全 文 ：© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
园 　艺 　学 　报 　2006, 33 (6) : 1269～1274
Acta Horticulturae Sinica
收稿日期 : 2006 - 07 - 17; 修回日期 : 2006 - 09 - 05
基金项目 : 国家社会公益研究项目 ( 2005D IB022) ; 国家 ‘十五 ’科技攻关项目 ( 2001BA511B10) ; 国家重大基础性工作项目
(2001DEA10002, 2003DEB6J079) ; 农业部蔬菜遗传与生理重点开放实验室资助项目3 通讯作者 Author for correspondence ( E2mail: m ingjunmail@yahoo1com1cn)
紫丁香天然群体遗传多样性的 AFL P分析
明　军 13 　顾万春 2
(1 中国农业科学院蔬菜花卉研究所 , 北京 100081; 2 中国林业科学研究院林业研究所 , 北京 100091)
摘 　要 : 抽取内蒙古大黑山、辽宁北票和山西五老峰 3个紫丁香 (Syringa oblata L indl. ) 天然群体为
拟似群体 , 用筛选出的 8对引物 , 对群体家系组成的 72个样品进行 AFLP分析。Nei (1973) 基因多样性指
数 h = 012287, Shannonpis信息指数 I = 013464; 种级遗传多样性 H t = 013522, 群体内遗传多样性 Hs =
012287, 群体间遗传多样性 D st = 011235, 群体分化系数 Gst = 013508, 群体间总的基因流的估算值 Nm =
019253, 群体遗传变异的 AMOVA分析表明群体的遗传多样性主要分布在群体间 , 群体间方差分量的贡献
率占 51153%。基于 Nei (1972) 遗传距离的 UPGMA聚类分析显示群体间的遗传距离与群体的地理距离关
系一致。结果表明 : 紫丁香群体间的遗传分化较大 , 其天然群体缺失造成的现有分布的间断性和地理隔离
以及高自交率是导致其群体间的高度分化的主要因素。在目前分布残缺 , 群体丢失严重的情况下 , 紫丁香
种质资源保护和利用策略应为采取优先保存尽可能多的群体。
关键词 : 紫丁香 ; 天然群体 ; AFLP; 遗传多样性
中图分类号 : S 68　　文献标识码 : A　　文章编号 : 05132353X (2006) 0621269206
Genetic D iversity in Na tura l Popula tion s of Syringa obla ta D etected by AFL P
M arkers
M ing Jun13 and Gu W anchun2
(1 Institu te of V egetables and Flow ers, Ch inese A cadem y of A gricultural Sciences, B eijing 100081, China; 2 R esearch Institu te of
Forestry, Chinese A cadem y of Forestry, B eijing 100091, Ch ina)
Abstract: Seeds were collected from 30 trees selected from each of the 3 natural populations of Syringa
obla ta L indl. located respectively in Daheishan mountain in Inner Mongolia Autonomous Region, Beip iao in
L iaoning Province and W ulaofeng in Shanxi Province. 72 wild accessions of the collections were used in this
study. Seeds were germ inated and a bulk samp le of 20 leaves was collected from each fam ily for molecular
marker analysis. Eight EcoRⅠ2M seⅠ AFLP p rimer combinations revealed 864 legible bands of which 187
were polymorphic markers. Neipis genetic diversity was 012287, Shannonpis information index was 013464, ge2
netic diversity at species level was 013522, observed heterozygosity was 012287 within population and 011235
among populations, coefficient of genetic differentiation was 013508 and the average gene flow estimated from
Gst was 019253. The results of AMOVA indicated that the variance component of among populations contrib2
utes 51153% to the total genetic variance. UPGMA cluster analysis based on Neipis genetic disitance indicated
that genetic distances were closely related to corresponding geographic distances among populations. The re2
sults also indicated that genetic differentiation among populations was large, mainly attributable to geographic
isolation due to the discontinuous distribution of the species and high rate of selfing. Conservation strategy for
the species should be therefore emphasized on conserving as many as possible the existing populations
considering the current conditions of severe population fragmentation and losses.
Key words: Syringa obla ta; Natural population; Amp lified Fragment Length Polymorphism (AFLP) ;
Genetic diversity
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园 　　艺 　　学 　　报 33卷
中国是丁香属植物栽培类群的起源中心。紫丁香 (Syringa obla ta L indl. ) 为木犀科 (O leaceae)
丁香属 (Syringa L inn. ) 的落叶灌木 , 分布于中国云南丽江、四川西北部、秦岭、山西、河北至辽宁
中部等地。欧洲选育的丁香园艺品种超过 2 000个 , 其中仅以紫丁香 (S. obla ta) 为亲本选育的品种
就近千个 , 我国也以此种为亲本选育了多个优良品种 [ 1, 2 ]。
研究紫丁香种质资源的遗传多样性 , 对保护和利用这一珍贵资源具有十分重要的理论意义和实际
应用价值。目前有关研究主要有 : 使用 cpDNA、 rDNA以及核糖体 ITS和 ETS信息 , 研究了丁香属及
女贞属种的系统演化 [ 2, 3 ] ; 运用 RAPD、AFLP指纹技术鉴别丁香属部分种和品种 [ 4～7 ]。未检索到对该
属物种野生群体种质遗传多样性研究的报道。
本研究中以抽取的紫丁香 3个天然群体为该种的拟似群体作为研究基础 , 采用 AFLP2DNA标记的
研究方法 [ 8～10 ] , 从 DNA水平上揭示紫丁香的群体遗传多样性 , 为该物种种质资源保护和利用提供参
考。
1　材料与方法
在紫丁香分布区内 , 抽取位于山西五老峰 (w ) ( 110130°E, 3418°N ) , 内蒙古大黑山 ( d )
(118197°E, 42127°N) 和辽宁北票 ( b) (120140°E, 41155°N) 的 3个群体为紫丁香拟似群体 , 每个
群体选取 30个间隔不低于 5倍株高的单株 (丛 ) 分别采种 , 各群体随机抽取 24个家系 , 分别播种 ,
每家系分别抽取 20株幼苗真叶组成家系基因池 ( bulk) 样品 [ 8～10 ] , 以北京栽培群体 ( Z) 相同处理
为 1个样品 , 作为参照。
试验于 2004年在中国农业科学院蔬菜花卉研究所农业部 “蔬菜遗传与生理重点开放实验室 ”完
成。AFLP银染反应体系采用明军等 [ 11 ]的方法。
计算以下参数 : (1) 多态带数 N P; (2) 等位基因平均数 N a和有效等位基因数 N e; (3) Nei基
因多样性指数 h和 Shannon信息指数 I; (4) Nei (1972) 的遗传距离 D ; (5) 应用 Nei (1973) 基因
多度法计算遗传分化度 Gst, Gst =D st /HT , 其中 HT = HS + D st, HT为总遗传多样性 , HS为群体内遗传
多样性 , D st为群体间遗传多样性 [ 12 ] ; (6) 按 Mc Dermott等 (1993) 的方法计算反映基因流强度的
群体每代迁移数 (Nm ) , Nm = 015 (1 - Gst) /Gst[ 13 ] ; (7) 利用 AMOVA (Analysis of Molecular Vari2
ance) version 1155软件对 AFLP的 PCR扩增的 0 /1数据进行分子方差分析 , 统计分析群体间和群体
内的遗传距离Φ st方差、方差分量及贡献率 , 依此量化评价基因多样性在群体间和群体内的差异和贡
献 [ 14 ]。 (8) 采用 NTSYSpc211 t软件 , 遗传距离系数采用 Nei (1972) 距离系数。用 MXCOMP Matrix
comparison中的 COPH p rogram程序进行二维 Mantel test检验 , 计算符合系数即聚类结果符合程度的相
关系数 [ 15 ]。
2　结果与分析
211　AFL P引物筛选与扩增结果
采用筛选 “3 + 3”核心引物组合策略 , 从 104对引物组合中 , 筛选了 E2AAC / M 2CCT、E2AAC /
M 2CAC、E2AAC / M 2CAG、E2ACG/ M 2CAC、E2ACG/ M 2CGA、E2ACT/ M 2CAC、E2ACT/ M 2CAG、E2
ACT/ M 2CTG共 8对银染引物用于本试验 , 在紫丁香 3个群体 72样品中共获得 864条清晰的谱带 ,
其中 187条多态性条带用于分析。运用 AFLP技术评价遗传多样性的文献采用的引物对数少者有 2～3
对 [ 16 ] , 多者有 5～7对 [ 9 ]。本研究采用了 8对引物 , 符合相关分析检验结果 : r = - 019949相关很
好 , 表明本试验引物数量以及所取得的数据比较充足可靠。
212　群体遗传多样性及剖分分析
3个紫丁香群体的遗传多样性水平分析列于表 1。
平均每对引物得到的多态性带比率为 12166% , 远低于蒙古栎 (Q uercus m ongolic) 的 9816% [ 17 ]、
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C icer (鹰嘴豆属 ) 的 98% [ 18 ]和 Hedysarum coronarium L. 的 86% [ 16 ] , 与救荒野豌豆 (V icia sa tiva
L. ) [ 19 ]相似。多态性带比率除物种本身的差异外 , 取样方法和对多态性条带统计确认方法不同也是造
成差异的原因。而过高的多态性条带比率一般包含较多的假多态带。
表 1　3个紫丁香群体的遗传多样性水平
Table 1　Genetic var ia tion w ith in popula tion ba sed on AFL P markers
群体 Population 样本 N N P N a N e h I
大黑山 Daheishan 24 56 116588 113247 011934 012958
五老峰 W ulaofeng 24 73 118588 114771 012811 014227
北票 Beip iao 24 58 116824 113572 012115 013207
平均 Mean 6213 117333 113863 012287 013464
对群体遗传多样性剖分分析结果显示 : 3个群体总的遗传多样性 ( H t) , 群体内遗传多样性
(Hs) 和群体间遗传多样性 (D st) 分别为 013522, 012287和 011235, 高于蒙古栎 01246[ 17 ]和 Phy to2
lacca dodecandra的 AFLP标记 01329, RAPD标记 01346[ 20 ]。
遗传分化系数 Gst为 013508, 与 F icus carica L1 ( 013230) [ 21 ]的群体遗传分化水平相当 , 大于蒙
古栎 (01077) [ 17 ] , 在植物中属较高水平 [ 22 ]。
群体间总的基因流的估算值 Nm 为 019253, 显示群体间基因流较低。
213　群体遗传变异的 AMO VA分析
群体遗传变异的 AMOVA分析结果见表 2。
群体间和群体内差异均极显著 ( P < 0101)。群体内方差分量的贡献率占 48147% , 而群体间方差
分量的贡献率占 51153%。群体间方差分量的贡献率高于 A raucaria bidw illii (37171% ) [ 23 ]以及上述所
有种类。因此 , 紫丁香群体间方差分量的贡献率很大。除存在自交结实和较低基因流外 , 分布的间断
性和群体的缺失 , 显然是主要原因之一。
表 2　3个紫丁香群体遗传变异的 AMO VA分析
Table 2　Ana lysis of m olecular var iance ( AMO VA) of 3 popula tion s detected by AFL P da ta
变异来源
Source of variance
自由度
df
平方和
SS
均方差
M S
方差分量
Variance component
方差分量百分率
Percentage of variance component
显著性检测
P2value
群体间 Among populations 2 47512778 2371639 915282 511533 3 < 0101
群体内 W ithin population 69 61814167 　81963 819626 481473 3
总计 Total 71 1 09316944
　　注 : 3 3 0101显著水平。
Note: 3 3 0101 signigicant level.
214　群体间遗传关系的聚类分析
基于紫丁香样本间的遗传距离 Nei (1972) 系数进行 UPGMA聚类分析 , 可进一步直观分析群体
间遗传关系 , 3个群体所有样品的聚类图见图 1。
3个群体的群体内各样本很好地聚在一起 , 说明试验数据反映出了样本间的自然关系。符合相关
系数 r = - 019949。
通过遗传距离 Nei (1972) 系数的聚类分析表明群体的遗传距离系数关系与群体的地理距离关系
一致 , 与表型及同工酶相关结论 [ 24, 25 ]一致。依此推断 , 地理间隔区域内缺失的群体必然填补南北群
体间的遗传距离差异。
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图 1　基于遗传距离 Ne i ( 1972) 系数的 AFL P谱带 UPGM A聚类树
d1～d24: 大黑山 , b1～b24: 北票 , w1～w24: 五老峰 , z: 栽培。
F ig. 1　D endrogram obta ined from UPGM A cluster ana lysis of AFL P da ta genera ted ba sed on Ne i ( 1972)
genetic d istances coeff ic ien t by the e ight pr im er com b ina tion s tested
d1 - d24: Daheishan, b1 - b24: Beip iao, w1 - w24: W ulaofeng, z: Cultivation.
3　讨论
国内外有关丁香属研究多集中于园艺品种选育和系统演化方面。仅见使用 AFLP指纹技术鉴定部
分欧洲丁香品种文献 [ 6, 7 ]。没有检索到丁香及其相近属植物群体遗传多样性方面研究报道。因此 , 缺
乏可以直接比较的相关研究结论。
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实地采集发现许多记载的分布区域或地点现在均找不到天然植株 , 在紫丁香全分布区内选择的
11个群落样品采集点中 , 仅采集到 4个天然群体样品 , 其中 , 河北、山西中北部和内蒙古中部没有
找到天然群体 , 显然紫丁香种质资源受破坏严重 , 急需研究保护。
311　群体遗传多样性和群体分化水平
本试验中平均每对引物得到的多态性带比率 , 远低于荧光 AFLP标记方法得到的蒙古栎 (Q uercus
m ongolic) 等物种的多态性带比率。除物种的差异外 , 主要是取样方法和对多态性条带统计确认方法
不同造成的。
紫丁香总遗传多样性水平 , 在木本植物中属较高水平。群体遗传分化水平与 1年生草本植物平均
值相近 , 远高于多年生广布种的平均分化水平 [ 22 ] , 与该物种分布的广域性存在矛盾。显然是南北群
体间广大分布区域内缺失群体样本 , 群体间总的基因流较小和自交的存在 , 从而增大了群体分化值。
312　遗传结构和地理隔离
紫丁香为虫媒异花授粉植物 , 其花筒长 , 雄蕊无花丝而紧贴于花筒内壁上 , 位于花冠内部 ; 花柱
很短 , 具有自花授粉植物特征。因此紫丁香有很高的自交结实率 (7019% ) [ 26 ]。群体间遗传变异方差
分量的贡献率高达 51153% , 分化很大。这似乎与众多具有自花授粉的异花授粉植物典型遗传变异模
式相符 , 即群体间遗传变异水平较高。
分析试验群体所处地理位置和形态变异就会发现 , 群落缺失造成的南北群体地理隔离在本是广布
种的紫丁香群体遗传结构变化中起到了重要作用。
内蒙古大黑山与辽宁北票相距约 100 km, 北方两群体距山西五老峰直线距离约 1 140 km, 其间
有黄河、燕山山脉等阻隔。以 AFLP标记的 Nei (1972) 遗传距离系数与形态标记的 D ist平均分类距
离系数和同工酶标记的 Nei ( 1972 ) 遗传距离的聚类分析结果均显示与群体间地理距离关系一
致 [ 24, 25 ] , 形态上 , 南北群体植株平均树高、冠幅和地径等性状差异极显著 [ 24 ]。显然 , 南北群体之间
应有形态和遗传距离处于变异中间阶段的群体存在 , 但是 , 历史文献记载的群落现已缺失。可以推
测 : 群体缺失导致了种群分布的间断性和地理隔离 , 使花粉的长距离传播和种子向外扩展均受到阻
隔 , 增加了群体内自交后代出现的几率 , 其基因流的强度较低 , 造成了该物种群体遗传结构出现群体
间差异加大 , 群体内一致度增高的结果。
天然群体的遗传变异是基因流和选择作用的综合结果。同种植物各个群体空间上的隔离、突变、
环境因子造成的选择差、随机遗传漂变、基因流的隔离等都能导致群体基因结构的空间异质性 , 从而
促进群体分化。因此 , 紫丁香天然群体缺失造成的现有分布的间断性和地理隔离以及高自交率可能就
是导致其群体间高度分化的主要因素。
313　紫丁香种质资源保护和利用
上述分析结果揭示了紫丁香种质资源的遗传多样性和群体遗传分化的真实存在 , 并且群体间有较
大的遗传变异方差分量的贡献率和分化系数。表明紫丁香自然分布残缺、群体缺失严重 , 并存在明显
的群体内自交。依此结论 , 保护和利用该种质资源时应采用以下策略 :
群体保护应予以特别重视 , 即在全分布区内 , 保护尽可能多的群体。异地保存需要在足够群体样
本材料的同时 , 各群体保存有效数量的单株 (丛 ) 或种子等材料。
优异种质筛选、利用可以在群体内选择的同时 , 加强多群体选择 , 可以针对不同的利用目标在不
同群体中选择花色、花香、株型等变异。
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