全 文 ：林业科学研究　2007, 20 (5) : 668～672
Forest Research
　　文章编号 : 100121498 (2007) 0520668205
地涌金莲野生与栽培种群遗传多样性 RAPD分析
潘庆杰 1 , 李正红 13 , 王　雁 2 , 田　杰 1 , 谷　勇 1 , 刘秀贤 1
(1. 中国林业科学研究院资源昆虫研究所 ,云南 昆明　650224; 2. 中国林业科学研究院林业研究所 ,北京　100091)
摘要 :利用 RAPD分子标记技术对采自滇川两省的 12个地涌金莲野生和栽培种群进行遗传多样性分析。选择 10
条随机引物在 12个种群中共扩增出 88条带 ,其中多态性带 85条 ,整个种的多态性位点百分比 PPB为 96. 59% ,遗
传多样性指数 H为 0. 289 0以及 Shannon信息指数 I为 0. 441 6。种群间的遗传分化系数 Gst为 0. 568 2,即 43. 18%
的遗传变异来自于种群内 , 56. 82%的遗传变异来自于种群间 ,种群间的遗传分化水平略高于种群内。种群间遗传
一致度变化范围为在 0. 66～0. 95之间。聚类结果显示 :野生种群之间遗传距离较近 ,与地理分布基本相一致 ;栽培
种群遗传距离较远 ,与地理分布不一致。
关键词 :地涌金莲 ; RAPD;遗传多样性 ;聚类分析
中图分类号 : Q75 文献标识码 : A
收稿日期 : 2007202215
基金项目 : 国家环保总局项目“中国重点观赏植物种质资源调查”(2004211207)的部分内容
作者简介 : 潘庆杰 (1980—) ,女 ,山东济南人 ,在读研究生 ,研究方向 :花卉种质改良.3 通讯作者.
RAPD Ana lysis on the Genetic D iversity of W ild and
Cultiva ted Popula tion s of M usella lasioca rpa
PAN Q ing2jie1 , L I Zheng2hong13 , WANG Yan2 , TIAN J ie1 , GU Yong1 , L IU X iu2xian1
(1. Research Institute of Resources Insects, CAF, Kunm ing　650224, Yunnan, China; 2. Research Institute of Forestry, CAF, Beijing　100091, China )
Abstract: Random amp lified polymorphic DNA ( RAPD ) was amp lified to study the genetic diversity and genetic
structure ofM usella lasiocarpa based on twelve wild and cultivated populations. 10 p rimers were screened to use,
and 88 bands were amp lified, among which 85 were polymorphic. A t specific level, the percentage of polymorphic
bands, the genetic diversity index and Shannon information index were 96. 59% , 0. 289 0 and 0. 441 6. The total
gene differentiation ( Gst) was 0. 568 2, which indicated 43. 13% of genetic variation resided within populations
and slightly higher than that among populations. The genetic identity among populations ranged from 0. 66 to 0. 95.
The results from cluster analysis showed that the genetic distance among wild populations was close, and was con2
sistent with their geographical distribution pattern; the genetic distance among cultivated populationswas far and was
not consistent with their geographical distribution pattern.
Key words:M usella lasiocarpa; RAPD; genetic diversity; cluster analysis
地涌金莲 (M usella lasiocarpa ( Fr. ) C. Y. W u ex
H. W. L i)是芭蕉科 (Musaceae)地涌金莲属 (M usel2
la)的多年生大型丛生草本植物。为中国特有单种
属 ,主要分布于云南中部、西部和四川南部海拨
1 500～2 500 m的山间坡地 [ 1～2 ]。株型端庄、高雅 ,
花序直立向上 ,色彩富丽祥和似“金色莲花 ”,具较
高的观赏价值 [ 3 ]。佛教将其作为寺院中的“五树六
花 ”之一 [ 4 ] ,国外称其为“来自中国西南部的美丽异
常、神奇无比的观赏植物 ”。地涌金莲具广泛的应用
价值 ,可作庭院绿化、盆栽及大型切花 ,是优良的山
第 5期 潘庆杰等 :地涌金莲野生与栽培种群遗传多样性 RAPD分析
地护埂绿篱材料 ,花可食用和药用 ,干、叶可用于造
纸和纺织 [ 5 ]。国内外对地涌金莲的研究相对较少 ,
对其种群在形态、染色体、分子等不同层次的遗传多
样性分析及新品种选育研究少见报道。虽然已有人
对地涌金莲种群进行过同功酶分析 ,但所取种群数
量较少 ,且未区分野生和栽培种群 ,不能正确反映地
涌金莲的遗传多样性 [ 6, 7 ]。本研究利用 RAPD分子
标记技术进行地涌金莲野生及栽培种群遗传多样性
和遗传结构的分析 ,为地涌金莲引种驯化、遗传育种
及栽培繁育等提供理论依据。
1　材料与方法
1. 1　材料
植物材料采集于云南和四川两省的 12个地区
(生境见表 1、图 1)。因野生种群多分布于悬崖峭壁
的岩石缝隙 ,范围狭窄 ,故此材料为随机取样 ;栽培
种群样株间距大于 20 m。各种群野外采集不少于
30株 ,移栽于昆明中国林科院资源昆虫研究所温室
内 ,长出新叶后每种群随机取 20株供试。
表 1 地涌金莲种群样本采集地概况
种群编号 采样地点 经度 ( E) 纬度 (N) 海拔 /m 分布类型
AX 楚雄州元谋县凉山乡 101°58′ 25°39′ 1 600 野生
HC 丽江市华坪县温泉乡 101°21′ 26°23′ 1 462 野生
HQ 大理市宾川县宾居乡 100°35′ 25°47′ 1 430 野生
XR 攀枝花市盐边县箐河乡 101°38′ 27°05′ 1 200 野生
YM 丽江古城区金江乡 100°23′ 26°37′ 1 343 野生
WL 丽江市华坪县文乐乡 101°31′ 26°60′ 1 312 野生
LH 攀枝花市盐边县永兴镇 101°46′ 26°95′ 1 245 栽培
DZ 玉溪新平平甸乡 101°53′ 24°05′ 2 011 栽培
GS 楚雄南华县沙桥镇 101°05′ 25°16′ 1 950 栽培
GY 攀枝花市盐边县强胜乡 101°43′ 26°92′ 1 220 栽培
HM 安宁市青龙镇 102°15′ 25°01′ 2 180 栽培
SJ 红河州石屏县龙朋镇 102°47′ 23°68′ 1 428 栽培
图 1　12个地涌金莲种群分布地点
1. 2　方法
实验利用随机扩增多态性 DNA技术 (RAPD)对
地涌金莲野生和栽培种群进行遗传多样性分析 [ 8 ]。
1. 2. 1　基因组总 DNA提取 　基因组总 DNA提取
采用改良 CTAB法 [ 9 ]。
1. 2. 2　引物筛选与 PCR扩增 　从 12个种群中各
选一株个体的 DNA作为模板 ,进行引物的筛选。最
终从 120个引物中筛选出 10个扩增条带清晰、重复
性好的引物对全部的 DNA样品进行 RAPD扩增反
应 (表 2)。
扩增反应采用 20 μLPCR 反应体系 : 10 ×
B uffer溶液 2. 0 μL; 25 mmol·L - 1的 M gC l2溶液
1. 4μL; 10 mmol·L - 1的 dN TP溶液 0. 5 μL; 10
ng·μL - 1的随机引物 2. 0μL; 1. 0μL模板 DNA
( 50 ng·μL - 1 ) ; TaqDNA 聚合酶 2 U;加入灭菌
的超纯水至 2 0 μL。对照中用去离子水代替总
DNA。试剂 100 bp DNA Ladder Plus和 λDNA、
dN TP、Taq酶、引物、缓冲液购自上海 Sangon公
司 ,其余试剂为国产分析纯。
扩增在 MJ2PTC200DNA扩增仪上进行 : 94 ℃预
变性 5 m in,然后 40个循环 ,即 : 94 ℃ 1 m in, 36 ℃1
m in, 72 ℃ 2 m in,最后 72 ℃延伸 10 m in,保存于 4
℃完成整个 PCR扩增。PCR产物在 1. 5%琼脂糖凝
胶中电泳 (电泳缓冲液为 1 ×TBE,上样量为 4μL,
966
林 　业 　科 　学 　研 　究 第 20卷
电压 90 V,时间为 90 m in) , 0. 05%的 EB 染色后 ,
UVP GDS28000凝胶成像系统观察、照相和分析 ,以
100 bp DNA Ladder Plus作为标准。
表 2 RAPD引物序列及扩增条带数
引物号 序列 (5’- 3’) 条带数 引物号 序列 (5’- 3’) 条带数
S2 TGATCCCTGG 14 S39 CAAACGTCGG 7
S8 GTCCACACGG 9 S45 TGAGCGGACA 3
S18 CCACAGCAGT 7 S62 GTGAGGCGTC 5
S21 CAGGCCCTTC 12 S93 CTCTCCGCCA 9
S31 CAATCGCCGT 10 S415 GACCTACCAC 12
1. 2. 3　数据分析 对地涌金莲的 12个种群进
行 RA PD分析 ,电泳图谱中根据分子量标准对照
反应产物在胶上的位置 ,估计扩增产物及其分子
量。根据扩增片段的存在与否 ,选择清晰可辨的
电泳带 ,每个样品的扩增谱带按有或无记录 ,“有
带 ”赋值“1”,“无带 ”赋值“0”。利用 PO PGEN E
软件计算各个群体的平均观察等位基因数 N a、有
效等位基因数 N e、基因多样度 H、shannon信息指
数 I及多态位点百分比 PPB等参数。根据种群间
的遗传距离和遗传一致度对各个种群进行 U PG2
MA聚类分析。
2　结果与分析
2. 1　地涌金莲种群间的遗传多样性
对 12个地涌金莲野生和栽培种群、每个种群
20株个体的 DNA 样品进行 RA PD 分析 ,共检测
出 88个位点 ,其中多态性位点 85个 ,多态位点
比率为 96. 59 % ,片段大小在 310 bp至 2 000 bp
之间变化 ,平均每个引物产生 8. 5个位点。从表
3可以看出 :在种的水平上地涌金莲的多态位点
百分率为 96. 59 % ,而总的种群平均多态位点比
率为 37. 03 % ; 野生种群平均多态位点比率为
49. 97 % ,高于栽培种群的 27. 09 % ; 野生种群
WL的多态位点比率最高为 55. 68 % ,栽培种群
SJ的最低为 10. 23 %。
从表 4可以看出地涌金莲种群水平平均观察
等位基因数 N a是 1. 370 3 ,物种水平是 1. 965 9;
种群水平平均有效等位基因数 N e是 1. 211 5 ,物
种水平是 1. 483 3;种群水平平均遗传多样性指
数 H是 01124 8 ,物种水平为 0. 289 0; Shannon信
息指数 I变化范围为 0. 054 9～0. 271 9 ,种群水
平值为 0. 187 7 ,物种水平为 0. 441 6。野生种群
WL的 Shannon信息指数 I最高 ,种群 HC的有效
等位基因数 N e和遗传多样性指数 H 最高 ;栽培
种群 SJ的各项指标值最低 ,即遗传多样性水平最
低。野生种群各项指标平均值高于栽培种群 ,说
明野生种群的遗传多样性高于栽培种群。
表 3 地涌金莲种群的 RAPD遗传多态性
野生
种群
多态
位点
多态位点
比率 PPB /%
栽培
种群
多态
位点
多态位点
比率 PPB /%
AX 28 31. 82 HM 37 42. 05
HQ 39 44. 32 DZ 31 35. 23
XR 45 51. 14 GY 27 30. 68
YM 43 48. 86 LH 20 22. 73
HC 44 50. 00 GS 19 21. 59
WL 49 55. 68 SJ 9 10. 23
(平均值 ) 41 49. 97 (平均值 ) 24 27. 09
(总种群平均值 ) 33 37. 03
(物种水平 ) 85 96. 59
表 4 地涌金莲种群的遗传多样性
　　种群 N a N e H I
AX 1. 318 2 1. 208 9 0. 119 8 0. 176 6
HQ 1. 443 2 1. 251 4 0. 150 0 0. 226 6
XR 1. 511 4 1. 286 8 0. 168 6 0. 254 5
野生种群 YM 1. 488 6 1. 280 2 0. 162 2 0. 243 4
HC 1. 500 0 1. 307 8 0. 180 0 0. 268 0
WL 1. 556 8 1. 292 3 0. 178 2 0. 271 9
(平均值 ) 1. 469 7 1. 271 2 0. 159 8 0. 240 2
HM 1. 420 5 1. 238 3 0. 142 0 0. 214 2
DZ 1. 352 3 1. 195 7 0. 113 2 0. 170 4
GY 1. 306 8 1. 177 2 0. 107 1 0. 161 3
栽培种群 LH 1. 227 3 1. 129 4 0. 077 1 0. 115 7
GS 1. 215 9 1. 105 8 0. 061 9 0. 094 3
SJ 1. 102 3 1. 064 4 0. 037 2 0. 054 9
(平均值 ) 1. 270 9 1. 151 8 0. 089 8 0. 135 1
(总种群平均值 ) 1. 370 3 1. 211 5 0. 124 8 0. 187 7
(物种水平 ) 1. 965 9 1. 483 3 0. 289 0 0. 441 6
通过分析遗传多样性的各个指标 ,得出野生地
涌金莲种群的遗传多样性明显高于栽培种群 ,如图
2所示 :引物 S62对栽培种群 DZ、GY、LH、GS、SJ扩
增的 DNA指纹图谱基本一致 ,但对野生种群扩增的
图谱存在很大的差异 ,尤其种群 AX、HQ、YM、WL内
部个体之间也存在明显的差异。
076
第 5期 潘庆杰等 :地涌金莲野生与栽培种群遗传多样性 RAPD分析
3 野生种群 ,其余的栽培种群
图 2　引物 S62对各个种群扩增的部分 DNA指纹图谱
2. 2　地涌金莲种群间的遗传分化
遗传分化系数 Gst是衡量种群遗传分化常用指
标 ,表示在总的遗传变异中种群间变异所占的比
例 [ 10 ]。利用 POPGENE软件对 RAPD数据进行运算
得出 :总种群基因多样度 H t为 0. 289 0,各种群基因分
化指数 Hs为 0. 124 8。遗传分化系数 Gst为 01568 2,
表明地涌金莲有 56. 82%的遗传来自于种群之间 , 43.
18%的遗传变异来自于种群内 ,种群间的遗传分化水
平略高于种群内。
2. 3　地涌金莲种群间的遗传关系
根据遗传距离的分析结果显示 (表 5) :各种群
间的相似度在 0. 664 8～0. 954 9之间 ,平均为 0.
799 2;各种群间的遗传距离在 0. 046 1～01408 3
之间 ,平均为 0. 227 6。种群 HQ和种群 GS的遗
传距离最远 ,而种群 LH和种群 GS的遗传距离最
近。栽培种群被聚为两类 , HM、D Z、GY为一类 ,
LH、GS、SJ为一类 ,并且分列在 6个野生种群的
两端 (图 3 ) ,说明栽培种群与野生种群之间存在
一定的遗传变异。野生种群之间的关系与其地
理分布位置基本一致 ,而栽培种群与其地理分布
位置相差很大。
表 5　地涌金莲的种群的遗传一致度以及遗传距离
种群 HM DZ AX3 HQ3 GY LH GS XR3 YM3 SJ HC3 WL3
HM — 0. 941 0 0. 879 9 0. 780 0 0. 888 7 0. 774 9 0. 757 9 0. 855 4 0. 797 7 0. 759 1 0. 841 9 0. 840 2
DZ 0. 060 8 — 0. 814 5 0. 736 6 0. 927 0 0. 773 3 0. 746 5 0. 837 8 0. 731 5 0. 787 4 0. 803 5 0. 812 5
AX3 0. 127 9 0. 205 1 — 0. 757 0 0. 762 2 0. 733 6 0. 721 0 0. 877 5 0. 797 4 0. 717 1 0. 837 1 0. 836 3
HQ3 0. 248 5 0. 305 8 0. 278 4 — 0. 728 0 0. 685 8 0. 664 8 0. 823 3 0. 800 2 0. 686 6 0. 830 5 0. 830 3
GY 0. 118 0 0. 075 8 0. 271 5 0. 317 4 — 0. 867 1 0. 834 4 0. 827 8 0. 739 1 0. 867 8 0. 806 3 0. 775 1
LH 0. 255 1 0. 257 1 0. 309 8 0. 377 2 0. 142 6 — 0. 954 9 0. 788 3 0. 724 3 0. 909 1 0. 781 8 0. 739 6
GS 0. 277 2 0. 292 3 0. 327 1 0. 408 3 0. 181 1 0. 046 1 — 0. 747 9 0. 755 1 0. 914 4 0. 756 6 0. 700 1
XR3 0. 156 2 0. 177 0 0. 130 7 0. 194 4 0. 189 0 0. 237 9 0. 290 5 — 0. 774 1 0. 773 1 0. 895 1 0. 902 8
YM3 0. 226 1 0. 312 7 0. 226 4 0. 222 9 0. 302 4 0. 322 5 0. 280 9 0. 256 0 — 0. 756 3 0. 818 9 0. 796 9
SJ 0. 275 6 0. 239 1 0. 332 6 0. 376 0 0. 141 8 0. 095 3 0. 089 5 0. 257 4 0. 279 3 — 0. 759 7 0. 709 4
HC3 0. 172 1 0. 218 8 0. 177 8 0. 185 7 0. 215 3 0. 246 2 0. 278 9 0. 110 8 0. 199 8 0. 274 9 — 0. 894 2
WL3 0. 174 2 0. 207 6 0. 178 8 0. 186 0 0. 254 8 0. 301 6 0. 356 6 0. 102 2 0. 227 1 0. 343 3 0. 111 9 —
　　注 : 3 野生种群 ,其余为栽培种群 ;遗传一致度 (斜线上 )和遗传距离 (斜线下 )
176
林 　业 　科 　学 　研 　究 第 20卷3 野生种群 ,其余为栽培种群
图 3　地涌金莲 12个种群的 UPGMA聚类
3　讨论
3. 1 地涌金莲遗传多样性水平分析
1978年吴征镒院士把地涌金莲分离为一个新的
属 ,芭蕉科就有芭蕉属 (M usa L. )、象腿蕉属 ( Ensete
B ruce ex Horan. )和地涌金莲 3个属 [ 11 ]。在本研究中
地涌金莲在物种水平上的 RAPD 多态位点百分率
(PPB)为 96. 59% ,所提供的遗传信息比已发表的地
涌金莲等位酶分析的多态性比率 53. 30%高很多 [ 12 ] ,
比前人利用 AFLP扩增芭蕉属的香蕉 (M usa nana
Lour. )得到多态位点百分率 78. 5%高 [ 13 ]。因此从分
子水平上证实地涌金莲具有丰富的遗传多样性 ,对环
境具有较强的适应能力和很强的进化潜力。
3. 2　地涌金莲野生和栽培种群遗传多样性成因
分析
分析地涌金莲种群遗传多样性的各个指标 ,可
以看出野生地涌金莲种群的遗传多样性明显高于栽
培种群。这一结果与野生种群和栽培种群的不同繁
殖方式有着密切联系。野生地涌金莲以种子繁殖为
主 ,野外调查时发现有较多种子苗存在。刘爱忠在
地涌金莲的传粉生物学中指出 ,地涌金莲的传粉昆
虫主要是蜜蜂 (A pis cerana Fabricius)、黄蜂 (V espa
spp. )和大黄蜂 (B om bus spp. ) [ 6 ] ,笔者也于野外观
察到蜜蜂等昆虫在地涌金莲花上的授粉行为。由于
蜜蜂等可进行远距离飞行 ,促进了相邻地区之间的
基因交流 ,从而使得野生种群遗传多样性更为丰富。
地涌金莲栽培种群则以无性繁殖为主。地涌金
莲具有根系发达、萌蘖多、分株易成活的特点 ,栽培
种群大多成行种植在田埂上、坡地边以护埂保土。
因其假茎肥大多汁 ,可作猪饲料 ,所以当地农民一般
会把当年刚开花的植株砍伐喂猪 ,而留其根部促发
新芽 ,利用萌蘖芽分株繁殖 ,这种简单的分株繁殖使
得十几丛甚至二、三十丛植株可能来自于同一母本 ,
邻近村落的植株也可能来源于最初的同一种植户 ,
从而造成栽培种群内遗传多样性较低。
3. 3 遗传距离与地理位置的关系
野生地涌金莲种群之间的遗传距离与各种群的
地理分布位置大致相符 (图 1)。地理位置较近的种
群 ,遗传距离也较近 ,距离最近的 XR和 WL两地 ,
在表型上也最近。野外调查首次发现 ,只有在 XR、
WL两地存在叶柄红色和苞片红色相连锁的变异植
株 ,这种性状在移栽于温室内 1 a后仍表现稳定 ,说
明变异本质上可能由基因的改变引起 ,而非环境饰
变 ,由此推测 XR、WL两地的植株可能存在控制苞
片红色的变异基因 ,这有待于进一步研究。
栽培种群间的遗传距离与地理位置分布很不相符
(图 1)。其原因应与栽培种群来源不清有关 ,这是人类
活动的结果。即使栽培种群与野生种群地理位置相
近 ,也无法确定栽培种群就是来自于较近的野生种群。
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