全 文 ：文章编号: 1007-0435( 2003) 02-0170-09
内蒙古地区大针茅群体遗传多样性 RAPD研究
张红梅1 , 赵萌莉2, 李青丰2, 韩　冰3, 索培芬3
( 1 浙江省嘉兴市农业科学院,嘉兴, 314016; 2 内蒙古农业大学生态环境学院,呼和浩特 010019;
3 内蒙古农业大学生物工程学院, 呼和浩特, 010018)
摘要: 应用RAPD 技术检测大针茅植物 7个群体的遗传多样性及其分布,探索生态因子与遗传分化的相互联系。在
大针茅 7个群体中,利用 16 个有效引物共获得 134 条谱带, 其中多态性谱带 120 条,占 89. 55% , 说明个体间发生
较高的遗传变异。7 个大针茅群体遗传变异大部分存在于群体内 ( 58. 66% ) , 只有少部分存在于群体之间( 41.
34% )。7 个群体的特异性位点与其地理分布范围相关。
关键词: 大针茅; RAPD ; 遗传多样性; 生态分化
中图分类号: S 812　　　文献标识码: A
Detecition of Genetic Diversity of Stipa grandis in
Inner Mongolia Using RAPD Markers
ZHANG Hong-mei
1
, ZHAO M eng-li
2
, L I Qing-feng
2
, HAN Bing
3
, SUO Pei-feng
3
( 1 J iaxin g Academy of Agricultural Sciences , Jiaxing Zhej iang Province 314016, Chin a; 2 Col leg e of Ecology and
En vir onmental Science, Inner Mong ol ia Agricultural University, Huhhot In ner Mongol ia Autonomous Region 010019, C hina;
3 Dep artment of Biology, Inner Mongolia Ag ricul tu ral Un ivers ity , Huhh ot Inner M ongolia Autonomous Region 010018, China)
Abstract: Random amplified polymorphic DNA ( RAPD ) analy ses w ere used to est imate the genet ic
diversity of different populat ions of Stipa grandis and their dist ribut ion, as w ell as the ecolog ical factors in
relation to the genet ic dif ferentiat ion of S. grandis. Among a to tal of 134 bands perceived via 16 pr imer s
fr om 7 populations of S. gr andis in dif ferent reg ions, 120 bands o r 89. 55% are polymorphic, show ing the
high genet ic variation of individuals. M ost of the molecular variat ion ( 58. 66% ) of the 7 S . grandis
populat ions ex ists w ithin each of the populat ions, w hile only 41. 34% ex ists among the populat ions. T he
specific lo ci o f the 7 populat ions o f S. gr andis are clo sely related to their geog raphical distribution.
Key Words : S tip a grandis; RAPD; Genet ic diversity; Ecological dif ferentiat ion
　　大针茅是亚洲中部草原区特有的蒙古草原
种[ 1] , 隶属于针茅属光芒组( Sect . Capillatae) , 为多
年生、旱生、密丛型禾草[ 2]。以大针茅为建群种或优
势种的大针茅草原, 是欧亚草原中部区特有的一种
丛生禾草草原。大针茅群落在内蒙古草原所占的面
积为 4309. 21万 hm[ 2, 3] ,该地区不仅是内蒙古主要
的畜牧业基地,又是京津地区的主要绿色屏障, 具有
不可忽视的生态和经济意义。长期以来,由于过牧和
不合理的农垦活动, 使草原日趋退化,一些优质饲用
植物群系衰退或消失, 大针茅衰退也较为普遍。
RAPD 标记在分子生态学中的应用主要集中在研
究分类学上的同属不同种之间,同种不同亚种之间、
以及同一种内不同无性系或群体之间分子的遗传变
异,以及这些分子变异与其生境之间的联系[ 4～7]。试
验以内蒙古草原不同地区的大针茅为对象, 利用
RAPD 技术检测大针茅植物不同群体的遗传多样性
收稿日期: 2002-08-29;修回日期: 2002-11-19
基金项目:国家自然基金( 30060015)和内蒙古自然基金( 20001303)资助
作者简介:张红梅, 26岁,女,助理农艺师,主要从事分子生态学研究
第 11卷　第 2期
　Vo l. 11　　No. 2
草　地　学　报
ACT A AGRESTIA SIN ICA
　2003 年　6月
June 　2003
及其分布,探索生态因子及放牧强度与其遗传分化
的相互关系。研究结果将对大针茅的适应潜力和发
展趋势有一个较全面的认识, 对制定合理的草原利
用和管理措施及退化草原的恢复和重建具有指导意
义。此外,大针茅遗传分化的系统研究尚未见报道,
本研究将填补这一空白。
1　材料与方法
1. 1　试验区自然概况
供试材料生长地概况见表 1。
1. 2　取样
在不同样地的大针茅群体中按同方向随机采取
15株,两株之间至少相距 10 m ,且株丛大小一致,
剪取新鲜叶片用冰盒带回室内, 贮存于- 20℃的冰
箱供提取 DNA。除呼盟样地大针茅材料在 7月中旬
取样之外, 其余都在8月底取样。取样时,大针茅已经
结实,可以准确区分大针茅与其它针茅。
1. 3　细胞总 DNA的提取和检测
采用改进的 CTAB 法提取总 DNA , 并对细胞
总 DNA 进行二次提取,以获得较纯的 DNA。采用
表 1　样地自然概况
T able 1　Natural conditions o f sample site
样地
Sampling
site
经纬度
La titude
longitude
气候型
Climate
type
海拔高度
Elevation
( m )
地形
T opo-
g raphy
土壤
Soil
年均气温
Mean
annual
t empera-
ture
年均降水量
Mean annual
P recipita-
tion ( mm )
无霜期
F ro st
fr ee
period( d)
锡盟
Ximeng
116°04′～117°05′E
43°26′～44°08′N
半干旱冷凉气候
Semiarid coo l
tempera te
climate
1200～1250
玄武岩台地
Basalt-
table
land
暗粟钙土
Dark
chestnut
so il
-0. 4 350 86
呼盟
Humeng
118°22′～121°10′E
48°53′～50°10′N
半干旱大陆性气候
Semiarid
continental
climate
600～700
波状高平原
Waved
plateau
暗粟钙土
Dark
chestnut
so il
-3 300 110
西乌
Xiw u
116°21′～119°31′E
43°57′～°45′23N
典型大陆性气候
Typical
continental
climate
1050-1200
低山丘陵
Hills
粟钙土
Chest nut
so il
1 345 112. 4
蓝旗
Lanqi
115°00′～116°37′E
41°09′～43°12′N
半干旱大陆性季风气候
Semiarid
continental
monsoon clima te
1100～1300 低山丘陵
Hills
粟钙土
Chest nut
so il
1. 5 365. 1 107
多伦
Duolun
113°28′～116°11′E
41°16′～42°39′N
大陆性气候
Continental
climate
1150～1350 低山丘陵
Hills
粟钙土
Chest nut
so il
1. 6 338. 5 100
阿旗
Aqi
113°28′～116°11′E
43°05′～45°26′N
干旱、半干旱大陆
性气候
Arid and
semiar id
continental
climate
1000～1200 低山丘陵
Hills
粟钙土
Chest nut
so il
0. 7 270 105
凉城
L iangcheng
112°02′～113°02′E
40°10′～40°50′N
半干旱大陆季风气候
Semiarid
continental
monsoon clima te
1300～1500 山地丘陵
Hills
粟钙土
Chest nut
so il
5 370 120
171第 2期 张红梅:内蒙古地区大针茅群体遗传多样性的 RAPD研究
电泳检测和紫外吸收检测以估测 DNA 的浓度及
纯度。
1. 4　引物的筛选及反应体系　选 2份地理差异较
大的 DNA 样品做模板,对 Sangon 公司的 106个引
物分别进行 PCR扩增筛选。本试验筛选出 16个有
效引物 (表 2)。在 PCR 扩增程序为 94℃预变性
3 min, 94℃变性 1 m in, 37℃复性 1 m in, 72℃延伸
1. 5 min,设 45个循环,最后 72℃保温 5 min。反应
液总体系 25 LL, 包括 0. 2 Ll( 10mmo l/LL) dNT Ps,
2. 0 LL ( 10 mmol / L ) M g 2+ , 0. 5 LL( 100 pmo l/LL)
引物,模板 DNA 80 ng , Taq酶 1. 0 U, 2. 5 LL 10×
buffer 缓冲液,其余部分用纯水补足。
表 2　16个有效引物的编号及序列
Table 2　Num ber and sequence of the 16 primers used in t his st udy
引物编号
No . o f pr imer s
对应序号
Number
5’-3’序列
Sequences
引物编号
No . o f pr imer s
对应序号
Num ber
5’-3’序列
Sequences
S02 B02 T GAT CCCTGG S444 O04 AAGT CCGCTC
S41 D01 ACCGCGAAGG S446 O06 CCACGGGAAG
S44 D04 TCTGGT GAGG S447 O07 CAGCACTGAC
S49 D09 CTCT GGAGAC S453 O13 GT CAGZGT CC
S55 D15 CAT CCGTGCT S454 O14 AGCATGGCTC
S316 X16 CT CTGTTCGG S548 O18 CTCGCT AT CC
S318 X18 GACTAGGTGG S458 O19 GGTGCACGTT
S441 O01 GGCACGTAAG S460 O20 ACACACGCT T
1. 5　PCR扩增产物的检测
采用 1. 5%琼脂糖凝胶电泳检测扩增产物。扩
增产物加 4ul上样缓冲液,另取 1 ulLambda 双酶切
DNA( ECORI+ HindⅢ)作为标准,电泳液为 0. 5×
TBE 缓冲液,电压为 110 V ,电泳 1. 5～2 h 后, 在紫
外分析仪上检测并照相。
1. 6　RAPD数据统计分析
每个样品的扩增产物电泳分离谱带在某一位点
上按有或无记录, 存在时赋值为 1,否则为 0。统计各
引物 检测 各群体 的多 态位点 比率, 并 根据
Kongkiatngam
[ 8]等的方法估计等位基因的频率,应
用 N ei指数和 Shannon 信息指数估算群体的遗传
变异及群体间的遗传距离。
1. 6. 1　等位基因频率　按照 Nei的定义, 一个二倍
体居群中基因位点 A 的指导的等位基因( i)频率
( qi)的计算公式为[ 9] :
　　qi= ( 2nii+ 2nij) / ( 2N) ( i≠j)。
nii—具有纯合 aiai 基因型的个体数; n ij—具有杂
合 aiaj基因型的个体数; N—个体总数。
1. 6. 2　群体基因多样性和遗传分化系数( GST )　
Nei
[ 10]将总群体基因多样性 ( HT )分解为群体内基
因多样性( HS)和群体间基因多样性( DST ) , 即
　　HT = HS+ DST , GST = DST/ HT
1. 6. 3　群体间遗传距离和样品间遗传一致度　根
据 Nei的方法计算样品间的遗传一致度。计算公式
为:Ⅰ= 2Nxy / ( Nx+ Ny ) ,
式中Ⅰ—遗传一致度; Nx—样品出现的带数;
Ny—样品出现的带数。
1. 6. 4　Shannon信息多样性指数公式
　　H= - 2Pilo g2Pi
式中: Pi 为等位基因频率; H 可以估算两种水
平的多样性: 群体内多样性( HPOP)和总的多样性
( HSP)。
1. 6. 5　采用加拿大 Ualberta 大学的软件 Popgen32
计算遗传距离和遗传多样性指数,并进行聚类分析。
2　结果与分析
2. 1　DNA纯度
使用改进的 CT AB 法所提取的 77 个样品的
DNA 均能得到较清晰的迁移条带。用 0. 7%琼脂糖
凝胶电泳检测, 所提取的 DNA 呈一条亮带, 说明
DNA 样品未降解。用紫外分光光度计检测所得的
172 草　地　学　报 第 11卷
DNA 纯度(以 OD260与 OD280的比值估测 DNA
样品的纯度)大部分都集中在 1. 6～1. 9 的范围,证
明DNA较纯。将各样品稀释为40ng/ Ll, 用B02引物
进行PCR扩增,均可得到较好的可重复结果(图 1)。
图 1　引物 B02对大针茅两个群体的扩增
Fig . 1　Amplification pr oduct o f prim er BO2 for tw o populat ions of S . g randis
2. 2　遗传变异分析
在 7 个群体 77个个体中,用 16个有效引物共
扩增出 134条清晰谱带,代表 134个引物结合位点,
平均每个引物扩增 8. 4 条带,其中 119个位点是多
态的,总的多态位点比率为 0. 888(表 5)。凉城和蓝
旗群体由 16个引物检测出的多态性位点比率最小
( 42. 54%) ,西乌群体最大( 55. 22%)。按所检测的多
态位点比率排列群体顺序为: 凉城= 蓝旗< 阿旗<
呼盟< 锡盟= 多伦< 西乌(表 3)。
2. 2. 1　等位基因频率
由表 4可见,大多数扩增产物的分子量在700～
3500 bp之间。扩增片段在 7个大针茅群体之间的
变化较大,但群体 RAPD 谱带之间共同具有的扩增
片段较多,而特异性扩增片段则较少。锡盟、凉城和
阿旗群体各自拥有特异性位点,在 7个群体中的几
个群体也共同拥有一些位点, 而其余群体则无此
位点。
表 3　16个引物扩增的多态性条带
Table 3　Po lymorphic lo ci det ect ed by 16 pr imer s
引物
P rimers
扩增条 多态性 群体 Populations
带总数
No . of
to tal lo ci
条带总数
No . of po ly-
morphic lo ci
锡盟
Xi
meng
西乌
Xi
wu
呼盟
Hu
meng
多伦
Duo
lun
蓝旗
Lanqi
凉城
L iang
cheng
阿旗
Aqi
每个引物检出多态
性条带百分率( % )
Percentag e of
po lymorphic lo ci
by each pr imer s( % )
　　　B02 13 11 6 8 8 5 8 4 6 84. 62
　　　D01 9 7 5 4 6 5 1 4 2 77. 78
　　　D04 6 4 2 1 2 2 0 1 2 66. 67
　　　D09 10 10 4 6 1 1 4 3 3 90. 00
　　　D15 12 10 5 5 6 7 8 6 8 83. 33
　　　X16 7 6 3 2 2 2 2 1 4 85. 71
　　　X18 9 8 4 4 2 6 3 4 2 88. 89
　　　O01 10 10 7 7 7 7 4 6 4 100. 00
　　　O04 8 8 5 8 6 4 5 2 3 100. 00
　　　O06 7 6 7 5 4 5 6 6 5 85. 71
　　　O07 6 4 3 2 1 2 0 2 1 66. 67
　　　O13 7 7 4 6 3 5 3 3 4 100. 00
　　　O14 8 8 3 5 4 6 2 6 6 100. 00
　　　O18 8 8 4 5 5 4 3 2 5 100. 00
　　　O19 7 7 6 2 4 7 6 5 4 100. 00
　　　O20 7 6 3 3 2 3 3 3 3 85. 71
　　　合计
　　　To tal 134 120 71 74 66 71 57 57 62 88. 81
多态性条带百分率( % )
Per cent age o f po lymorphic lo ci( % )
　89. 55 52. 99 55. 22 49. 25 52. 99 42. 54 42. 54 46. 27
173第 2期 张红梅:内蒙古地区大针茅群体遗传多样性的 RAPD研究
表 4　大针茅的等位基因频率
T able 4　Allele fr equencies o f S . grandis
位点
Loci
群体 Populations
锡盟
Xi
meng
西乌
Xi
w u
呼盟
Hu
meng
多伦
Duo
lun
蓝旗
Lan
qi
凉城
Liang
cheng
阿旗
Aqi
位点
Loci
群体 Populat ions
锡盟
Xi
meng
西乌
Xi
wu
呼盟
Hu
meng
多伦
Duo
lun
蓝旗
Lan
qi
凉城
L iang
cheng
阿旗
Aqi
　
B02-1455 0. 096 / / / / / / O18-800 / / / / / / 0. 047
D01-1625 0. 147 / / / / / / D09-5300 0. 574 0. 699 0. 699 / / / /
D01-1654 0. 096 / / / / / / D15-1155 1. 000 1. 000 1. 000 / / / /
X18-1832 0. 574 / / / / / / O04-3030 0. 047 0. 478 0. 326 / / / /
O06-2900 0. 096 / / / / / / O07-1794 0. 326 0. 147 1. 00 / / / /
X18-1904 / / / / / 1. 000 / D09-1914 / / / / / 0. 096 0. 096
O01-1623 / / / / / 0. 147 / D09-1654 / / / / / 0. 262 0. 096
B02-4268 / / / / / / 0. 147 O14-1907 / / / / / 0. 047 0. 047
X16-1864 / / / / / / 0. 147 D15-1785 / / / 0. 326 0. 147 / /
2. 2. 2　多样性指数
为了准确地估测大针茅群体间的遗传分化,本
文根据 Konghiatngam 等 [ 8]的方法估测了大针茅群
体内各位点上等位基因的频率。应用Shannon 信息
指数估计大针茅群体内和群体间的遗传变异。统计
结果表明,凉城群体的遗传多样性最低( 0. 2210) , 西
乌群体的最高( 0. 2950) : 各群体遗传多样性的大小
顺序排列为:凉城< 蓝旗< 阿旗< 锡盟< 呼盟< 多
伦< 西乌。群体内的遗传多样性比率( 0. 5866)大于
群体间( 0. 4134) (见表 5)。
表 5　以 Shannon指数估测遗传多样性在群体内和群体间的分布
Table 5　Part itio ning o f the genetic div ersit y betw een and w ithin populations by Shannon index
引物
Pr imer s
群体 Population
锡盟
Ximeng
西乌
Xiw u
呼盟
Humeng
多伦
Duo lun
蓝旗
Lanqi
凉城
L iang
cheng
阿旗
Aqi
总的
多样性
HSP
群体内
多样性
HPOP
HPOP
/ HSP
( HSP-
SPOP)
/ HSP
B02 0. 2057 0. 3526 0. 3809 0. 2327 0. 2882 0. 1702 0. 2306 0. 4388 0. 2658 0. 6058 0. 3942
D01 0. 3410 0. 2218 0. 3472 0. 3008 0. 0209 0. 2660 0. 0956 0. 3636 0. 2276 0. 6260 0. 3740
D04 0. 0792 0. 0314 0. 1850 0. 1271 0 0. 1052 0. 1364 0. 2692 0. 1017 0. 3379 0. 6221
D09 0. 3624 0. 4009 0. 2025 0. 0188 0. 1218 0. 1078 0. 0818 0. 4071 0. 1853 0. 4551 0. 5449
D15 0. 2244 0. 2341 0. 2843 0. 3729 0. 2534 0. 2851 0. 4988 0. 5074 0. 3076 0. 6062 0. 3938
X16 0. 1244 0. 1244 0. 1810 0. 1194 0. 5380 0. 0450 0. 2995 0. 4315 0. 1354 0. 3137 0. 6863
X18 0. 2505 0. 2129 0. 0673 0. 3765 0. 2040 0. 1431 0. 3437 0. 4069 0. 2283 0. 5610 0. 4390
O01 0. 3530 0. 2829 0. 3084 0. 3474 0. 2017 0. 3315 0. 2117 0. 3743 0. 2909 0. 7773 0. 2227
O04 0. 3647 0. 5561 0. 4729 0. 2782 0. 3435 0. 3531 0. 1999 0. 5908 0. 3669 0. 6210 0. 3790
O06 0. 3366 0. 3609 0. 3370 0. 4646 0. 5266 0. 3061 0. 4391 0. 4712 0. 3958 0. 8401 0. 1599
O07 0. 1679 0. 1010 0. 1120 0. 0627 0 0. 1915 0. 0314 0. 2078 0. 0952 0. 4582 0. 5418
O13 0. 2796 0. 3966 0. 2311 0. 3106 0. 1825 0. 1889 0. 3484 0. 4407 0. 2768 0. 6281 0. 3719
O14 0. 1870 0. 3783 0. 2949 0. 4061 0. 1530 0 0 0. 4180 0. 2061 0. 4931 0. 5069
O18 0. 1730 0. 2495 0. 2418 0. 2111 0. 1952 0. 2318 0. 0946 0. 2647 0. 2139 0. 8081 0. 1919
O19 0. 3280 0. 1572 0. 3429 0. 5018 0. 5463 0. 3826 0. 2755 0. 5019 0. 3620 0. 7213 0. 2787
O20 0. 2291 0. 2458 0. 1594 0. 1774 0. 2784 0. 2079 0. 2697 0. 4540 0. 2240 0. 4933 0. 5067
平均
Average
0. 2549 0. 2910 0. 2673 0. 2730 0. 2255 0. 2110 0. 2348 0. 4156 0. 2454 0. 5866 0. 4134
174 草　地　学　报 第 11卷
2. 2. 3　群体遗传变异
2. 2. 3. 1　群体基因多样性与群体间遗传分化指数
各群体等位基因的频率按 Kongkiatngam 等[ 8]
方法估算,用 Nei指数计算大针茅群体的分子变异。
由指数估算群体内的基因多样性, 以凉城群体
( 0. 1398)最低,西乌群体最高( 0. 1859) ,群体基因多
样性排列顺序为:凉城< 蓝旗< 阿旗< 锡盟< 呼盟
< 多伦< 西乌。根据 Nei指数[ 10]计算的大针茅各群
体间的遗传分化指数为 0. 3811。也就是说, 有
0. 3811的遗传变异存在于群体之间,大部分遗传变
异存在于群体内( 0. 6189) (见表 6)。
2. 2. 3. 2　群体水平遗传距离及聚类图
　　遗传一致度( Genetic ident ity, Ⅰ)和遗传距离
( Genet ic distance, D)是评价群体内和群体间遗传
变异水平的重要指标。根据 16个有效引物 PCR扩
增产物的电泳结果, 按 Nei的方法[ 10]计算出大针茅
各群体的群体的遗传一致度(Ⅰ)和遗传距离( D)
(表 7)。遗传一致度越大, 亲缘关系越近, 遗传距离
越大, 说明亲缘关系越远。群体间的遗传距离从
0. 0569到 0. 2227不等,平均为 0. 1460。锡盟和阿旗
群体间的遗传距离最大( 0. 2227) ,多伦和蓝旗群体
的遗传一致度最大, ( 0. 9447) (表 7)。根据遗传距
离, 用 UPGMA (非加权成组配对法, Unweighted-
pair-gr oup method using an arithmetic aver age)法
进行聚类分析。结果表明,多伦和蓝旗群体先聚类,
遗传距离为 0. 0285; 凉城和阿旗群体聚类, 遗传距
离为0. 0328; 西乌和呼盟群体聚类, 遗传距离为
0. 0440,再和锡盟群体聚类,三者之间的遗传距离为
0. 0767。多伦、蓝旗与凉城、阿旗群体的遗传距离是
0. 0569, 最后与西乌、呼盟和锡盟群体聚类, 遗传距
离是0. 0873(图 2)。从图 2可以看出,聚类结果与地
理分布范围相关。但 7个群体的遣传距离都在 0. 1
以下,结果表明, 7个群体之间遗传差异不大。
表 6　以 Nei指数估测遗传多样性在群体内和群体间的分布
T able 6　Par titioning of the genet ic diver sity betw een and w ithin populations by Neis index
引物
Pr imer s
群体 Population
锡盟
Ximeng
西乌
Xiw u
呼盟
Humeng
多伦
Duo lun
蓝旗
Lanqi
凉城
L iang
cheng
阿旗
Aqi
HT HS DST GST
B02 0. 1320 0. 2336 0. 2646 0. 1607 0. 1898 0. 1108 0. 1546 0. 2892 0. 1771 0. 1121 0. 3266
D01 0. 2045 0. 1480 0. 2325 0. 2046 0. 0099 0. 1833 0. 6310 0. 2267 0. 1494 0. 0773 0. 2614
D04 0. 0792 0. 0148 0. 1250 0. 0792 0 0. 7320 0. 0826 0. 1724 0. 0648 0. 1076 0. 4787
D09 0. 2501 0. 2808 0. 1352 0. 0890 0. 0761 0. 0648 0. 0434 0. 2595 0. 1227 0. 1367 0. 3551
D15 0. 1494 0. 1618 0. 1943 0. 2611 0. 1634 0. 1950 0. 3432 0. 3401 0. 2234 0. 1167 0. 3181
X16 0. 0826 0. 0826 0. 1265 0. 0717 0. 0253 0. 0247 0. 1965 0. 2802 0. 0871 0. 1931 0. 5265
X18 0. 1751 0. 1393 0. 0378 0. 2555 0. 1404 0. 0921 0. 2377 0. 2579 0. 1540 0. 1039 0. 3380
O01 0. 2353 0. 1782 0. 2020 0. 2287 0. 1324 0. 2224 0. 1422 0. 2348 0. 1916 0. 0432 0. 1603
O04 0. 2382 0. 3887 0. 3301 0. 1868 0. 2360 0. 2328 0. 1341 0. 4048 0. 2495 0. 1553 0. 3749
O06 0. 2143 0. 2381 0. 2292 0. 3275 0. 3640 0. 2095 0. 3038 0. 3113 0. 2695 0. 0418 0. 1322
O07 0. 1028 0. 0566 0. 0798 0. 0296 0 0. 1287 0. 0148 0. 1176 0. 0589 0. 0587 0. 03858
O13 0. 1809 0. 2563 0. 1558 0. 2015 0. 1169 0. 1169 0. 2316 0. 2792 0. 1800 0. 0992 0. 2862
O14 0. 1200 0. 2614 0. 2006 0. 2743 0. 1053 0. 0111 0 0. 2666 0. 1390 0. 1276 0. 3973
O18 0. 1061 0. 1588 0. 1513 0. 1342 0. 1297 0. 1485 0. 1129 0. 1549 0. 1345 0. 0204 0. 1016
O19 0. 2012 0. 1058 0. 2348 0. 3263 0. 3828 0. 2601 0. 1742 0. 3251 0. 2407 0. 0844 0. 2358
O20 0. 1519 0. 1670 0. 1063 0. 1095 0. 1963 0. 1391 0. 1887 0. 3050 0. 1513 0. 1537 0. 5370
平均
Average
0. 1672 0. 1859 0. 1808 0. 1822 0. 1521 0. 1398 0. 1561 0. 2687 0. 1663 0. 1024 0. 3811
175第 2期 张红梅:内蒙古地区大针茅群体遗传多样性的 RAPD研究
表 7　遣传一致度和遗传距离距阵
Table 7　Genet ic diver sity and genetic distance
群体
Population
锡盟
Xim eng
西乌
Xiw u
呼盟
Humen
多伦
Duolun
蓝旗
Lanqi
凉城
L iangcheng
阿旗
Aqi
锡盟
Ximeng
0. 0000 0. 8478 0. 8680 0. 8289 0. 8036 0. 8358 0. 8004
西乌
Xiwu
0. 1651 0. 0000 0. 9159 0. 8571 0. 8788 0. 8495 0. 8534
呼盟
Humeng
0. 1416 0. 0879 0. 0000 0. 8431 0. 8503 0. 8497 0. 8312
多伦
Duo lun
0. 1877 0. 1542 0. 1707 0. 0000 0. 9447 0. 9026 0. 8993
蓝旗
Lanqi
0. 2187 0. 1292 0. 1622 0. 0569 0. 0000 0. 8822 0. 8862
凉城
L iangcheng
0. 1793 0. 1631 0. 1629 0. 1025 0. 1253 0. 0000 0. 9365
阿旗
Aqi
0. 2227 0. 1585 0. 1849 0. 1062 0. 1208 0. 0656 0. 0000
　　Nei的遗传一致度(对角线以上数据)和遗传距离(对角线以下数据)
　　Genetic identity ( dat a above diag onal) and genetic distance ( data under diagonal)
图 2　RAPD 聚类分析树状图
F ig . 2　Genetic dendrog ram genera ted using U PGMA algor ithm t o cluster RAPD data
3　讨论与结论
3. 1　RAPD 标记是显性标记,每条 RAPD谱带对
应基因组一个位点。笔者采用 16个有效引物扩增出
134 条带就相当于对基因组的 134个位点进行检
测,其中群体水平平均多态位点比率为 61. 88%, 高
于 Hamrick 等[ 11]于 1989年对 449种植物的等位酶
研究资料进行统计所确定的居群水平的遗传变异情
况(居群水平平均多态位点比率为 34%) , 说明在长
期的进化过程中, 各群体形成并保存了较高的遗传
176 草　地　学　报 第 11卷
变异水平。锡盟、凉城和阿旗群体的特异性位点和地
理条件及利用情况有一定的关系。锡盟群体大针茅
多年未利用, 而凉城群体位于永兴湖附近, 有小生境
效应, 阿旗群体大针茅是一伴生种,群体数量较少。
但这 3个群体的特异性位点等位基因频率都小于
0. 1,说明群体内存在特异性位点的个体很少,特异
性位点的存在与地理条件、利用情况的关系需要利
用其他方法进一步证明。锡盟群体不存在的位点,其
他群体的等位基因频率则较高, 说明多年围封对锡
盟群体产生了一定的影响。7个群体中的几个群体
共同具有的某些位点的等位基因频率较高, 说明特
异性位点的存在与否与地理条件有一定的关系(锡
盟、西乌和呼盟群体位于内蒙古东部,多伦和蓝旗群
体位于中部, 凉城和阿旗群体位于西部)。
3. 2　根据 Shannon信息指数估算的结果为: [ 10]凉
城< 蓝旗< 阿旗< 锡盟< 呼盟< 多伦< 西乌群体
(见表5) ,与 Nei指数计算结果一致(见表6)。凉城、
蓝旗和阿旗群体等采样地大针茅数量较少, 有自交
和遗传漂变的可能性, 特别是凉城群体位于湖泊附
近,小生境效应更易产生遗传漂变。锡盟群体因多年
未加任何利用,无人为选择压力,所以基因型有可能
为产生突变。呼盟、多伦和西乌群体大针茅数量较多
且长期利用, 有可能增加群体本身的遗传多样性。以
上两种方法得到的群体间遗传多样性和群体内遗传
多样性的比例大体一致,都是大部分遗传变异存在
于群体内,小部分存在于群体间。本文根据Nei[ 10]指
数的估算,群体间的遗传 多样性所占比例小些( 38.
11%)。原因可能是在根据 Kongkiatngam 等[ 8]的方
法估算等位基因频率时,没有区别杂合体(如 Aa)和
纯合体( AA ) , 即无论是 AA 还是 Aa 时,都将隐性
基因频率认为是 0, 这样就人为地减小了群体的遗
传多样性。Shannon 指数较 Nei指数缺乏生物学意
义,从而在一定程度上有可能避免对 RAPD 扩增位
点显隐性的讨论。约有 60%的变异发生在各群体内
部,而 40%发生在群体间,说明大针茅群体具有较
大的遗传分化。
3. 3　Hamrick 等的统计表明, 群体间的多样性差异
受繁育系统的影响很大,自交繁育植物有 51%的遗
传变异存在于群体之间,而自交—异交繁育的植物大
约有 23%的变异存在于群体间[ 11]。本研究中, RAPD
检测大针茅群体的遗传多样性都是群体内的遗传变
异大于群体间,这说明大针茅群体异交的可能性。具
体衡量群体间的基因流水平,一个参数是 Nm( Nm=
0. 5( 1- GST) / GST ) ,当 4N< 1时,遗传漂变将在群
体间遗传变异的分配上有显著作用;当 4N > 1时,遗
传漂变的作用很小。Hamrick [ 11]指出自交植物的 N
值为 0. 065,异交植物的N 值可高达5. 380。由 GST
可以推算出 N 为0. 8120,符合异交植物的特点,因取
样地距离较远,有可能阻断群体间的基因流。
3. 4　从表 7可以看出,大针茅群体个体水平上遗传
距离有一定的差异, 最大的是锡盟和阿旗群体
( 0. 2227) ,最小的是多伦和蓝旗群体( 0. 0569) ,凉城
和阿旗群体次之( 0. 0656)。以图5为参照, 7个群体
聚成两支。多伦和蓝旗群体、凉城和阿旗群体、西乌
和呼盟群体各自聚合, 最后多伦、蓝旗、凉城和阿旗
群体聚合在一起,锡盟、西乌和呼盟群体聚合。从各
样品的采样地来看,聚合群主要与地理范围的变化
相关,结果与廖文波等[ 12]对大血藤以及贾宝丽[ 13]对
锡盟沙地榆的地带性分化研究时得出的结论相符。
首先,多伦和蓝旗群体在地域上分布最近,因此最早
聚在一起; 其次,凉城和阿旗群体气候条件相似, 基
本上都处于荒漠草原区,因此聚为一支;再次, 尽管
西乌和呼盟群体地理位置相距较远, 在生态因子相
近的条件下,表现出较大的相似性;最后,锡盟、西乌
和呼盟群体聚为一支。锡盟和西乌群体在地理位置
上相距较近,但因人为因素的影响(锡盟群体长期封
育未加任何利用) ,尽管生态环境相似, 同样表现较
大差异, 但相对于其他 4个群体而言,锡盟、西乌和
呼盟群体地理位置还是相距较近, 所以聚为一类。结
果反映出因水分、温度不同而导致内蒙古草原区大
针茅从东到西的生态分化, 东部的遗传多样性高于
西部,说明大针茅可能是起源于东部,逐渐向西部扩
散。但在过度放牧利用等人为压力下,由于生境的改
变,大针茅群体为克氏针茅群体所取代。
参考文献
[1]　马毓泉,富象乾,陈山等.内蒙古植物志[ M ] .呼和浩特:内蒙古
人民出版社, 1978～1985. 185
[ 2]　卢生莲,吴珍兰.中国针茅属植物的地理分布[ J] . 植物分类学
报, 1996, 34( 3) : 242～253
[3]　刘起,吴新宏,王建锋等.内蒙古针茅草地的合理利用 [ J] .中国
草地, 1997, 6: 49～52
[ 4]　Dawson I K, C halmer s K J, Wau gh R, et al . Detect ion and
analysis of genet ic variation in H ord eum sp ontaneum
popu lat ion from Is rael us ing RAPD m ark ers [ J ] . M olecular
Ecology, 1993, 2: 151～159　　　　 (下转 188页)
177第 2期 张红梅:内蒙古地区大针茅群体遗传多样性的 RAPD研究
4. 2　禁牧对草地牧草的总产量有显著性影响。随着
禁牧时间的缩短, 总产草量有减少的趋势。
4. 3　禁牧对草地牧草种类的数目没有显著影响。
4. 4　禁牧对羊草、大针茅、糙隐子草和星毛委陵菜
有显著影响, 其中,羊草和大针茅随着禁牧时间的缩
短,产草量呈减少趋势; 糙隐子草产量呈增加的趋
势;禁牧对寸草苔和冰草无显著影响。
参考文献
[ 1]　章祖同. 内蒙古草地资源[ M ] . 呼和浩特:内蒙古人民出版社,
1990. 449～462
[2]　李德新. 内蒙古高原荒漠草原生态系统概论[ A] . 见:赛胜宝,
李德新. 荒漠草原生态系统研究[ C ] .呼和浩特:内蒙古人民出
版社, 1995. 1～9
[ 3]　白永飞. 羊草草原群落初级生产力动态研究[ J ] . 草地学报,
1996, 3( 1) : 57～64
[ 4]　章祖同. 多年生草类贮藏营养物质积累的动态[ A] . 见:内蒙
古农牧学院. 草原管理学[C ] .北京:中国农业出版社, 1986. 41
[ 5]　姜恕. 中国科学院内蒙古草原生态系统定位站的建立和研究
工作概述[ A] . 见:中国科学院内蒙古草原生态定位站. 草原
生态系统研究(第一集) [ C] . 北京:科学出版社, 1985. 2～7
[6]　马育华. 试验统计[ M ] . 北京:农业出版社, 1982. 223～225
(上接 177页)
[ 5]　恽锐,钟敏,王洪新等.北京东灵山辽东栎群体 DNA 多样性的
研究[ J] .植物学报, 1998, 40( 2) : 169～175
[ 6]　魏伟,王洪新,胡志昂等.毛乌素沙地柠条群体分子生态学初步
研究: RAPD 证据[ J] .生态学报, 1999, 19( 1) : 16～22
[ 7]　王洪新,胡志昂,钟敏等.盐渍条件下野大豆群体的遗传分化和
生理适应:同工酶和随机扩增多态性 DNA 研究[ J ] . 植物学
报, 1997, 39( 1) : 34～42
[ 8]　Dongkiathgam P, Water way M J, For tin M G Coulman b E .
Genet ic variat ion w ithin and betw een tw o cu lt ivars of red
clover ( T ri f ol ium p ratens L. ) : C ompari sions of
morphological, is ozyme, and RA PD mar kers [ J ] .
Euphy ti cal , 1995, 84: 237～246
[ 9]　王中仁.植物等位酶分析. [ M ] .北京:科学出版社, 1996. 145～
163
[10 ] Nei M . Analysis of gene diver sity in subd ivided population s
[ C ] . Proc Natl Acad Sci U SA, 1973, 70: 3321～3323
[ 11 ] Hamrick J L, Godt M J W . Allozyme diversity in plant
species . in: Plant Populat ion. Genet ics , Breed ing, n and
Genet ic Resou rces. Br ow n A H D, et al eds. Sin auer
As sociates Inc. s underlands, Mass . U SA, 1990, 43～46
[12] 廖文波,邓嫣容。中国特有植物大血藤的RAPD分析一植物地
带分化的分子差异标准初探 [ J ] .中山大学学报 (自然科学
版) , 1999, 38( 1) : 64～69
[13] 贾宝丽. RAPD在锡盟沙地榆遗传多样性及系统学研究中的应
用[ D] .内蒙古农业大学硕士学位文论文, 2001, 17
[14] 赵萌莉. 红树植物秋茄遗传变异与生态分化的 RAPD 分析
[ D] .夏门大学博士学位论文, 2000, 7
188 草　地　学　报 第 11卷