＴＧｒａｄｉｅｎｔＰＣＲ仪上进行。ＰＣＲ反应条
件：９４℃保温４ｍｉｎ，然后热循环程序为９４℃ ３０ｓ，
５５℃３０ｓ，７２℃３０ｓ，共３５个循环，最后７２℃保持１０
ｍｉｎ，扩增产物４℃保存备用。
１．２．２　ＳＳＲ电泳及银染检测　ＳＳＲ电泳采用４％聚
丙烯酰胺胶（ＰＡ），使用 ＪＹ５０００型多功能电泳仪和
ＪＹＣＸ２Ｃ型测序电泳槽。扩增产物９４℃变性５ｍｉｎ
后上样，８５Ｗ恒功率电泳至溴酚蓝到胶板底部。电
泳结束后，通过银染检测，可得到清晰的指纹条带，
用于进一步的统计分析。
１．２．３　数据分析　采用ＮＴＳＹＳｐｃ２．１０ｅ进行分析。
有带时赋值为“１”，无带时赋值为“０”。每一对 ＳＳＲ
引物检测一个位点，每一条多态性带为一个等位基
因。由遗传距离 Ｎｅｉ建立 ＵＰＧＭＡ系统树。利用
Ｇｅｎｅｔｉｃｄｉｓｔａｎｃｅ、ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔ＝ＮＥＩ７２计算遗传距离
系数矩阵，在其基础上，采用 ＳＡＨＮＣｌｕｓｔｅｒｉｎｇ用
ｍｅｔｈｏｄ＝ＵＰＧＭＡ，ｔｉｅ＝ＦＩＮＤ聚类分析。
２　结果与分析
２．１　引物的筛选
取代表性的样本个体进行引物筛选，共有２４对
引物有明显的扩增带，部分引物见图１。把筛选出
的引物对进行扩增和聚丙烯酰胺电泳，结果有１８对
引物电泳结果比较清晰，可以进行数据分析，结果见
表２。表２表明：共检测到２０２个等位基因，平均每个
图中Ｐ２９、Ｐ３０引物为有明显的扩增带，Ｐ３２、Ｐ３３和Ｐ３４引物为无扩增带，每条引物随机挑选７个样本（１ ７，包含６个树种）进行电泳分析
图１　ＳＳＲ部分引物筛选电泳图谱
表２　ＳＳＲ引物特征表
编号 引物名称 上游引物 下游引物 长度／ｂｐ 基序 重复／次 叠连群 叠连群大小 等位基因／个
Ｐ１ ＧＣＰＭ＿１０１１ＡＴＧＡＡＡＴＡＡＴＣＧＴＴＴＧＧＴＧＣ ＣＡＣＣＣＧＡＧＴＴＴＡＴＣＴＣＡＣＴＣ ２２１ ａｔ １１ ４３０ １１６ １３
Ｐ２ ＧＣＰＭ＿１０３７ＡＴＧＡＡＡＴＴＣＧＣＡＡＡＧＴＣＡＧＴ ＡＡＡＡＧＡＧＧＡＡＡＴＴＡＣＧＧＴＣＣ １２３ ｔａ １１ １５２ １２２ ９
Ｐ６ ＧＣＰＭ＿１０６３ＡＧＴＴＡＡＴＴＧＣＧＣＡＴＧＴＴＣＴＴ ＡＡＡＣＡＡＡＣＴＣＣＡＧＣＡＡＡＣＡＴ １６５ ｃａ １６ １４８０ ４９ １０
Ｐ８ ＧＣＰＭ＿１０７４ＴＣＡＡＧＴＧＡＡＡＡＧＡＴＴＧＡＡＡＧＴＧ ＴＴＧＡＡＡＡＧＣＡＡＡＴＣＴＧＡＧＧＴ １０３ ｇａ １１ ８５４ ６７ ５
Ｐ１６ ＧＣＰＭ＿１１５８ＡＴＧＣＡＣＴＴＣＣＴＴＣＣＡＡＡＴＴＡ ＡＴＣＡＧＴＴＣＣＴＴＣＡＧＣＴＴＣＡＡ ２２５ ｃｔｇ ６ １４８７ １０４ １１
Ｐ１９ ＧＣＰＭ＿１１８６ＴＧＴＡＴＴＴＧＴＧＴＧＧＧＴＴＧＡＡＡ ＡＡＧＴＡＡＧＴＧＴＴＧＧＣＴＧＣＡＴＴ １４１ ｔａ １４ ６１４７ ６９ １８
Ｐ２０ ＧＣＰＭ＿１１９２ＣＡＴＧＣＡＴＣＡＴＴＡＧＡＧＡＡＧＡＧＧ ＴＡＡＴＴＧＧＴＧＡＡＴＣＡＡＡＧＣＣＴ １９９ ａｃ ９ １００２ ７７ ９
Ｐ２２ ＧＣＰＭ＿１２１４ＧＧＡＡＧＣＡＴＣＣＴＡＴＧＡＴＴＴＴＡＣＴ ＣＣＴＣＧＣＡＴＡＡＴＡＴＴＧＣＴＴＴＣ ２１４ ａｔ ２４ １３８４ ４７ ２０
Ｐ２４ ＧＣＰＭ＿１２４ ＴＴＴＧＡＧＣＡＣＴＴＣＡＡＣＴＡＣＣＡ ＴＧＴＣＴＴＣＣＣＴＴＡＧＴＣＡＣＣＡＣ １９８ ｃａｃ ６ １５２５ １２３ ８
Ｐ２９ ＧＣＰＭ＿１２５２ＡＧＣＧＴＣＴＣＡＡＴＧＴＴＴＴＧＴＴＴ ＴＴＴＧＣＴＴＣＡＧＧＴＴＴＡＴＴＴＣＣ １４９ ａａｔａ ４ ６３２３ ７３ ９
Ｐ３０ ＧＣＰＭ＿１２５５ＧＡＡＣＣＴＴＡＡＡＡＣＣＡＧＡＡＣＣＣ ＧＡＧＣＣＡＣＡＧＡＡＡＴＡＣＴＧＣＴＣ ２０７ ａｇ ２３ ６３８７ １１０ １０
Ｐ３１ ＧＣＰＭ＿１２６０ＣＡＣＡＧＧＡＡＣＣＴＧＧＴＴＡＴＣＡＴ ＣＴＧＧＣＡＴＴＣＣＴＴＣＴＡＡＧＣＴＡ １３４ ｔｇ １１ ６７５ ４５ １１
Ｐ３５ ＧＣＰＭ＿１２７４ＧＣＣＴＧＡＴＡＣＴＴＧＴＧＧＡＣＣＴＡ ＣＣＣＧＴＡＴＡＡＴＡＴＧＡＴＧＡＴＣＣＡ １９５ ｔａｔ ５ １３６２ ７７ １２
Ｐ４２ ＧＣＰＭ＿１３５３ＧＡＡＡＡＣＴＧＡＴＴＣＣＴＧＡＴＴＣＧ ＣＡＡＧＡＡＴＣＡＡＴＧＣＡＴＧＴＣＴＧ １５０ ａｔ ９ １２０２ ７１ １５
Ｐ４５ ＧＣＰＭ＿１３７６ＴＧＴＣＡＡＡＴＡＧＴＡＧＣＡＴＣＣＣＣ ＣＣＡＣＣＴＴＧＡＣＴＴＴＴＣＴＴＣＴＧ １０５ ａｔ １１ ６ １１０ ７
Ｐ４６ ＧＣＰＭ＿１３８１ＣＡＡＴＧＴＣＡＡＧＴＧＣＴＣＡＧＡＡＡ ＧＴＡＴＴＧＧＧＴＧＡＡＧＧＴＴＧＡＧＡ ２２４ ａａｔ ６ ６９４ １０８ ６
Ｐ４８ ＧＣＰＭ＿１３９ ＡＴＧＡＣＡＴＧＡＣＡＴＧＡＴＴＧＧＡＡ ＣＴＴＣＴＧＣＴＧＧＡＡＧＡＡＧＡＡＡＡ ２２７ ｇｔ １５ ４７９２ １４７ １５
Ｐ４９ ＧＣＰＭ＿１４１４ＴＣＣＣＴＴＴＡＣＣＴＡＣＣＴＴＴＣＣＴ ＡＡＧＡＡＡＧＧＡＡＧＧＡＣＴＴＴＴＧＣ １０４ ｔｃｔ ７ １９７ １２６ １４
总体 ２０２
平均 １１．２２
９１
林　业　科　学　研　究 第２９卷
位点有１１．２２个等位基因。等位基因的变异范围５
２０个，引物ＧＣＰＭ＿１２４的扩增带型见图２。不同位点
的等位基因的数目不同，ＧＣＰＭ＿１０７４引物上获得５
个，ＧＣＰＭ＿１２１４引物上获得２０个。扩增和电泳中，样
品Ｂ３在ＧＣＰＭ＿１３９和ＧＣＰＭ＿１１５８中经过反复的扩
增和电泳均无带出现，可能是属于零等位现象，有可
能是与引物配对的基因组ＤＮＡ序列发生了突变、缺
失等，导致该基因扩增效率降低或无产物［１６］。
图２　引物ＧＣＰＭ＿１２４的全部样本（１ ３４）ＳＳＲ电泳图谱
２．２　聚类与遗传相似分析
利用 Ｇｅｎｅｔｉｃｄｉｓｔａｎｃｅ、ｃｏｅｆｉｃｉｅｎｔ＝ＮＥＩ７２计算
遗传相似系数矩阵，在此基础上，采用 ＳＡＨＮ法
ｍｅｔｈｏｄ＝ＵＰＧＭＡ，ｔｉｅ＝ＦＩＮＤ进行聚类分析。遗传
相似系数的结果见表３、４，ＵＰＧＭＡ聚类结果见图３
５。
表３　白杨派派内遗传相似系数
Ｅ１１ Ｅ２２ Ｅ２３ Ｅ２４ Ｇ１１ Ｇ１２ Ｇ２ Ｇ３ Ｈ１１ Ｈ１２ Ｈ２１ Ｈ２２ Ｈ３ Ｊ
Ｅ１１ １．０００
Ｅ２２ ０．９１８ １．０００
Ｅ２３ ０．８９７ ０．９３５ １．０００
Ｅ２４ ０．８３２ ０．８７０ ０．９１３ １．０００
Ｇ１１ ０．８２１ ０．８１５ ０．７９３ ０．７４５ １．０００
Ｇ１２ ０．８２１ ０．８１５ ０．７９３ ０．７４５ ０．９５７ １．０００
Ｇ２ ０．８０４ ０．８３２ ０．８１０ ０．７８３ ０．７９９ ０．７６７ １．０００
Ｇ３ ０．８１５ ０．７９９ ０．７８８ ０．７３９ ０．８１０ ０．７９９ ０．８１５ １．０００
Ｈ１１ ０．７５０ ０．７２３ ０．７３４ ０．７５５ ０．７９３ ０．７８３ ０．７２３ ０．７４５ １．０００
Ｈ１２ ０．８１０ ０．７８３ ０．７９３ ０．７５５ ０．８５９ ０．８４８ ０．７７７ ０．７９９ ０．９３５ １．０００
Ｈ２１ ０．７８３ ０．７６６ ０．７８８ ０．７２８ ０．８４２ ０．８２１ ０．７７２ ０．８０４ ０．８４２ ０．９０８ １．０００
Ｈ２２ ０．７９３ ０．７７７ ０．７６６ ０．７０７ ０．８４２ ０．８５３ ０．７７２ ０．７９３ ０．８３２ ０．８９７ ０．９６７ １．０００
Ｈ３ ０．８１０ ０．８０４ ０．７９３ ０．７５５ ０．８１５ ０．８３７ ０．７８８ ０．８１０ ０．８２６ ０．８９１ ０．８５３ ０．８８６ １．０００
Ｊ ０．８３７ ０．８４２ ０．８４２ ０．７９３ ０．８１０ ０．８１０ ０．８１５ ０．８５３ ０．７２８ ０．７８８ ０．７７１ ０．７８３ ０．８２１ １．０００
表４　黑杨派和青杨派遗传相似系数
Ａ１１ Ｂ１１ Ｂ２１ Ｂ２２ Ｂ３ Ｂ４ Ｂ５ Ｂ６ Ｂ６１ Ｂ６２ Ｃ１１ Ｃ１２ Ｃ１３ Ｃ２１ Ｃ２２ Ｆ０ Ｆ１１ Ｆ１２ Ｆ１３ Ｆ２３
Ａ１１１．０００
Ｂ１１０．９４２１．０００
Ｂ２１０．９２３０．９７１１．０００
Ｂ２２０．９３３０．９５２０．９６２１．０００
Ｂ３ ０．７９３０．８１３０．８２２０．８２２１．０００
Ｂ４ ０．８４１０．８４１０．８４１０．８４１０．７２１１．０００
Ｂ５ ０．８７５０．９０４０．９２３０．９０４０．８０３０．８６１１．０００
Ｂ６ ０．８３２０．８３２０．８４１０．８３２０．７５５０．９４２０．８５１１．０００
Ｂ６１０．８３７０．８２７０．８３７０．８２７０．７３６０．９５７０．８２７０．９４７１．０００
Ｂ６２０．８８５０．８６５０．８６５０．８７５０．７６００．８４１０．８７５０．８５１０．８３７１．０００
Ｃ１１０．８２２０．８１３０．８１３０．８１３０．７０２０．８１７０．７９３０．８０８０．８１３０．８１３１．０００
Ｃ１２０．８０８０．７９８０．７９８０．７９８０．６８３０．７９３０．７８８０．７９３０．７９８０．７８８０．９２８１．０００
Ｃ１３０．７７４０．７６００．７６４０．７６４０．６５９０．７４５０．７５００．７４５０．７５００．７３６０．８５６０．８４１１．０００
Ｃ２１０．７６００．７４５０．７５００．７５００．６５４０．７６００．７５５０．７６００．７４５０．７５００．８５１０．８６５０．８８０１．０００
Ｃ２２０．８２７０．８４６０．８４６０．８４６０．７２６０．８４１０．８２３０．８４１０．８２７０．８２７０．８６１０．８６５０．７９３０．７７９１．０００
Ｆ０ ０．８０３０．８１３０．８０３０．８０３０．６８３０．８４１０．７８４０．８３２０．８２７０．７９８０．７９８０．７６４０．７１２０．７２１０．８１７１．０００
Ｆ１１０．８６５０．８７５０．８６５０．８６５０．７４５０．８６１０．８５６０．８５１０．８４６０．８５６０．８５１０．８２７０．７８４０．７７９０．８７５０．８６５１．０００
Ｆ１２０．８８００．８９９０．８８００．８７００．７６００．８１７０．８５１０．８１７０．８２２０．８５１０．８０８０．７８４０．７３１０．７３６０．８４１０．８２２０．８７０１．０００
Ｆ１３０．８０３０．８０３０．８０３０．８０４０．７０２０．８３７０．８０３０．８１７０．８３２０．８１３０．８９４０．８８００．８４６０．８２２０．８５１０．７９３０．８４１０．８０８１．０００
Ｆ２３０．８０８０．８０８０．８０８０．８０８０．６９７０．８０３０．７９８０．７９３０．７９８０．７９８０．８７００．８３７０．８６５０．８３２０．８３７０．７８４０．８３７０．８０３０．８８９１．０００
０２
第１期 殷继艳，等：新疆额尔齐斯河流域杨属植物种间关系的ＳＳＲ分析
　　图３为杨属白杨派、黑杨派、青杨派ＳＳＲ系统发
育树。图３表明：相关系数在２．１０的位置可以把整
个流域天然杨属植物分为两大类群，即黑杨派和青
杨派为一类，白杨派为一类，很明显黑杨派和青杨派
的亲缘关系更近。
图３　白杨派、青杨派和黑杨派遗传距离ＵＰＧＭＡ聚类
　　图４为白杨派派内系统聚类图。从图４可以看
出：相关系数在１．２８的位置把整个白杨派分为两大
类群，一大类群是以银白杨为主，另一大类群是以欧
洲山杨为主。在第１类群中相关系数在０９３的位
置可把银白杨分为 １支，另外 １支是银灰杨（Ｇ２、
Ｇ３）和新疆杨（Ｊ）。在欧洲山杨为主的类群中，相关
系数在０．７０的位置把整个类群分为３个分支，１个
分支是欧洲山杨，１个分支是东北山杨，另１个分支
是银灰杨。从树种遗传相似矩阵（表３）可以看出：
银白杨（Ｅ１１、Ｅ２２、Ｅ２３、Ｅ２４）之间的遗传相似系数
为０．８３２ ０．９３５，欧洲山杨（Ｈ１１、Ｈ１２、Ｈ２１、Ｈ２２）
之间的遗传相似系数为 ０８３２ ０．９６７，而银灰杨
（Ｇ２、Ｇ３、Ｇ１１、Ｇ１２）之间的遗传相似系数为０７６７
０．９５７，表明银白杨、欧洲山杨、银灰杨３个树种内部
结构也均有较大的遗传分化，特别是杂种银灰杨似
乎更大。从图４可明显看出：新疆杨（Ｊ♂）与银灰杨
（Ｇ３♂）的亲缘关系很近。一般认为新疆杨是银白
杨的变种，ＳＳＲ分析似也证明了这一点。银灰杨单
株Ｇ２和Ｇ３与银白杨的遗传关系更近，而单株 Ｇ１１
和Ｇ１２与欧洲山杨的遗传关系更近，显示出似乎银
灰杨杂种的形成可能具有双向基因流的特征。
图４　白杨派遗传距离ＵＰＧＭＡ聚类
１２
林　业　科　学　研　究 第２９卷
图５为黑杨派和青杨派的 ＵＰＧＭＡ分类图。从
图５可明显看出：当相关系数在１．５２时，系统聚类
图很明显可分为黑杨派和青杨派２个分支。在青杨
派中，Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ２１、Ｆ１３、Ｆ２３聚为一类，遗传
相似系数０．８２２ ０．９２８（表 ４），是比较典型的苦
杨。需指出的是Ｃ１１和 Ｃ１２都是雌株，材料采集于
玛纳斯平原林场杨树基因库，果穗形态分别为三棱
锥果形和卵圆形，这些苦杨类型早先（１９８２）采集于
额尔齐斯河流域的天然林分。阿勒泰大东沟采集的
Ｃ１３（♀）和 Ｃ２１（♂）为一支，桦林公园的 Ｆ１３（♂）
和Ｆ２３（♀）为一支。很明显，尽管大东沟与桦林公
园均位于克郎河同一流域，但由于两地距离有 ３
ｋｍ，导致不同地理种群间存在一定的遗传差异。此
外，苦杨树干形态变化比较大，桦林公园的苦杨有光
皮和褐色粗皮两种类型，而且干形非常通直。过去
科研人员把这两种类型均作为杂交杨（额河杨），实
际上ＳＳＲ分析结果均是典型的苦杨。
图５　黑杨派和青杨派遗传距离Ｎｅｉ（１９７２）ＵＰＧＭＡ聚类
与青杨派相比，黑杨派内部的分化更复杂。图
５表明：相关系数大约在０．８０的位置时，整个黑杨
派可分为４类。Ａ１１、Ｂ１１、Ｂ２１、Ｂ２２、Ｂ５、Ｆ１２、Ｂ６２聚
为一类，相似系数为０．８５１ ０．９７１，这一类可确认
为比较典型的欧洲黑杨；从叶型上看，Ａ１１、Ｂ１１、
Ｂ２１、Ｂ２２似更为纯正，其叶片近三角形或菱状卵圆
形。Ｂ４、Ｂ６１、Ｂ６、Ｃ２２、Ｆ１１为一类，Ｆ０和 Ｂ３各为一
类，这三类可初步确定为额河杨或回交杂种单株，但
Ｂ４、Ｂ６１、Ｂ６、Ｃ２２、Ｆ１１与典型欧洲黑杨类的遗传距
离明显低于Ｆ０和Ｂ３（图５）。需指出的是 Ｂ３和 Ｂ５
是Ｂ２１（♀）的天然授粉种子人工播种苗材料，Ｂ３和
Ｂ５聚类到不同的分支，表明其后代发生了分离，这
是非常合理的，因为Ｂ２１（♀）所处的林分既有苦杨，
也有额河杨和欧洲黑杨。Ｃ２２（♂）与Ｃ１１和Ｃ１２一
样，来自于玛纳斯平原林场杨树基因库，果穗形态卵
圆形，在基因库中标明为苦杨，但ＳＳＲ聚类图中却属
于杂种（额河杨），这反映出在额尔齐斯河流域对额
河杨和苦杨的识别仅从形态上进行区别存在一定难
度或模糊性。此外，从图５还可以看出：Ｂ３虽然在
总体ＵＰＧＭＡ聚类中与 Ｂ２１独立开来，但在相似系
数矩阵中，和其它各样本相比较，与 Ｂ２１的关系最
近，相似系数为０．８２２，这表明可用 ＳＳＲ来鉴别子代
的来源。同样 Ｂ４、Ｂ６和 Ｂ６１都是阿尔泰北屯的欧
洲黑杨天然授粉种子播种苗，遗传关系最为接近也
是自然的。
３　结论与讨论
３．１　额尔齐斯河流域杨属派间亲缘关系
额尔齐斯河流域的杨树天然林非常独特，白杨派
的３个种、黑杨派２个种、青杨派的２个种、胡杨派的
胡杨１个种共同分布在同一流域，这在国内外是极其
罕见的。经过长期的自然演替和天然杂交，杨树天然
林林分的遗传结构非常复杂。本文构建的ＳＳＲ系统
树把整个流域天然杨树林分分为两大类，即黑杨派和
青杨派为一类，白杨派为一类，这表明黑杨派和青杨
派的亲缘关系比较近，而白杨派与其较远，因此可以
确定白杨派可能较早从杨属中分离出来，而青杨派和
黑杨派则较晚，这一结果与以往许多学者对杨树各派
系统发育和亲缘关系的研究结果完全一致［２，４，１９－２１］。
在生产实践中，杨属种间杂交育种中黑杨派和青杨派
派间容易得到杂种，而白杨派与黑杨派、青杨派很难
得到杂种后代，这也从另一个侧面说明白杨派与黑杨
派、青杨派亲缘关系的远近。
从整体的聚类结果（图３）还可以看出：银白杨
（Ｅ２２）聚到黑杨和青杨派中，额河杨（Ｆ０）聚到白杨
派中，产生这种结果的原因还需要进一步验证，但不
能排除白杨派与黑杨派、青杨派两大派间仍然存在
基因交流的可能性，这表明杨属内白杨派与黑杨派
和青杨派进行组间杂交也许是可能的。张金凤
等［２２］曾对黑白杨派进行杂交实验，黑白杨派间杂交
２２
第１期 殷继艳，等：新疆额尔齐斯河流域杨属植物种间关系的ＳＳＲ分析
虽然不容易成功，但所得杂种一般兼有黑白杨的特
征且变异类型丰富。因此，开展黑白杨派间杂交育
种工作，获得兼有黑杨、白杨优良性状的杂种无性系
是有希望的，需要进一步分析造成远缘种之间杂交
亲合性的障碍机理。此外，如果对白杨派单独进行
聚类分析（图４），很明显Ｅ２２与Ｅ２３遗传距离最小，
而在总体聚类中 Ｅ２２却聚类到黑杨派和青杨派中，
与白杨派（Ｅ２３）产生了较大的遗传距离。实际上
Ｅ２２和Ｅ２３均来自北屯林场同一块银白杨天然林
分，Ｅ２２是根蘖苗，Ｅ２３是大树，白杨派单独聚类时
二者亲缘关系最近，这非常容易理解，但在总体聚类
中二者距离拉大，其原因有待进一步研究。
３．２　额尔齐斯河流域白杨派的系统发育
杨属分子水平的研究中，基于白杨派的研究也
有相关报道［４，６，１２，１４，２３２４］。本文研究结果表明，银白
杨、欧洲山杨、银灰杨３个树种内部结构均有很大的
遗传分化，特别是银灰杨似乎更大。本研究 ＳＳＲ的
分析表明（图４），来自北屯类群的银灰杨Ｇ２♂和Ｇ３
♂与银白杨的亲缘关系最近，来自布尔津类群的
Ｇ１１♀和Ｇ１２♀与欧洲山杨和山杨的亲缘关系最近，
因此可以确定银灰杨的确是欧洲山杨和银白杨的天
然杂种；但同时需要进一步指出的是来自２个不同
地点的银灰杨类群其遗传差异如此之大，以至于分
别位于２个大的分支类群中，可见地理相近的银灰
杨２个类群之间存在较大的差异，这显示出银灰杨
杂种的形成可能具有双向基因流的特征，这一点将
在ｃｐＤＮＡ分析中进一步予以证明。
从欧洲最新的 ＡＦＬＰ标记研究结果显示，标准
的银灰杨杂种样本居于山杨和银白杨两大类群中
间，有些单株样本向银白杨方向倾斜，居于银白杨和
杂种之间［６］。根据 Ｌｅｘｅｒ等［２５］最新的研究，结果推
断出基因渐渗是通过欧洲山杨花粉的传播优先于从
银白杨到欧洲山杨，并且认为欧洲山杨花粉的传播
比种子的扩散更有效率，这就暗示了银灰杨是欧洲
山杨向银白杨单向授粉的杂交结果；但是额尔齐斯
河流域的银灰杨与欧洲银灰杨类群明显不同，分别
位于银白杨和欧洲山杨两大类群中，这说明我国的
银灰杨杂种产生的杂种方式与欧洲可能不完全相
同，因此基因的渗透与欧洲也不完全相同。根据作
者的推测，北屯的银灰杨类群的 Ｇ２♂和 Ｇ３♂杂种
产生的方式与欧洲类似，但布尔津类群的 Ｇ１１♀和
Ｇ１２♀则明显不同，一种解释是基因渗透的方式与
欧洲的方式相反，存在银白杨向山杨的基因渗透，但
是与欧洲类似的是山杨主要分布在海拔较高的山
区，而且山杨分布区并没有银灰杨与山杨相伴分布
的现象，因此要解释布尔津类群的 Ｇ１１♀和 Ｇ１２♀
形成的机制，一种可能是银白杨向欧洲山杨的单向
花粉基因流产生的杂合子虽然不适应山地生态环
境，但杂合体通过布尔津河从上游漂移到下游额尔
齐斯河河谷，由于杂合体适应低海拔河谷流域生态
环境而生存下来。
关于新疆杨（Ｊ♂），由于在 ＵＰＧＭＡ分类中与银
白杨聚到一类，可以推测新疆杨是银白杨的变种。
需指出的是在本研究中只有１个新疆杨样本，因此，
可靠的结果还需要收集更多的样本进一步分析和
研究。
３．３　额尔齐斯河流域黑杨派和青杨派系统发育
在ＵＰＧＭＡ分类（图５）中，当相关系数在１．５２
时，分为黑杨派和青杨派２个分支，这表明黑杨派和
青杨派有相当的遗传分化。青杨派中，聚类结果说
明苦杨种内仍然有相当的变异，即不同生态环境可
以导致不同群体遗传结构的差异［２６］，但同一群落的
苦杨其遗传更接近。
关于额河杨分类位置问题，在中国植物志和中
国树木志均把额河杨放到黑杨组中。从本文的聚类
结果可以明显看出，额河杨与欧洲黑杨位于同一个
大的分支，与苦杨有显著的差异，因此，把杂交杨额
河杨分到黑杨组是正确的。此外，由于额河杨与欧
洲黑杨位于同一个大的分支，表明杂种额河杨所具
有的欧洲黑杨的成分更多，分子水平上均呈现黑杨
的特征，反映出欧洲黑杨的遗传力似乎强于苦杨。
关于额河杨杂种形成的遗传机制，从 ＳＳＲ标记尚难
判断，需要进一步做母系遗传ｃｐＤＮＡ标记来确认。
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（责任编辑：詹春梅）
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