全 文 ：第 50 卷 第 1 期
2 0 1 4 年 1 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 50，No. 1
Jan．，2 0 1 4
doi:10．11707 / j．1001-7488．20140112
收稿日期:2013 － 03 － 27; 修回日期: 2013 － 06 － 09。
基金项目: 国家林业局公益性行业科研专项(200904004)。
* 刘建军为通讯作者。
武当木兰种群遗传结构的 ISSR分析*
杨 梅1 张 敏1 师守国2 康永祥1 刘建军1
(1．西北农林科技大学 杨凌 712100; 2．运城学院 运城 044000)
摘 要: 采用 ISSR 分子标记对湖北、陕西及重庆等地区 9 个典型武当木兰种群的遗传多样性和遗传结构进行研
究。用 8 条引物共检测到 207 个有效位点，其中多态性位点 195 个。在物种水平上，多态位点百分率 ( PPB) 为
94. 20%，Nei 遗传多样性指数(H)和 Shannon 信息指数( I)分别为 0. 171 9 和 0. 288 2; 种群水平的 PPB，H 和 I 分别
为 43. 64%，0. 128 4 和 0. 198 8。分子变异分析 (AMOVA)显示，武当木兰种群内变异占总变异的 68. 10% ( P ＜
0. 001)，种群间的占 31. 90% (P ＜ 0. 001)，种群间的基因分化系数( GST )为 0. 257 0，说明武当木兰种群内和种群间
均存在着显著的遗传分化，但种群内变异对总变异的贡献较大。种群间的基因流(Nm )为 1. 445 6，9 个种群的平均
遗传距离为 0. 040 0。算术加权平均数法(UPGMA)将 9 个武当木兰种群分为 3 大类群，聚类结果与大多数种群的
地理分布及花部特征的划分大致吻合。
关键词: 武当木兰; ISSR; 遗传多样性; 遗传结构
中图分类号: S718. 54; S718. 46 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2014)01 － 0076 － 06
Analysis of Genetic Structure of Magnolia sprengeri
Populations Based on ISSR Markers
Yang Mei1 Zhang Min1 Shi Shouguo2 Kang Yongxiang1 Liu Jianjun1
(1 ． Northwest A ＆ F University Yangling 712100; 2 ． Yuncheng University Yuncheng 044000)
Abstract: Magnolia sprengeri is an important ornamental plant species． In this study 8 ISSR primers were used to
examine the genetic diversity and genetic structure of 9 natural M． sprengeri populations which included 71 individuals，
collected from Shaanxi，Hubei，Chongqing of China which belong to the main distribution area． A total of 207 valid loci
were obtained，of which 195 were exhibited polymorphism． The percentage of polymorphic bands (PPB) were 94. 20% at
species level and 43. 64% at population level，and the mean diversity estimated with Nei’s index (H) and Shannon’s
information index ( I) was 0. 171 9 and 0. 288 2 at species level，and 0. 128 4 and 0. 198 8 at population level，
respectively． Analysis of molecular variance (AMOVA) demonstrated that the proportion of genetic variation was 68. 10%
(P ＜ 0. 001) within population，and 31. 90% (P ＜ 0. 001) among populations． The differential index (G ST ) among the
populations was 0. 257 0． All these results indicated that there was a significant genetic differentiation both within and
among the populations． The gene flow (Nm) among populations was 1. 445 6 and the genetic distance among 9 populations
was 0. 040 0． The UPGMA cluster analysis divided the 9 populations into 3 major groups，which was consistent well with
the geographical distribution and floral characters of most of the populations except for some transitional populations．
Key words: Magnolia sprengeri; ISSR; genetic diversity; genetic structure
武 当 木 兰 ( Magnolia sprengeri ) 为 木 兰 科
(Magnoliaceae)木兰属(Magnolia)落叶乔木，主产我
国湖北、四川、陕西、甘肃以及河南等省区(刘玉壶
等，1996)，以其生长迅速、适应性强、分布广、寿命
长等优势，加之树姿雄伟、花色鲜艳、芳香四溢、材质
优良等特点，成为城市绿化的重要树种 (申俊林，
2007)。在西方园林育种中，武当木兰始终是理想
的育 种 材 料，特 别 是 其 深 红 花 色 栽 培 种 ( M．
sprengeri var． diva)被广泛种植，并以其为亲本培育
了诸多知名的杂交品种。在我国的部分产区，武当
木兰 还 被 作 为 辛 夷 ( M． liliflora ) 和 厚 朴 ( M．
officinalis)的替代品入药，具有一定的药用价值。
不同产区的武当木兰在分类学特征上存在着较
大差异，这些变异不仅是研究武当木兰系统进化发育
第 1 期 杨 梅等: 武当木兰种群遗传结构的 ISSR 分析
的主要依据，也为其遗传育种提供了丰富的遗传信
息。多年来，国内外学者围绕武当木兰做了大量的研
究，在武当木兰系统分类学和育种学方面取得了一定
的成绩(Pampanini，1915; Rehder et al．，1913; Stapf，
1927; Johnstone，1955; Spongberg，1976; Chen et al．，
1993; Kang et al．，2011)。然而，对其遗传多样性和居
群遗传结构等方面的研究却鲜有报道，特别是缺少运
用现代分子生物学技术解决类似问题的尝试。近年
来，随着武当木兰资源的过度开发，其种群遭到了不
同程度的破坏，遗传多样性优势受到了极大的威胁
(廉永善等，2005; 汪松等，2004)。开展武当木兰遗
传多样性及遗传结构的研究，对其选种、育种以及野
生资源的保护均具有十分重要的意义。本文在之前
形态变异研究(Kang et al．，2011) 的基础上，通过
ISSR( inter simple sequence repeat)分子标记技术对武
当木兰遗传资源进行评估，对其自然居群的遗传多样
性和遗传结构进行探讨，为武当木兰资源的保护和合
理开发利用提供依据。
1 材料与方法
1. 1 供试材料
试验材料为武当木兰盛花期的花瓣，于 2012 年
春采自陕西、湖北和重庆等武当木兰主要分布区。
共采集试验材料 71 份，分属 9 个典型种群(表 1)。
各种群在参照 Kang 等(2011)研究的基础上结合花
色等形态特征进行划分。相邻 2 个种群间的距离均
在 50 km 以上，单株间距离不少于 50 m。花瓣采集
后立即用锡泊纸包好，做好标记，放液氮中保存并带
回实验室，之后将材料分样并转入 － 70 ℃超低温冰
箱中保存备用。
表 1 武当木兰种群采样信息
Tab． 1 Collecting data of M． sprengeri populations included in this study
种群
Population
采样地点
Sampling location
海拔范围 Elevation range /m
最小值 Min． 最大值 Max．
采样数量
Sample size
种群大小
Population size
Pop1 陕西紫柏山 Zibai Mountain，Shaanxi 1 277 1 519 5 16
Pop2 秦岭北坡 North Qingling Mountain 1 100 1 400 9 20
Pop3 陕西宁陕县 Ningshan，Shaanxi 800 1 557 6 15
Pop4 陕西平利县 Pingli，Shaanxi 962 1 332 7 15
Pop5 湖北武当山 Wudang Mountain，Hubei 935 1 219 6 30
Pop6 湖北神农架 Shennongjia，Hubei 1 214 1 897 8 30
Pop7 重庆奉节县 Fengjie，Chongqing 1 268 1 601 6 12
Pop8 湖北巴东 Badong，Hubei 1 294 1 708 8 50
Pop9 湖北五峰 Wufeng，Hubei 702 1 743 16 300
1. 2 试验方法
1. 2. 1 基因组 DNA 的提取与检测 采用改良的
CTAB 法(Allen et al．，2006)提取武当木兰基因组
DNA，并利用紫外分光光度计检测 DNA 的纯度和浓
度，1%琼脂糖凝胶电泳检测 DNA 质量，最后将每一
样本 DNA 稀释到 50 ng·μL － 1，于 － 20 ℃保存备用。
1. 2. 2 ISSR 引物的筛选 ISSR 引物参照 2006 年
加拿大哥伦比亚大学(UBC)公布的序列，由北京三
博远志生物技术有限公司合成。用优化的反应体
系，从 100 条引物中筛选出 8 条扩增条带清晰、多态
性高、重复性好的引物用于武当木兰种群遗传多样
性及其结构的分析(表 2)。
表 2 8 条用于 ISSR 分析的引物及引物扩增产物的多态性①
Tab． 2 8 primers using for ISSR analysis and their polymorphism of amplified bands
引物
Primer
序列
Sequence (5’—3’)
总条带数
Number of bands
多态条带数
Polymorphic bands
多态条带百分率
Percentage of polymorphic bands(% )
UBC811 GAG AGA GAG AGA GAG AC 33 31 93. 94
UBC835 AGA GAG AGA GAG AGA GYC 24 22 91. 67
UBC844 CTC TCT CTC TCT CTC TRC 25 25 100. 00
UBC847 CAC ACA CAC ACA CAC ARC 22 22 100. 00
UBC848 CAC ACA CAC ACA CAC ARG 34 32 94. 12
UBC855 ACA CAC ACA CAC ACA CYT 24 23 95. 83
UBC857 ACA CAC ACA CAC ACA CYG 29 26 89. 66
UBC864 ATG ATG ATG ATG ATG ATG 16 14 87. 50
种水平 Species level 207 195 94. 20
① 序列中“Y”代表碱基 C 或 T，“R”代表碱基 A 或 G。“Y”in the sequence refers to the base C or T，and“R”refers to A or G．
77
林 业 科 学 50 卷
1. 2. 3 PCR 反应体系的构建 通过单因素和正交
试验确定 ISSR-PCR 反应体系为: 20 μL 反应体系，
包 括 2 × PCR 缓 冲 液、50 ng 基 因 组 DNA、
0. 2 mmol·L － 1 dNTP、0. 5 mmol· L － 1 Mg2 +、0. 5
mmol·L － 1引物和 1 U Taq DNA 聚合酶。反应在
MyCycler Thermal Cycler #170-9701EDU 型 PCR 仪
上进行。反应程序为: 94 ℃预变性 3 min; 94 ℃变
性 30 s，52 ～ 56 ℃ 退火 30 s，72 ℃延伸 30 s，35 个
循环; 72 ℃延伸 3 min，4 ℃保存备用。
1. 2. 4 扩增产物的检测 扩增产物用 2% 的琼脂
糖凝胶电泳检测。电泳缓冲液为 1 × TBE，稳压
(5 V·cm － 1)，电泳 2. 5 h，以 100 bp DNA marker 作
为对照，电泳结束后，在 1 μg·mL － 1 EB 中染色 5 ～
10 min，之 后 于 紫 外 凝 胶 成 像 系 统 Molecular
Imager Gel DocTM XR (美国 Bio-RAD 公司)下检
测、记录、拍照。
1. 2. 5 数据分析 对获取的凝胶电泳图先通过
Quantity One 软件进行泳道校正，在 Photoshop 中手
动记录数据。清晰可见的条带全部用于统计分析。
相同迁移位置条带的有无分别记为“1”和“0”，构建
“0，1”二元数据矩阵。之后，采用 POPGENE1. 32 软
件(Yeh et al．，1999)，假设数据处于 Hardy-Weinberg
平衡，计算多态位点百分比(PPB)、观察等位基因数
(N a)、有效等位基因数 (N e )、Nei 遗传多样性 (H)
(Nei， 1973 ) 和 Shannon 多 态 信 息 指 数 ( I )
(Lewontin，1972); 同时利用该软件计算物种种群
总的基因多样性(H t) (陈少瑜等，2001)、种群内的
基因多样性(H s)(庞广昌等，1995)、基因分化系数
(G ST) (陈少瑜等，2001 ) 及 Nei 遗传距离 ( GD )
(Nei，1972)。基于公式 Nm = 0. 5(1 － G S T ) /GST估
算种群间的基因流(McDermott et al．，1993)。
采用 ARLEQUIN3. 1(Excoffier et al．，2005)软件
对种群间和种群内的遗传变异进行分子变异分析
(AMOVA)。通过 Mega( version 4. 0)(Tamura et al．，
2007)软件对 Nei 遗传距离进行 UPGMA 聚类分析。
2 结果与分析
2. 1 ISSR-PCR 扩增片段的多态性
8 条 ISSR 引物对 9 个武当木兰种群 71 个个体进
行分析，共检测出 207 个位点，每个引物检测出 16 ～
33 个位点，平均为 25. 9 个位点，片段长度介于 150 ～
2 000 bp 之间，其中 195 个为多态性位点，即物种水平
上多态位点百分比(PPB)为 94. 20%。引物 UBC847
和 UBC848 扩增位点的多态性最高，多态位点百分比
(PPB)达 100%，而引物 UBC864 扩增位点的多态性
最低，多态位点百分比(PPB)为 87. 50%。
2. 2 武当木兰种群遗传多样性
武当木兰种群间各遗传多样性指标的变化趋势
基本一致(表 3)。不同种群之间的多样性水平存在
差异，其中，种群 Pop9，Pop6 和 Pop8 的多样性水平
较高，种群 Pop4 和 Pop5 的多样性水平则相对偏低。
相关指标中，多态位点百分比 ( PPB) 的最小值为
26. 09%，最大为 84. 54% ; Nei 遗传多样性指数(H)
和 Shannon 多态性信息指数( I)分别处于0. 105 4 ～
0. 167 3 和 0. 157 8 ～ 0. 276 5 的范围内; 观察等位
基因数 (N a )和有效等位基因数 (N e )则分别介于
1. 260 9 ～ 1. 845 4 和 1. 173 1 ～ 1. 254 7 之间。
表 3 武当木兰 9 个种群遗传多样性①
Tab． 3 Genetic diversity of 9 M． sprengeri populations
种群
Population
N a N e H I
Mean SD Mean SD Mean SD Mean SD
PPB(% )
Pop1 1. 309 2 0. 463 3 1. 200 8 0. 333 9 0. 117 2 0. 183 1 0. 174 0 0. 266 8 30. 92
Pop2 1. 483 1 0. 500 9 1. 198 8 0. 293 6 0. 126 6 0. 163 6 0. 201 6 0. 240 7 48. 31
Pop3 1. 304 3 0. 461 2 1. 191 1 0. 322 2 0. 113 0 0. 178 6 0. 168 8 0. 261 6 30. 43
Pop4 1. 260 9 0. 440 2 1. 184 5 0. 311 2 0. 108 1 0. 182 3 0. 157 8 0. 266 2 26. 09
Pop5 1. 328 5 0. 470 8 1. 173 1 0. 299 7 0. 105 4 0. 168 1 0. 161 4 0. 247 2 32. 85
Pop6 1. 555 6 0. 498 1 1. 241 3 0. 305 3 0. 153 1 0. 171 3 0. 241 4 0. 250 2 55. 56
Pop7 1. 347 8 0. 477 4 1. 194 5 0. 299 0 0. 120 6 0. 172 4 0. 183 6 0. 257 4 34. 78
Pop8 1. 492 8 0. 501 2 1. 235 8 0. 328 0 0. 144 4 0. 178 3 0. 224 3 0. 258 4 49. 28
Pop9 1. 845 4 0. 362 4 1. 254 7 0. 292 5 0. 167 3 0. 156 4 0. 276 5 0. 217 5 84. 54
种群水平 Population level 1. 436 4 1. 208 3 0. 128 4 0. 198 8 43. 64
种水平 Species level 1. 942 0 0. 234 3 1. 256 2 0. 279 5 0. 171 9 0. 147 5 0. 288 2 0. 201 8 94. 20
①N a : 平均观察等位基因数 Observed number of alleles; N e : 平均有效等位基因数 Effective number of alleles; H: Nei 遗传多样度 Nei’s gene
diversity; I: Shannon 多态信息指数 Shannon’s information index; PPB: 多态位点百分比 The percentage of polymorphic bands; Mean: 平均值; SD:
标准差 Standard deviations．
87
第 1 期 杨 梅等: 武当木兰种群遗传结构的 ISSR 分析
2. 3 武当木兰种群的遗传分化
POPGENE 分析表明，9 个种群总的基因多样
性 ( H t ) 为 0. 172 8，其中种群内的基因多样性
( H s)为 0. 128 4，说明武当木兰的遗传分化主要
存在于种群内; AMOVA 分析结果显示，种群间
的 遗 传 变 异 占 总 遗 传 变 异 的 31. 90% ( P ＜
0. 001)，种 群 内 遗 传 变 异 占 总 遗 传 变 异 的
68. 10% ( P ＜ 0. 001) (表 4) ; 种群间基因分化系
数 G ST = 0. 257 0，表明种群内和种群间均存在显
著的遗传分化，但是种内变异对整体变异的贡献
较大。基于公式 N m = 0. 5(1 － G ST) /G ST估算得种
群间基因流为 1. 445 6。
表 4 武当木兰种群 AMOVA 分析
Tab． 4 AMOVA analysis for populations of M． sprengeri
变异来源
Source of variation
自由度
df
总方差
Sum of squares
变异组分
Variance component
变异百分比
Percentage of variation(% )
P
种群间 Among populations 8 8. 217 7 0. 114 6 31. 90 ＜ 0. 001
种群内 Within populations 62 15. 164 3 0. 244 6 68. 10 ＜ 0. 001
总计 Total 70 23. 382 0 0. 359 2
2. 4 武当木兰种群的遗传距离及聚类分析
由表 5 可以看出，9 个种群间遗传距离从0. 012 1
到 0. 092 9，平均为 0. 040 0。其中，种群 Pop8 和种群
Pop9遗传距离最近(0. 012 1)，种群 Pop4 和种群 Pop5
遗传距离最远(0. 092 9)。根据武当木兰种群间的遗传
距离，采用 UPGMA进行聚类分析，结果显示，9 个武当
木兰种群被分为 3 大类群(图 1)。其中，种群 Pop8，
Pop9，Pop2，Pop6 和 Pop7 优先聚为一类;之后种群
Pop1，Pop3 和 Pop4 聚为一类;种群 Pop5 与其他各种群
的遗传距离均较远，最后才与其他种群聚类。
表 5 武当木兰种群间 Nei 遗传距离(对角线下方)和遗传相似度(对角线上方)
Tab． 5 Genetic distance(below diagonal)and genetic identity (above diagonal) among M． sprengeri populations
Pop ID Pop1 Pop2 Pop3 Pop4 Pop5 Pop6 Pop7 Pop8 Pop9
Pop1 0. 965 4 0. 961 8 0. 963 7 0. 922 9 0. 959 3 0. 967 8 0. 952 3 0. 967 9
Pop2 0. 035 2 0. 966 5 0. 951 1 0. 966 6 0. 968 5 0. 964 7 0. 972 6 0. 978 2
Pop3 0. 038 9 0. 034 1 0. 968 9 0. 948 8 0. 958 4 0. 959 1 0. 962 1 0. 973 8
Pop4 0. 037 0 0. 050 1 0. 031 6 0. 911 3 0. 941 6 0. 944 9 0. 946 7 0. 957 9
Pop5 0. 080 3 0. 034 0 0. 052 5 0. 092 9 0. 959 8 0. 944 3 0. 955 4 0. 964 8
Pop6 0. 041 5 0. 032 0 0. 042 4 0. 060 2 0. 041 0 0. 974 1 0. 976 7 0. 986 5
Pop7 0. 032 8 0. 035 9 0. 041 8 0. 056 7 0. 057 3 0. 026 2 0. 963 4 0. 977 2
Pop8 0. 048 9 0. 027 8 0. 038 6 0. 054 7 0. 045 6 0. 023 5 0. 037 3 0. 988 0
Pop9 0. 032 7 0. 022 0 0. 026 5 0. 043 0 0. 035 8 0. 013 6 0. 023 0 0. 012 1
图 1 基于 Nei 遗传距离的武当木兰种群 UPGMA 聚类
Fig． 1 UPGMA clustering graph of different M． sprengeri
populations based on Nei’s genetic distance
3 结论与讨论
3. 1 武当木兰的遗传多样性
遗传多样性是生物多样性的重要组成部分(王
洪新等，1996)，一个物种的遗传多样性越高或遗传
变异越丰富，对环境变化的适应能力就越强，也就越
容易扩展其分布范围和开拓新的环境。
物种的遗传多样性受许多因素的影响，包括进
化历史、地理分布和物种本身的生物学特征等 (谢
国文，2007)。研究中发现，武当木兰 9 个种群在物
种水平的遗传多样性(H = 0. 171 9; I = 0. 288 2)低
于同属红花玉兰(M． wufengensis)6 个种群 43 个样
本的 AFLP 结果(H = 0. 211 0; I = 0. 341 6)(贺随超
等，2007)，显著低于同属濒危植物厚朴 28 个种群
666 个样本的 ISSR 结果 ( H = 0. 342; I = 0. 496 )
(Yu et al．，2011)。作为原始被子植物最为原始的
类群之一，武当木兰的祖先具有较好的遗传基础和
丰富的遗传变异，其自身本应具有较高的遗传多样
性，而实际的多样性水平却不及同属的其他植物，说
明进化过程可能并不是造成武当木兰遗传多样性水
平降低的主要原因。武当木兰物种水平相对较低的
遗传多样性应该与其生境发生变化、分布范围萎缩
97
林 业 科 学 50 卷
有关。刘玉壶等(1997)对我国 14 个省区的木兰科
植物进行系统调查后发现，大多数木兰科植物的分
布区已随生境的破坏而缩小，武当木兰也不例外。
由于长期以来武当木兰被作为优质木材和药材进行
采伐，其自然种群遭到了极大的破坏，这种现象在本
文的研究过程中得到了进一步证实。
与武当木兰物种水平的遗传多样性相比，其种
群水平的遗传多样性则更低 ( H = 0. 128 4; I =
0. 198 8)，低于植物种群水平遗传多样性的平均值
(H ISSR = 0. 22) (Nybom，2004)，同时也低于玉兰属
其他濒危植物，如厚朴(H = 0. 194; I = 0. 286) (Yu
et al．，2011)和红花玉兰(H = 0. 170 5; I = 0. 261 3)
(贺随超等，2007)。武当木兰种群水平较低的遗传
多样性，可能是由以下几个因素造成的: 一是武当
木兰种子的种皮较厚，透水透气性差，往往造成种子
的萌发率低，再加上落地种子大多被虫蛀或动物啄
食，种群内部基本未见更新的幼苗，因而更新换代能
力严重不足; 再有就是武当木兰作为名贵中药材替
代品，曾被大量砍伐，长期的人为破坏，导致诸多种
群转为单株式分布甚至消失，种群内部遗传多样性
也迅速流失。
不同武当木兰种群遗传多样性存在较大的差异
(表 2)，这种现象可能是由人为破坏和地理坏境差
异共同造成的。遗传多样性最高的为种群 Pop9，该
种群地处长江以南湖北西南部地区，这一区域内武
当木兰受人为因素干扰较少，野生资源保存较好，种
群遗传多样性水平相对较高; 遗传多样性较低的为
种群 Pop4 和种群 Pop5，这可能是由于种群 Pop4 个
体数量少，而种群 Pop5 受特殊地理条件限制，个体
间的交配局限于种群内，与其他种群缺少基因交流。
3. 2 武当木兰种群间遗传结构
AMOVA 分析结果显示，武当木兰的种群内部
遗传变异占总变异的 68. 10%，种群间的遗传变异
占 31. 90% ; 种群间基因分化系数 G ST为 0. 257 0，表
明种群内和种群间均存在显著的遗传分化 ( P ＜
0. 001)。另根据 Buso 等(1998)的结论，G ST值大于
0. 25 就可以认为种群间的分化程度很大。而武当
木兰的 G ST值达 0. 257 0，说明其种群间已发生了很
大程度的分化。
种群的遗传结构往往会受到生境片断化、基因
流、繁育系统、种子散播机制等多种因素的影响(Ge
et al．，2005)。武当木兰种群间较高程度的遗传分
化应该与其分布范围相对较广、生境复杂多样有关，
其分布区跨越了秦岭，在秦岭南北坡不同的气候区
均有分布，因此，生境的多样化是导致其遗传分化的
一个重要原因。
3. 3 武当木兰形态与遗传多样性的关系
原始被子植物在形态结构上往往存在着较大的
变异(Endress，1987)。武当木兰作为被子植物中
最为原始的类群之一，在形态特征上同样存在着变
异的多态性和复杂性，但也不乏规律可循。Kang 等
(2011)主要依据花部特征(外侧花被片颜色、花被
片数等)及地理分布将武当木兰划分为以长江为界
的南北 2 个类群，即: M． sprengeri var． diva(红花类
群)和 M． sprengeri var． sprengeri(白花类群)。本研
究中 ISSR 聚类结果则将武当木兰种群分为 3 大类，
其中，种群 Pop8，Pop9，Pop2，Pop6 和 Pop7 为一类，
种群 Pop1，Pop3 和 Pop4 为一类，种群 Pop5 单独为
一类。将 2 个结果进行比较可以发现，大多数种群
的 ISSR 聚类分析结果与 Kang 等(2011)的结论相
一致。
第 1 大类群中，种群 Pop8，Pop9 和 Pop7 均分布
于长江以南，花被片外侧颜色以全被片红色或粉色
类型为主，属于典型的“红花类群”; 种群 Pop6 花被
片外侧呈白色或基部呈深红，在花被片数量上存在
8 ～ 12 片的变异，地理位置虽在长江北侧与种群
Pop8，Pop9 及 Pop7 有一江之隔，但距离较近，综合
形态和分布特征可以认为是介于“白花类群”和“红
花类群”之间的一个过渡类群，因此与上述种群聚
为一类; 种群 Pop2 外侧花被片基部呈深红色或呈
全红色，应属于“红花类群”，而地理位置却处于秦
岭北坡“白花类群”的分布区，之所以聚为一类，可
能是因为受人为因素的影响，引入了其他区域的材
料，使得原始种群遭到了一定程度的破坏。
第 2 大类群中，种群 Pop1，Pop3 和 Pop4 花被片
外侧基本为全白，基部有稍许浅紫或浅粉色，花被片
质地偏厚，地理位置在长江以北，属于典型的“白花
类群”。
第 3 大类群中，种群 Pop5 位于湖北武当山，是
武当木兰的模式产区，其花被片颜色和花被片质地
与第 2 大类群极其相似，无论是地理分布和花色特
征均应属于北方“白花类群”。但 ISSR 聚类则将其
单独聚为一支，其原因有待于进一步研究。
3. 4 武当木兰遗传资源的保护
遗传多样性是物种适应外界环境变化的潜在基
础，遗传多样性的丧失不仅会降低个体的适应度也
会降低物种应对环境变化的能力 ( Frankham et al．，
2002)。维持植物种群的遗传多样性是野生植物资
源得以永续利用的前提。武当木兰虽在我国许多省
区均有分布，但在各分布区所占有的面积却十分有
08
第 1 期 杨 梅等: 武当木兰种群遗传结构的 ISSR 分析
限，普遍存在着种群数量少且不完整的现象。以本
研究所涉及的 9 个种群而言，除种群 Pop9 的规模较
大外，其他种群的个体数量明显不足。由于生境的
恶化，加上武当木兰自身较低的繁殖能力，靠自然更
新扩大其种群数目和分布范围是十分困难的。因
此，保护这一珍贵的物种需要做大量的基础工作。
依据本文的研究结果，建议采取以下措施: 1) 尽可
能地保护武当木兰自然种群的原始生境，严禁破坏
武当木兰种群的现象发生; 2) 对于像种群 Pop9 这
样遗传多样性较高的种群开展就地保护，使其遗传
多样性优势能够维持在一定的水平; 3) 对一些遗
传多样性较低的种群如种群 Pop4 和种群 Pop5，进
行迁地保护，尽可能收集不同种群的遗传材料，以促
进遗传信息在各种群间的广泛交流; 4) 开展武当
木兰种群更新机制以及人工育苗技术的相关研究，
提高武当木兰天然更新的能力，扩大其栽培的数量
和范围。
参 考 文 献
陈少瑜，吴丽圆，李江文，等 ． 2001． 云南红豆杉天然种群遗传多样性
研究 ．林业科学，37(5) : 41 － 48．
贺随超，马履一，陈发菊 ． 2007． 红花玉兰种质资源遗传多样性初探 ．
西北植物学报，27(12) : 2421 － 2428．
刘玉壶，罗献瑞，吴容芬，等 ． 1996．中国植物志: 第三十卷第一分册 ．
北京: 科学出版社，126 － 141．
刘玉壶，周仁章，曾庆文 ． 1997．木兰科植物及其珍稀濒危种类的迁地
保护 ．热带亚热带植物学报，5(2) : 1 － 12．
廉永善，孙 坤，安黎哲 ． 2005． 甘肃植物志: 第二卷 ． 兰州: 甘肃科
学技术出版社，512 － 519．
庞广昌，姜冬梅 ． 1995． 群体遗传多样性和数据分析 ． 林业科学，31
(6) : 543 － 550．
申俊林 ． 2007．武当木兰繁育技术研究 ． 杨凌: 西北农林科技大学硕
士学位论文 ．
王洪新，胡志昂 ． 1996． 植物的繁育系统、遗传结构和遗传多样性保
护 ．生物多样性，4(2) : 92 － 96．
汪 松，解 焱 ． 2004．中国物种红色名录: 第一卷 ． 北京: 高等教育
出版社，127．
谢国文，彭晓瑜，郑燕玲，等 ． 2007． 濒危植物永瓣藤遗传多样性的
ISSR 分析 ．林业科学，43(8) : 48 － 53．
Allen G C，Flores-Vergara M A，Krasnyanski S，et al． 2006． A modified
protocol for rapid DNA isolation from plant tissues using
cetyltrimethylammonium bromide． Natural Protocols， 1(5) :
2320 － 2325．
Buso G S C，Rangel P H，Ferreira M E． 1998． Analysis of genetic
variability in South American wild rice populations ( Oryza
glumaepatula ) with isozymes and RAPD markers． Molecular
Ecology，7 (1) : 107 － 117．
Chen B L，Nooteboom H P． 1993． Notes on Magnoiaceae Ⅲ: The
Magnoliaceae of China． Ann Missouri Bot Gard，80 ( 4 ) :
999 － 1104．
Endress P K． 1987． Floral phyllotaxis and floral evolution． Biol Jahrb
Syst，108: 417 － 438．
Excoffier L，Laval G，Schneider S． 2005． Arlequin ( version3. 0 ) : An
integrated software package for population genetics data analysis．
Evolutionary Bioinformatics Online，1: 47 － 50．
Frankham R，Ballou J D，Briscoe D A． 2002． Introduction to conservation
genetic． Cambridge University Press，2 － 9，96 － 112．
Ge Xuejun，Zhang Linbing，Yuan Yongmin，et al． 2005． Strong genetic
differentiation of the East-Himalayan Megacodon stylophorus
(Gentianaceae) detected by inter-simple sequence repeats ( ISSR) ．
Biodiversity and Conservation，14(4) : 849 － 861．
Johnstone G H． 1955． Asiatic magnolias in cultivation． London: RHS．
Kang Y X，Ejder E． 2011． Magnolia sprengeri Pamp． : Morphological
variation and geographical distribution． Plant Biosystems，145 ( 4 ) :
906 － 923．
Lewontin R C． 1972． The apportionment of human diversity． Evolutionary
Biology，6(14) : 381 － 398．
McDermott J M，McDonald B A． 1993． Gene flow in plant pathosystems．
Annual Review of Phytopathology，31: 353 － 373．
Nei M． 1972． Genetic distance between populations． American Naturalist，
106(949) : 283 － 292．
Nei M． 1973． Analysis of gene diversity in subdivided populations． Proc
Nat Sci，70(12) : 3321 － 3323．
Nybom H D． 2004． Comparison of different nuclear DNA markers for
estimating intraspecific genetic diversity in plants． Molecular
Ecology，13(5) : 1143 － 1155．
Pampanini R． 1915． Le piante vascolari raccolte dal Rev． P． C． Silvestri
nell Hu-peh durante gli anni 1910 － 1913． Nuovo Giornale Botanico
Italiano XXⅡ: 249 － 296．
Rehder A，Wilson E． 1913． Magnoliaceae∥ Sargent C S． Wilson E．
Plantae Wilsonianse，Par Ⅲ ． Publ of the Arnold Arboretum，4:
391 － 410．
Spongberg S A． 1976． Magnoliaceae hardy in temperate North America． J
Arnold Arbor，57(3) : 250 － 311．
Stapf O． 1927． Magnolia sprengeri Diva． China． Curtis’s Bot Mag，153:
t． 9116．
Tamura K，Dudley J，Nei M，et al． 2007． MEGA4: Molecular Evolutionary
Genetics Analysis ( MEGA ) software version 4. 0． Molecular
Biology and Evolution，24(8) : 1596 － 1599．
Yeh F C，Yang R C，Boyle T． 1999． POPGENE version 1. 32，Microsoft
window-based freeware for population genetic analysis． Edmonton，
Canada: University of Alberta．
Yu H H，Yang Z L，Bo S，et al． 2011． Genetic diversity and relationship
of endangered plant Magnolia officinalis (Magnoliaceae) assessed
with ISSR polymorphisms． Biochemical Systematics and Ecology，39
(2) : 71 － 78．
(责任编辑 徐 红)
18