全 文 :植物科学学报 2016ꎬ 34(2): 238~245
Plant Science Journal http: / / www.plantscience.cn
DOI:10 11913 / PSJ 2095-0837 2016 20238
魏青永ꎬ 郭水良ꎬ 曹同ꎬ 于晶. 基于 ISSR数据探讨卷叶凤尾藓(Fissidens dubius P. Beauv.)遗传多样性[J] . 植物科学学报ꎬ 2016ꎬ 34(2):
238-245
Wei QYꎬ Guo SLꎬ Cao Tꎬ Yu J. Genetic diversity of Fissidens dubius P. Beauv. based on ISSR data[J] . Plant Science Journalꎬ 2016ꎬ 34
(2): 238-245
基于 ISSR数据探讨卷叶凤尾藓(Fissidens dubius
P. Beauv.)遗传多样性
魏青永ꎬ 郭水良ꎬ 曹 同ꎬ 于 晶∗
(上海师范大学生命与环境科学学院ꎬ 上海 200234)
摘 要: 卷叶凤尾藓(Fissidens dubius P. Beauv.)是凤尾藓科凤尾藓属植物ꎬ 该种分布广泛ꎬ 形态变异强烈ꎮ
为了解其遗传多样性及种群遗传结构特点ꎬ 本研究利用 ISSR分子标记对采集于浙江、 福建、 广西、 四川、 辽宁
5个省区的卷叶凤尾藓 14个自然种群的遗传多样性进行了评价ꎮ 结果显示: 筛选出的 12 对引物共扩增出 259
条清晰、 重复性高的条带ꎬ 其中多态性位点有 248 个ꎬ 多态位点百分率为 9575%ꎻ 种群总的 Neis基因多样性
指数为 02327ꎬ Shannons信息指数为 03701ꎬ 说明卷叶凤尾藓遗传多样性水平较高ꎻ 14个种群的遗传分化系
数(Gst)为 07078ꎬ 种群间的基因流(Nm)为 01864ꎬ 表明大部分遗传变异(7201% )存在于种群间ꎬ 2799%
的遗传变异存在于种群内ꎬ 即卷叶凤尾藓种群间遗传分化明显ꎮ 基于 ISSR 数据的聚类分析表明ꎬ 在遗传距离
50为分组阈值处ꎬ 14个种群可被分为 6组(G1 ~ G6): G1为来自于浙江省不同采集地点的 8个种群(JHBS除
外)ꎻ G2由浙江金华北山种群(JHBS)组成ꎻ G3包括福建武夷山(WYS)和天宝岩种群(TBY)ꎻ G4、 G5、 G6 分
别由广西龙胜县花坪种群(GX)、 四川龙池种群(LC)、 辽宁白石砬子保护区种群(BSLZ)组成ꎬ 表明卷叶凤尾藓
种群间的遗传分化主要由地理距离造成ꎬ 种群内的遗传分化可能与其生境的异质性有关ꎮ
关键词: 卷叶凤尾藓ꎻ ISSRꎻ 遗传多样性
中图分类号: Q94935+2 文献标识码: A 文章编号: 2095 ̄0837(2016)02 ̄0238 ̄08
收稿日期: 2015 ̄10 ̄27ꎬ 退修日期: 2015 ̄11 ̄25ꎮ
基金项目: 国家自然科学基金项目(31570208ꎬ 31370233) 和上海师范大学前瞻性预研项目(DYL201503)ꎮ
This work was supported by grants from the National Nature Science Foundation of China (31570208ꎬ 31370233) and Prospective
Project of Shanghai Normal University (DYL201503) .
作者简介: 魏青永(1990-)ꎬ 男ꎬ 硕士研究生ꎬ 研究方向为苔藓植物学(E ̄mail: 995710628@qq com)ꎮ
∗通讯作者(Author for correspondence E ̄mail: yujing@shnu edu cn)ꎮ
Genetic Diversity of Fissidens dubius P. Beauv. Based on ISSR Data
WEI Qing ̄Yongꎬ GUO Shui ̄Liangꎬ CAO Tongꎬ YU Jing∗
(College of Life and Environmental Sciencesꎬ Shanghai Normal Universityꎬ Shanghai 200234ꎬ China)
Abstract: Fissidens dubius P. Beauv.ꎬ a species of Fissidens Hedw. belonging to
Fissidentaceae (Musci)ꎬ is widely distributed and shows high morphological variation. To
understand its genetic diversity and structureꎬ 14 populations of F. dubius collected from
Zhejiangꎬ Fujianꎬ Guangxiꎬ Sichuan and Liaoning Provinces were tested using ISSR markers.
Of the 56 ISSR primers testedꎬ 12 were selected to amplify the DNA from 101 samples of the
14 populationsꎬ with 259 clear and repeatable bands obtained. We found 248 polymorphic
lociꎬ with 9575% polymorphic lociꎬ a Neis genetic diversity index of 02327ꎬ and a Shannons
information index of 03701. The populations of F. dubius had a high level of genetic diversity.
The genetic differentiation index (Gst) of the 14 populations was 07078ꎬ the gene flow among
these populations was 01864ꎬ and the majority of genetic variation (7201%) existed among
populationsꎬ with only 2799% existing within populations. These results demonstrated that F.
dubius had obvious genetic differentiation among populations. Based on ISSR dataꎬ the
dendrogram with a grouping threshold at a genetic distance of 50 showed that populations
could be divided into six groups (G1 ̄G6): Group 1 included eight populations from Zhejiang
Provinceꎬ except the Jinhuabeishan populationꎬ Group 2 included the Jinhuabeishan
populationꎬ Group 3 included the Fujian populations from Wuyishan and Tianbaoyanꎬ Group 4
included populations from Huaping of Guangxi Provinceꎬ Group 5 included Longchi population
of Sichuan Provinceꎬ and Group 6 included Bashilazi of Liaoning Province. Our analyses
showed geographical genetic differentiation among populations and genetic differentiation
relative to habitat heterogeneity within populations of F. dubius.
Key words: Fissidens dubius P. Beauvꎻ ISSRꎻ Genetic diversity
目前ꎬ 在分子水平上对苔藓植物进行遗传研究
一般采用分子标记技术ꎬ 如 RAPD ( Random
Amplified Polymorphic DNA)、 ISSR( Inter ̄Simple
Sequence Repeatꎬ 简单序列重复区间扩增多态
性)、 AFLP(Amplified Fragment Length Polymor ̄
phism )、 SRAP ( Sequence ̄Related Amplified
Polymorphism)等[1]ꎮ 其中ꎬ 由加拿大 Zietkiewicz
等提出的 ISSR 是以锚定微卫星为引物扩增间隔不
是很大的 2个 SSR 间的序列ꎬ 再通过凝胶电泳条
带分析样本 DNA多态性的一种分子标记ꎮ 其优点
是: 无需预知样本基因组的任何信息ꎻ 可以在植
物生长周期的任何阶段进行检测ꎻ 引物设计容
易ꎻ 实验成本低ꎻ 样本 DNA 用量少[3] ꎮ 因此ꎬ
ISSR被认为是一种非常理想的分子标记方法ꎬ 并
已被广泛应用于许多被子植物[4-6]的遗传多样性分
析中ꎬ 但在苔藓植物研究中常使用的是 RAPDꎮ 例
如: Skotnicki 等[7] 对黄瓜丝藓 ( Pohlia nutans
(Hedw.) Lindb.)、 刘丽等[8]对鼠尾藓(Myuroclada
maximowiczii (G. G. Borshch.) Steere & W. B.
Schofield)、 郭水良等[9]对中华蓑藓(Macromitrium
cavaleriei Cardot & Thér.)、 李倩影[10]对小羽藓属
(Haplocladium Müll. Hal.)遗传多样性的研究ꎮ 国
内仅见汪琛颖等[3ꎬ 11]、 王莹莹[12]利用 ISSR 对狭
边大叶藓(Rhodobryum ontraiense (Kindb.) Par ̄
is)和真藓科(Bryaceae)以及浙江千岛湖大灰藓
(Hypnum plumaeforme Wilson)和东亚小金发藓
(Pogonatum inflexum (Lindb.) Sande Lac)遗传
多样性的研究ꎮ
卷叶凤尾藓(Fissidens dubius P. Beauv.)为
真藓亚纲凤尾藓科(Fissidentaceae)植物ꎬ 除中国
河南、 山西、 海南等少数省份没有分布报道外ꎬ 其
余省份均有该种分布[15-18]ꎮ 卷叶凤尾藓植物体形
态、 大小、 分枝以及不同部位叶片特征变化很大ꎬ
叶片细胞大小、 叶边分化边缘宽度、 叶尖形态、 鞘
部对称程度、 叶边牙齿等也发生了强烈变异ꎮ 贾渝
和何思[16]在对中国苔藓植物进行修订时ꎬ 列出了
该种的 4 个异名(F. cristatus Wilson ex Mitt.、 F.
decipiens De Not.、 F. micro ̄japonicus Paris、 F.
obsolete ̄marginatus Müll.)ꎻ Bescherelle 曾将该
种列为厥叶凤尾藓的一个变种 ( F. adianthoides
var. savatieri Besch.) [21]ꎻ Grout也曾将该种列为
F. adianthoides var. semicristatus Grout[22]ꎻ 由
密苏里植物园主办的 Tropics 网站 ( http: / / www.
tropicos.org / )收录的该种异名达 11个ꎬ 说明该种
形态特征变异强烈ꎮ 为了探讨卷叶凤尾藓的形态变
异是否具有遗传特征以及遗传变异的可能原因ꎬ 本
研究采集了该种来自浙江、 福建、 四川、 广西和辽
宁 5个省区的 14 个种群ꎬ 并利用 ISSR 标记开展
了该种遗传多样性及其分化特点的研究ꎮ
1 材料与方法
1 1 实验材料
卷叶凤尾藓 14 个种群分别采自浙江、 福建、
广西、 四川和辽宁 5 个省区ꎬ 其具体采集地点信
息及种群样本数量详见表 1ꎮ 为确保采集的样品
是不同克隆植株ꎬ 每个种群样品间的取样距离
≥5 m[12]ꎮ 采集卷叶凤尾藓的植株并置于纸制标
本袋中ꎬ 自然风干后冷冻、 备用ꎮ 卷叶凤尾藓不同
采集地点的凭证标本保存于上海师范大学生命与环
境科学学院标本馆(SHNU)ꎻ Mix 和水由康为公司
932 第 2期 魏青永等: 基于 ISSR数据探讨卷叶凤尾藓(Fissidens dubius P. Beauv.)遗传多样性
提供ꎻ 56条引物由上海生物工程有限公司合成ꎮ
1 2 DNA提取及 PCR扩增
卷叶凤尾藓新鲜配子体用无菌水冲洗干净并干
燥后ꎬ 采用植物 DNA 提取试剂盒 (天根: Cat.
DP305 ̄2)提取其基因组 DNAꎮ 基于加拿大哥伦比
亚大学(UBC)公布的 100条 ISSR常用引物ꎬ 选取
其中退火温度在 50 ~ 55℃之间的 56 条引物进行
多态性筛选ꎬ 共筛选出条带清晰、 重复性好、 稳定
性好的 12对引物(表 2)ꎮ PCR反应体系采用康为
公司提供的 Mix 50 μLꎻ PCR 扩增程序参考汪琛
颖[3]的方法ꎻ PCR 扩增产物经含 EB 核酸染料的
2%琼脂糖凝胶电泳(电压为 80 V)检测后ꎬ 应用全
自动数码凝胶成像分析系统(Tanon 2500)进行观
察、 拍照ꎮ
1 3 数据记录与分析
将凝胶电泳图中的每一条条带均视为一个分
子标记ꎬ 按照电泳图谱处于同一位置 DNA 条带
的有无进行统计ꎬ 有带记为 1ꎬ 无带记为 0ꎬ 建立
一个 0 / 1二元数据矩阵ꎮ 采用 Popgene 132软件
对卷叶凤尾藓 14 个种群进行遗传多样性参数分
析ꎬ 并分别计算多态位点百分率(PPB)、 Neis 基
因多样性(H)、 Shannons 信息指数( I)以及各种
群间的遗传分化系数(Gst)和基因流(Nm)等ꎻ 采
用 Popgene 132软件分别构建 14 个种群的遗传
表 1 卷叶凤尾藓 14个种群的采集信息
Table 1 Collection information of 14 Fissidens dubius populations
种群编号
Population
number
种群采集地点
Locality
经纬度
Longitude and latitude
海拔(m)
Altitude
采集数量
Sample
number
1. WYL 浙江乌岩岭保护区 Wuyanling Reserveꎬ Zhejiang 27°21′15.58″ Nꎬ 119°45′59.77″ E 595.44 14
2. DSXJ 浙江大神仙居保护区 Dashenxianju Reserveꎬ Zhejiang 28°42′29.78″ Nꎬ 120°36′21.99″ E 272.36 11
3. LWT 浙江龙湾潭国家森林公园 Longwantan National Forest Parkꎬ Zhejiang 28°20′42.41″ Nꎬ 120°51′37.75″ E 239.55 13
4. LTS 浙江龙塘山保护区 Longtangshan Reserveꎬ Zhejiang 30°05′48.75″ Nꎬ 118°53′28.75″ E 892.54 5
5. SXW 浙江顺溪坞保护区 Shunxiwu Reserveꎬ Zhejiang 30°02′46.23″ Nꎬ 118°56′18.16″ E 437.78 5
6. LY 浙江凉源保护区 Liangyuan Reserveꎬ Zhejiang 30°10′59.55″ Nꎬ 119°12′39.76″ E 363.00 11
7. QLF 浙江清凉峰保护区 Qingliangfeng Reserveꎬ Zhejiang 30°06′30.34″ Nꎬ 118°54′29.64″ E 562.89 5
8. GX 广西花坪保护区 Huaping Reserveꎬ Guangxi 25°37′58.76″ Nꎬ 109°54′33.86″ E 747.63 6
9. YDS 浙江雁荡山保护区 Yandangshan Reserveꎬ Zhejiang 28°21′54.38″ Nꎬ 120°33′19.16″ E 257.27 6
10. TBY 福建天宝岩保护区 Tianbaoyan Reserveꎬ Fujian 25°53′47.60″ Nꎬ 117°29′42.73″ E 578.24 5
11. JHBS 浙江金华北山保护区 Jinhuabeishan Reserveꎬ Zhejiang 29°12′20.96″ Nꎬ 119°37′14.29″ E 653.76 5
12. WYS 福建武夷山保护区 Wuyishan Reserveꎬ Fujian 27°45′22.74″ Nꎬ 117°39′45.16″ E 421.32 5
13. LC 四川龙池国家森林公园 Longchi National Forest Parkꎬ Sichuan 31°06′44.75″ Nꎬ 103°33′44.15″ E 2180.12 5
14. BSLZ 辽宁省白石砬子保护区 Baishilazi Reserveꎬ Liaoning 40°55′28.70″ Nꎬ 124°51′28.14″ E 564.34 5
表 2 ISSR引物序列及其对卷叶凤尾藓种群的 PCR扩增结果
Table 2 Primers used for ISSR and PCR amplification of Fissidens dubius populations
引物
Primers
引物序列(5 ̄3)
Primer sequence
扩增位点数
Total number of loci
多态性位点数
Number of polymorphic loci
多态位点百分率(%)
Percentage of polymorphic loci
UBC807 AGAGAGAGAGAGAGAGT 23 22 92.86
UBC811 GAGAGAGAGAGAGAGAC 27 27 100.00
UBC826 ACACACACACACACACC 22 21 95.45
UBC827 ACACACACACACACACG 23 22 95.65
UBC834 AGAGAGAGAGAGAGAGYT 22 21 95.45
UBC835 AGAGAGAGAGAGAGAGYC 24 23 95.83
UBC842 GAGAGAGAGAGAgAGAYG 26 26 100.00
UBC855 ACACACACACACACACYT 21 20 95.24
UBC856 ACACACACACACACACYA 21 20 95.24
UBC880 GGAGAGGAGAGGAGA 22 21 95.45
UBC889 DBDACACACACACACAC 15 13 86.67
UBC891 HVHTGTGTGTGTGTGTG 13 12 92.31
平均值 Average - 21.58 20.67 -
总和 Total - 259 248 95.75
042 植 物 科 学 学 报 第 34卷
距离矩阵和地理距离矩阵后ꎬ 运用 PCORD 40 软
件分析各种群间遗传变异与地理距离的相关性ꎮ
2 结果与分析
2 1 卷叶凤尾藓 ISSR ̄PCR扩增结果
利用筛选出的扩增条带清晰、 重复性好的 12
对引物ꎬ 对卷叶凤尾藓 14 个种群 101 个样品进行
PCR扩增 (图 1)ꎬ 其扩增条带大小为 100 ~
2800 bpꎮ 由表 2可见ꎬ 电泳后共检测到 259个扩
增位点ꎬ 其中多态性位点 248 个ꎬ 多态位点百分
率(PPB)为 9575%ꎬ 表明卷叶凤尾藓在分子水平
上具有丰富的多态性ꎬ 遗传基础较广ꎻ 平均每对引
物扩增位点数为 2158个ꎬ 多态性位点数为 2067
个ꎬ 其中引物 UBC811 的扩增位点最多(27 个)ꎬ
UBC842次之(26个)ꎬ UBC891最少(13个)ꎻ 引
物 UBC811和 UBC842的多态位点百分率最高(达
100%)ꎬ UBC889的多态位点百分率虽最低ꎬ 但也
达 8667%ꎬ 说明本研究筛选出的 12 对引物均适
于卷叶凤尾藓遗传多样性的研究ꎮ 12条 ISSR引物
序列中ꎬ 碱基 A 含量都非常丰富ꎻ 其中有 5 条富
含碱基 Cꎬ 有 8条富含碱基 Gꎮ
2 2 卷叶凤尾藓遗传多样性分析
多样性指数通常用来表示种群内和种群间的遗
传变异程度[10]ꎮ 卷叶凤尾藓 14个种群的多态位点
百分率(PPB)变化范围为 2425% ~ 7379%(表
3)ꎬ 其中 PPB最高的是浙江清凉峰自然保护区凉
源种群(LY)ꎬ 最低的是福建天宝岩保护区种群
(TBY)ꎬ 仅为 2425%ꎻ 各种群内平均多态位点百
分率为 4679%ꎬ 而在物种水平上其种群总的多态
位点百分率为 9575%ꎮ
Shannons 信 息 指 数 ( I) 的 变 化 范 围 为
00475 ~ 02061(表 3)ꎬ 说明不同地理来源的卷
叶凤尾藓种群内的遗传多样性存在差异ꎮ 其中:
Shannons信息指数最高的是浙江清凉峰的凉源种
群(LY)ꎬ 最低的是福建天宝岩保护区种群(TBY)ꎻ
各个种群内平均 Shannons 信息指数为 01036ꎬ
而在物种水平上其种群总的多样性指数为 03701ꎮ
卷叶凤尾藓种群的 Neis 基因多样性(H)为
00315 ~ 01335(表 3)ꎬ 其中 Neis 基因多样性
最高的是浙江清凉峰的凉源种群(LY)ꎬ 最低的是
福建天宝岩保护区种群(TBY)ꎻ 各个种群内平均
Neis基因多样性为 00680ꎬ 而在物种水平上其种
群总的 Neis基因多样性为 02327ꎮ
由表 3可见ꎬ 卷叶凤尾藓 14 个种群的多态位
点百分率(PPB)、 Shannons 信息指数( I)和 Neis
基因多样性(H)比较一致ꎬ 仅龙湾潭(LWT)和大
神仙居(DSXJ)种群的 Shannons信息指数和 Neis
基因多样性高于广西花坪(GX)和四川龙池(LC)种
群ꎬ 而其多态位点百分率则相反ꎮ
2 3 种群的遗传分化分析
Neis基因多样性指数为总的遗传变异中种群
间变异所占的比例ꎬ 是衡量种群遗传分化的最常用
指标[9]ꎮ 由 Shannons 信息指数对卷叶凤尾藓 14
个种群估算的遗传分化分析中ꎬ 种群内遗传多样性
(Hpop)为 01036ꎬ 种群总的遗传多样性(Hsp)为
03701ꎬ 其中 7201%的遗传变异存在于种群间ꎬ
2799%的遗传变异存在于种群内ꎮ 由 Neis 基因
多样性对卷叶凤尾藓 14 个种群估算的遗传分化分
析中ꎬ 种群内基因多样性(Hs)为 00680ꎬ 种群总
的基因多样性 ( Ht) 为 02327ꎬ 遗传分化系数
(Gst)为 07078ꎬ 表明 7078%的遗传变异存在于
种群间ꎬ 2922%的遗传变异存在于种群内ꎮ 由
Shannons信息指数和 Neis 基因多样性估算的遗
传分化结果一致ꎬ 即卷叶凤尾藓的遗传变异主要存
在于种群间ꎮ 同时ꎬ 种群的基因流 ( Nm =
01864)较小ꎬ 说明种群间的基因流动水平低、 基
因交流较少ꎬ 种群之间的遗传隔离明显ꎬ 不同的种
群通过种群内遗传变异对不同环境产生适应ꎮ
2 4 种群间的遗传距离及聚类分析
由表 4可见ꎬ 卷叶凤尾藓 14 个种群间的遗传
一致度在 06846 ~ 09522 之间变化ꎬ 平均值为
08050ꎬ 小于中华蓑藓种群间的遗传一致度[9]ꎬ
说明卷叶凤尾藓 14 个种群间的遗传相似程度较
小ꎬ 种群间的遗传分化明显ꎮ 其中: 浙江大神仙居
(DSXJ)和龙湾潭(LWT)种群的遗传相似性最高ꎬ
为 09522ꎻ 其次是浙江乌岩岭(WYL)和大神仙居
种群(DSXJ)ꎬ 遗传相似系数为 09363ꎻ 四川龙池
种群(LC)和浙江金华北山种群(JHBS)的遗传相
似性较小ꎬ 为 06846ꎮ 卷叶凤尾藓 14 个种群间的
遗传距离在 00490 ~ 03789之间变化ꎬ 平均值为
02202ꎮ
利用 Popgene 132 和 PCORD 40 软件根据
卷叶凤尾藓种群间的遗传距离构建的遗传关系聚类
树状图(图 2)显示ꎬ 以遗传距离 50 为分组阈值可
142 第 2期 魏青永等: 基于 ISSR数据探讨卷叶凤尾藓(Fissidens dubius P. Beauv.)遗传多样性
2000
1000
750
500
250
100
M 1 2 3 4 5 6 7 8 9 101112131415161718 19 20 M 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38
bp
图 1 引物 UBC835对卷叶凤尾藓部分样品的 ISSR ̄PCR扩增
Fig 1 PCR amplification products of Fissidens dubius samples with ISSR primer UBC835
表 3 基于 ISSR标记的卷叶凤尾藓遗传多样性
Table 3 Genetic diversity of Fissidens dubius based on ISSR
种群编号
Population
codes
样品数量
Number of
samples
多态性位点数
Number of
polymorphic loci
多态位点百分率(%)
Percentage of
polymorphic loci (PPB)
Neis基因多样性
Neis gene
diversity (H)
Shannons信息指数
Shannons
information index ( I)
1. 乌岩岭(WYL) 14 95 64.19 0.0953 0.1508
2. 大神仙居(DSXJ) 11 54 44.63 0.0611 0.0967
3. 龙湾潭(LWT) 13 54 44.63 0.0676 0.1039
4. 龙塘山(LTS) 5 51 45.54 0.0761 0.1145
5. 顺溪坞(SXW) 5 53 46.90 0.0775 0.1159
6. 凉源(LY) 11 107 73.79 0.1335 0.2061
7. 清凉峰(QLF) 5 48 48.00 0.0719 0.1071
8. 广西花坪(GXHP) 6 51 59.30 0.0607 0.0937
9. 雁荡山(YDS) 6 51 47.22 0.0735 0.1106
10. 天宝岩(TBY) 5 24 24.25 0.0315 0.0475
11. 金华北山(JHBS) 5 30 32.26 0.0454 0.0658
12. 四川龙池(LC) 5 45 46.39 0.0590 0.0899
13. 武夷山(WYS) 5 36 38.71 0.0472 0.0717
14. 白石砬子(BSLZ) 5 35 39.33 0.0519 0.0765
平均值 Average - 52.43 46.79 0.0680 0.1036
表 4 基于 ISSR标记的卷叶凤尾藓 14个种群间的遗传相似系数和遗传距离
Table 4 Neis genetic identity and genetic distance of 14 Fissidens dubius populations
种群
Populations 1. WYL 2. DSXJ 3. LWT 4. LTS 5. SXW 6. LY 7. QLF 8. GX 9. YDS 10. TBY 11. JHBS 12. WYS 13. LC 14. BSLZ
1. WYL ∗∗∗∗ 0.9363 0.9226 0.8807 0.8812 0.8866 0.8715 0.8237 0.8721 0.8015 0.8111 0.7405 0.8107 0.7538
2. DSXJ 0.0658 ∗∗∗∗ 0.9522 0.8628 0.8744 0.8617 0.8415 0.7847 0.8559 0.801 0.7979 0.6986 0.8114 0.7336
3. LWT 0.0806 0.049 ∗∗∗∗ 0.8751 0.868 0.8506 0.838 0.7702 0.8441 0.7867 0.7643 0.6873 0.7934 0.7251
4. LTS 0.127 0.1476 0.1334 ∗∗∗∗ 0.9206 0.8864 0.8699 0.8043 0.866 0.8015 0.7676 0.7071 0.8199 0.7323
5. SXW 0.1264 0.1342 0.1415 0.0827 ∗∗∗∗ 0.9096 0.8727 0.8039 0.8806 0.8025 0.7769 0.7112 0.8243 0.7333
6. LY 0.1204 0.1489 0.1618 0.1206 0.0947 ∗∗∗∗ 0.9036 0.8714 0.8977 0.8124 0.8088 0.7785 0.8137 0.771
7. QLF 0.1376 0.1726 0.1768 0.1393 0.1361 0.1013 ∗∗∗∗ 0.8256 0.8864 0.795 0.7913 0.733 0.8141 0.7329
8. GX 0.194 0.2424 0.2612 0.2178 0.2183 0.1376 0.1917 ∗∗∗∗ 0.8124 0.7453 0.7607 0.8076 0.7572 0.7936
9. YDS 0.1368 0.1556 0.1694 0.1439 0.1271 0.1079 0.1206 0.2077 ∗∗∗∗ 0.8025 0.7843 0.7155 0.8544 0.7286
10. TBY 0.2213 0.2219 0.2399 0.2213 0.22 0.2078 0.2294 0.294 0.2201 ∗∗∗∗ 0.7244 0.7073 0.8048 0.7008
11. JHBS 0.2094 0.2257 0.2688 0.2645 0.2524 0.2122 0.2341 0.2735 0.243 0.3224 ∗∗∗∗ 0.6846 0.7574 0.6876
12. WYS 0.3004 0.3586 0.375 0.3466 0.3408 0.2504 0.3106 0.2136 0.3347 0.3463 0.3789 ∗∗∗∗ 0.7048 0.7951
13. LC 0.2098 0.209 0.2314 0.1986 0.1932 0.2061 0.2056 0.2782 0.1574 0.2172 0.2779 0.3498 ∗∗∗∗ 0.7256
14. BSLZ 0.2826 0.3098 0.3214 0.3115 0.3102 0.2601 0.3107 0.2312 0.3167 0.3555 0.3745 0.2293 0.3208 ∗∗∗∗
注: 对角线右上方为遗传相似系数ꎬ 左下方为遗传距离ꎮ 居群编号同表 1.
Note: Top right of diagonal is genetic similarity coefficientsꎬ and lower left is genetic distances. Population codes are the same as
those in Table 1.
242 植 物 科 学 学 报 第 34卷
Distance Objective function( )
Information remaining %( )
1.5E + 01 1.2E + 02 2.3E + 02 3.3E + 02 4.4E + 02
100 75 50 25 0
G1
G2
G3
G4
G5
G6
1. WYL
2. DSXJ
3. LWT
4. LTS
5. SXW
6. LY
7. QLF
8. GX
9. YDS
10. TBY
11. JHBS
12. WYS
13. LC
14. BSLZ
Population codes are the same as those in Table 1.
图 2 卷叶凤尾藓 14个种群的遗传距离聚类图
Fig 2 Clustering dendrogram of 14 Fissidens dubius populations based on genetic distances
以将 14个种群分为 6 组(G1 ~ G6)ꎮ 其中: G1
为来自于浙江省不同采集地点的 8 个种群(不包括
JHBS种群)ꎻ G2由浙江金华北山种群(JHBS)组
成ꎻ G3 包括福建武夷山 (WYS)和天宝岩种群
(TBY)ꎻ G4、 G5、 G6 分别由广西龙胜县花坪种
群(GX)、 四川龙池种群(LC)、 辽宁白石砬子保护
区种群(BSLZ)组成ꎮ 聚类树状图不仅形象直观地
展示了不同种群间的遗传差异ꎬ 还显示出卷叶凤尾
藓种群间的遗传距离与地理距离间呈现出一定的相
关性ꎬ 即种群间地理距离越近其遗传距离越小ꎬ 地
理距离越远其遗传距离越大ꎮ
由于 ISSR 的数据为 0 / 1 二元结构ꎬ 适合应用
Jaccard 系数比较两者之间的距离关系ꎬ 并用
Bray ̄curtis系数衡量对象间的关系[23]ꎮ 为分析基
于 ISSR 数据的种群间遗传分化与地理来源间的相
关关系ꎬ 我们采用 Popgen 132 软件计算出卷叶
凤尾藓 14个种群间的遗传距离矩阵和地理距离矩
阵ꎬ 然后应用 R 语言程序计算两个距离矩阵之间
的相关性ꎮ 结果显示(图 3)ꎬ 两者间的相关系数为
0703(P< 001)ꎬ 反映出种群间遗传分化与其地
理距离之间呈极显著正相关ꎮ
3 讨论
苔藓植物的遗传结构主要与繁育方式有关ꎮ 郭
水良等[9]基于 RAPD 数据探讨了中华蓑藓 4 个种
群形态变异的遗传基础ꎬ 发现该种在物种水平上的
R = 0.703
!"#$ Geographical distance
%
&
#
$
G
en
et
ic
d
is
ta
nc
e 0.10
0.05
0.00
0.00 0.05 0.10 0.15 0.20
图 3 14个种群的地理距离矩阵和遗传距离
相关性 Shepard图
Fig 3 Shepard diagram revealing correlation between
geographical distance and genetic distance matrix of
14 Fissidens dubius populations
Shannons信息指数为 05126ꎬ 种群的平均信息
指数为 04055ꎬ 总的 Neis 基因多样性指数为
03307ꎬ 平均 Neis基因多样性指数为 02755ꎻ 刘
丽等[8]也应用 RAPD 分子标记对鼠尾藓 8 个种群
的遗传多样性进行了评估ꎬ 发现该种 Shannons信
息指数为 04877ꎬ Neis 基因多样性指数为
03326ꎬ 种群内平均 Neis 基因多样性指数为
02228ꎻ 汪琛颖和赵建成[3]发现狭边大叶藓种群
的 Neis基因多样性指数为 01530ꎬ Shannons 信
息指数为 02228ꎬ 遗传分化指数(Gst)为 02997ꎬ
342 第 2期 魏青永等: 基于 ISSR数据探讨卷叶凤尾藓(Fissidens dubius P. Beauv.)遗传多样性
并认为该种的种群遗传距离和地理距离之间没有相
关性ꎻ 本研究中卷叶凤尾藓种群的 Shannons信息
指数为 03701ꎬ 种群内平均 Shannons 信息指数
为 01036ꎬ Neis基因多样性指数为 02922ꎬ 种群
内平均遗传多样性指数为 00680ꎮ 说明卷叶凤尾
藓的遗传多样性与鼠尾藓相近ꎬ 高于狭边大叶藓但
低于中华蓑藓ꎮ 卷叶凤尾藓种群间的变异程度远远
大于种群内ꎬ 因在野外很少发现卷叶凤尾藓孢子
体ꎬ 说明该种有性繁殖能力弱ꎬ 配子体主要通过营
养繁殖扩展种群ꎬ 这种繁殖方式使其种群内遗传多
样性较低ꎮ
郭水良等[9]、 汪琛颖和赵建成[3]分别对中华
蓑藓和狭边大叶藓的遗传多样性进行研究ꎬ 认为种
群的遗传距离与地理距离之间无相关性ꎬ 这可能与
其取样过少、 种群的地理来源范围过窄有关ꎮ 刘丽
等[8]在分析鼠尾藓 8 个种群的遗传多样性时ꎬ 发
现不同种群间的遗传距离与其空间距离在一定范围
内存在相关性ꎮ 本文研究结果也表明ꎬ 卷叶凤尾藓
种群间的遗传分化与地理距离之间存在极显著的相
关性ꎮ
Wright[20]认为ꎬ 种群间基因流 Nm > 1时ꎬ 则
能发挥其均质化作用ꎻ Nm < 1 时ꎬ 则表明基因流
成为遗传分化的主要因素ꎮ 不同的基因型在不同的
微生境上的适合度不同ꎬ 导致具有相同基因型的个
体聚集在相似的微生境上ꎬ 从而产生种群间的遗传
分化ꎮ 本研究中卷叶凤尾藓种群的基因流为
01864ꎬ 遗传分化系数(Gst)为 07078ꎬ 说明卷
叶凤尾藓种群间虽然有一定的基因流动ꎬ 但流动水
平较低且主要存在于生境相近的种群间ꎮ
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(责任编辑: 刘艳玲)
542 第 2期 魏青永等: 基于 ISSR数据探讨卷叶凤尾藓(Fissidens dubius P. Beauv.)遗传多样性