全 文 ：第 19 卷
第 5 期

Vol. 19
No. 5
草
地
学
报
ACTA AGRESTIA SINICA



2011 年
9 月

Sep.

2011
野生苞子草种质资源遗传多样性的 SRAP研究
梁绪振1, 2, 白史且1, 2* , 鄢家俊1 , 常
丹1, 2 , 干友民2
( 1. 四川省草原科学研究院,四川 成都
611731; 2. 四川农业大学草业科学系,四川 雅安
625014)
摘要:采用 SRAP 方法分析, 对采自中国四川岷江、青衣江和沱江流域的 29 份野生苞子草 ( Themeda caudata
( Nees) A . Camus)材料进行遗传多样性分析。结果表明:用 20 对 SRAP 引物组合共得到 158条可统计条带,其中
多态性条带98 条,平均每对引物扩增出 4. 9 条多态带,多态性条带比率为62. 03%。材料间的遗传相似系数 GS 值
变化范围为 0. 6899~ 0. 9430, 平均 GS 值为 0. 8755,这些结果表明供试野生苞子草具有丰富的遗传多样性; 对所有
材料进行聚类分析,在 GS 值为 0. 78的水平上 ,可聚成 2 大类;在 GS 值为 0. 81 的水平上, 第 2 大类
可聚为 2 亚
类;在 GS 值为 0. 83的水平上, 第 2 亚类
又可聚为 3 子类, 大部分来自相同或相似生态地理环境的材料聚为一
类;基于 Shannon多样性指数估计 6 个苞子草生态地理类群内和类群间的遗传分化, 发现类群内的遗传变异占总
变异的 50. 77% , 而类群间的遗传变异占总变异的 49. 23% ;对各生态地理类群基于 Nei氏无偏估计的遗传一致度
聚类分析说明,各生态地理类群间的遗传分化与其所处的生态地理环境具有一定的相关性。
关键词:苞子草; SRAP;遗传多样性; 聚类分析
中图分类号: Q94



文献标识码: A




文章编号: 1007-0435( 2011) 05-0787-08
SRAP Analysis of Genetic Diversity of Themeda Cauaata( Nees) A. Camus
LIANG Xu-zhen1, 2 , BAI Sh-i qie1, 2* , YAN Jia- jun1 , CHANG Dan1 , 2 , GAN You-min2
( 1. S ichuan Gras sland S cience Academ y, Ch engdu, Sichuan Province 611731, Chin a; 2. Department of Grassland Science,
C ol lege of Animal S cience and Technology, Sichuan Agricultural University, Yaan , Sichuan Pr ovin ce 625014, Ch ina)
Abstract: Sequence-r elated amplif ied polymorphism ( SRAP) mo lecular markers w ere used to detect the ge-
netic diversity of T hemed a caud ata ( Nees) A. Camus collected f rom Minjiang River , Qingyijiang River and
Tuojiang River of Sichuan province in China. Tw enty primer pairs produced 158 po lymo rphic bands, av er-
ag ing 4. 9 bands per primer pair. T he average percentag e of po lymo rphic bands w as 62. 03% . Nei
s g enetic
similarity coef ficient ( GS ) o f tested accessions ranged from 0. 6899 to 0. 9430, and the average Nei
s coef-
f icient w as 0. 8755. Results suggested that there w as rich genet ic diver sity among the w ild r esource of test-
ed T. caudata. T he 29 accessions can be clustered into tw o dendr ogram g roups at the GS= 0. 78. The sec-
ond dendr ogram gr oup can be clustered into tw o subg roups at the GS = 0. 81 and the second subgr oup can
be clustered into three subclasses at the GS = 0. 83. Mo reover, the accessions fr om the same origin f re-
quently cluster ed into one g roup. Genet ic dif ferent iat ion betw een and w ithin f iv e eco-geog raphical g roups
of T . caudata was estimated by Shannon
s diversity index, w hich show ed that 50. 77% genet ic variance
ex isted w ithin gr oup, and 49. 23% genet ic variance w as among groups. Based on Nei
s unbiased measures
of genet ic ident ity, UPGMA cluster analysis indicated that there w as a correlat ion betw een genetic dif fer-
entiat ion and eco-geog raphical habits among the gr oups.
Key words: T hemeda caudata ( Nees) A. Camus; SRA P; Genet ic diversity ; Cluster analysis


苞子草( T hemed a caudata ( Nees) A. Camus)
别名老虎须,系禾本科菅属( T hemeda Forssk)的多
年生簇生草本,分布于海拔 400~ 2500 m 的山坡草
丛林缘等处。秆粗壮,高 1~ 3 m, 生物量高[ 1] , 基部
茎秆扁平, 大型的圆锥花序具有较高的观赏价值。
产于长江以南的浙江、福建、台湾、江西、广东、四川、
贵州、云南等省区[ 2]。在印度、缅甸、越南、斯里兰
卡、菲律宾等地亦有分布。由于苞子草植株高大、生
收稿日期: 2010-09-09;修回日期: 2011- 06-01
基金项目:国家牧草产业技术体系项目( CARS-35) ;国家公益性农业行业专项( nyhyzx07-022)资助
作者简介:梁绪振( 1983- ) ,男,山东夏津人,硕士,研究方向为草种质资源评价与育种利用, E-mail: sddzlxz1983@ sina. com . cn; * 通信作
者 Author for correspondence, E-m ail: b aiturf@ yahoo. com. cn
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地
学
报 第 19卷
物量大、株型和花序美观、根系发达等特点, 可作为
能源草和观赏草以及水土保持的理想材料。目前对
苞子草的研究还未见报道, 对菅属的研究也相对较
少,仅见于形态学、生理学以及生态学等方面的研
究[ 3~ 6]。
相关序列扩增多态性( Sequence-related ampl-i
f iedpolymorphism , SRAP) [ 7] ,是由 Li和 Q uiros [ 8]
在 2001年创建的一种 DNA 分子标记技术。该技
术是通过独特的引物设计对开放阅读框( ORFs)进
行扩增。因不同个体、物种的内含子、启动子及间隔
区长度不同而产生多态性。因其具有多态性高、重
复性好、高共显性、便于克隆测序目标片段、在基因
组中分布均匀、引物通用性强等优点已广泛用于遗
传图谱构建[ 8, 9] 、比较基因组学 [ 10]、遗传多样性分
析[ 11, 12]、基因定位 [ 8]、杂种优势的预测[ 12] 等诸多研
究领域。因为苞子草在四川省内分布较多,尤以各
河流的边坡较为集中[ 2] ,因此对收集自四川岷江、青
衣江和沱江流域的 29份野生苞子草的 SRAP 变异
水平进行了研究, 旨在了解该地区苞子草种质在分
子水平上的遗传多样性。对该地区苞子草资源开发
利用以及遗传育种提供一定的科学依据。
1
材料和方法
1. 1
供试材料
供试材料为采集自四川岷江、青衣江和沱江流域
的野生苞子草种质资源,采样地分布情况见表 1。为了
便于快速繁殖,以采集营养体为主。野外采集新鲜幼
嫩叶片用变色硅胶快速脱水干燥,带回实验室分析。
表 1
供试苞子草材料名称及来源
Table 1
Names and sources of T hemed a caud ata ( Nees) A. Camus used in this study
序号
No.
材料编号
Code
采样地点
Origin
海拔
Altitude/ m
纬度
Latitude
经度
Longitude
生境
Habitat
1 SAG0801 成都,双流 Shuan gliu county, Chengtu 531 30
24. 005
103
54. 004
路边灌丛 Shrub of roadside
2 SAG0802 成都,双流 Shuan gliu county, Chengtu 550 30
24. 046
103
53. 794
路边灌丛 Shrub of roadside
3 SAG0803 成都,双流 Shuan gliu county, Chengtu 533 30
24. 132
103
53. 643
路边灌丛 Shrub of roadside
4 SAG0804 成都,双流 Shuan gliu county, Chengtu 500 30
24. 133
103
54. 453
路边灌丛 Shrub of roadside
5 SAG0805 成都,双流 Shuan gliu county, Chengtu 522 30
24. 504
103
53. 544
路边灌丛 Shrub of roadside
6 SAG0806 成都,双流 Shuan gliu county, Chengtu 567 30
23. 837
103
53. 506
路边灌丛 Shrub of roadside
7 SAG0807 乐山 Leshan S tadt 396 29
38. 778
103
40. 726
高速路边 roadside of h ighw ay
8 SAG0808 乐山 Leshan S tadt 362 29
35. 760
103
46. 150
山坡灌丛 Shrub of hil lside
9 SAG0809 乐山 Leshan S tadt 355 29
32. 696
103
46. 618
山坡灌丛 Shrub of hil lside
10 SAG0810 成都,龙泉 Longquan, Chen gtu 672 30
33. 170
104
17. 914
山坡灌丛 Shrub of hil lside
11 SAG0811 成都,龙泉 Longquan, Chen gtu 722 30
32. 926
104
18. 349
山坡灌丛 Shrub of hil lside
12 SAG0812 成都,龙泉 Longquan, Chen gtu 703 30
32. 371
104
19. 572
山坡灌丛 Shrub of hil lside
13 SAG0813 成都,龙泉 Longquan, Chen gtu 692 30
33. 211
104
17. 559
山坡灌丛 Shrub of hil lside
14 SAG0814 眉山,洪雅 H ongya coun ty, Meishan Stadt 524 29
53. 566
103
22. 245
山坡灌丛 Shrub of hil lside
15 SAG0815 眉山,洪雅 H ongya coun ty, Meishan Stadt 428 30
04. 190
103
45. 169
山坡荒地 w asteland of hil lside
16 SAG0816 眉山,洪雅 H ongya coun ty, Meishan Stadt 427 30
04. 210
103
45. 246
山坡荒地 w asteland of hil lside
17 SAG0817 成都,新津 Xinjin county, Ch engtu 481 30
23. 050
103
53. 113
高速路边 roadside of h ighw ay
18 SAG0818 成都,新津 Xinjin county, Ch engtu 430 30
23. 354
103
52. 931
高速路边 roadside of h ighw ay
19 SAG0819 成都,新津 Xinjin county, Ch engtu 531 30
23. 847
103
48. 327
山坡灌丛 Shrub of hil lside
20 SAG0820 成都,新津 Xinjin county, Ch engtu 530 30
23. 874
103
48. 326
山坡灌丛 Shrub of hil lside
21 SAG0821 成都,新津 Xinjin county, Ch engtu 532 30
23. 920
103
48. 333
山坡灌丛 Shrub of hil lside
22 SAG0822 成都,新津 Xinjin county, Ch engtu 534 30
23. 874
103
48. 327
山坡灌丛 Shrub of hil lside
23 SAG0823 成都,新津 Xinjin county, Ch engtu 533 30
23. 915
103
48. 306
山坡荒地 w asteland of hil lside
24 SAG0824 成都,新津 Xinjin county, Ch engtu 490 30
23. 874
103
48. 009
山坡灌丛 Shrub of hil lside
25 SAG0825 成都,新津 Xinjin county, Ch engtu 535 30
23. 354
103
51. 319
山坡荒地 w asteland of hil lside
26 SAG0826 成都,新津 Xinjin county, Ch engtu 533 30
23. 050
103
48. 328
山坡灌丛 Shrub of hil lside
27 SAG0827 遂宁,大英 Daying county, S uining Stadt 356 30
37. 304
105
10. 610
路边山坡 h illside of roadsid e
28 SAG0828 遂宁,大英 Daying county, S uining Stadt 354 30
36. 456
105
11. 004
路边山坡 h illside of roadsid e
29 SAG0829 遂宁,大英 Daying county, S uining Stadt 355 30
38. 734
105
09. 902
路边山坡 h illside of roadsid e
1. 2
基因组 DNA的提取
将采集来的用硅胶干燥的幼嫩叶片, 用液氮研
磨成粉, 参照 Doyle[ 13] 描述的 CTAB 法使用植物基
因组提取试剂盒(天根, 北京)进行基因组 DNA 提
788
第 5期 梁绪振等: 野生苞子草种质资源遗传多样性的 SRAP 研究
取。对比已知浓度的标准
DNA 与样本 DNA 在
0. 8% ( W/ V ) 琼脂糖凝胶上的电泳图谱, 利用
Quant ity One 软件( Bio-Rad, USA) 计算出苞子草
各个种质的 DNA 浓度。将所有样本的基因组
DNA 用 0. 1
TE 缓冲液( 1 mmo l
L- 1 T ris-HCl,
0. 1 mmol
L- 1 EDTA , pH8. 0)稀释至 10 ng

L- 1 ,
- 80
冰箱内保存备用。
1. 3
SRAP-PCR反应
PCR扩增参考 Li等[ 8]的方法,略有改动。扩增反
应体系为 20
L,包括模板DNA 4
L( 10 ng

L- 1 ) ,
混合液 React ion M ix 10
L (含 dNT P, T ris-HCl,
KCl, M gCl2 ) , T aq DNA 聚合酶 0. 4
L ( 2. 5
U

L- 1 ) ,上下游引物均为 1
L( 10
mo l
L - 1 ) ,
灭菌水补足至 20
L。PCR 扩增反应在 T hermo
Hybaid PCR仪上进行, 采用复性变温法。PCR 反
应程序如下: 94
预变性 5 m in; 94
变性 1 min,
35
退火 1 min, 72
延伸 1 m in,共 5个循环; 之后
35个循环: 94
变性 1 m in, 50
退火1 min, 72
延
伸 1 min,最后 72
延伸 10 min; 4
保存。
1. 4
电泳检测
PCR扩增产物在 1. 5%琼脂糖凝胶(含 EB)电
泳分离,缓冲体系为 0. 5
T BE,电压120 V, 时间约
3 h。用 BIO-RAD公司的 Gel Docl000型凝胶成像
系统观察并照相记录。
1. 5
数据统计及分析
对获得的清晰 DNA 条带进行统计,在相同的
迁移位置,有带记为
1
, 无带记为
0
, 依此构成遗
传相似矩阵。
采用 Shannon-Weaver 指数 H o 和 Nei氏基因
多样性指数来估计各种质及其生态地理类群间的遗
传多样性[ 14] , H o= -
p i lnp i , 式中, p i 指某群体内
表型
i
(第
i
条谱带)的频率; H o 可以在 2个水平
上进行计算,即类群内平均多样性( H s )和总的多样
性( H t )。H s =
H o / n, 是指 n个不同类群的平均
多样性; H t = -
p lnp , 是指把所有供试群体作为
一个整体时计算出的多样性[ 15]。各地理类群内的
遗传变异比例用 H within = H s / H t 表示, 类群间的遗
传变异比例即类群间的遗传分化用 H between= ( H t -
H s ) / H t 表示[ 16]。Nei氏基因多样性指数 H e 的计
算公式为H e= 1-
p 2i [ 17]。以上统计分析在假设
等位基因频率符合哈迪- 温伯格平衡时, 用 POP-
GENE [ 18] 软件完成。
对各种质材料间的聚类分析 [ 19] 是利用 NT-
SYS-pc 2. 1软件按基于 Ne-i Li遗传相似系数( GS)
的不加权成对群算术平均法 U PGMA ( U nw eighted
pair group method arithmetic aver ages)进行。而各
地理类群的聚类分析则是先用 POPGENE 软件计
算出各材料间的 Nei氏无偏估计的遗传一致度和遗
传距离, 再用 NT SYS-pc绘制出 UPGMA聚类图。
2
结果与分析
2. 1
供试材料 SRAP扩增产物的多态性
20对引物组合对 29份苞子草资源材料共扩增
产生了 158条可统计的条带,其中多态性的条带 98
条, 占 62. 03% (见表 2)。每对引物可扩增出 1~ 11
条多态性带, 平均 4. 9条。SRAP 引物组合所扩增
的野生苞子草 DNA图片较为清晰, 扩增的 DNA 片
段大约集中在250~ 100 bp呈现一定多态性(图 1)。
2. 2
供试材料的 SRAP遗传相似系数分析
对扩增结果采用 Ne-i Li相似系数( GS )的计算方
法,得到供试材料相似性矩阵。苞子草种质材料中各
材料的 GS值变化范围为 0. 6899~ 0. 9430,平均值为
0
8755,其中来自沱江流域大英县的 SAG0827 和
SAG08282的遗传相似性最高, GS 值为 0. 9430, 亲缘
关系最近; 其次是来自大英县的 SAG0828 和
SAG0829, 来自青衣江流域洪雅的 SAG0815 和
SAG0816,以及来自新津的 SAG0822和 SAG0823,这
3组的GS 值都为 0. 9367;来自龙泉的 SAG0812和新
津 SAG0819的遗传相似性最低, GS 值为 0. 6899,亲
缘关系最远, 其次是来自龙泉的 SAG0813和新津
SAG0819, GS值为 0. 6962。通过对 29 份供试材料
GS频率分布比较可以看出, GS 值在 0. 75~ 0. 90范
围的分布较多,共占 91. 51% ,说明大部分供试材料的
遗传基础较窄,相对遗传距离较小,可能和采集地点
间距离较近、生态类型较为相似有关。
2. 3
供试材料基于 Ne-i Li(Dice)遗传相似系数的
聚类分析
基于 29 份材料的 SRAP 遗传相似系数, 利用
UMPGA 法对其进行聚类分析(图 2)。在相似系数
为 0. 78时基本能将所有供试材料大致聚为 2个大
类, 来自新津的 SAG0818, SAG0819, SAG0820,
SAG 0825和来自洪雅的SA G0814聚为第
大类;
789
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报 第 19卷
表 2
用于苞子草 SRAP 分析的引物序列极其扩增位点
Table 2
P rimer sequences used in SRAP analyses of T . caudata and their amplification results
引物组合
Prim er combin at ion
扩增总数
Total b and s
多态条带
Polymorp hic ban ds
多态性比率
The percentage of polymorphic b ands / %
me1+ em1 4 1 25. 00
me1+ em7 5 2 40. 00
me1+ em8 11 6 54. 55
me2+ em8 8 4 50. 00
me3+ em4 8 5 62. 50
me3+ em5 13 11 84. 62
me3+ em6 7 4 57. 14
me3+ em9 8 5 62. 50
me4+ em3 6 4 66. 67
me4+ em5 8 7 87. 50
me4+ em6 7 4 57. 14
me5+ em9 9 6 66. 67
me6+ em2 9 5 55. 56
me6+ em7 8 6 75. 00
me6+ em8 6 4 66. 67
me7+ em7 7 4 57. 14
me7+ em9 9 3 33. 33
me8+ em8 9 6 66. 67
me8+ em9 7 7 100. 00
me9+ em7 9 4 44. 44
mean 7. 9 4. 9 60. 66
T otal 158 98 62. 03
图 1
SRAP 引物 me1+ em8对 29 份供试苞子草的 PCR 扩增电泳图
F ig . 1
PCR amplification patterns by SRAP primer me1+ em8 in 29 accessions of T hemed a caudata ( Nees) A. Camus DNA
来自乐山、双流、龙泉、大英的全部材料,来自洪雅的
SA G0815和 SAG0816, 以及来自新津的 SAG0821,
SA G0822, SAG0823, SAG0824, SAG0826为第
大
类;而来自新津的 SAG0817与前 2大类遗传差异较
大,单独聚为一支。在第 1个大类
中,在相似系数
为0. 81时,来自新津的 SAG0821, SAG0822, SAG0823,
SA G0824聚为 A 亚类; 第
大类中的其他材料除
来自新津的 SA G0826聚为 B 亚类; 而来自新津的
SA G0826又与 2个亚类的遗传差异相对较大, 单独
聚为一支。在 B亚类中, 相似系数在 0. 83 时, 供试
材料又可以聚为 3个子类, 龙泉的所有材料与双流
的所有材料聚为子类
;乐山的所有材料与大英县
的所有材料聚为子类
; 亚类
中洪雅的 2份材料
聚为子类
。
聚类图揭示了苞子草种质与其地理分布间有一
定相关性,但也有例外, 新津的 10 份供试材料聚在
了 2个大类中,而其 SAG0817和 SAG0826在大类
以及亚类中都没有和其他材料聚为一类,来自洪雅
的 SAG0814却与洪雅的其他 2份材料分开聚在了
第
大类中。
790
第 5期 梁绪振等: 野生苞子草种质资源遗传多样性的 SRAP 研究
图 2
基于 SRAP数据的 29 份苞子草材料聚类分析图
Fig . 2
Cluster dendro gr am of 29 T . caudata accessions based on SRAP marker s
2. 4
供试材料各生态地理类群的遗传多样性指数
参照采集地的不同生态地理环境,可以将 29份
苞子草分为 6个生态地理类群,即双流类群、乐山类
群、龙泉类群、新津类群、洪雅类群和大英类群(表
3)。大英类群具有最低的多样性, 多态位点百分率
PPB= 12. 03% , Shannon指数 H o = 0. 0677和 Nei
氏基因多样性指数 H e= 0. 0456。新津类群则表现
出最高的多样性 ( PPB= 49. 37% , H o = 0. 2857,
H e= 0. 1960) , 双流类群、洪雅类群、乐山类群和龙
泉类群的多样性居中。虽然 H o 和H e 的数值不同,
其所揭示的不同类群遗传多样性的变化趋势基本是
一致的,即新津类群> 双流类群> 龙泉类群> 洪雅
类群> 乐山类群> 大英类群。
对各生态地理类群而言, 由表 3可知,将所有供
试材料看成一个整体时, 根据 Shannon 指数计算总
的遗传多样性 H t= 0. 3002, 而类群水平上的遗传多
样性 H s= 0. 1524。类群内和类群间的遗传多样性
分别是 H within= 0. 5077和 H be tw een = 0. 4923。这说明
了类群内的遗传变异占总变异的 50
77% , 而类群
间的遗传变异占总变异的 49. 23%。
表 3
苞子草各生态地理类群的遗传多样性指数
Table 3
Genetic div ersity of fiv e geogr aphical gr oups o f T . caud ata
类群 Groups 多态条带数 N PB 多态位点百分率 PPB/ % H e H o
成都,双流 Shuangliu coun ty, Ch engtu 50 31. 65 0. 1160 0. 1722
乐山 Leshan Stadt 30 18. 99 0. 0784 0. 1138
成都,龙泉L on gqu an, Chengtu 41 25. 95 0. 0996 0. 1471
眉山,洪雅H ongya county, M eish an Stadt 35 22. 15 0. 0866 0. 1276
成都,新津Xinjin cou nty,C hengtu 78 49. 37 0. 1960 0. 2857
遂宁,大英Daying cou nty, Suining Stadt 19 12. 03 0. 0456 0. 0677
平均 Mean 42. 17 26. 69 0. 1037 0. 1524
物种 Species 0. 1968 0. 3002


注: H e:各类群 Nei氏多样性指数; H o :基于 SRAP 条带频率计算各个类群的 Shannon表型多样性
Note: H e : Nei
s genet ic diversity; H o : Degree of phen otypic diversity in the g rou p based on Sh ann on-Weaver index
2. 5
供试材料各生态地理类群的遗传多样性指数
为了解各个生态地理类群间的关系, 利用
POPGENE软件计算出各类群间的 Nei氏遗传一致
度和遗传距离的无偏估计(表 4) , 然后用 N TSYS-
pc软件进行 U PGMA 聚类(图 3)。6个类群间的遗
传一致度较高, 均大于 0. 8821, 说明 6 个类群间的
亲缘关系较近。其中遗传一致度最大的是双流类群
和新津类群,达到 0. 9626。在 GS= 0. 91的水平上,
791
草
地
学
报 第 19卷
6个生态地理类群可以分为 3大类:双流类群、新津
类群和龙泉类群聚为第
类;第
类则由大英类群
单独构成;乐山类群和洪雅类群组成第
类。聚类
结果与各类群所处的生态地理环境基本相符: 双流
类群,新津类群和龙泉类群均采自成都郊县, 地理位
置较为接近, 气候环境条件较为相似, 并且双流类群
和新津类群同处于岷江流域的支流金马河所以更为
接近;大英类群处于四川盆地的腹地, 单独聚为一
类; 乐山类群和洪雅类群处于四川盆地的西南边缘,
盆地向山地过渡的地带,所以两者聚为一类。
表 4
各类群间的 Nei氏遗传一致度和遗传距离的无偏估计
T able 4
Nei
s unbiased measur es o f genetic ident ity and genetic dist ance bet ween six eco-geog raphical g roups
类群
Groups
成都,双流
Shuangliu cou nty,
Chengtu
乐山
L esh an
Stadt
成都,龙泉
Longquan ,
Ch engtu
眉山,洪雅
H ongya coun ty,
Meishan S tadt
成都,新津
Xin jin county,
C hengtu
遂宁,大英
Daying coun ty,
Su ining Stad
成都,双流
Shuangliu cou nty, Chen gtu
- 0. 9335 0. 9184 0. 8964 0. 9626 0. 9194
乐山
Leshan Stadt
0. 0688 - 0. 9110 0. 9327 0. 9248 0. 9207
成都,龙泉
Longquan , Ch engtu
0. 0851 0. 0933 - 0. 8821 0. 9104 0. 9069
眉山,洪雅
H ongya county, Meishan S tadt
0. 1094 0. 0697 0. 1255 - 0. 8849 0. 8829
成都,新津
Xin jin county, Chengtu
0. 0381 0. 0782 0. 0939 0. 1223 - 0. 9104
遂宁,大英
Daying county, Suining S tad
0. 0840 0. 0823 0. 0977 0. 1245 0. 1038 -


注: Nei氏遗传一致度(对角线上)和遗传距离(对角线下)
Note: Nei
s genet ic ident ity (above diagonal ) and genet ic distance ( below diagon al)
图 3
6 个苞子草生态地理类群基于 Nei氏
遗传一致度的聚类图
F ig. 3
Dendrog ram o f five eco-geog raphical g roups based
on Nei
s unbiased measur es o f genetic ident ity
3
讨论
3. 1
野生苞子草种质的 SRA P 遗传多样性分析
通过 SRAP 标记对 29份野生苞子草进行 PCR
扩增,结果表明, 20对引物可在 29份野生苞子草基
因组 DNA的 158个位点扩增出条带, 多态性条带
比例为 62. 03%, 在分子水平上证明了四川省岷江、
青衣江以及沱江流域分布的野生苞子草之间有一定
的遗传多样性。较狗牙根( Cy nodon dacty lon ( L . )
Pers. )种质的 PPB= 79
8% [ 14]、鸭茅种质 PPB=
82. 08%
[ 20]
, 野牛草( Buchloe dacty loides L. )种质
PPB= 95%
[ 21]等多态性条带比例较低,主要原因可
能与种质的采集范围有关, 分布范围广泛的种质具
有更高的遗传多样性[ 22] , 本试验是 29 分材料中只
有 SAG0807 ~ SAG0809 采自乐山、SAG0827 ~
SAG0829采自遂宁大英, 其他 23 份材料都是采自
成都市郊县。
3. 2
苞子草的聚类分析
从供试材料间的聚类结果可以看出,生态地理
环境差异显著的材料能聚为一类, 如双流和龙泉的
聚为一类,洪雅的聚为一类。但是并非完全如此,新
津的 10 份供试材料聚在了 2 个大类中, 而材料
SAG0817和材料 SAG0826在大类以及亚类中都没有
和其他材料聚为一类,来自洪雅的 SAG0814却与洪
雅的其他2份材料分开聚在了第一大类
中。这种聚
类不完全符合地域性分布规律的原因可能有很多,而
新津材料两边的材料 SAG0817, SAG0826 没有和新
津的 2大类聚为一类;洪雅的材料 SAG0814聚在了
第一大类
中的原因可能是基因突变, 物种在进化过
程中,有个别的基因发生了变异, 且突变体能较好地
792
第 5期 梁绪振等: 野生苞子草种质资源遗传多样性的 SRAP 研究
适应当地的环境, 这一基因就得以保留且传给后代;
而新津材料聚成 2大类的原因可能是因为材料的生
长环境,本试验中新津的材料基本都是采自新津老君
山,而老君山是人们旅游度假的地方,在此处受人为
干扰较为严重;而乐山和大英材料聚为一类的原因可
能是远离成都市,不受人类的干扰。
3. 3
苞子草的遗传多样性
就 Nei
s遗传多样性来看, 将供试种质看成一
个大的群体, 苞子草在物种水平的 H e 为 0. 1968。
根据 Nybom和 Bart ish [ 23]的研究结果,单子叶植物
Nei
s 遗传多样性的平均值为 0. 190, 可见老芒麦
( Elymus sibi ri cus L. )总的 Nei
s遗传多样性略高
于平均值,这个结果表明,老芒麦在物种水平的遗传
多样性与 Nybom 和 Bart ish 的研究结果吻合, 也与
Shannon 信息多样性指数( H o= 0. 3002)表明的结
果是一致的。
就各地理类群而言, 6个地理类群的遗传相似
系数变化范围在 0. 8821 ~ 0. 9626, 平均值为
0
9125,遗传相似性较高,表明各地理类群间具有较
近的遗传关系。老芒麦地理类群内的遗传变异
( 50
77% )高于地理类群间( 49. 23%)。一般来说,
相对于异花授粉和常异花授粉植物而言, 自花授粉
植物具有较高的群体间遗传变异和较低的群体内遗
传变异[ 24, 25]。但是由于本试验采用的是混合单株
提取 DNA, 可能会掩盖种质内的遗传变异, 从而降
低决定种质间遗传关系的多态性条带数目; 加之本
次研究的采样范围有限, 集中在一个相对狭窄的空
间内,各地理类群间存在一定的基因流,这 2个因素
可能会在一定程度上降低种质间的遗传差异, 导致
几个类群较高平均 GS 值的出现。根据 Nei氏基因
多样性指数和 Shannon 指数计算结果, 新津类群
( H e= 0. 1960, H o= 0. 2897)遗传多样性水平最高,
双流类群( H e= 0. 1160, H o= 0. 1722)次之,大英类
群( H e= 0. 0456, H o= 0. 0677)最低。这可能与各
类群的样本数量和类群内种质的采集范围有关, 有
研究表明遗传多样性水平和群体样本数量间存在明
显的相关性[ 25~ 27, 28] ,且分布范围广泛的物种具有更
高的遗传多样性 [ 29]。可能正是由于乐山类群, 洪雅
类群和大英类群太小的群体样本数量( 3 份种质) ,
才导致了其在本研究中表现出较低的多样性, 而新
津类群( 10份种质)和双流类群( 6份种质)样本数较
多,且其种质来源较广泛,在本次研究中表现出较高
的遗传多样性。因此今后在进一步开展苞子草遗传
多样性研究工作中, 在采集种质时应充分重视样本
数量和采集地范围,避免因材料数量太少、来源过于
集中对研究结果造成影响。此外, 苞子草类群的遗
传变异主要发生在群体内( 50. 77%) , 因此,为今后
更有效地保护和利用苞子草资源遗传多样性, 在采
集野生种质时要充分考虑地理生态类群的遗传分
化, 即在多样性丰富的地区大规模采集为宜。
3. 4
野生苞子草遗传多样性开发利用
苞子草在我国自然分布较广,其生物产量高,其
同属植物菅( T. vi l losa )整株植物平均的干重热值
为 17. 39 KJ
g- 1 , 相当于同等重量煤炭的 60% ( 1
kg 标准煤的热值平均为 29. 3 M J) , 利用育种手段
培育能源草新品种,如本试验通过对 29份野生苞子
草种质资源 SRAP 标记的 Nei遗传距离聚类分析
的结果表明, 将 29份种质资源分为 2大类,在今后
的育种工作中,原则亲缘关系较远的种质作为亲本
以增加遗传变异, 尤其是以来自龙泉的 SAG0812
和新津 SAG0819 的遗传相似性最低, GS 值为
0
6899, 亲缘关系最远,结合田间试验形态学指标的
观测,以最大限度改良性状, 而获得产量高、燃烧性
能好、适应性强的品种,筛选出适合我国非农边际土
地的品种。
参考文献
[ 1]
耿以礼. 中国主要植物图说[ M ] . 北京:科学出版社, 1965: 845
[ 2]
四川植物志编辑委员会. 四川植物志 [ M ] . 第 12卷.成都: 四
川民族出版社, 1998: 431-432
[ 3]
朱志诚, 贾东林. 陕北黄土高原黄背草群落生物量初步研究
[ J] . 生态学报, 1991, 11( 2) : 117-124
[ 4]
岳喜成, 郑观玉,刘耀曾,等.野生黄背草人工繁殖及开发利用
实验研究[ J] . 中国水土保持, 1994, 14( 12) : 29- 30
[ 5]
杨帆, 张万军. 太行山低山区不同植被群落蒸发蒸腾研究[ J] .
中国生态农业学报, 2008, 16( 4) : 30-34
[ 6]
赵金辉, 王奎玲, 刘庆华,等. 黄背草种子萌发特性研究 [ J] .
西北农业学报, 2009, 18( 1) : 245-248
[ 7]
Fer riol M , Pico B, Nuez F. Genet ic diver sity of s om e acces-
sions of Cucur bi ta max ima from Spain u sing RAPD and SRAP
markers[ J] . Genetic Resou rces and Crop E volu tion, 2003, 50
( 3) : 227-238
[ 8]
Li G, Quiros C F. S equence-r elated ampl ified polym or phism
( SRAP) , A new m ark er sy stem b ased on a sim ple PCR reac-
tion : it s appl icat ion to mapping and gen e tagging in Brassica
[ J] . Th eoretical & Appl ied Genetics, 2001, 103: 455- 461
[ 9]
林忠旭,张献龙,聂以春,等. 棉花 SRAP遗传连锁图构建[ J] .
科学通报, 2003, 48( 15) : 1676-1679
[ 10] Li G, Gao M, Yan g B, et al . Gene for gene alignment betw een
the Brassie and Arabidop sis genomes by direct t rans criptome
793
草
地
学
报 第 19卷
mapping [ J] . T heor et ical and Appl ied Gen et ics, 2003, 107
( 1) : 168-180
[ 11] Ferriol M , Pico B, Nuez F. Genet ic diversity of a germ plasm
collect ion of Cu curbita pepo u sing SRAP and AFLP markers
[ J] . Theoret ical & Applied Genet ics, 2003, 107( 2) : 271-282
[ 12] Riaz A, Li G, Qu resh Z, et a l . Gen et ic diversity of oil seed
Bras sica napus inbred lin es based on sequen ce related am plifi ed
polymorphism and it s relat ion to hybrid performance [ J ] .
Plant Breeding, 2001, 120( 5) : 411-415
[ 13] Doyle J J. DNA protocols for plants-CT AB total DNA isolat ion
[ C] / / H ew it t GM, John ston A, ed. Molecular techn iqu es in
taxonomy. Sprin ger- erlag, ber lin, Germany, 1991: 283-293
[ 14] 易杨杰,张新全,黄琳凯, 等. 野生狗牙根种质遗传多样性的
SRAP 研究[ J] . 遗传, 2008, 30( 1) : 94-100
[ 15] Wachira F N, Waugh R, Hack et t C A, et al . Detect ion of ge-
n et ic divers ity in tea ( Camel lia sinen si s ) usin g RAPD Markers
[ J] . Genome, 1995, 38( 1) : 201- 210
[ 16] Persson K, Diaz O, Von Bothmer R. E xtent and patterns of
RAPD variat ion in land races an d cult ivars of rye ( S ecale cer e-
ale L. ) f rom Northern Eur op e[ J] . Hereditas, 2001, 134( 5) :
237-243
[ 17] Yeh F C, Boyle T J B. Popgene version 1. 31. M icrosoft w in-
dow- based f reeware for popu lat ion analysis [ D] . U niver sity of
Alberta and Cent re for Internat ional Forest ry Research, Edm-
onton, AB, 1999
[ 18] Rohlf F J. NT SYS- pc numerical taxonomy and mult ivariate a-
n alys is system, version 2. 1 [ M ] . U ser Guide. Ex eter S of t-
w are. Setauk et , New York , 2000
[ 19] N ei M , Li W H . Mathemat ical m odel for studyin g genet ic var-
iat ion in terms of r est riction endonu cleas es [ J ] . Proceeding of
th e Nat ional Academy Sciences, 1979, 76: 5269-5273
[ 20] 曾兵. 鸭茅种质资源遗传多样性的分子标记及优异种质评价
[ D] . 雅安:四川农业大学, 2007
[ 21] Budak H , S hearman R C, Parmaksiz I, e t al . Comparative a-
n alys is of seeded and vegetative b iotype b uffalograsses b as ed
on ph ylogenet ic relat ionship us ing IS SRS , S SRS , RAPDS and
SRAPS[ J ] . T heoret ical and Applied Gen et ics, 2004, 109( 2) :
208-288
[ 22] Hamrick J L, Godt M J W . Alloz yme diversity in plant species
[ C] / / Brow n A H D, Clegg M T, Kahler A L, et al . Plan t
populat ion genet ics, breeding and genet ic resou rces . Su nder-
land M A: Sinau er Associates Press, 1989: 43-63
[ 23] Nybom H, Bart is h I V. Effect s of lif e his tory t rait s and sam-
pling st rategies on gen et ic diversity es timates obtained w ith
RAPD m ark ers in plants[ J] . Perspect ives in Plant Ecology E-
volut ion and Systematics, 2000, 15( 3) : 93-114
[ 24] H amrick J L, Godt M J W . Conservat ion gen et ics of endemic
plant species [ C] / / Avise J C, H amrick J L, ed. Conservat ion
gen et ics , cas e histor ies f rom n ature. New York: Chapman and
H al l, 1996: 281-304
[ 25] D
az O, Sun G L, Salomon B, et al . L evels and dist rib ut ion of
allozyme and RAPD variation in populat ions of E lymus f ibro-
si s ( Sch renk ) Tzvel. ( Poaceae) [ J ] . Genetic Resources and
Crop Evolut ion, 2000, 47: 11-24
[ 26] Godt M J W, Johnson B R, H amrick J L. Genet ic divers ity
and populat ion size in four rare s ou th ern Appalach ian plan t
species[ J] . Conservat ion Biology, 1996, 10(2) : 796-805
[ 27] Sun M. Effect s of populat ion s ize, mat ing s ystem, and evolu-
t ionary origin on g enetic divers ity in S pi ran the s sinensi s an d S.
hongkong ensis[ J ] . Conservat ion Biology, 1996, 10( 2) : 785-795
[ 28] Gaudett M , Salomon B, S un G L. Molecular variat ion and
populat ion st ructu re in Elymus t rach ycaulus and comparison
w ith i ts m or phologically similar E. alask anu s [ J ] . Plan t Sys-
temat ics and E volu tion , 2005, 250( 1) : 81-91
[ 29] H am rick J L, Godt M J W. Al lozyme diver sity in plant species
[ C] / / Brow n A H D, Clegg M T, Kahler A L, et al . Plan t
populat ion genet ics, breeding and genet ic resou rces . Su nder-
land M A: Sinau er Associates Press, 1989: 43-63
[ 30] 彭辅松. 植物燃值与发展速生、丰产薪炭林的关系[ J] . 武汉植
物研究, 1990, 8( 5) : 194-198
[ 31] 宁祖林, 陈慧娟, 王珠娜,等. 几种高大禾草热值和灰分动态
变化研究[ J] . 草业学报, 2010, 19( 2) : 241-247
[ 32] 林益明, 王湛昌, 柯莉娜,等. 四种灌木状与四种乔木状棕榈
植物热值的月变化[ J] . 生态学报, 2003, 23( 6) : 1117- 1124
[ 33] 程序. 能源牧草堪当未来生物能源之大任 [ J ] . 草业学报,
2008, 17( 3) : 1-5
[ 34] 刘吉利, 朱万斌, 谢光辉,等. 能源植物柳枝稷研究进展[ J ] .
草业学报, 2009, 18( 3) : 232-240
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