全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2004) 02-0120-04
攀西地区野生狗牙根遗传多样性研究
王　赞1, 2,毛　凯1,吴彦奇1 ,高洪文3 ,韩建国2
( 1. 四川农业大学草学系, 雅安 625014; 2.中国农业大学草地所, 北京 100094; 3.中国农业科学院畜牧所, 北京 100094)
摘要: 从形态、同工酶水平研究 15 份狗牙根(其中野生种 12 份,对照 3份)的遗传多样性。结果表明:野生种外部形态变
异较大, 聚类分析结果可分为 3 类; 同工酶电泳结果显示野生种蛋白质多样性程度较高; 不同居群蛋白质图谱与地理分
布和生境条件有一定关系; 过氧化物酶同工酶作为遗传标记, 可用于本地区狗牙根种以下单位亲源关系和遗传多样性的
研究。
关键词: 草原学;野生狗牙根; 形态性状;同工酶; 遗传多样性
中图分类号: S 812; Q943　　　　文献标识码: A
Assessment of Genetic Diversity of Native Bermudagrass Accessions
Collected in Panxi Region, Sichuan Province
WANG Zan1, 2, M AO Kai1, WU Yan-qi1, GAO Hong-w en3, HANG Jian-guo2
( 1. Depar tment o f Grassland Science, Sichuan Agr icult ur e Univ ersit y, Yaan, Sichuan province 625014, China;
2. Instit ut e of Grassland Science, China Ag r icultur e Univer sity , Beijing 100094, China;
3. Inst itute o f Anim al Science, Chinese Academy of Agr icult ur e Science , Beijing , 100094, China )
Abstract: T o analyze the genet ic div er sity of native bermudagr ass ( Cynodon dactylon) by the plant morpholog y
and isozyme levels, w e co llected from Panx i r eg ion 12 nat ive bermudgrass accessions and 3 int roduced acces-
sions as controls fo r the study . T he result shows that : ( 1) T he 12 nat ive accessions vary dist inctly in form and
st ructure; ( 2) By cluster analysis, the 15 accessions could be classified into 3 types: tall and str ong ; low and
hairy , and fine texture w ith short internodes. T ifw ay , an intr oduced accession, is the only one of this type;
( 3) T he pat ter n of isozyme POD electr ophor esis show s that the nat iv e accessions boast st riking protein po ly-
morphism which is related to their g eog raphic dist ribut ion and ecolog ical factors. POD isozyme, as a genet ic
mark, could be used to at test to the relat ionship and genet ic diversity of burmudag rass accessions co llected in
the same area.
Key words: Grassland science; Nat ive bermudag rass ( Cynodon dactylon) ; M orpho logical tr ait ; Isozyme; Genet-
ic diversity
　　狗牙根( Cynodon dacty lon ( L . ) Pers)是世界广布
种[ 1] ,自 20世纪 60年代开始,学者根据地下茎生长习
性、叶色、株型[ 2] ,叶毛特征和茎叶解剖结构[ 3] ,对钙的
反应不同以及旗叶的
-丙氨酸、苏氨酸存在与否 [ 1]进
行研究。刘建秀对我国华东地区的野生狗牙根进行研
究,发现随着纬度的增大,狗牙根趋于高大和粗壮[ 4]。
通过同工酶酶谱分析, 可在分子水平上识别遗传
基因的存在与表达, 在探讨物种遗传多样性时广为使
用。Vermeulen( 1991) [ 5]利用顺乌头酸酶、磷酸葡糖变
位酶和磷酸葡糖异构酶组成的酶系将 21 个草坪型狗
牙根选系中的 16个区别开来,将其余 5个清楚地分为
两组。刘建秀( 1996) [ 4]利用酯酶对华东地区野生狗牙
根进行研究, 发现居群内的变异大于居群间。
本试验从狗牙根的形态和蛋白质水平对攀西地区
野生狗牙根(居群)遗传多样性进行研究, 以期了解其
多样性状况、亲缘关系,为我国野生狗牙根资源的开发
利用提供理论依据。
　　收稿日期: 2003-10-23;修回日期: 2004-03-15
作者简介:王赞( 1974-) ,男,汉族,内蒙古磴口县人,中国农业大学在读博士研究生,主要从事牧草及草坪草种质资源研究
第 12卷　第 2期 草　地　学　报 2004年　6 月
Vo l. 12　　No. 2 ACT A AGRESTIA SIN ICA June　　　　　2004
1　材料和方法
1. 1　供试材料
于 2000年 7月在四川攀西地区采集不同生境的
12份野生狗牙根,直接种植于四川农业大学草学系种
质资源圃, 以省内夹江、省外海南和国外品种 Tifw ay
为对照,共 15份(表 1)。试验于 2001年 8月结束。
1. 2　外部形态观测
2001年 7月观测匍匐茎节间长(距根颈第三节)、
匍匐茎直径(距根颈第三节)、叶长(由同一茎节长出的
直立枝上从下起第五片成熟叶)、叶宽、叶毛(无、微、
有、多、密分值为 0、1、2、3、4)、自然高度、花序枝长、生
殖枝高、花序分枝数、穗长、穗宽、小穗数等 12个外部
形态性状。匍匐茎用游标卡尺测定,叶片、穗长、穗宽用
倍率计测定, 叶毛用解剖镜观测, 其他长度用直尺测
定, 测定时随机取样, 重复 15次, 取平均值( X)、标准
差( S)以及变异系数( CV%)。
1. 3　过氧化物酶分析
取 0. 1 g 幼嫩的叶片, 剪碎后放入研钵中,冰浴下
研磨, 并陆续加入稀释 4倍的浓缩胶缓冲液 0. 5 m l,
匀浆在 10000 rpm 冰冻离心机下离心 10 min,取滤液
0. 2 ml与 0. 2 ml 40%的蔗糖混合,保存于- 70℃冰箱
内备用。作聚丙烯酰胺垂直平板凝胶电泳。过氧化物
酶染色用醋酸-联苯胺染色法 [ 6, 7]。
1. 4　数据统计
对结果进行记录、照相, 计算同工酶区带的迁移
率, 根据酶谱相似系数用 SPSS 10. 0 软件进行聚类
分析。
表 1　攀西地区野生狗牙根资源采集地
Table 1　Co llecting sites of nativ e bermudagr ass r esour ces, Panx i r egion
编号
No.
采集地
Collection site
生境
Habitat
海拔( m )
Al t itu de( m)
C01 西昌邛海公园 Qiongh ai park, Xichan g County 湖　边Lakeside 1490
C02 西昌体育场 Xich ang palaes tra 空旷地 Open f ield 1590
C03 西昌安宁河 Anning river, Xichang county 河　边Rivers ide 1380
C04 冕宁县 Mian n ing County 田　埂Ridge of f ield 1774
C05 喜德县火车站 Xide railw ay s tat ion 树　下U nder the t rees 1816
C06 喜德县 Xide C ounty 路　边Roads ide 1801
C07 德昌县地税局 Cour tyard of Dech ang Coun ty T ax Bureau 空旷地Open field 1410
C08 米易县安宁河 Anning river , M iyi County 河　边Rivers ide 1230
C09 盐边县新城 New T ow n, Yanbian County 农田边 Edge of field 1150
C10 盐边县旧城 Old Tow n, Yanbian County 树　下U nder the t rees 1190
C11 攀枝花市竹湖园 Zuhu park , Pan zhihu a City 路　边Roads ide 1120
C12 攀枝花市西区 Wes t dis t rict of Panzhihua C ity 路　边Roads ide 1100
C13 乐山市夹江县 Jiajiang Coun ty, Leshan City 路　边Roads ide 407
C14 海南兴隆 Xing long County, Hainan Pr ovince 23
Ti fw ay 四川农业大学草学系基地 Field of Gr as sland Departm ent , Sich uan Agriculture Univer sity 667
2　结果与分析
2. 1　外部形态
2. 1. 1　茎部性状
匍匐茎节间长变化范围在 3. 91～7. 64 cm(表2) ,
显著长于对照 T ifw ay ( 2. 63 cm) , 除 C08外,其余均短
于海南 C14( 7. 29 cm )。匍匐茎节间长度变异较大, 变
异系数 22. 8%。匍匐茎直径在 12个形态性状中变异
最小,变异系数仅 6. 3%, 主要集中于 0. 15～0. 17cm ,
除 C04 外, 其余材料均显著粗于 T ifw ay , 但与海南
C14和夹江 C13差异不显著。
2. 1. 2　叶部性状
叶片最长者为 C10( 6. 93 cm ) , T ifw ay 最短( 4. 06
cm )。居群间变异系数为14. 9%。叶片最窄者是Tifw ay
( 0. 17 cm ) ,而 C14( 0. 42 cm )则最宽,变异系数为 16.
1%。在 15个供试材料中 C14具有短而宽的叶片, C08
的叶片长而宽, T ifw ay 则短而窄。攀西地区居群间野生
狗牙根叶毛变异较大,变异系数 126%。以西昌为中心
的 7个居群中, 除 C06(微毛)和 C07(有毛)外, 其它 5
个均为无毛。在攀枝花地区的5个不同群居中,除盐边
的 C09和C10无毛外,其余均为有毛或多毛。
2. 1. 3　自然高度和生殖枝高
居群间狗牙根种群自然高度和生殖枝高变异较大
(表 2) , 自然高度最高者为 C04( 20. 5 cm ) , 最低的为
C09( 6. 8 cm) , 平均 11. 4 cm ,变异系数 36. 8%。生殖
121第 2期 王　赞等:攀西地区野生狗牙根遗传多样性研究
枝最高为C04( 26. 8 cm) ,最低为 C06( 14. 4 cm ) ,平均 21. 3 cm, 变异系数 17. 8%。
表 2　形态特征
T able 2　M orpho lo gical tr ait
材料
Access ions
节间长
In ternode
length
茎直径
Diam eter
of stolon
叶长
Leaf
len gth
叶宽
Leaf
w idth
种群高度
Aver age
plan t
h eight
叶毛
Leaf
hair
穗长
Floret s
length
穗宽
Floret s
w idth
花序枝长
Racem es
leng th
花序枝数
Number of
inflores cences
spikelet s
小穗数
Number of
f loret
spik elet s
生殖枝高
Height of
reproduct ive
culm s
C01 6. 97 0. 167 5. 87 0. 30 7. 1 0 0. 235 0. 125 5. 0 4. 4 42. 3 23. 2
C02 6. 03 0. 17 4. 67 0. 32 15. 6 0 0. 232 0. 124 4. 8 5. 1 39. 7 21. 9
C03 6. 90 0. 168 5. 49 0. 37 11. 9 0 0. 232 0. 098 4. 8 5. 2 46. 1 22. 3
C04 7. 07 0. 132 5. 74 0. 29 20. 5 0 0. 220 0. 125 5. 5 6. 4 39. 0 26. 8
C05 5. 31 0. 150 5. 14 0. 29 16. 2 0 0. 250 0. 121 4. 3 4. 6 42. 2 25. 1
C06 6. 14 0. 157 4. 77 0. 30 8. 5 1 0. 201 0. 110 4. 8 4. 5 42. 9 14. 4
C07 5. 75 0. 161 4. 81 0. 30 8. 3 2 0. 191 0. 125 5. 1 3. 7 35. 0 20. 9
C08 7. 64 0. 172 6. 71 0. 37 16. 8 1 0. 239 0. 118 5. 4 5. 1 46. 3 21. 6
C09 5. 94 0. 157 5. 26 0. 32 6. 8 0 0. 226 0. 125 4. 8 4. 7 40. 7 23. 0
C10 3. 91 0. 167 6. 93 0. 32 9. 9 0 0. 240 0. 138 5. 0 5. 0 45. 6 26. 0
C11 5. 43 0. 156 5. 24 0. 30 7. 9 2 0. 184 0. 106 3. 9 4. 8 34. 9 14. 7
C12 4. 90 0. 179 4. 84 0. 30 7. 1 3 0. 208 0. 105 4. 3 4. 5 48. 1 17. 8
C13 6. 48 0. 154 5. 98 0. 32 9. 9 0 0. 236 0. 117 4. 6 5. 2 41. 2 22. 8
C14 7. 29 0. 164 4. 49 0. 42 11. 3 1 0. 220 0. 120 3. 4 4. 3 30. 2 16. 9
T ifw ay 2. 63 0. 135 4. 06 0. 17 18. 4 2 0. 223 0. 141 3. 4 3. 6 31. 0 22. 2
X 5. 89 0. 159 5. 36 0. 31 11. 4 0. 80 0. 222 0. 120 4. 6 4. 7 40. 3 21. 3
S 1. 34 0. 010 0. 80 0. 05 4. 2 1. 01 0. 019 0. 012 0. 64 0. 67 5. 49 3. 8
CV( % ) 22. 8 6. 3 14. 9 16. 1 36. 8 126. 3 8. 6 10 13. 9 14. 3 13. 6 17. 8
2. 1. 4　穗部性状
供试材料小穗长变化范围在 0. 191～0. 239 cm ,
平均值 0. 22 cm ,标准差0. 019,变异系数 8. 6%。小穗
宽度变化范围 0. 106～0. 141 cm ,平均值 0. 12 cm , 标
准差 0. 012,变异系数 10%。两个性状变异均不大。花
序枝长、花序分枝数、每穗小穗数三个性状变异稍大,
变异系数依次为 13. 9%、14. 3%和 13. 6%。
2. 1. 5　外部形态性状聚类分析
12 个外部形态性状聚类分析结果表明,将 15 个
不同居群的狗牙根分为 3 类(图 1) , 其中 C01、C02、
C03、C04、C05、C08、C9、C10、C013等 9 份材料在 1.
858处聚为一类; C6、C7、C11、C12、C14等在 1. 682处
聚为一类; T ifway 单独成为一类。其中第一类的主要
特点是高大、粗壮、叶背几无毛; 第二类低矮、多毛; 第
三类 Tifw ay 作为商业品种,具有质地纤细、匍匐茎细
而短等特点, 另外较少的小穗数也与其三倍体品种的
特点相符合。
2. 2　同工酶
2. 2. 1　过氧化物酶酶谱结构及其特征分析
电泳检测结果表明, 15份狗牙根最多者可在 12
个位点呈现酶带, 最少的在 6个位点呈现酶带(图 2)。
电泳图谱显示,酶带可明显分为 A、B、C、D四个区(由
阴极到阳极)。A 区( Rf= 0. 00- 0. 13)中 Rf = 0. 07-
0. 08之间的两条酶带是供试材料所共有。B区( Rf=
0. 21- 0. 35)中有 3条酶带,但多数供试材料蛋白质在
此区均不表达,其中 Rf= 0. 21处的酶带为 Tifw ay 特
有, Rf = 0. 28 处只有 C05、Tifway 呈现酶带, C09、
C10、T ifw ay 则在Rf= 0. 35处有一条带。C区( Rf= 0.
46- 0. 51)中共有 3条酶带,在 Rf= 0. 48 处的酶带为
供试材料所共有, 在 Rf = 0. 46 处仅 C11、C12、C07、
Tifw ay 在此有带, 表现出与其它材料的遗传差异, 同
样在= 0. 51处也只有 C04、C05、C10的蛋白质在此表
达。D区( Rf= 0. 61- 0. 66)共有两条酶带且为供试材
料共有。
图 1　攀西地区野生狗牙根形态聚类图
Fig. 1　Cluster diagr am o f nat ive bermudag rass
from Panx i r egion
2. 2. 2　氧化物酶酶谱聚类分析
酶谱相似系数聚类分析结果表明,将 15份野生狗
牙根大致分为 3类(图 3) , 其中 C01、C13、C02、C03、
122 草　地　学　报 第 12卷
C04、C06、C08、C09、C14聚为一类; C05、C07、Tifw ay、
C10为一类; C11、C12聚为一类。
图 2　POD 电泳图谱
Fig. 2　Zymog ram of POD iso zyme
图 3　POD 聚类分析
Fig . 3　Cluster analy sis of POD iso zyme
3　讨论
3. 1　瑞典学者 T uressor 发现不同生态型植物在生长
习性、叶片大小、形状和解剖学特征、植物体被毛等方
面有很大差异,而且这些具有区分性形态和生理特性
的生态型分化现象更容易在广布种内找到。本试验对
不同居群野生狗牙根的 12个外部形态性状研究中也
得到相似的结论。如叶毛特征,处于干热河谷的攀枝花
地区常年高温、干旱、大风, 叶片表面被毛丰富, 而西昌
地区虽然海拔更高,但由于水热条件好于前者, 所以叶
片表面几无毛。又如种群自然高度,本试验采集的材料
均位于高海拔地区(最高 1816 m ) , 因此普遍具有高山
生态型植物矮小、匍匐生长的特性. 采自海南兴隆的
C14狗牙根, 由于当地水热条件充沛,植物生长十分旺
盛,与攀西地区野生狗牙根在外型上有较大的差异, 表
现为匍匐茎粗壮、叶片较宽等特性。
3. 2　生物体的表型是基因决定的,但在一定程度上又
受到环境条件的影响。所以,说到底表型是基因型和环
境之间相互作用的产物。本实验中 C01和 C13虽然分
布于不同地区,但二者形态相似, 谱型相同,说明二者
在遗传上亲源关系较近。C02、C04、C06三者也分布于
不同地区,外形相差虽较大,但却有相同的谱型, 说明
尽管生态适应使狗牙根的外型发生变化, 但尚未涉及
控制蛋白质合成的基因位点发生变化。C11、C12分布
于同一地区, 二者外形相似,谱型相同, 表现出极强的
同源性。C09、C10同样分布于同一地区, 二者外型相
似,但谱型差异较大,说明形态与蛋白质谱型间并无绝
对相关性。C05、C06分布于同一地区,形态相差较大,
谱型具有多型性, 但基本谱型相同,说明其遗传变异是
等位基因差异造成的,从另一方面也说明在此区域狗
牙根的遗传多样性较为丰富。
4　结论
4. 1　攀西地区野生狗牙根在 12个外部形态性状上表
现出较大的变异。营养器官形态性状变异(平均变异系
数 37. 2% )远大于生殖器官(平均变异系数 13% )。
4. 2　12个外部形态性状聚类分析结果表明,将 15个
不同居群的狗牙根分为 3 类, 其中 C01、C02、C03、
C04、C05、C8、C9、C10、C013 等 9份材料在 1. 858 处
聚为一类, 表现出高大、粗壮的特性; C6、C7、C11、
C12、C14等 5份材料在 1. 682处聚为一类,共同特征
是低矮、多毛; T ifw ay 作为商业品种具有质地纤细、
匍匐茎短小等特点,单独成为一类。
4. 3　利用POD对攀西地区野生狗牙根遗传多样性检
测结果表明, 攀西地区野生狗牙根蛋白质多样性程度
较高, 不同居群间蛋白质图谱与地理分布和生境条件
有一定关系。POD 同工酶作为遗传标记,可用于该地
区狗牙根种以下单位亲源关系和遗传多样性的研究。
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123第 2期 王　赞等:攀西地区野生狗牙根遗传多样性研究