免费文献传递   相关文献

ISSR Analysis on Genetic Diversity of Medically Important Lycium ruthenicum Murr.in Xinjiang

新疆产药用植物黑果枸杞遗传多样性的ISSR分析



全 文 :植物科学学报  2013ꎬ 31(5): 517~ 524
Plant Science Journal
    DOI:10􀆰 3724 / SP􀆰 J􀆰 1142􀆰 2013􀆰 50517
新疆产药用植物黑果枸杞遗传多样性的 ISSR分析
阿力同􀅰其米克1ꎬ2ꎬ 王青锋3ꎬ 杨春锋3ꎬ 陈进明3∗
(1. 新疆巴音郭楞职业技术学院生物工程系ꎬ 新疆库尔勒 841000ꎻ 2. 新疆巴州哈力馨蒙医药科技开发有限公司ꎬ 新疆库尔勒 841000ꎻ
3. 中国科学院武汉植物园ꎬ中国科学院水生植物与流域生态重点实验室ꎬ 武汉 430074)
摘  要: 黑果枸杞(Lycium ruthenicum)隶属于茄科枸杞属ꎬ 为重要的药用植物ꎬ 主要分布于中国的西北部ꎮ 目
前该种野生”资源逐渐减少ꎬ 开展对其居群遗传学研究有利于黑果枸杞野生种质资源的保护和可持续利用ꎮ 采用
ISSR分子标记对新疆南部黑果枸杞 6个自然居群及甘肃 2 个自然居群共 115 个样品进行了 DNA 多态性分析ꎮ
从 60个随机引物中筛选出 7个有效引物ꎬ 共产生 64 条 DNA片段ꎬ 其中 50 条为多态性条带ꎬ 多态位点百分率
(PPL)为 78􀆰 1%ꎮ 相比较而言ꎬ 黑果枸杞在物种水平上具有较高的遗传多样性ꎬ Nei基因多样性(H)和 Shannon
多样性指数(Ⅰ)分别为 0􀆰 29和 0􀆰 43ꎮ 对黑果枸杞 8个居群的 AMOVA分析结果表明ꎬ 其遗传变异主要存在于
居群内(77􀆰 0%)ꎬ 而居群间的遗传分化较小(23%ꎬ FST=0􀆰 23)ꎮ 黑果枸杞各居群间的遗传距离在 0􀆰 0570 ~
0􀆰 1913 之间变化ꎮ 居群间的聚类及Mantel检验( r=0􀆰 3602ꎬ p=0􀆰 910)均表明新疆黑果枸杞居群地理距离与遗
传距离之间的相关性不明显ꎻ 黑果枸杞个体间 UPGMA 聚类结果表明ꎬ 同一居群的个体不能完全聚在一起ꎬ 来
自新疆和甘肃两区域的黑果枸杞材料也不能完全分开ꎮ 探讨了可能造成上述居群遗传结构模式的主要因素ꎬ 同
时提出了今后对新疆南部黑果枸杞保护工作中需进一步解决的问题ꎮ
关键词: 药用植物ꎻ 黑果枸杞ꎻ 遗传多样性ꎻ ISSRꎻ 新疆南部
中图分类号: Q346          文献标识码: A          文章编号: 2095 ̄0837(2013)05 ̄0517 ̄08
      收稿日期: 2013 ̄01 ̄11ꎬ 修回日期: 2013 ̄03 ̄15ꎮ
  基金项目: 新疆维吾尔族自治区科技支疆指令性计划项目(201291161)ꎮ
  作者简介: 阿力同􀅰其米克(1968- )ꎬ 女ꎬ 硕士ꎬ 副教授ꎬ 研究方向为植物资源学及药用植物学ꎮ
  ∗通讯作者(Author for correspondence􀆰 E ̄mail: jmchen@wbgcas􀆰 cn)ꎮ
ISSR Analysis on Genetic Diversity of Medically Important
Lycium ruthenicum Murr. in Xinjiang
ALITONG Qimike1ꎬ2ꎬ WANG Qing ̄Feng3ꎬ YANG Chun ̄Feng3ꎬ CHEN Jin ̄Ming3∗
(1􀆰 Department of Biological Engineeringꎬ Xinjiang Bayinguoleng Vocational and Technical Collegeꎬ
Kuerleꎬ Xinjiang 841000ꎬ Chinaꎻ 2􀆰 Xinjiang Bazhou Halixin Mongolian Medicinal Technology Development Co.ꎬ
Ltdꎬ Kuerleꎬ Xinjiang 841000ꎬ Chinaꎻ 3􀆰 Key Laboratory of Aquatic Botany and Watershed Ecologyꎬ
Wuhan Botanical Gardenꎬ Chinese Academy of Sciencesꎬ Wuhan 430074ꎬ China)
Abstract: Lycium ruthenicum (Solanaceae) is an important medicinal plant mainly distributed in
Northwestern China. In recent yearsꎬ howeverꎬ the distribution range of this species has been
reduced greatly due to human overexploitation and deterioration of its habitat. Studying the
population genetics of this species is essential for the conservation and sustainable utilization of
the plant germplasm resource. In this studyꎬ we used seven ISSR markers to measure genetic
diversity of 115 individuals from eight natural populations of L. ruthenicum in Xinjiang ( six
populations) and Gansu ( two populations). A total of 64 DNA fragments were scoredꎬ and
78􀆰 1% of polymorphic loci (PPL) found. High level of genetic diversity was detected in L.
ruthenicum (H = 0􀆰 29ꎻ Ⅰ= 0􀆰 43). AMOVA analysis indicated that most variance (77􀆰 0%)
resided within populationsꎬ with only a small proportion of total variation residing between
populations (23%ꎬ FST =0􀆰 23). Results of the Mantel test (r=0􀆰 3602ꎬ p=0􀆰 910) and UPGMA
cluster of the Xinjiang populations indicated that there was no significant relationship between
geographical distance and genetic distance. UPGMA cluster of all sampled individuals showed
that individuals from each population did not cluster together. The probable causes that have
contributed to the current pattern of genetic structure were discussed and suggestions on future
protection of the L. ruthenicum from southern Xinjiang were also given.
Key words: Medicinal plantꎻ Lycium ruthenicumꎻ Genetic diversityꎻ ISSRꎻ Southern Xinjiang
    黑果枸杞(Lycium ruthenicum Murr.)为茄科
(Solanaceae)枸杞属( Lycium L.)多年生灌木植
物ꎮ 黑果枸杞是我国西北荒漠地区一种特有的野生
植物ꎬ 主要分布于山西北部、 宁夏、 甘肃、 青海、
新疆、 西藏等省区[1]ꎮ 该种耐盐、 抗旱ꎬ 多分布
于盐碱土荒地、 池地或路旁ꎬ 对盐渍土壤有很强的
适应性[2ꎬ3]ꎮ 黑果枸杞花果期 7-9月ꎬ 成熟浆果紫
黑色ꎬ 球状ꎬ 中医以成熟的果实入药ꎮ 据«晶珠本
草»记载ꎬ 黑果枸杞味甘、 性平ꎬ 清心热ꎬ 用于治
疗心热病、 心脏病、 月经不调、 停经等病症ꎮ 黑果
枸杞成熟果实色素含量高ꎬ 优于果汁色素ꎻ 其色素
颜色鲜艳、 稳定性好ꎬ 着色力强ꎬ 是理想的食用天
然花色苷[4ꎬ5]ꎮ 黑果枸杞含有较多的还原糖ꎬ 高于
宁夏产的红果枸杞(L􀆰 barbarum)ꎬ 是理想的免疫
增强剂ꎬ 具有重要的药用开发价值[6-8]ꎮ
由于巨大经济价值的存在ꎬ 黑果枸杞的市场需
求量巨大ꎮ 同时ꎬ 与宁夏红果枸杞相比ꎬ 黑果枸杞
在繁育手段、 栽培规模以及产量提高等方面存在明
显的差距ꎬ 优质种质资源的培育和推广明显不够ꎬ
相较而言市场供应量十分有限ꎮ 野生黑果枸杞资源
因而成为市场重要供应来源之一ꎮ 黑果枸杞的野生
资源正遭受着巨大的开采压力ꎮ 目前ꎬ 野生资源的
自我恢复与开采利用之间已经明显失衡ꎬ 黑果枸杞
野生居群的规模以及分布区域正在迅速减小[1]ꎬ
采取相应的保育措施已迫在眉睫ꎮ
揭示物种的遗传多样性水平及其居群遗传结构
特点ꎬ 有助于我们了解物种的进化历史及其适应
性ꎬ 从而帮助我们对濒危物种制定有效的保护措
施[9-12]ꎮ 然而ꎬ 相比宁夏红果枸杞[13-16]ꎬ 目前对
黑果枸杞的遗传多样性及其居群遗传结构的研究还
较少[17]ꎮ Liu 等[17]采用 SRAP(Sequence ̄related
amplified polymorphism)分子标记对分布在甘肃、
宁夏、 青海和新疆的黑果枸杞的代表居群进行了遗
传多样性研究ꎬ 揭示了该种在上述地区的遗传多样
性水平及其遗传结构ꎬ 为该区域的黑果枸杞的保护
提供了重要资料ꎮ 新疆是黑果枸杞的主要分布区ꎬ
主要分布在塔里木盆地及天山山麓ꎮ 黑果枸杞也是
在新疆利用较早的传统中草药之一ꎮ 传统的采摘利
用等已导致新疆野生黑果枸杞资源急剧减少ꎬ 对该
种的保护已逐渐引起了当地政府的重视ꎮ 但 Liu
等[17]对黑果枸杞居群遗传多样性的研究仅涵盖了
分布在新疆西部及北部的代表地区ꎬ 而对黑果枸杞
主要分布区的新疆南部地区的研究仍是缺乏ꎮ
本研究在前人研究的基础之上采用 ISSR( Inter ̄
simple sequence repeat)分子标记对分布在新疆
南部(库尔勒地区)的黑果枸杞进行居群遗传多样
性及其遗传结构分析ꎬ 同时与来源于甘肃的黑果枸
杞的代表材料进行比较ꎬ 揭示南疆产黑果枸杞的遗
传变异模式ꎬ 以期为该地区的黑果枸杞野生资源的
保护和可持续利用提供可依据的资料ꎮ
1  材料与方法
1􀆰 1  实验材料
根据新疆南部地区黑果枸杞分布的地理状况ꎬ
作者于 2012年 7月在库尔勒地区共采集了 6 个野
生黑果枸杞居群ꎬ 其中 3个居群来自焉耆县焉耆盆
地(居群 XJ1 ~ XJ3)ꎬ 另 3 个居群来自和静县
(XJ4~XJ6)ꎬ 共采集 85个植株ꎬ 其中在 XJ2居群
取 10个样品ꎬ 其余居群均取 15 个样品ꎮ 作者于
2012年 9月在甘肃永靖县黑果枸杞保护区采集了
2个居群共 30株黑果枸杞材料(GS7和 GS8)作为
对照ꎮ 采样地点的地理位置、 经纬度及各居群内所
采集样品数见表 1ꎮ 本研究共采集了 115个植株的
幼叶样品ꎬ 样品用硅胶快速干燥ꎬ 带回实验室用于
DNA提取ꎮ
1􀆰 2  DNA提取与 ISSR ̄PCR扩增
利用植物基因组 DNA 提取试剂盒提取参试材
料的 DNAꎬ 试剂盒购于天根生物公司(提取方法参
815 植 物 科 学 学 报 第 31卷 
表 1  研究材料的来源及每一居群的样品数目
Table 1  Locations and sample size
of each studied population
居群
Population
地点
Location
经纬度
Latitude (N) /
Longitude (E)
样品数目
Sample size
XJ1 新疆ꎬ 焉耆Yanqiꎬ Xinjiang 42°04′ / 86°05′ 15
XJ2 新疆ꎬ 焉耆Yanqiꎬ Xinjiang 42°05′ / 86°17′ 10
XJ3 新疆ꎬ 焉耆Yanqiꎬ Xinjiang 42°14′ / 86°28′ 15
XJ4 新疆ꎬ 和静Hejingꎬ Xinjiang 42°27′ / 86°14′ 15
XJ5 新疆ꎬ 和静Hejingꎬ Xinjiang 42°25′ / 86°51′ 15
XJ6 新疆ꎬ 和静Hejingꎬ Xinjiang 42°18′ / 86°13′ 15
GS7 甘肃ꎬ 永靖Yongjingꎬ Gansu 36°06′ / 103°17′ 15
GS8 甘肃ꎬ 永靖Yongjingꎬ Gansu 36°05′ / 103°18′ 15
照试剂盒说明)ꎮ
ISSR ̄PCR 反应体系(25 μL)含有 15􀆰 5 μL 双
蒸水、 2􀆰 5 μL (2􀆰 5 mmol / L) dNTPs、 2􀆰 5 μL 10×
PCR buffer (含 Mg2+)、 0􀆰 5 μL (2 U / μL) Taq
Polymerase、 1 μL 引物 (25 pmol)、 3 μL 模板
(20 ng / μL)ꎮ PCR 反应在 PTC ̄100TM扩增仪上进
行ꎬ 反应参数为: 94℃预变性 5 minꎻ 94℃变性
30 sꎬ 55℃复性 1 minꎬ 72℃延伸 2 minꎬ 共 35个
循环ꎻ 72℃延伸 10 minꎮ 反应产物在 1􀆰 5%的琼脂
糖凝胶上ꎬ 100 V稳压电泳ꎬ 溴化乙锭处理后置于
紫外光灯下检测ꎬ 用凝胶成像系统拍照ꎬ 将图像存
入计算机待分析ꎮ
十聚体寡核苷酸随机引物购自上海生工生物工
程公司(引物序列由加拿大 British Columbia 大学
提供)ꎬ PCR试剂购于武汉益帆公司ꎮ 本实验共选
用了 60个引物ꎮ 随机选取 8个(新疆 6个和甘肃 2
个)DNA 样品进行引物筛选ꎬ 每个引物对 8 个
DNA样品重复扩增 2 次ꎮ 依据扩增结果ꎬ 对比可
重复性、 多态性后ꎬ 筛选确定出扩增效果良好的 7
个引物ꎬ 其序列见表 2ꎮ
1􀆰 3  数据统计分析
以 ISSR ̄PCR产物电泳图谱中的每条 DNA 谱
带作为 1个单位ꎬ 如果有带则定为“1”ꎬ 没有带则
表 2  用于检测黑果枸杞遗传变异的 7个
有效引物名称及其碱基序列
Table 2  Name and base sequences of seven
effective primers used for detecting
genetic variation in Lycium ruthenicum
引物 Primers 序列 Sequences (5′-3′)
822 (TC) 8A
823 (TC) 8C
824 (TC) 8G
843 (CT) 8(A / G)A
845 (CT) 8(A / G)G
853 (TC) 8(A / G)T
854 (TC) 8(A / G)G
定为“0”ꎮ 采用 POPGENE Version 1􀆰 31 软件[18]
对黑果枸杞各个居群以及物种水平分别计算多态位
点百分率(percentage of polymorphic lociꎬ PPL)、
基因多样性(H)以及 Shannon指数(Ⅰ) [19]ꎮ
对黑果枸杞居群间、 居群内以及区域间(新疆
与甘肃)的分子变异进行分析(AMOVA)ꎮ 以上分
析采用 WINAMOVA 1􀆰 55 软件[20]ꎮ 该软件的输入
文件由 AMOVA ̄PREP 软件[21]制作ꎮ 显著性检验
是通过 1000 次置换ꎮ 基于遗传分化系数 FSTꎬ 根
据公式 Nm≈0􀆰 5(1-FST) / FST [22]来估算居群的历
史基因流ꎮ
利用 IBD软件[23]进行 Mantel检验ꎬ 分析新疆
居群间遗传距离与地理距离之间的相关性ꎬ 在分析
中设定 10000 次数据随机选择ꎮ 地理距离根据采
样点的经纬度ꎬ 利用 PASSAGE 软件[24]计算居群
间的球面距离 ( km)ꎮ 采用 POPGENE Version
1􀆰 31软件计算居群间 Nei氏[25]遗传距离ꎮ
根据 Nei 氏[25]遗传距离系数ꎬ 利用 POPGENE
软件对黑果枸杞所有居群及利用 NTSYSpc 2􀆰 02
软件[26]对所有样品分别进行 UPGMA(Unweighted
pair ̄group method with arithmetic meansꎬ 非加
权配对算数平均法)聚类ꎮ
2  结果
2􀆰 1  ISSR的扩增结果及居群遗传多样性
对从 60个随机引物中筛选出的 7 个引物进行
扩增ꎬ 共得到 64条带ꎬ 其中 50 条表现出多态性ꎬ
占总条带数的 78􀆰 1%ꎬ 平均每个引物扩增的 DNA
条带数为 9􀆰 0 条ꎮ 位点分子量范围均在 200 ~
915  第 5期                阿力同􀅰其米克等: 新疆产药用植物黑果枸杞遗传多样性的 ISSR分析
1800 bp之间ꎮ 在黑果枸杞的 8 个居群中ꎬ 多态位
点百分比率(PPL)在 48􀆰 4% ~71􀆰 9%之间变化ꎬ
XJ1居群的多态位点百分比率最高ꎬ 为 71􀆰 9%ꎻ
XJ2居群的多态位点百分比率最低为 48􀆰 4%(表
3)ꎮ Shannon多样性指数(Ⅰ)结果显示在物种水
平上的多样性指数为 0􀆰 43ꎬ 各居群的多样性指数在
0􀆰 25~0􀆰 37 之间变化ꎬ 其中最高的为 XJ1 居群
(0􀆰 37)ꎬ 最低为 XJ2居群(0􀆰 25)ꎻ 黑果枸杞各个
居群及物种水平上的基因多样性与其 Shannon 指
数的结果基本相符(表 3)ꎮ
表 3  黑果枸杞的遗传多样性(括号内为标准误)
Table 3  Genetic diversity in populations
of Lycium ruthenicum (numbers in
parentheses are standard deviations)
居群
Population
多态位点百分率
PPL (%)
基因多样性

Shannon指数

XJ1 71􀆰 9 0􀆰 25 (0􀆰 20) 0􀆰 37 (0􀆰 27)
XJ2 48􀆰 4 0􀆰 17 (0􀆰 19) 0􀆰 25 (0􀆰 28)
XJ3 62􀆰 5 0􀆰 24 (0􀆰 21) 0􀆰 35 (0􀆰 29)
XJ4 70􀆰 3 0􀆰 22 (0􀆰 18) 0􀆰 34 (0􀆰 26)
XJ5 59􀆰 4 0􀆰 22 (0􀆰 21) 0􀆰 32 (0􀆰 30)
XJ6 60􀆰 1 0􀆰 22 (0􀆰 21) 0􀆰 33 (0􀆰 30)
GS7 68􀆰 8 0􀆰 23 (0􀆰 19) 0􀆰 35 (0􀆰 27)
GS8 59􀆰 3 0􀆰 19 (0􀆰 19) 0􀆰 29 (0􀆰 27)
Species level 78􀆰 1 0􀆰 29 (0􀆰 19) 0􀆰 43 (0􀆰 27)
2􀆰 2  居群遗传分化
采用 AMOVA对黑果枸杞 8个居群的分析结果
表明ꎬ 居群间的基因分化系数 FST = 0􀆰 230ꎬ 即总
的变异中有 23􀆰 0%的变异存在于居群间ꎬ 居群内
的遗传变异占总遗传变异的 77􀆰 0%(表 4)ꎮ 黑果
枸杞各居群间和居群内的变异均极显著 ( p <
0􀆰 001)ꎮ 基于遗传分化系数 FST估算的居群历史基
因流Nm=1􀆰 67ꎮ
2􀆰 3  居群间的遗传距离及其聚类
黑果枸杞 8个居群间的遗传一致度在0􀆰 8184~
0􀆰 9446之间变化ꎬ 其中居群 XJ1 和 XJ2 间的遗传
相似性最大ꎬ 为 0􀆰 9446ꎻ 居群 XJ5和 GS8间的遗
传相似性最小ꎬ 为 0􀆰 8184ꎮ 8 个居群的遗传距离
在 0􀆰 0570~0􀆰 1913之间变化(表 5)ꎮ Mantel检验
发现遗传距离和地理距离没有显著的相关性( r =
0􀆰 3602ꎬ p=0􀆰 910)(图 1)ꎮ
    采用 POPOGENE软件对 8个居群的遗传关系
进行的 UPGMA聚类结果表明: 新疆 6个居群聚为
一支ꎬ 甘肃 2居群聚为另一支ꎻ 新疆 6个居群的遗
传差异与实际的地理位置无关(图 2)ꎮ 采用 NT ̄
SYSpc 软件对采集的 115 个黑果枸杞个体进行
UPGMA聚类ꎬ 结果表明: 同一居群的个体不能完
表 4  黑果枸杞分子变异的 AMOVA分析结果
Table 4  AMOVA analyses of the genetic variances among populations of Lycium ruthenicum
变异来源
Source of variation
自由度
d􀆰 f􀆰
标准差
SSD
变异组分
Variance component
占总变异百分率(%)
Total variation p
Among populations 7 279􀆰 1 2􀆰 254 23􀆰 0 < 0􀆰 001
Within populations 107 805􀆰 7 7􀆰 530 77􀆰 0 < 0􀆰 001
表 5  黑果枸杞种群间遗传相似度(对角线上)和遗传距离(对角线下)
Table 5  Genetic identity (above diagonal) and genetic distance (below diagonal)
between different populations of Lycium ruthenicum
Population XJ1 XJ2 XJ3 XJ4 XJ5 XJ6 GS7 GS8
XJ1 ∗∗∗∗ 0􀆰 9446 0􀆰 9202 0􀆰 9159 0􀆰 9147 0􀆰 9112 0􀆰 8771 0􀆰 8803
XJ2 0􀆰 0570 ∗∗∗∗ 0􀆰 9295 0􀆰 9076 0􀆰 8611 0􀆰 8906 0􀆰 8698 0􀆰 8834
XJ3 0􀆰 0832 0􀆰 0731 ∗∗∗∗ 0􀆰 9170 0􀆰 9067 0􀆰 9388 0􀆰 8259 0􀆰 8521
XJ4 0􀆰 0879 0􀆰 0970 0􀆰 0867 ∗∗∗∗ 0􀆰 9191 0􀆰 9078 0􀆰 8637 0􀆰 8774
XJ5 0􀆰 0891 0􀆰 1496 0􀆰 0980 0􀆰 0843 ∗∗∗∗ 0􀆰 9292 0􀆰 8353 0􀆰 8184
XJ6 0􀆰 0930 0􀆰 1159 0􀆰 0631 0􀆰 0968 0􀆰 0734 ∗∗∗∗ 0􀆰 8432 0􀆰 8391
GS7 0􀆰 1311 0􀆰 1395 0􀆰 1913 0􀆰 1465 0􀆰 1800 0􀆰 1706 ∗∗∗∗ 0􀆰 9383
GS8 0􀆰 1275 0􀆰 1239 0􀆰 1600 0􀆰 1308 0􀆰 2004 0􀆰 1754 0􀆰 0637 ∗∗∗∗
025 植 物 科 学 学 报 第 31卷 
图 1  新疆黑果枸杞居群地理距离与
遗传距离相关性的 Mantel检验
Fig􀆰 1  Correlation between geographical distance
and genetic distance revealed by Mantel test
Xinjiang
1
Gansu
XJ3
XJ6XJ4
XJ5
XJ1
XJ2
GS7
GS8
!"
#$
图 2  基于 Nei遗传距离对 8个
居群进行的 UPGMA聚类图
Fig􀆰 2  UPGMA dendrogram of eight sampled populations
of L􀆰 ruthenicum based on Nei’s genetic distance
全聚在一起ꎬ 来自新疆和甘肃两区域的黑果枸杞材
料也不能完全分开(图未显示)ꎮ
3  讨论
3􀆰 1遗传多样性
本研究采用 7 个有效 ISSR 引物对黑果枸杞 8
个居群进行分析ꎬ 结果显示在物种水平上的多态位
点百分率(PPL)为 78􀆰 1%ꎬ Shannon 多样性指数
(Ⅰ)为 0􀆰 43ꎬ 基因多样性(H)为 0􀆰 29ꎮ 本研究结
果与 Liu 等[17]采用 SRAP 分子标记对来自甘肃、
宁夏、 青海和新疆 4省区黑果枸杞代表居群的遗传
多样性的研究结果一致 ( PPL = 85􀆰 04%ꎻ H =
0􀆰 2112ꎻ Ⅰ =0􀆰 3329)ꎮ 通过与相关的研究进行
比较[11ꎬ17ꎬ27-29]ꎬ 我们认为新疆南部产黑果枸杞居
群目前拥有较高的遗传多样性水平ꎮ
黑果枸杞的传粉方式主要是虫媒和风媒ꎬ 其种
子的传播主要靠鸟类和啮齿动物ꎬ 同时该种具有自
交不亲和的特性[17ꎬ30ꎬ31]ꎮ 这些生活史特征使得黑
果枸杞很可能具有以异交为主的繁育系统[32ꎬ33]ꎬ
而异交的繁育系统被认为是物种维持较高遗传多样
性水平的重要因素[28ꎬ34-36]ꎮ 另外ꎬ 尽管目前黑果
枸杞的野生资源渐渐减少ꎬ 但导致黑果枸杞目前野
生资源减少的主要原因是人们近期过度的采摘以及
生境的恶化[1ꎬ6]ꎬ 这些干扰目前很可能只是影响该
种局部地区内黑果枸杞的数量及其遗传多样性ꎻ 就
该种在中国西北部分布的整体而言ꎬ 该种的分布区
范围还较大[1]ꎬ 另外该种是多年生的灌木ꎬ 生活
周期较长ꎬ 较大的分布区范围以及较长的生活周期
有利于该物种维持一定的遗传多样性水平[11ꎬ28]ꎮ
因此ꎬ 在物种水平上黑果枸杞的遗传多样性目前很
可能还没有严重受到当前生境丧失和人为破坏的影
响[17]ꎮ
3􀆰 2  居群遗传结构与基因流
通过对黑果枸杞居群间和居群内的 AMOVA分
析ꎬ 结果发现其遗传变异主要存在于居群内(占总
变异的 77􀆰 0%)ꎮ 本研究结果与 Liu等[17]的研究一
致(居群间的遗传变异仅占总变异的 15􀆰 55%)ꎬ 即
黑果枸杞居群间遗传分化较小ꎮ 如前所述ꎬ 黑果枸
杞主要由昆虫和风传粉ꎬ 其种子主要靠鸟类和啮齿
动物传播[17ꎬ30]ꎬ 而这种传粉方式及种子传播方式
有利于居群间基因流的发生ꎮ 一般来说木本植物基
因流的大小主要决定于花粉流或种子流[37]ꎮ 基因
流根据 Nm 的大小可划分为高 ( ≥ 1􀆰 0 )、 中
(0􀆰 250 ~ 0􀆰 99)、 低 ( 0􀆰 0 ~ 0􀆰 249)三个等级水
平[38]ꎮ 基因流 Nm 的数值与居群间的基因分化呈
负相关ꎬ 即基因流越大的物种ꎬ 居群之间的遗传分
化越小ꎬ 大的基因流可以阻止居群间的遗传分化ꎮ
根据 FST值ꎬ 我们推算出黑果枸杞居群间的基因流
Nm=1􀆰 67ꎬ 表明黑果枸杞居群间存在较高的基因
流ꎬ 较高的基因流很可能防止由遗传漂变引起的黑
果枸杞居群之间的遗传分化ꎮ
对新疆南部产的 6 个居群的黑果枸杞进行的
Mantel检验发现遗传距离和地理距离没有显著的
相关性( r=0􀆰 3602ꎬ p=0􀆰 910)ꎬ 表明地理距离在
黑果枸杞新疆居群遗传分化中的作用不太明显ꎮ 根
125  第 5期                阿力同􀅰其米克等: 新疆产药用植物黑果枸杞遗传多样性的 ISSR分析
据居群间的遗传相似度的计算以及居群间的 UPG ̄
MA聚类ꎬ 结果也表明地理距离较近的居群并不总
是遗传相似性也高或聚类在一起ꎮ 总体而言ꎬ 对于
新疆居群ꎬ 本研究所取材料的范围还较小ꎬ 主要集
中在野生资源分布相对集中的库尔勒地区(和静县
和焉耆县)ꎬ 各个居群间没有明显的高山或地理阻
隔ꎬ 居群间的基因交流可能相对比较容易ꎬ 从而使
得各个居群间的地理隔离或遗传分化不明显ꎮ 新疆
黑果枸杞所有个体间 UPGMA聚类结果也表明ꎬ 同
一居群的个体不能完全聚在一起ꎬ 进一步支持居群
间有基因流的发生ꎮ 居群间的 UPGMA 聚类表明ꎬ
新疆居群和甘肃居群各自聚为一支ꎬ 体现出在较大
范围上地理隔离对黑果枸杞遗传分化的影响ꎮ Liu
等[17]通过对 4个省区黑果枸杞代表居群的遗传距
离和地理距离相关性检验中也发现两者之间有较为
明显的正相关关系ꎮ 由于本研究在较大范围内所取
的研究材料有限ꎬ 目前只在甘肃取了 2个居群进行
遗传多样性分析ꎬ 而在 Mantel 检验中未包括甘肃
居群ꎮ 对所取的所有黑果枸杞样品进行的 UPGMA
聚类分析中ꎬ 我们发现来自新疆或甘肃的个体并不
能完全各自聚在一起ꎬ 表明两区域间的黑果枸杞之
间可能有一定的基因流ꎬ 但考虑到目前两区域间的
地理距离较远ꎬ 当前阻隔基因流的因素较多[39ꎬ40]ꎬ
因此ꎬ 这两区域间可能存在的基因流很可能是历史
上具有较近亲缘关系个体的扩散迁移所致ꎮ
3􀆰 3  新疆南部黑果枸杞资源的保护
综上所述ꎬ 目前新疆南部黑果枸杞居群仍维持
着较高的遗传多样性水平ꎬ 居群间的遗传分化也较
小ꎮ 这些遗传多样性是该物种适应环境以及进化的
基础ꎬ 是该种避免灭绝而长期生存的前提[41ꎬ42]ꎬ
同时也能为我们进一步开发利用黑果枸杞提供优良
的种质资源ꎮ 尽管目前人为的砍伐采摘活动及生境
的恶化还没有严重影响到该种的遗传多样性ꎬ 但若
不能有效阻止环境恶化和人为活动的破坏ꎬ 势必会
加速黑果枸杞野生居群的片断化ꎬ 居群规模会进一
步减小ꎮ 由此也必将引起居群遗传漂变的发生ꎬ 从
而会导致当前丰富的遗传多样性的大量丧失[42]ꎬ
进而会影响到该物种的生存及可利用的优异种质资
源的丧失ꎮ 考虑到导致黑果枸杞野生资源丧失的最
主要的原因是人为的砍伐采摘及生境的破坏ꎬ 我们
建议应尽快建立黑果枸杞保护区ꎬ 禁止砍伐ꎬ 保护
更多的黑果枸杞赖以生存的生境ꎻ 庆幸的是目前第
一个黑果枸杞保护区已在甘肃的永靖县建立起来ꎻ
对于新疆黑果枸杞资源的保护ꎬ 也已引起了当地政
府的重视ꎬ 设立了专项经费开展黑果枸杞野生资源
的保护和可持续利用方面的研究ꎬ 本研究即为该专
项研究工作的一部分ꎮ 由于目前对黑果枸杞的生物
学研究还较少ꎬ 我们也建议进一步加强对该种的繁
殖生物学、 保护遗传学及生理生态学等方面的研
究ꎬ 为该种的保护及可持续利用提供依据ꎮ
致谢: 感谢新疆巴州哈力馨蒙医药科技开发有限公司
哈希巴特尔、 巴特尔和巴都木在野外调查和样品采集过程
中的帮助ꎻ 感谢中国科学院武汉植物园谢双哲和孙姗姗硕
士以及杜智渊博士在实验过程中给予的帮助ꎮ
参考文献:
[ 1 ]   陈海魁ꎬ 蒲凌奎ꎬ 曹君迈ꎬ 任贤. 黑果枸杞的研究
现状及其开发利用 [ J] . 黑龙江农业科学ꎬ 2008
(5): 155-157.
[ 2 ]   杨志江ꎬ 李进ꎬ 李淑珍ꎬ 张尧ꎬ 陵林辉. 不同钠盐
胁迫对黑果枸杞种子萌发的影响[J] . 种子ꎬ 2008ꎬ
27(9): 19-22.
[ 3 ]   姜霞ꎬ 任红旭ꎬ 马占青ꎬ 郭军战. 黑果枸杞耐盐机
理的相关研究[J] . 北方园艺ꎬ 2012(10): 19-23.
[ 4 ]   李进ꎬ 原惠ꎬ 曾献春ꎬ 韩彬ꎬ 时德红. 黑果枸杞色
素的毒理学研究 [ J] . 食品科学ꎬ 2007ꎬ 28 (7):
470-474.
[ 5 ]   李淑珍ꎬ 李进ꎬ 杨志江ꎬ 等. 黑果枸杞类黄酮的提
取和精制工艺研究[J] . 食品研究与开发ꎬ 2008ꎬ 29
(8): 82-87.
[ 6 ]   甘青梅ꎬ 骆桂法ꎬ 李普衍ꎬ 卓玛东珠ꎬ 陈岳蓉ꎬ 左
振常. 藏药黑果枸杞开发利用的研究[J] . 青海科
技ꎬ 1997ꎬ 4(1): 17-19.
[ 7 ]   矫晓丽ꎬ 迟晓峰ꎬ 董琦ꎬ 肖远灿ꎬ 胡凤祖. 柴达木
野生黑果枸杞营养成分分析[J] . 氨基酸和生物资
源ꎬ 2011ꎬ 33(3): 60-62.
[ 8 ]   姚霞ꎬ 许利嘉ꎬ 肖伟ꎬ 彭勇ꎬ 肖培根. 不同枸杞子
中枸杞多糖的含量分析[J] . 医药导报ꎬ 2011ꎬ 30
(4): 426-428.
[ 9 ]   葛颂ꎬ 洪德元. 遗传多样性及其检测方法[M] / /钱
迎倩ꎬ 马克平主编. 生物多样性研究的原理与方法.
北京: 中国科学技术出版社ꎬ 1994: 123-140.
[10]   Lande R. Genetics and demography in biological
225 植 物 科 学 学 报 第 31卷 
conservation[J]. Scienceꎬ 1988ꎬ 241: 1455-1460.
[11]   Hamrick J Lꎬ Godt M J W. Effects of life history
traits on genetic diversity in plant species[J] . Phi ̄
los Trans Bꎬ 1996ꎬ 351: 1291-1298.
[12]   Meffe G Kꎬ Carroll C R. Principles of Conserva ̄
tion Biology [ M ] . Sunderlandꎬ Massachusetts:
Sinauer Associatesꎬ Incꎬ 1997.
[13]   李军ꎬ 郭晏海ꎬ 秦雪梅. DNA 随机扩增多态性分析
技术在枸杞道地药材鉴别中的应用[J] . 中医药研
究ꎬ 2002ꎬ 18(3): 48-49.
[14]   魏玉清ꎬ许兴. 不同地区主要栽培宁夏枸杞品种的
RAPD分析[J] . 西北农林科技大学学报ꎬ 2007ꎬ 35
(1): 91-95.
[15]   尚洁ꎬ李收ꎬ 张靠稳. 宁夏枸杞遗传多样性的 RAPD
分析[J] . 植物研究ꎬ 2010ꎬ 30(1): 116-119.
[16]   尚洁ꎬ 思彬彬. 宁夏枸杞主要栽培品种的 DNA多态
性分析[J] . 安徽农业科学ꎬ 2010ꎬ 38(6): 2801-
2802ꎬ 2805.
[17]   Liu Z Gꎬ Shu Q Yꎬ Wang Lꎬ Yu M Fꎬ Hua Y Pꎬ
Zhang H Gꎬ Tao Y Dꎬ Shao Y. Genetic diversity
of the endangered and medically important Lycium
ruthenicum Murr. revealed by sequence ̄related
amplified polymorphism (SRAP) markers[J] . Bio ̄
chem Syst Ecolꎬ 2012ꎬ 45: 86-97.
[18]   Yeh Fꎬ Yang R Cꎬ Boyle T. POPGENE. A User ̄
Friendly Shareware for Population Genetic Analysis
[M ] . Edmonton: Molecular and Biotechnology
Centerꎬ University of Albertaꎬ 1997.
[19]   Lewontin R C. The apportionment of human diver ̄
sity[J] . Evol Biolꎬ 1972ꎬ 6: 381-398.
[20]   Excoffier L. Analysis of Molecular Variance (AMO ̄
VA) version 1􀆰 55[M] . Switzerland: Genetics and
Biometry Laboratoryꎬ University of Genevaꎬ 1993.
[21]   Miller M P. AMOVA ̄PREP. A Program for the
Preparation of AMOVA Input Files from Dominant ̄
marker Raw Dataꎬ release 1􀆰 01 [M] . Flagstaffꎬ
AZ: Department of Biological Sciencesꎬ Northern
Arizona Universityꎬ 1998.
[22]   McDermott Jꎬ McDonald B. Gene flow in plant
pathosystems[ J] . Annu Rev Phytopatholꎬ 1993ꎬ
31: 353-373.
[23]   Bohonak A J. IBD ( Isolation by Distance): a pro ̄
gram for analyses of isolation by distance[ J] . J
Heredꎬ 2002ꎬ 93: 153-154.
[24]   Rosenberg M S. PASSAGE. Pattern Analysisꎬ
Spatial Statisticsꎬ and Geographic Exegesis. Ver ̄
sion 1􀆰 1[M] . Tempeꎬ AZ: Department of Biolo ̄
gyꎬ Arizona State Universityꎬ 2001.
[25]   Nei M. Estimation of average heterozygosity and
genetic distance from a small number of indivi ̄
duals[J] . Geneticsꎬ 1978ꎬ 89: 583-590.
[26]   Rohlf F J. NTSYSpc: Numerical Taxonomy and
Multivariate Analysis Systemꎬ Version 2􀆰 02 [M] .
New York: Exeter Softwareꎬ Setauketꎬ 1998.
[27]   Cheng K Tꎬ Chang H Cꎬ Huang Hꎬ Lin C T.
RAPD analysis of Lycium barbarum medicine in
Taiwan market [ J] . Bot Bull Acad Sinicaꎬ 2000ꎬ
41: 11-14.
[28]   Nybom Hꎬ Bartish I V. Effects of life history traits
and sampling strategies on genetic diversity esti ̄
mates obtained with RAPD markers in plants[ J] .
Perspect Plant Ecol Evol Systꎬ 2000ꎬ 3: 93-114.
[29]   Zhao W Gꎬ Chung J Wꎬ Cho Y Iꎬ Rha W Hꎬ Lee
G Aꎬ Ma K Hꎬ Han S Hꎬ Bang K Hꎬ Park C Bꎬ
Kim S Mꎬ Park Y J. Molecular genetic diversity
and population structure in Lycium accessions u ̄
sing SSR markers[J] . C R Biolꎬ 2010ꎬ 333: 793-
800.
[30]   Borba E Lꎬ Semir Jꎬ Shepherd G J. Self ̄incom ̄
patibilityꎬ inbreeding depression and crossing po ̄
tential in five Brazilian Pleurothallis (Orchidaceae)
species[J] . Ann Botꎬ 2001ꎬ 88: 89-99.
[31]   Savage A Eꎬ Miller J S. Gametophytic self ̄incom ̄
patibility in Lycium parishii (Solanaceae): allelic
diversityꎬ genealogical structureꎬ and patterns of
molecular evolution at the S ̄RNase locus[J] . He ̄
redityꎬ 2006ꎬ 96: 434-444.
[32]   Levin R Aꎬ Miller J S. Relationships within tribe
Lycieae (Solanaceae): paraphyly of Lycium and
multiple origins of gender dimorphism[ J] . Am J
Botꎬ 2005ꎬ 92: 2044-2053.
[33]   Li Y Lꎬ Fan Y Fꎬ Dai G Lꎬ An Wꎬ Cao Y L. Anal ̄
ysis of genetic diversity for wolfberry germplasms
by AFLP technology[J] . Chin Tradit Herb Drugsꎬ
2011ꎬ 4: 770-773.
[34]   Hamrick J L. Plant population genetics and evolu ̄
tion[J] . Am J Botꎬ 1982ꎬ 69: 1685-1693.
[35]   Hamrick J Lꎬ Godt M J W. Allozyme diversity in
325  第 5期                阿力同􀅰其米克等: 新疆产药用植物黑果枸杞遗传多样性的 ISSR分析
plant species [M] / / Brown A H Dꎬ Clegg M Tꎬ
Kahler A Lꎬ Weir B Sꎬ eds. Plant Population
Geneticsꎬ Breeding and Genetic Resources. Sun ̄
derland: Sinauer Associates Incꎬ 1989: 43-63.
[36]   Nybom H. Comparison of different nuclear DNA
markers for estimating intraspecific genetic diversi ̄
ty in plants[J] . Mol Ecolꎬ 2004ꎬ 13: 1143-1155.
[37]   Ennos R A. Estimating the relative rates of pollen
and seed migration among plant populations[ J] .
Heredityꎬ 1994ꎬ 72: 250-259.
[38]   Govindaraju D R. Relationship between dispersal
ability and levels of gene flow in plants[J] . Oikosꎬ
1988ꎬ 52: 31-35.
[39]   Zhang Hꎬ Wu J Wꎬ Zheng Q Hꎬ Yu Y J. A pre ̄
liminary study of oasis evolution in the Tarim Ba ̄
sinꎬ Xinjiangꎬ China [ J] . J Arid Environꎬ 2003ꎬ
55: 545-553.
[40]   Chen Y Nꎬ Zilliacus Hꎬ Li W Hꎬ Zhang H Fꎬ
Chen Y P. Ground ̄water level affects plant spe ̄
cies diversity along the lower reaches of the Tarim
Riverꎬ Western China[J] . J Arid Environꎬ 2006ꎬ
66: 231-246.
[41]   Schaal B Aꎬ Leverich W Jꎬ Rogstad S H. A com ̄
parison of methods for assessing genetic variation
in plant conservation of rare plants[M] / / Falk D Aꎬ
Holsinger K Eꎬ eds. Genetics and Conservation of
Rare Plants. New York: Oxford University Pressꎬ
1991: 123-134.
[42]   Ellstrand N Cꎬ Elam D R. Population genetic con ̄
sequences of small population size: implications
for plant conservation [ J] . Ann Rev Ecol Systꎬ
1993ꎬ 24: 217-242.
(责任编辑: 张 平)
􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋􀤋
欢迎订阅 2014年«植物科学学报»
双月刊  大 16开  国内定价 50元  全年 300元
邮发代号 38-103(国内)   BM872(国外)
刊号 CN 42-1817 / Q  ISSN 2095-0837
«植物科学学报»是中国科学院主管、 中科院武汉植物园主办、 科学出版社出版、 国内外公开发行的植物学综合性学术
期刊ꎬ 主要刊载植物学及各分支学科的原始研究论文ꎮ
栏目设置: 特邀综述、 系统与进化、 生态与生物地理、 遗传与育种、 生理与发育、 资源与植物化学、 技术与方法、 研
究快报、 学术讨论、 重要书刊评介和学术动态等ꎮ
读者对象: 科研院所和高等院校从事植物科学研究的科研人员、 教师和研究生ꎬ 以及相关学科、 交叉学科的科技工作者ꎮ
«植物科学学报»为中国自然科学核心期刊ꎬ 已被中国科学引文数据库核心库、 «中文核心期刊要目总览»、 中国科技论
文与引文数据库、 中国生物学文献数据库、 中国核心期刊(遴选)数据库、 中国知识资源总库«中国科技期刊精品数据库»、
中国期刊全文数据库、 «中国药学文摘»、 美国«化学文摘»、 美国«生物学文摘»、 美国«剑桥科学文摘: 自然科学»、 俄罗
斯«文摘杂志»、 日本«科学技术文献速报»、 英国«国际农业与生物科学研究中心»文摘、 波兰«哥白尼索引»、 万方数
据———数字化期刊群、 中国学术期刊(光盘版)等二十多种国内外检索期刊、 数据库作为核心期刊或统计源期刊收录ꎮ 本刊
相继获全国优秀科技期刊奖、 中国科学院优秀期刊奖、 湖北省优秀期刊奖、 湖北省科协“科技创新源泉工程”优秀科技期刊奖ꎮ
本刊已开通了网站和远程稿件管理系统(http: / / www􀆰 plantscience􀆰 cn)ꎬ 目前本刊所有过刊及现刊已全部上网ꎬ 欢迎
广大新老作者和读者在线投稿、 查询使用过刊ꎬ 继续关注和支持本刊ꎮ
订阅方式: ①全国各地邮局均可订阅(邮发代号: 38-103)ꎻ ②直接与本刊编辑部联系订阅(免收邮挂费)ꎮ
通讯地址: 武汉市武昌磨山中科院武汉植物园内«植物科学学报»编辑部ꎬ 邮编: 430074
电话: 027 ̄ 87510755ꎬ 027 ̄ 87510579ꎻ QQ: 424353337
E ̄mail: editor@wbgcas􀆰 cnꎻ zwkxbjb@wbgcas􀆰 cn
http: / / www􀆰 plantscience􀆰 cn
欢迎赐稿ꎬ 欢迎订阅ꎬ 欢迎刊登广告
425 植 物 科 学 学 报 第 31卷