全 文 ：第 16 卷 第 6 期
Vol. 16 No . 6
草 地 学 报
ACTA AGRESTIA SINICA
2008 年 11 月
Nov. 2008
结缕草属植物种间关系和遗传
多样性的 SSR标记分析
郭海林1, 2 , 刘建秀2* , 周志芳2, 宣继萍2
( 1. 南京农业大学园艺学院, 南京 210095; 2. 江苏省中国科学院植物研究所(南京中山植物园) , 南京 210014)
摘要: 利用 SSR 分子标记技术对结缕草属( Zoy s ia Willd. ) 5 种、1 变种共 96 份种质材料进行遗传多样性分析, 结果
表明: ( 1)结缕草属种质间存在丰富的遗传多样性, 29 对 SSR引物共扩增出 282 条清晰谱带, 其中多态性条带 272
条,多态性比率( PPB)为 96. 45% , Nei s 基因多样性指数( H )为 0. 2203, Shannon信息指数( I )为0. 3504。( 2)应用
Nei Li相似系数法估算了 96份材料间的遗传相似系数( GS) , 范围在 0. 5922~ 0. 9362, 平均为 0. 7811, 在不同种
之间,结缕草( Z. j ap onica Steud. )与中华结缕草( Z. sinica H ance. )、沟叶结缕草( Z. matrella ( L . ) Merr . )与细叶结
缕草(Z. tenuif loi a Willd. ex T rin. )中的遗传相似系数较高, 大穗结缕草(Z. macros tachya Franch. ) Z010、长花结缕
草( Z. s inica v ar . nip p onica) Z122 与其它结缕草的遗传相似系数均相对较低。结缕草、中华结缕草和沟叶结缕草的
种内遗传变异较大, GS 分别为 0. 5922~ 0. 9362, 0. 6879~ 0. 9078 和 0. 6738~ 0. 8582。( 3)通过分子系统聚类法,
将 96 份种源分为 6 个大类群, 其中第一大类主要包括结缕草、中华结缕草和少量沟叶结缕草, 占所有材料的
90. 6%。沟叶结缕草和细叶结缕草聚成一小类,大穗结缕草 Z010、长花结缕草 Z122、沟叶结缕草( Z. matrella) Z095
和结缕草(Z. j aponica)Z115 聚为一类。从亚群来看, 基本上结缕草与中华结缕草交叉相聚, 沟叶结缕草与细叶结
缕草交叉相聚,沟叶结缕草与结缕草、中华结缕草也有交叉聚类现象。本研究明确了结缕草属植物不同种质间亲
缘关系及遗传多样性、部分种质的种类归属, 还为其进一步研究与利用提供了分子水平的依据。
关键词: 结缕草属; 种质资源; 种间关系; 遗传多样性; SSR
中图分类号: Q943. 2 文献标识码: A 文章编号: 1007-0435( 2008) 06-0552-07
Interspecific Relationship and Genetic Diversity of
Zoysiagrass Revealed by SSR Markers
GUO Ha-i lin
1 , 2
, LIU Jian-x iu
2*
, ZHOU Zh-i fang
1, 2
, XU AN J-i ping
2
( 1. College of H ort icultur e, Nanjin g Agricultural University, Nanjing, Jiangsu Province 210095, China;
2. In st itute of Botany, Jiangsu Province and C hinese Academ y of S cien ces , Nanjing, J iangsu Province 210014, China)
Abstract: T he genet ic diversity and interspecific relat ionship of 96 germplasms of Zoy sia Willd. belong ing
to 5 species and 1 mutat ion were analyzed using SSR ( Simple Sequence Repeat ) mar kers. The r esults
show ed that : ( 1) To tal 282 bands w ere detected by 29 pair s of SSR primers, and 272 of 282 w ere po lymo r-
phic w ith PPB ( Percentage of Polymor phic Bands) at 96. 45%, the Nei s gene div er sity index ( H ) w as
0. 2203, and the Shannon diversity index ( I ) w as 0. 3504, indicat ing a high level of g enet ic diversity in zoy-
siag rass. ( 2) T he GS ( genet ic similarity ) among 96 Zoy sia germplasms ranged from 0. 5922 to 0. 9362
w ith the aver age of 0. 7811. GS betw een Z. j aponica and Z. sinica and betw een Z. matr el la and Z.
tenuif ol ia were relat iv ely high, both Z. machr ostachya ( Z010) and Z. sinica. var. nip ponica ( Z122) had
a relat ively low er GS than other species. The range o f GS w ithin species of Z. j aponica, Z. sinica, and Z.
matrella were 0. 5922~ 0. 9362, 0. 6879~ 0. 9078, and 0. 6738~ 0. 8582, respectively. ( 3) Genetic distance
and relationship among 96 Zoy sia germplasms were showed clearly in the cluster dendrogram. The 96 Zoy sia
germplasms were classified into 6 major groups by cluster analysis. Group I included Z. Japonica, Z. sinica, and
some accessions of Z. matr el la, accounted for 90. 6% of all germplasms. Some accessions of Z. matr el la
and Z. tenui f olia fo rm one g roup. Z. machr ostachya ( Z010) , Z. sinic var . nip ponica ( Z122) , Z.
收稿日期: 2008-09-18; 修回日期: 2008-10-07
基金项目: 国家自然科学基金项目( 30571307)
作者简介: 郭海林( 1975-) ,女,内蒙古乌盟人,助理研究员,在职博士生,主要从事暖季型草坪草的种质资源研究及育种工作, E-mail: ghl-
nmg@ sina. com; * 通讯作者 Au thor for corresponden ce, E- mail : turfunit@ yahoo. com. cn
第 6期 郭海林等:结缕草属植物种间关系和遗传多样性的 SSR标记分析
matr el la ( Z095) , and Z. sinica ( Z115) form one group by itself, respectively. The cluster results of some second-
ary groups showed that most accessions of Z. j aponica and Z. Sinica were clustered to one g roup, w hereas, Z.
matr el la and Z. tenuif olia were one group, and some accessions of Z. j aponica, Z. Sinica and Z. matrel la were
one group. In this research, the diversity and relat ionship among 96 germplasms were displayed; meanwhile, a
preliminary discussion w as made on the ownership of part accessions. We consider the findings could provide a sc-i
entific basis at the molecular level for future study and applicat ion of zoysiagrass germplasms.
Key words: Zoy sia Willd. ; Germplasm resources; Interspecif ic r elat ionship; Genet ic diversity; Simple Se-
quence Repeat
结缕草属( Zoy sia Willd. )植物是一种优良的
暖季型草坪草, 具有广泛的土壤适应性、较强的抗
性[ 1, 2]和耐粗放管理、省水节肥等优良特征, 现已成
功地应用于公园绿化、高尔夫球场和体育场等各种
草坪的建设中。随着对结缕草属植物的应用, 相应
研究越来越受到重视,研究内容包括资源收集、评价
和新品系选育等 [ 3~ 5]。
一般认为结缕草属植物有 11个种和一些变种
与变型,其中中国有 5个种和 1个变种[ 4] ,种的划分
主要是根据小穗特征与叶片的长度、宽度等形态特
征进行[ 6, 7]。综合系统地研究结缕草属植物不同种
间的系统发育关系和不同种质间的遗传多样性, 有
利于促进结缕草属植物的育种工作和新品系的改
良。前人对结缕草属的形态及同功酶等进行了研
究[ 8~ 17]。形态学研究结果表明, 由于结缕草属植物
兼性的繁殖系统,种间天然杂种普遍存在,该属植物
不同种在形态上存在连续变异, 因此给形态学分类
鉴定和系统学研究带来了许多困难[ 18~ 20] ; 细胞学研
究结果表明,结缕草属植物在染色体数目上存在高
的遗传相似性, 染色体数目均为 2n= 40[ 21, 22]。随着
分子生物学的发展,分子标记技术被应用到结缕草
属植物的遗传多样性及分类研究中 [ 7, 24~ 27] , 结果表
明,通过分子标记方法可以将结缕草( Z. j ap onica
Steud. )、中华结缕草( Z. sinica Hance)、沟叶结缕
草( Z. matr el la ( L . ) M err. )、细叶结缕草 ( Z.
tenuif ol ia Willd. ex T rin. ) 和大穗结缕草 ( Z.
macr ostachya Franch. )等不同种以及杂种加以区
分与鉴别。
SSR( Simple Sequence Repeat )标记技术具有
操作简单、易检测、重复性好和等位基因多样性高等
特点,目前在多种植物的遗传多样性、指纹图谱、纯
度鉴定、资源亲缘关系分析、连锁图谱构建、基因定
位、比较基因组学等研究领域得到广泛应用, 是一种
有效的分子标记 [ 28, 29]。SSR 引物具有属间同源
性[ 30~ 32]。郭海林等从 200多对小麦的 SSR引物中
筛选出 46对在结缕草属植物中扩增出丰富的多态
性条带,并用这些引物进行了杂种真实性鉴定和新
品系指纹图谱的建立[ 33] 。本研究在此基础上,通过
SSR分子标记技术对已拥有的覆盖了国内结缕草
属植物分布范围和应用区域的 5种、1变种共 84份
代表性种质材料, 以及从国外引进的 12份种质材料
进行遗传多样性及亲缘关系研究, 以期明确我国结
缕草属植物种质资源的遗传多样性及亲缘关系, 以
及与引进材料间的亲缘关系,并对现有种质的种名
归属做出进一步鉴定和对部分种的分类地位进行分
析,从而为结缕草属植物种质资源进一步地研究和
利用提供分子水平的依据。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
试验材料为来自中国 12个省份(覆盖国内结缕
草属植物分布和应用区域)的 5 个种、1 变种的 84
份种质材料和从美国、日本引进的 12份种质材料,
其中包括结缕草 65份,中华结缕草 18份,沟叶结缕
草 9份,大穗结缕草 1份、细叶结缕草 1份, 长花结
缕草 1份和 1个杂交种( Z. j aponica Z. matrel la)。
材料种植于江苏省中国科学院植物研究所苗圃
地内,地处南京市紫金山南麓( 3201N, 11848E,海
拔 55 m)。属北亚热带季风温暖湿润气候,年均气温
15. 3 。
1. 2 DNA提取
DNA 提取采用 SDS( Sodium Dodecy l Sulfate,十
二烷基硫酸钠)法[ 37]。
1. 3 SSR分析
SSR分析引物: 采用已筛选好的 29对 Xgwm系
列 SSR引物,由上海博亚生物技术有限公司合成。
引物序列见表 1。
SRAP 反应体系:扩增反应采用 10 L 的反应体
系,其中包括: 50 ng 模板 DNA, 10 PCR 缓冲液,
Mg
2+
2. 5 mmol L- 1 , dNTP 200 mol L- 1 , 左右
引物分别为0. 6 mol L- 1 , Taq DNA聚合酶 0. 5 U。
553
草 地 学 报 第 16卷
表 1 29 对 SSR引物及扩增结果
Table 1 T he 29 SSR primer combinations and the r esults o f amplification
引物组合
PC
全部
条带
T B
多态性
条带
PB
多态位点
百分率( % )
PPB
引物组合
PC
全部
条带
T B
多态性
条带
PB
多态位点
百分率( % )
PPB
引物组合
PC
全部
条带
T B
多态性
条带
PB
多态位点
百分率( % )
PPB
Xgwm408- 5B 14 12 85. 71 Xgwm102- 2D 4 4 100 Xgwm459- 6A 12 12 100
Xgwm47- 2B 12 7 58. 33 Xgwm350- 7A 4 4 100 Xgwm131- 3B 10 10 100
Xgwm111- 7D 16 15 93. 75 Xgwm37- 7D 6 6 100 Xgwm484- 2D 5 5 100
Xgwm133- 6B 14 14 100 Xgwm210- 2D 11 11 100 Xgwm469- 6D 11 11 100
Xgwm126- 5A 15 15 100 Xgwm344- 7B 12 12 100 Xgwm154- 5A 9 9 100
Xgwm183- 3D 12 12 100 Xgwm135- 1A 6 6 100 Xgwm149- 4B 12 12 100
Xgwm46- 7B 12 12 100 Xgwm60- 7A 8 8 100 Xgwm132- 6B 10 10 100
Xgwm52- 3D 5 3 60 Xgwm337- 1D 8 8 100 Xgwm129- 5A 10 10 100
Xgwm249- 2D 5 5 100 Xgwm44- 7D 13 13 100 Xgwm234- 5B 12 12 100
Xgwm120- 2B 3 3 100 Xgwm445- 2D 11 11 100 - - - -
注: PC-引物组合; TB-全部条带; PB-多态性条带; PPB-多态位点百分率。
Note: PC- Primer comb inat ions ; T B-T otal bands; PB-Polymorphic b ands ; PPB-Percentage of polym or phic bands
SSR 反应程序: 94 预变性 3 min; 94 变性
50 s, 退火 30 s, 72 延伸 1 min,循环 35次; 72 延
伸 7 min, 反应产物在 4 下保存。该反应在英国
TECHNE公司的 TC-412型 PCR仪中进行扩增。
扩增产物的检测:扩增反应结束后,在扩增产物
中加入 2 L 6 Loading buf fer 混匀,在 8%的丙烯
酰胺凝胶中上样,并在 1 TBE 的电极缓冲液中电
泳检测(电泳仪为 DYY-8B 型电泳仪,电泳槽为 JY-
SCZ6型电泳槽)。电泳电压为 250 V, 时间 2 h 左
右,电泳结束后,采用快速银染的办法进行染色。
1. 4 数据处理
对供试 96份材料扩增的电泳谱带总数和多态
性带的数目进行统计。根据各多态性引物扩增条带
的有无,按有带记为 1, 无带记为 0, 建立原始数
据矩阵。用 POPGENE 3. 2 软件[ 34] 在假定种群处
于 Hardy Weinber g 平衡状态下, 计算多态带数、
多态位点百分率、N ei s 基因多样性指数 ( H )、
Shannon 信息指数 ( I )、N ei s 遗传距离( D)和遗传
一致度( I) , 并使用 MEGA 3. 1软件生成聚类图。
2 结果与分析
2. 1 基因组 DNA 遗传多态性分析
选用 29对带型清晰, 多态性较好的 SSR 引物
对 96份结缕草属种源材料进行扩增,所扩增条带的
大小一般都在 50~ 500 bp 之间, 29 对引物共扩增
出 282条清晰并可用于多样性分析的谱带, 平均每
对引物扩增出 9. 7条,最多 16条, 最少只有 3条(表
1) ,其中多态性条带 272条, 多态性比率( PPB )为
96. 45%。H 为 0. 2203, I 为0. 3504, 表明这些结缕
草属种质间存在丰富的遗传多样性, 同时也说明
Xgwm 系列 SSR引物在检测结缕草基因组遗传多
态性上具有较显著的检出效率。
2. 2 遗传相似性分析
应用 POPGENE 3. 2软件,通过扩增谱带的 1,
0原始数据矩阵, 对 96份种源进行遗传相似性分
析,供试材料间遗传相似系数( GS )的变异范围为
0. 5922~ 0. 9362, 平均遗传相似系数为 0. 7811, 样
本间平均遗传距离( GD)为 0. 2189。遗传相似系数
的变异范围体现了结缕草属植物丰富的遗传变异,
同时也可以看出结缕草属植物不同种质间的亲缘关
系, 96份种质间既存在遗传相似系数较高, 亲缘关
系较近的材料,也存在遗传相似系数较低,遗传距离
较远的材料。
根据相似系数矩阵表,对不同物种的种内与种
间相似系数( GS)进行比较分析(表2) ,结果表明,结
缕草与中华结缕草之间、沟叶结缕草与细叶结缕草
之间的遗传相似系数平均值较高,分别为 0. 7865和
0. 7987,说明它们的遗传距离较近。大穗结缕草、长
花结缕草与其它种的遗传相似系数都较低,相对来
说,长花结缕草与大穗结缕草遗传距离最近,遗传相
似系数为 0. 7128,而与长花结缕草遗传距离最近的
是中华结缕草中的 Z018, 相似系数为 0. 8191。
同种内的不同材料间既存在较高的遗传相似系
数,也存在较低的遗传相似系数, 结缕草、中华结缕
草和沟叶结缕草遗传相似系数的最高值分别为
0. 9362, 0. 9078 和 0. 8582, 而最低值分别为
0. 5922, 0. 6879 和 0. 6738, 最高值和最低值相差
0. 2~ 0. 4,说明同种内仍存在一些遗传差异较大的
554
第 6期 郭海林等:结缕草属植物种间关系和遗传多样性的 SSR标记分析
材料,从遗传相似系数变异范围来看,相对来说结缕
草的 GS变异范围最大、中华结缕草次之、沟叶结缕
草最小,这与三个种的分布范围[ 2] 相一致。虽然种
内也有一些材料间的遗传相似系数较小, 但从相似
系数的平均值来看, 结缕草、中华结缕草和沟叶结缕
草同种内不同材料遗传相似系数的平均值分别为
0. 7950, 0. 7848 和 0. 7784,比种间的遗传相似系数
相对较高。上述结果表明, 结缕草属植物不同种质
材料在长期进化过程中因相互杂交、基因漂流现象
的存在,形成了一定的遗传相似性,但从相似系数来
看,一些种质材料不论是种间还是种内均存在较大
遗传距离,相似系数较低, 96份种源间遗传相似系
数最低值为 0. 5922,说明这些种源材料既有一定遗
传相似性,又具有较高的遗传差异性。
表 2 结缕草属植物不同种之间的 SSR 标记遗传相似
系数变异范围
Table 2 Variance range o f genetic similarity coefficient o f
SSR markers bet ween differ ent species of zoysiag r ass
种名
Sp ecies
变异范围
Variance range
平均
Average
结缕草-结缕草 J-J 0. 5922~ 0. 9362 0. 7950
中华结缕草-中华结缕草 S-S 0. 6879~ 0. 9078 0. 7848
沟叶结缕草-沟叶结缕草 M-M 0. 6738~ 0. 8582 0. 7784
结缕草-中华结缕草 J- S 0. 6099~ 0. 9078 0. 7865
结缕草-沟叶结缕草 J- M 0. 6241~ 0. 8688 0. 7449
结缕草-细叶结缕草 J- T 0. 6596~ 0. 7801 0. 7141
结缕草-大穗结缕草 J- Ma 0. 6099~ 0. 7305 0. 6775
中华结缕草-沟叶结缕草 S-M 0. 6418~ 0. 8617 0. 7571
中华结缕草-细叶结缕草 S- T 0. 6667~ 0. 8156 0. 7301
中华结缕草-大穗结缕草 S-M a 0. 6028~ 0. 727 0. 6848
沟叶结缕草-细叶结缕草 M-T 0. 7021~ 0. 9007 0. 7987
沟叶结缕草-大穗结缕草 M-M a 0. 6596~ 0. 7234 0. 6946
细叶结缕草-大穗结缕草 T-Ma 0. 6809 0. 6809
长花结缕草-结缕草 Sv- J 0. 6773~ 0. 8085 0. 7346
长花结缕草-中华结缕草 Sv-S 0. 6915~ 0. 8191 0. 7553
长花结缕草-沟叶结缕草 Sv-M 0. 6915~ 0. 7943 0. 7352
长花结缕草-细叶结缕草 Sv-T 0. 6989 0. 6989
长花结缕草-大穗结缕草 Sv-M a 0. 7128 0. 7128
注: J-结缕草; S-中华结缕草; M-沟叶结缕草; T-细叶结缕草;
M a-大穗结缕草; S v-长花结缕草
Note: J- Z. j ap onica; S- Z. S inica; M-Z. matr el la; T-Z. t enui f o-
l ia; Ma- Z. macrostachya; Sv- Z. sini ca. v ar nipp onica
2. 3 遗传多样性的分子聚类分析
对 96份结缕草属种质资源的分子标记统计结
果进行聚类分析表明(图 1) , 以 L 1 作切割线时, 所
有材料被分为 6个类群, 其中第一类为包含结缕草、
中华结缕草和部分沟叶结缕草共 87份材料的一个
大类群,占所有材料的 90. 6%, 说明结缕草属植物
遗传基础的相似性,导致了不同种的材料交叉相聚。
沟叶结缕草 Z075、Z070、Z123 和细叶结缕草 Z160
聚为一类, 而大穗结缕草 Z010, 长花结缕草 Z122,
结缕草 Z115和沟叶结缕草 Z095 分别单独聚为一
类,从分子水平说明了这些材料的遗传特异性, 使其
从同种的其它材料中分离出来。以 L2 作切隔线,第
一大类又分为 5 个亚群, 其中亚群 I1 为一个大亚
群,由 74 份材料组成, 该亚群除沟叶结缕草 Z114
外,其余均由中华结缕草与结缕草交叉聚合构成。
聚在第一大类中的其余沟叶结缕草(除 Z114) , 都聚
在 I2 亚群,而在该亚群中, Z102, Z142, Z014 聚在一
起, 2份来自福建福州的中华结缕草聚在一起, 2份
来自美国的结缕草 Z125、Z128聚在一起, 沟叶结缕
草 Z120先与两份中华结缕草相聚再与沟叶结缕草
相聚。I1 亚群又进一步分为 A、B、C、D、E、F、G, 7
个小亚群,结果发现,每一个小的亚群也都是既包含
结缕草又包含中华结缕草,进一步说明了结缕草与
中华结缕草的亲缘关系较近。从采集地来看,来自
同一地区的物种, 具有首先相聚的趋势,如来自美国
的 Z136与 Z137,虽然这两份材料在外部形态上差
异较大, Z136的茎、花序均为绿色, 而 Z137的茎、花
序均是紫色,但这两份材料聚类在一起,另外还有来
自美国的 Z125、Z128,来自日本的 Z073、Z080,来自
上海的 Z074、Z079 等等, 从亚群来看, 也有个别亚
群出现以某一地区的材料为主的聚合现象, 如 A、B
小亚群以来自山东和辽宁地区的北方材料为主, 而
C、D小亚群则以来自江苏、浙江和安徽等长江中下
游地区的材料为主。从地理位置(纬度和经度)上则
没有发现任何聚类的规律性。
3 讨论
本研究应用 SSR分子标记技术对 96份结缕草
属植物的遗传多样性进行研究, 发现不同种质资源
间存在着丰富的遗传变异, 为优良品系选育、开发和
利用提供了空间, 避免了因遗传基础狭窄而给育种
工作造成的限制。
分析结果表明, 参试材料的遗传相似性变异范
围大,为 0. 5922~ 0. 9362, 这种变异既存在种间又
存在种内。相对于种间, 种内的遗传相似性平均值
较高,但也存在一些种内遗传差异较大的材料, 如结
缕草、中华结缕草和沟叶结缕草遗传相似系数的最
高值分别为 0. 9362, 0. 9078 和 0. 8582,而最低值分
别为0. 5922, 0. 6879和 0. 6738,最高值与最低值相
差 0. 2~ 0. 4,这可能与结缕草属植物的起源与分布
555
草 地 学 报 第 16卷
范围有关: 结缕草属植物分布广泛, 南北跨近 20 个
纬度( 4322N ~ 2330N ) , 东西跨近 34 个经度
( 109E~ 143E) ,从平原绿地到低山丘陵,以及沿海
滩涂均有结缕草属植物的分布,因此,在长期的进化
过程中,为了适应各自的生长环境和气候条件,就形
成了遗传差异性。从种间关系看,结缕草和中华结
缕草、沟叶结缕草和细叶结缕草的遗传相似系数较
高,遗传距离较近, 与前人的研究结果一致 [ 17]。同
时,结缕草和中华结缕草的起源与分布区域相似, 而
沟叶结缕草和细叶结缕草的起源与分布区域相近。
通过分子聚类分析, 将 96份种质资源聚为 6个
大类群和一些亚类群,同种材料基本聚在一起,但交
叉聚类现象普遍,如结缕草与中华结缕草交叉相聚,
沟叶结缕草与细叶结缕草相聚, 沟叶结缕草 Z114
与结缕草、中华结缕草聚在一起,沟叶结缕草 Z120
先与中华结缕草相聚, 然后才与沟叶结缕草相聚。
这种现象与结缕草属植物的开花习性及授粉系统有
关。研究表明, 结缕草属植物的开花习性为雌蕊先
熟雄蕊后熟, 先后间隔 5 7 d, 因此其自交结实率
低,平均只有 16. 15% [ 18~ 21] , 并且大量研究结果表
明,结缕草属植物种间杂交普遍存在[ 7, 19~ 21, 24] , 这种
常异花授粉的特性,导致结缕草属植物种内个体间
丰富的遗传多样性和种间个体间的遗传相似性, 并
产生了许多中间类型, 以致从外部形态上表现出连
续变异,从分子水平上出现交叉聚类的现象。在 6
大类中,细叶结缕草与沟叶结缕草聚在一起, 进一步
说明细叶结缕草与沟叶结缕草的亲缘关系较近, 而
大穗结缕草和长花结缕草聚为一类,说明这两个种
与其它四个种遗传距离较远, 长花结缕草并没有与
中华结缕草相聚,因此,长花结缕草是否为中华结缕
草的变种,还有待于进一步考证。在六大类中,除了
大穗结缕草和长花结缕草单独聚为一类外, 沟叶结
缕草 Z095、结缕草 Z115、中华结缕草 Z097 都单独
聚为一类,从 DNA 扩增片段的差异上体现出这些
材料的遗传特异性。从外部形态看沟叶结缕草
Z095是特异性比较明显的一份材料,虽然某些特性
与马尼拉相近: 叶片较硬、草层较矮、生殖枝较矮, 但
马尼拉叶片稍宽较普通, 且为蓝色,从分子角度进一
步证明, Z095与普通马尼拉相比,具有特异的遗传
基础。来自河南新乡的结缕草 Z115, 从外部形态
看,与其它结缕草没有明显差异,但从聚类结果可以
看出, Z115单独聚为一类。
本研究在对结缕草属植物进行 SSR分子标记
研究的同时, 也进行了 SRA P 分子标记的研究, 中
华结缕草 Z115 也单独聚为一类(未发表数据) , 说
明这份材料虽然在外部形态上没有表现出特异性,
但在遗传基质上确实存在一些特异基因。因此, 结
缕草属植物开放的授粉系统导致结缕草属植物不同
种质间的基因渗透, 也导致异质性方面的种质基因
构成得到提高。在杂交育种中发现, 结缕草属植物
在杂交一代即发生高度分离,因此,对于结缕草属植
物的研究, 种的划分非常重要, 但对每一个种源来
说,种源间的遗传关系仍不可忽视, 对于品种选育、
改良至关重要。
Weng的研究表明, 结缕草属植物的遗传多样
性与不同种的植物学分类相关性较低, 而与其对生
境适应性的相关性高[ 14, 25]。本文对来自中国 12个
不同省份的 84 份结缕草属种质材料和 12 份从美
国、日本等引进的材料进行遗传多样性分析表明,中
华结缕草和结缕草两个物种因地理分布相似,遗传
相似系数较高,沟叶结缕草和细叶结缕草的分布范
围具有很大重叠,遗传相似系数也高。从而说明来
自同一地区的物种具有首先相聚的趋势, 也有个别
亚群出现以某一地区的材料为主的聚合现象,进一
步说明了遗传多样性与地理来源、分布的相关性。
4 结论
4. 1 选用 29对 Xgwm 系列 SSR引物对结缕草属
植物 5种、1变种共 96份种质材料进行遗传多样性
分析,最终 29对引物共扩增出 282条清晰谱带,其
中多态性条带 272 条, 多态性比率 ( PPB ) 为
96. 45%。
4. 2 应用 Nei Li相似系数法估算了 96份材料间
的遗传相似系数 ( GS ) , 变异范围为 0. 5922 ~
0. 9362,同一个种的遗传相似系数变异范围都较大,
说明种内存在丰富的遗传变异。不同种之间,结缕
草与中华结缕草的遗传相似系数较大, 沟叶结缕草
与细叶结缕草的遗传相似系数较大, 大穗结缕草、长
花结缕草与其它种的遗传相似系数都较低。
4. 3 聚类分析结果表明, 同种的材料基本聚在一
起,不同种之间的交叉聚类现象普遍存在,其中结缕
草与中华结缕草两个种交叉聚类, 沟叶结缕草与细
叶结缕草两个种交叉聚类, 部分沟叶结缕草、结缕草
和中华结缕草三个种交叉聚类。大穗结缕草和长花
结缕草单独相聚, 个别材料如结缕草 Z115 和沟叶
结缕草 Z095也单独相聚。
4. 4 应用Xgwm 系列SSR引物对结缕草属植物进
行 PCR扩增时表现出较高的多态性, 因此,该系列
引物可以有效地应用在结缕草属植物的研究中。
556
第 6期 郭海林等:结缕草属植物种间关系和遗传多样性的 SSR标记分析
图 1 基于 SSR数据绘制的 96 份结缕草属植物种质资源间的分子聚类图
Fig. 1 Cluster dendro gr am of 96 Zoy sia germ plasms based on SSR marker s
557
草 地 学 报 第 16卷
参考文献
[ 1] 李亚, 谢晓金, 宣继萍. 中国结缕草属 ( Zoysia spp. ) 植物抗
寒性评价[ J] . 草地学报, 2003, 11( 3) : 240- 245
[ 2] 李亚, 耿蕾, 刘建秀.中国结缕草属植物抗盐性评价[ J ] .草地
学报, 2004, 12( 1) : 8-11
[ 3] Engelke M C, And erson S. Zoysiag ras ses ( Zoy sia spp. ) [ A] .
In: M ich ael D C, Ronny R D. eds . T urfgras s b iology, gen et-
ics and br eeding [ M ] . New Jersey: John Wiley and Sons , Inc.
2002, 271-285
[ 4] 董厚德, 宫莉君. 中国结缕草生态学及其资源开发与应用
[ M ] . 北京: 中国林业出版社, 2001
[ 5] 胡化广, 刘建秀. 结缕草属植物抗旱形态机理[ J] . 草地学报,
2008, 16( 1) : 94-96
[ 6] Anders on S J. Taxonomy of Zoy sia ( Poaceae) : m orphological
and molecular variat ion [ D] : [ Ph. D. diss ertation ] . College
S tat ion, TX: T ex as A& M U nivers ity, 2000
[ 7] Yaneshita M , Nagasaw a R, Eng elke M C . Genetic variat ion
and inter specific hybridizat ion am ong natu ral populat ions of
z oys iagrass es detected by RFLP analyses of chloroplast and
nu clear DNA [ J] . Genes and Genet ic Sys tem, 1997, 72 ( 4) :
173-179
[ 8] 周志芳, 宣继萍, 刘建秀. 结缕草属植物种间关系的等位酶研
究[ J ] . 草地学报, 2007, 15( 6) : 577-581
[ 9] 刘建秀, 贺善安, 陈守良.华东地区结缕草属植物形态类型及
坪用评价[ J] .草地学报, 1997, 1( 51) : 43-47
[ 10] 李亚, 凌萍萍, 刘建秀. 中国结缕草属植物( Zoysia spp. )地上
部分形态类型多样性[ J] . 植物资源与环境学报, 2002, 11 ( 4) :
33-39
[ 11] 李亚, 凌萍萍, 刘建秀, 等. 中国结缕草属植物( Zoysia spp. )
地下部分分布和形态类型的多样性 [ J ] . 植物资源与环境学
报, 2002, 11 ( 2) : 39- 44
[ 12] Wen g J H, Liao T S, Chen Y C. Dist ribut ion and m orpholog-i
cal variat ion of Zoysia spp. g row n in Taiw an [ J ] . Journ al of
th e Agricultu ral Ass ociat ion of Chin a, 1995, 169: 44-54
[ 13] 翁仁宪, 陈奕君, 廖天赐. 结缕草酯酶同工酶的研究[ J ] .中国
草地, 1996( 1) : 56-66
[ 14] Wen g J H . Genet ic variat ion of Zoy sia in T aiwan as an alyz ed
b y is oz yme pat terns and salin ity toleran ce [ J] . Plant Produ c-
t ion Science, 2002, 5: 236-241
[ 15 ] Kitamura F. T he clim ate of Japan an d it s surroundin g areas
and the dist ribu tion and clas sif ication of zoysiagrasses [ J ] . In-
ternat ional Tu rfgrass S ociety Research J ou rnal, 1989, ( 6 ) :
17-21
[ 16] Yang G M, Ahn B J, C hoi J S. Ident ificat ion of nat ive zoysia-
grass ( Zoy sia spp. ) u sing morp hological characteri st ics and
esteras e i sozymes [ J ] . Journal Korea Society H orticultural
S cien ce, 1995, 36(2) : 240- 247
[ 17] C hoi J S, Ahn B J, Yang G M . Dist ribut ion of zoysiagrass
( Zoysia spp. ) in the s ou th and w est coastal regions of Korea
and class ificat ion using morphological characteri st ics [ J ] .
J ournal Korea S ociety H ort icultural S cien ce, 1997, 38 ( 4 ) :
399-407
[ 18] 郭海林, 刘建秀. 三种暖季型草坪草的开花习性及自交结实
率的研究[ J] . 草原与草坪, 2001, 增刊: 45- 47
[ 19] H on g K H, Yeam D Y. S tu dies on interspecif ic h ybridization
in Korean law ngrass ( Zoysia sp p. ) [ J] . Ju ornal of the Korean
Society for Hort icu ltural S cien ce ( Korean R. ) , 1985, 26( 2 ) :
169-178
[ 20] Lee G J, Yoo K, Kim K S . Comparat ive salt t olerance study in
Koreanlaw ngrass. II. Inter specific com pari son among eight
zoysiagrass ( Zoysia spp. ) [ J] . Journal Korea Society H ort-i
cultur al Science, 1994, 35 ( 2) : 178-185
[ 21] Forb es I. Chromosome num bers and hyb rids in Zoy sia. Ag-
ronomy Journal [ J] , 1952, 44: 194-199
[ 22] Yaneshita M , Kaneko S, S as akuma T. Al leotet raploid of Zoy-
sia species w ith 2n= 40 based on a RFLP genet ic map [ J ] .
T heoret ical and Applied Gen et ics , 1999, 98( 5) : 751-756
[ 23] Choi J S , Yang G M. PCR condit ions for ef fect ive ident if ica-
t ion of Korean nat ive zoysiagras s ( Zoysia spp. ) s pecies b y
DNA polymorp hism [ J] . Journ al Korea Society H ort icul tu ral
Science, 1996, 37( 1) : 166-170
[ 24] Choi J S, Ahn B J, Yang G M. Clas sif icat ion of z oys iagrass
( Zoysia spp. ) nat ive to the southw es t coastal of Korea usin g
RAPDS [ J ] . Journal Korea S ociety H ort icultural Science,
1997, 38( 6) : 789-795
[ 25] Weng J H , Fan M J , Lin C Y, et a l . Genet ic variat ion of Zoy-
sia as revealed by ran dom ampli fied p olymorphic DNA
( RAPD) and isozyme pattern [ J] . Plant Product ion Science,
2007, 10( 1) : 80-85
[ 26] 金洪. 中国结缕草( Zoysia j ap onica steud. ) 遗传多样性研究
[ D] : [博士学位论文] . 北京:北京林业大学, 2004
[ 27] 黄占兵. 结缕草遗传多样性研究[ D] . 硕士学位论文. 内蒙古
农业大学, 2004
[ 28] 彭锁堂, 庄杰云, 颜启传.我国主要杂交水稻组合及其亲本
SSR 标记和纯度鉴定[ J] . 中国水稻科学, 2003, 17( 1) : 1-5
[ 29] Kubik C, Saw kins M , Meyer W A, e t al . Genet ic diversity in
seven perennial ryeg ras s ( L olium p er enne L. ) cult ivars based
on SSR mark ers [ J] . Crop Science, 2001, 41: 1565-1572
[ 30] Dayan andan S, Baw a K S, Kesseli R. Conservat ion of micro-
satellit es am ong t ropical t ree ( Leguminosae) [ J ] . American
Journ al of Botany, 1997, 84 ( 12) : 658-1663
[ 31] Primmer C R, El legr en H . Pat terns of molecular evolu tion in
avian microsatel lit es [ J ] . Molecular Biology and Eveluation ,
l998, 15( 8) : 997- 1008
[ 32] Cuadrado A, Schw arzacher T. T he chromosomal organization
of sim ple s equen ce repeats in w heat and rye gen om es [ J ] .
Chrom osom a, 1998, 107( 8) : 587-594
[ 33] 郭海林, 刘建秀, 高鹤,等. 结缕草属优良品系 SSR 指纹图谱
的构建[ J] . 草业学报, 2007, 16( 2) : 53- 59
[ 34 ] Yeh F C , Yang R C, Boyle T B J. POPGENE, th e user-
f riendly shar ew are for popu lat ion genet ic analysis , 1997, h t-
tp: / / www . ualberta. ca/ ~ fyeh/ fyeh /
(责任编辑 李 扬 李 平)
558