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Genetic Diversity and Genetic Relationship of Salix Germplasms Revealed by CE-AFLP Analysis

柳树种质资源遗传多样性和亲缘关系的CE-AFLP分析


利用毛细管电泳-AFLP技术,采用EcoRⅠ+3/MseⅠ+3和PstⅠ+2/MseⅠ+3引物组合,对从国内外搜集的37份柳树种质资源进行遗传多样性和亲缘关系分析。11对引物共扩增出1 580条条带,多态性条带数为1 399条,多态率在80.65%~94.67%之间,表明柳树种质间的遗传多样性较高。采用NTSYS-pc 2.10e软件对37份种质进行聚类分析和主成分分析,在相似系数0.63时,37份种质分为2大类,一类是乔木柳,一类除小乔木康定柳外,其余都为灌木柳。聚类分析和主成分分析结果与传统形态分类基本一致,但筐柳组中簸箕柳P295和沙柳基因组水平上差异较大,P295与银芽柳亲缘关系较近。研究结果为柳树分子生物学分类、种质资源保存与利用及品种改良等研究提供理论依据。

Genetic diversity and genetic relationship of 37 Salix germplasms from domestic and foreign were analysed using the CE-AFLP(capillary electrophoresis-amplified fragment length polymorphism)technique. The primer combinations of EcoRI+3/MseI+3 and PstI+2/MseI+3 were used in this study. The result indicated that the 11 primer pairs were used to generate 1 580 fragments, of which 1 399 fragments were polymorphic. The polymorphism rate varied from 80.65% to 94.67%, showing a high genetic diversity among Salix. NTSYS-pc 2.10e software was used for cluster analysis and principal component analysis. The 37 germplasms were divided into two major categories with the similarity coefficient of 0.63, and one belonging to arbor Salix and others to the shrubs except for S. paraplesia. Cluster analysis and principal component analysis were generally consistent with traditional taxonomy. However, there was obvious difference in the genome level between S. suchowensis and S. psammophi in the section Helix. This study on the genetic diversity and genetic relationship of some Salix germplasms at the DNA level would provide a theoretical basis for Salix molecular classification, germplasm resources conservation and utilization, and variety improvement.


全 文 :第 49 卷 第 6 期
2 0 1 3 年 6 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 49,No. 6
Jun.,2 0 1 3
doi: 10.11707 / j.1001-7488.20130606
收稿日期: 2012 - 12 - 24; 修回日期: 2013 - 04 - 24。
基金项目: “863”计划(2011AA100201) ; 中央级公益性科研院所基本科研业务费(CAFYBB2012041)。
* 胡建军为通讯作者。
柳树种质资源遗传多样性和
亲缘关系的 CE-AFLP分析*
贾会霞 吴立栓 胡建军 卢孟柱
(林木遗传育种国家重点实验室 国家林业局林木培育重点实验室 中国林业科学研究院林业研究所 北京 100091)
摘 要: 利用毛细管电泳 - AFLP 技术,采用 EcoRⅠ + 3 /MseⅠ + 3 和 PstⅠ + 2 /MseⅠ + 3 引物组合,对从国内外
搜集的 37 份柳树种质资源进行遗传多样性和亲缘关系分析。11 对引物共扩增出1 580条条带,多态性条带数为
1 399条,多态率在 80. 65% ~ 94. 67%之间,表明柳树种质间的遗传多样性较高。采用 NTSYS-pc 2. 10e 软件对 37
份种质进行聚类分析和主成分分析,在相似系数 0. 63 时,37 份种质分为 2 大类,一类是乔木柳,一类除小乔木康定
柳外,其余都为灌木柳。聚类分析和主成分分析结果与传统形态分类基本一致,但筐柳组中簸箕柳 P295 和沙柳基
因组水平上差异较大,P295 与银芽柳亲缘关系较近。研究结果为柳树分子生物学分类、种质资源保存与利用及品
种改良等研究提供理论依据。
关键词: 柳树; 遗传多样性; 亲缘关系; CE-AFLP
中图分类号: S718. 46; S718. 49 文献标识码: A 文章编号: 1001 - 7488(2013)06 - 0037 - 08
Genetic Diversity and Genetic Relationship of Salix
Germplasms Revealed by CE-AFLP Analysis
Jia Huixia Wu Lishuan Hu Jianjun Lu Mengzhu
( State Key Laboratory of Tree Genetics and Breeding Key Laboratory of Tree Breeding and Cultivation of
State Forestry Administration Research Institute of Forestry,CAF Beijing 100091)
Abstract: Genetic diversity and genetic relationship of 37 Salix germplasms from domestic and foreign were analysed
using the CE-AFLP ( capillary electrophoresis-amplified fragment length polymorphism ) technique. The primer
combinations of EcoRI + 3 /MseI + 3 and PstI + 2 /MseI + 3 were used in this study. The result indicated that the 11 primer
pairs were used to generate 1 580 fragments,of which 1 399 fragments were polymorphic. The polymorphism rate varied
from 80. 65% to 94. 67%,showing a high genetic diversity among Salix. NTSYS-pc 2. 10e software was used for cluster
analysis and principal component analysis. The 37 germplasms were divided into two major categories with the similarity
coefficient of 0. 63,and one belonging to arbor Salix and others to the shrubs except for S. paraplesia. Cluster analysis
and principal component analysis were generally consistent with traditional taxonomy. However, there was obvious
difference in the genome level between S. suchowensis and S. psammophi in the section Helix. This study on the genetic
diversity and genetic relationship of some Salix germplasms at the DNA level would provide a theoretical basis for Salix
molecular classification,germplasm resources conservation and utilization,and variety improvement.
Key words: Salix; genetic diversity; genetic relationship; CE-AFLP
柳树(Salix)栽培历史悠久,在编筐、栅栏、防护
架、医药、园林绿化和生物滤池等方面都有非常广泛
的应用(Pulford et al.,2003; Volk et al.,2006)。近
年来,随着世界能源危机形势日益严峻,一些生长速
度快、生物 量高的 短轮伐期矮生 ( short-rotation
coppice,SRC)柳树作为重要的生物质能源树种,被
应用于生物能源发电和生物燃料制备等方面
(Brereton et al.,2010; 李洪等,2010)。柳树物种丰
富,全世界约有 520 多种,绝大多数种类分布在北半
球温带地区,少数种类分布于南美洲和非洲的南部,
林 业 科 学 49 卷
包括垫状灌木、灌木、小乔木及乔木等多种生活型;
我国有 275 种,其中 189 种是特有种 ( Karp et al.,
2011)。由于柳树为柔荑花序,花部形态单一,许多
种类具有表型可塑性,种内种间杂交频繁且倍性复
杂,所以柳树的分类较为困难,多数从形态学方面进
行区分(Karp et al.,2011; 陈家辉等,2008)。此外,
目前对柳树种质资源遗传多样性和亲缘关系远近的
了解较少,这也成为柳树种质资源保存利用和育种
的瓶颈。传统形态学鉴定方法已不能较为系统地对
柳树进行科学分类并鉴定种质间的亲缘关系,因此,
对柳树种质资源进行此方面的研究有着重要的
意义。
随着分子生物学技术的不断发展,各种分子标
记技术的出现为柳树从基因组水平上进行品种鉴
定、系统分类和遗传多样性分析提供了有力的工具。
目前,常用的分子标记有 RFLP、RAPD、SSR、AFLP
和 SNP 等,其中 AFLP 标记是 Vos 等(1995)发明的
一种高效检测 DNA 多态性的分子标记方法,稳定性
高,重现性好,对于天然杂交多样、倍性复杂、基因组
信息量少的柳树是一种非常理想的标记 ( Karp et
al.,2011)。Beismann 等 (1997)利用 AFLP 对白柳
(S. alba)和爆竹柳( S. fragilis)2 个自然种群及其
杂交种进行区分,解决了爆竹柳及其杂交种形态学
相似难区分的难题。Barker 等(1999)采用 RAPD 和
AFLP 2 种技术对生物能源柳进行了遗传多样性和
亲缘关系分析,发现 AFLP 技术在亲缘关系较近的
无性系中可以提供更多的遗传变异信息。Kopp 等
(2002)利用 AFLP 绘制了绵毛柳(S. erioclada)杂交
亲本的指纹图谱,并指出根据 AFLP 指纹图谱可以
预测使其子代产生较大遗传变异的亲本组合。
Trybush 等(2008)对英国的 154 个柳树基因型 (包
含 50 种)进行了荧光 AFLP 分析,该研究将三蕊柳
(S. triandra)划分到柳亚属,这对传统分类学是一
个挑战。毛细管电泳 - AFLP(CE-AFLP)技术是将
传统的 AFLP 标记与荧光标记和毛细管电泳相结合
的高通量检测方法,分辨率高、自动化程度高、操作
简便,具有非常广阔的应用前景 ( Luo et al.,2003;
Wong et al.,2004)。目前该技术已经在茶(Camellia
sinensis) ( 季 鹏 章 等, 2009 ) 和 烟 草 ( Nicotiana
tabacum)(李凤霞等,2010)等植物中得到有效的应
用。本研究以从国内外搜集的在生产上常用于栽培
绿化和生物质能源的 37 份柳树种质资源为材料,利
用 CE-AFLP 技术对其遗传多样性和亲缘关系进行
研究,为其分子生物学分类、
种质资源保存与利用及品种改良等研究提供重要
依据。
1 材料与方法
1. 1 材料
供试的 37 份柳树种质资源试材(表 1)于 2012
年 5 月采自中国林业科学研究院苗圃。取幼嫩的叶
片放入自封袋中,保存在冰盒里带回实验室,置于
- 80 ℃冰箱中备用。表 1 中组的划分依据王战等
(1984) 建立的体系(《中国植物志》第 20 卷 2 分
册)。
1. 2 DNA 的提取
采用 CTAB 法 (Allen et al.,2006)提取幼嫩叶
片中的 DNA,0. 8%琼脂糖凝胶电泳检测 DNA 的完
整性,紫外分光光度计测定样品 DNA 的浓度和纯
度,将浓度稀释至 200 ng·L - 1,置于 - 20 ℃冰箱中
备用。
1. 3 AFLP 分析
AFLP 分析依照吕金辉等(2012)在柳树上构建
的 AFLP 反应体系进行。使用 EcoRⅠ/ MseⅠ和 PstⅠ/
MseⅠ2 组限制性内切酶。采用 EcoRⅠ+ 1 /MseⅠ+ 1 和
PstⅠ+ 1 /MseⅠ+ 1 引物组合进行预扩增,EcoRⅠ+ 3 /
MseⅠ+ 3 和 PstⅠ+ 2 /MseⅠ+ 3 引物组合进行选择性扩
增,其中 MseⅠ + 3 引物的 5端加 Cy5 荧光进行
标记。
利用 GenomeLabTM GeXP 遗传分析系统检测选
择性扩增产物。将 SLS(甲酰胺)与 DSS-400 (DNA
分子量内标 - 400)按 100 ∶ 1的体积比混匀后,吸取
20 μL 混合液加入 96 孔上样板中,加入 0. 3 ~ 0. 5
μL 选择性扩增产物,离心后加 1 滴矿物油防止样品
蒸发,然后将样品放入 CEQ8000 遗传分析仪中,通
过变性→分离→电泳→检测 4 个程序完成毛细管
电泳。
1. 4 数据处理
利用遗传分析系统中 Fragments 软件对收集的
原始数据进行处理,根据分子量内标得出片段大小,
将有峰的位置记为“1”,无峰的位置记为“0”,转换
为“0,1”矩阵。将 2 次重复试验进行比较,重复性
不好的峰剔除,保留有效峰,人工调整系统自动输出
矩阵图。采用 NTSYS-pc 2. 10e 软件进行遗传多样
性分析,使用软件中的 SimQual 程序计算样品间的
DICE 遗传相似系数 GS 和遗传距离 GD,用 SAHN
程序进行 UPGMA(非加权成对算术平均法)聚类分
析,通过 Tree plot 模块生成聚类图; 将数据通过
83
第 6 期 贾会霞等: 柳树种质资源遗传多样性和亲缘关系的 CE-AFLP 分析
表 1 供试材料及来源
Tab. 1 Plant materials and origin of salix germplasm
编号
Code
柳树种质
Salix germplasm

Section
来源
Source
1 绵毛柳 P715 S. erioclada P715 绵毛柳组 Sect. Eriocladae 美国纽约 New York,USA
2 绵毛柳 P718 S. erioclada P718 绵毛柳组 Sect. Eriocladae 美国纽约 New York,USA
3 绵毛柳 P719 S. erioclada P719 绵毛柳组 Sect. Eriocladae 美国纽约 New York,USA
4 蒿柳 P683 S. viminalis P683 蒿柳组 Sect. Vimen 英国 England
5 蒿柳 78106 S. viminalis 78106 蒿柳组 Sect. Vimen 德国柏林 Berlin,Germany
6 蒿柳 79025 S. viminalis 79025 蒿柳组 Sect. Vimen 德国柏林 Berlin,Germany
7 蒿柳 79026 S. viminalis 79026 蒿柳组 Sect. Vimen 德国柏林 Berlin,Germany
8 蒿柳 77683 S. viminalis 77683 蒿柳组 Sect. Vimen 德国柏林 Berlin,Germany
9 蒿柳 78195 S. viminalis 78195 蒿柳组 Sect. Vimen 德国柏林 Berlin,Germany
10 毛枝柳 D1 S. × dasyclados D1 蒿柳组 Sect. Vimen 德国柏林 Berlin,Germany
11 毛枝柳 G2 S. × dasyclados G2 蒿柳组 Sect. Vimen 德国柏林 Berlin,Germany
12 白柳 S. alba 柳组 Sect. Salix 新疆玛纳斯 Manasi,Xinjiang
13 圆头柳 S. capitata 柳组 Sect. Salix 黑龙江望奎县 Wangkui,Heilongjiang
14 垂柳 S. babylonica 柳组 Sect. Salix 黑龙江望奎县 Wangkui,Heilongjiang
15 旱柳 S. matsudana ♀ 柳组 Sect. Salix 北京植物园 Beijing Botanical Garden
16 旱柳 S. matsudana ♂ 柳组 Sect. Salix 北京植物园 Beijing Botanical Garden
17 旱柳 Drago S. matsudana‘Drago’ 柳组 Sect. Salix 意大利罗马 Roma,Italy
18 漳河柳 S. matsudana f. lobato-glandulosa 柳组 Sect. Salix 宁夏中卫 Zhongwei,Ningxia
19 圆头柳
(中国东北)
S. capitata (Northeast of China) 柳组
Sect. Salix 新疆玛纳斯 Manasi,Xinjiang
20 绦柳 S. matsudana f. pendula 柳组 Sect. Salix 北京植物园 Beijing Botanical Garden
21 爆竹柳 S. fragilis 柳组 Sect. Salix 新疆玛纳斯 Manasi,Xinjiang
22 沙柳 S. psammophila 筐柳组 Sect. Helix 宁夏中卫 Zhongwei,Ningxia
23 簸箕柳 P295 S. suchowensis P295 筐柳组 Sect. Helix 江苏南京 Nanjing,Jiangsu
24 S. humboldtiana 不详 Unknown 德国柏林 Beilin,Germany
25 银芽柳 S. argyracea 银柳组 Sect. Argyraceae 北京植物园 Beijing Botanical Garden
26 杞柳 S. integra 杞柳组 Sect. Caesiae 江苏南京 Nanjing,Jiangsu
27 灰柳 P604 S. cinerea P604 黄花柳组 Sect. Vetrix 英国 England
28 竹柳 Salix 不详 Unknown 美国 USA
29 红皮柳 S. sinopurpurea 郝柳组 Sect. Haoanae 陕西陕北 Shanbei,Shaanxi
30 康定柳 S. paraplesia 五蕊柳组 Sect. Pentandrae 四川 Sichuan
31 苏柳 J172 S. jiangsuensis‘J172’
组内杂种: (垂柳 × 白柳) × 旱柳(黎城)
Hybrid within Section: ( S. babylonica ×
S. alba ) × S. matsudana (Licheng)
江苏南京 Nanjing,Jiangsu
32 苏柳 J795 S. jiangsuensis‘J795’
组内杂种: 旱柳 (北京) × 白柳 (新疆 )
Hybrid within Section: S. matsudana
(Beijing) × S. alba (Xingjiang)
江苏南京 Nanjing,Jiangsu
33 苏柳 J799 S. jiangsuensis‘J799’
组内杂种: 旱柳 (北京) × 白柳 (新疆 )
Hybrid within Section: S. matsudana
(Beijing) × S. alba(Xinjiang)
江苏南京 Nanjing,Jiangsu
34 旱垂柳
S. matsudana var. pseudo-matsudana
组内 杂 种: 旱 柳 × 垂 柳 Hybrid within
Section: S. matsudana × S. babylonica 黑龙江望奎县
Wangkui,Heilongjiang
35 垂爆柳 S. babylonica × S. fragilis
组内杂种: 垂柳 × 爆竹柳 Hybrid within
Section: S. babylonica × S. fragilis 黑龙江望奎县
Wangkui,Heilongjiang
36 杞簸柳
JW9-6
S. integra × S. suchowensis‘JW9-6’
组间杂种: 杞柳 × 簸箕柳 Hybrid between
Sections: S. integra × S. suchowensis 江苏南京
Nanjing,Jiangsu
37 簸杞柳
JW8-26
S. suchowensis × S. integra‘JW8-26’
组间杂种: 簸箕柳 × 杞柳 Hybrid between
Sections: S. suchowensis × S. integra 江苏南京
Nanjing,Jiangsu
Dcenter 中心化后,采用 Eigen 方法进行主分析分析。
2 结果与分析
2. 1 引物的筛选和扩增
从 80 对引物组合中筛选出 11 对扩增条带较
多、稳定且多态性高的引物组合对 37 份柳树种质进
行扩增,扩增条带在 60 ~ 400 bp 之间,共获得条带
数 1 580 条,多 态 性 条 带 数 1 399 条,多 态 率 在
80. 65% ~ 94. 67%之间; 平均每对引物扩增的多态
性条带数为 127. 2,多态率为 88. 54%,表明柳树种
质间的遗传多样性较高。其中引物 MCAC /PCA 的
多态率最高,为 94. 67% ; 引物 MCTG /PAA 的多态
率最低,为 80. 65%。11 对不同引物组合的扩增结
果见表 2。图 1 是引物 MTTG-PCA 对部分柳树种质
93
林 业 科 学 49 卷
的扩增图谱。
表 2 11 对引物组合的扩增结果
Tab. 2 Amplification results of 11 primer combinations
引物组合
Primer
combination
总条带数
Total number
of bands
多态性条带数
Number of
polymorphic bands
多态率
Polymorphism
(% )
EAAG /MCAA 136 128 94. 12
EAAG /MCAG 165 153 92. 73
EACA /MCAA 126 111 88. 10
EACA /MCAT 131 123 93. 89
EACT /MCAA 172 148 86. 05
MCAC /PCA 169 160 94. 67
MCAG /PCA 157 134 85. 35
MCTA /PCA 111 92 82. 88
MCTG /PAA 124 100 80. 65
MCTT /PCC 120 108 90. 00
MTTG /PCA 169 142 84. 02
总计 Total 1 580 1 399 88. 54
平均 Mean 143. 6 127. 2 88. 54
2. 2 柳树种质资源的遗传相似性分析和聚类分析
将 11 对引物扩增出的条带作为原始矩阵,利用
NTSYS-pc 软件计算 37 份种质间的 Dice 遗传相似
系数和遗传距离(表 3),遗传相似系数在0. 529 6 ~
0. 986 1之间,遗传距离在0. 014 0 ~ 0. 570 2之间。
引自德国的蒿柳77683和蒿柳78195遗传相似系数最
大,为0. 986 1,说明这 2 份种质的亲缘关系非常近;
引自美国的绵毛柳 P719 与中国的旱垂柳亲缘关系
最远,遗传相似系数为0. 529 6。基于遗传相似系数
对 37 份种质进行聚类分析 (图 2)。在相似系数
0. 63 时,37 份柳树种质可分为 2 大类: 一类是乔木
柳; 另一类除康定柳为小乔木外,其他均为灌木柳。
乔木柳中,主要包括柳组的 10 份材料、柳组内
杂交种和未知亲本来源的竹柳。旱垂柳是旱柳和垂
柳的杂交种,在聚类结果中,旱垂柳与旱柳和垂柳聚
为一小类,且位于两亲本之间,表明旱垂柳继承亲本
遗传信息无偏于单亲。垂爆柳是垂柳和爆竹柳的杂
交后代,但是垂爆柳与爆竹柳相似性较高,说明垂爆
柳的遗传信息偏向父本。苏柳 J172、苏柳 J795 和苏
柳 J799 在相似系数为 0. 88 时聚为一类,且与绦柳
亲缘关系较近。绦柳是旱柳的栽培变种,但是聚类
结果中二者未聚在一起,其相似系数为 0. 86,说明
这 2 份种质在基因组水平上发生较大变异。旱柳
Drago 是引自意大利的旱柳杂交种 ( Allegro et al.,
2010),与生长速度快且材质优良的竹柳聚为一类,
并与绦柳、苏柳 J172、苏柳 J795 和苏柳 J799 亲缘关
系较近,其中后 3 个乔木柳无性系分别来源于垂柳、
白柳、旱柳等亲本杂交,说明这几个柳树种质亲缘关
系较近。
当相似系数为 0. 72 时,将除乔木柳外的 21 份
灌木柳分为 5 类:
第ⅰ类包括筐柳组的簸箕柳和沙柳、银柳组的
银芽柳、杞柳组的杞柳、郝柳组的红皮柳,以及簸箕
柳与杞柳正反交的 2 个杂交后代(杞簸柳 JW9-6 和
簸杞柳 JW8-26)。簸箕柳 P295 虽然与沙柳属于筐
柳组,但簸箕柳 P295 与银芽柳的亲缘关系相对较
近,相似系数为 0. 88,而与沙柳相似系数为 0. 81。
杞簸柳 JW9-6 是杞柳和簸箕柳的杂交后代,簸杞柳
JW8-26 是簸箕柳和杞柳的杂交后代,两者均与杞柳
的亲缘关系较近。
第ⅱ类只有五蕊柳组中的康定柳。
第 ⅲ 类 包 含 蒿 柳 组 的 8 份 材 料 和 S.
humboldtiana。在蒿柳组中,6 份蒿柳材料和 2 份毛
枝柳材料在相似系数为 0. 76 时分为 2 小类; 引自
德国的 5 份蒿柳材料(蒿柳 78106、蒿柳 79025、蒿柳
79026、蒿柳 77683 和蒿柳 78195)聚在一起,并与引
自英国的蒿柳 P683 存在较大的遗传差异,说明不同
地理区域的材料遗传差异较大。引自德国的 S.
humboldtiana 与德国蒿柳聚在一起,说明两者亲缘
关系较近。
第ⅳ类只有黄花柳组中的灰柳 P604。
第ⅴ类是绵毛柳组中的绵毛柳 P715、P718 和
P719,这 3 份材料均引自美国纽约,说明它们可能来
源于同一杂交组合。
2. 3 柳树种质资源的主成分分析
主成分分析可以从多个方向和多个层面更直观
准确地反映材料间的亲缘关系,对 37 份柳树种质进
行主成分分析 (图 3,图 4)。结果表明,第一、第二
和第三主成分的贡献率分别为 27. 51%、10. 73%和
8. 36%,累计贡献率为 46. 60%。通常认为前 3 个
主要特征向量方差占总方差 40%以上,降维效果满
意(Huch et al.,1982)。坐标位置越近则表明亲缘
关系越近,二维和三维主坐标分析结果与聚类结果
基本一致。乔木柳紧密地聚集在一起,位于图左侧;
灌木柳与乔木柳的距离相隔较远,位于图右侧; 灌
木柳内种质分布较为松散。
04
第 6 期 贾会霞等: 柳树种质资源遗传多样性和亲缘关系的 CE-AFLP 分析
图 1 引物 MTTG-PCA 对 3 份柳组材料和 3 份蒿柳组材料的扩增图谱(100 ~ 150 bp)
Fig. 1 Amplification patterns of 3 materials from Sect. Salix and
3 materials from Sect. Vimen by primer MTTG-PCA (100 - 150 bp)
●代表 6 份柳树材料中柳组材料相对于蒿柳组材料所特有的位点,特异位点有 102,104,106,115,121,144,147 bp; ▲6
份柳树材料中蒿柳组材料相对于柳组材料所特有的位点,特异位点有 103,120 bp; 柳组内材料的多态性位点,垂柳和
旱垂柳有 123 bp,而旱柳没有该位点; ■蒿柳组内材料的多态性位点 100,101,114,115,117,124,129 bp; ★6 份材料中
柳组和蒿柳组之间的特异位点 133,142,146,149,150 bp。
● represents specific loci of Sect. Salix relative to Sect. Vimen,including 102,104,106,115,121,144 and 147 bp. ▲represents
specific loci of Sect. Vimen relative to Sect. Salix,including 103 bp and 120 bp. represents specific loci in Sect. Salix,S.
babylonica and S. matsudana var. pseudo-matsudana have 123 bp locus,but S. matsudana has not. ■represents specific loci in
Sect. Vimen,including 100,101,114,115,117,124 and 129 bp. ★ represents specific loci between Sect. Salix and Sect.
Vimen,including 133,142,146,149 and 150 bp.
14
林 业 科 学 49 卷24
书书书

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第 6 期 贾会霞等: 柳树种质资源遗传多样性和亲缘关系的 CE-AFLP 分析
图 2 基于 DICE 相似系数的 37 份种质的聚类
Fig. 2 Dendrogram of 37 Salix germplasms based on AFLP data
1 - 37 编号同表 1。下同。1 - 37 codes refer to the samples listed in Tab. 1. The same below.
图 3 37 份柳树种质的二维主成分分析
Fig. 3 Two-dimensional principal component
analysis for 37 Salix germplasms
3 结论与讨论
柳树是分类系统上最为困难的植物类群之一
(陈家辉等,2008),且有关柳树亲缘关系和遗传差
异方面的研究较少。本研究利用 CE-AFLP 技术采
用 11 对引物组合对从国内外搜集的在生产上常用
于栽培绿化和生物质能源的 37 份柳树种质资源进
行扩增分析,共扩增出1 580条条带,多态性条带数
为1 399,多态率在 80. 65% ~ 94. 67%,说明柳树的
图 4 37 份柳树种质的三维主成分分析
Fig. 4 Three-dimensional principal component
analysis for 37 Salix germplasms
遗传多样性丰富。同时,对 37 份柳树种质进行遗传
多样性分析和亲缘关系鉴定,为柳树分子生物学分
类和育种研究提供了理论依据。37 份种质可以分
为 2 大类,一类是乔木柳,一类除小乔木康定柳外,
其他均为灌木柳,表明利用分子标记的方法可以鉴
别同一物种中的不同生活型。第Ⅰ大类乔木柳主要
包含柳组内种质,第Ⅱ大类中的第ⅱ类、第ⅲ类、第
ⅳ类和第ⅴ类分别包含了五蕊柳组、蒿柳组、黄花柳
组和绵毛柳组的种质,这与基于形态特征的传统分
类结果一致(王战等,1984; Trybush et al.,2008)。
34
林 业 科 学 49 卷
本文的分类结果与传统分类结果也存在一些差
异: 乔木柳中,苏柳 J172 是垂柳与白柳杂交的子代
再与黎城旱柳杂交选育出的优良品种,J795 和 J799
是北京旱柳与新疆白柳杂交后代的姊妹株,但这 3
种苏柳未与垂柳、白柳和旱柳聚在一起; 推测原因
可能是本研究中的垂柳、白柳和旱柳不是苏柳
J172、J795 和 J799 的原始杂交亲本,而垂柳、白柳和
旱柳因分布不同区域造成群体内也存在较大的遗传
差异。绦柳是旱柳的变种,但与旱柳的亲缘关系较
远,与苏柳的 3 个品种聚为一类,可能是在遗传进化
过程中,发生较大的遗传变异。竹柳有显著的耐盐
碱和快速生长特性(朱继军等,2012),在生产中广
泛推广种植,但其起源具有争议,本研究发现其与江
苏省林业科学研究院培育的用材品种 J795、J799 和
J172 等亲缘关系较近,说明其可能与这几个品种起
源于相同或相近的亲本。
第Ⅱ大类第ⅰ类中包含筐柳组、银柳组、杞柳组
和郝柳组的种质资源,说明这 4 组柳树的亲缘关系
相对较近,其中筐柳组中的簸箕柳 P295 与沙柳亲缘
关系相对较远,而与银芽柳聚在一起。原因可能为:
1)传统分类学是从形态学方面对柳树进行区分,未
直接从基因组水平进行研究,所以分类上可能会存
在一些偏差和失误; 2)簸箕柳 P295 和沙柳的地理
分布差异较大,簸箕柳分布于我国南方江浙、山东、
河南等地,沙柳分布于我国西北干旱半干旱地区,从
而造成二者遗传差异较大。
本研究表明 CE-AFLP 技术可以从 DNA 水平上
反映柳树种质资源的遗传差异,并鉴定其亲缘关系
和分析遗传多样性,可以辅助柳树进行科学分类和
育种。所以,将传统形态学分类与分子标记技术相
结合,可以为柳树分子生物学分类、种质资源保存与
利用及品种改良等研究奠定坚实的基础。
参 考 文 献
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