全 文 ：利用 ISSR 标记对新疆白梭梭居群的遗传多样性分析 ?
张 萍1 , 董玉芝1
??
, 魏 岩1 , 胡成志2
(1 新疆农业大学林学院 , 新疆 乌鲁木齐 830052; 2 新疆大学 , 新疆 乌鲁木齐 830046)
摘要 : 利用 ISSR 分子标记对新疆白梭梭 4 个居群 , 105 个个体进行了遗传多样性的比较分析。在供试材料
中 , 11 个引物共扩增出 171 个多态位点 , 多态位点百分率为 84 .85% , 4 个居群的多态位点百分率差异在
33 .92%～40 .35%之间。Shannon多样性指数 ( I ) 为 0 .3518 , 物种水平的 Nei 基因多样度 ( h) 为 0 .3482。
遗传变异分析表明 , 物种水平的居群间遗传分化系数 Gst为 0 .6238 , 居群间的基因流 Nm为 0 .3016。遗传
分析表明吐鲁番居群和甘家湖居群的遗传距离最近。
关键词 : 白梭梭 ; ISSR; 遗传多样性
中图分类号 : Q 943 文献标识码 : A 文章编号 : 0253 - 2700(2006)04 - 359 - 04
Analysis of Genetic Diversity of Haloxylon persicum
(Chenopodiaceae) in Xinjiang by ISSR
ZHANG Ping1 , DONG Yu-Zhi1 * * , WEI Yan1 , HU Cheng-Zhi2
(1 Collegeof Foresty, Xinjiang Agricultural University, Urumqi 830052 , China;
2 Collegeof Xinjiang University, Urumqi 830046 , China)
Abstract : ISSR molecular markerswereusedto detect genetic diversityof 105 individuals in four populations of Haloxylon
persicum . 171 polymorphic bandswere induced by amplication primers . Percentageof polymorphic bands is 84 .85 % and
the difference amongfour populations rangedfrom33 .92% to40.35% . Shannon’sindices of diversity ( I) is 0 .3518 and
Nei’sgene diversity ( h) is 0 .3482 respectively . Genetic variance analysis showed that the coefficient of gene differentia-
tion in the species is0 .6238 andthegeneflow is 0 .3016 amongpopulations . Genetic distanceand cluster analysis indicat-
ed that the populations of Ganjiahu andTulufan had the smallest genetic difference .
Key words: Haloxylon persicum; ISSR markers; Genetic diversity
白梭梭 ( HaloxylonpersicumBunge ex Boiss . et
Buhse) 是我国西北荒漠地区优良的固沙植物 ,
隶属藜科梭梭属 ( Haloxylon) , 小半乔木 , 具有
极强的抗旱性。在我国新疆与梭梭 ( Haloxylon
ammodendron ( C . A . Mey .) Bunge) 镶嵌分布 ,
主要分布于古尔班通古特沙漠、乌伦古特河沿岸
沙丘、乌苏沙漠等地。白梭梭只生长于北疆沙漠
的流动沙地、半流动沙地和半固定沙地上 , 分布
区狭窄。白梭梭的生长型和梭梭一样 , 根系强
大 , 具有锚状根 , 耐干旱 , 耐风蚀 , 耐沙埋 , 为
典型的沙生超旱生植物 ( 中华人民共和国林业
部 , 1989)。近年来 , 由于水分条件、过渡放牧、
鼠害、尤其是人为破坏的影响 , 白梭梭生境遭到
严重破坏。我国已将其列为国家三级保护植物 ,
并列入 《中国珍稀濒危植物名录》 ( 王成云等 ,
2004)。
简单重复序列区间扩增多态 ( inter-simple se-
quence repeats, ISSR) DNA ( Zietkiewicz 等 , 1994 )
云 南 植 物 研 究 2006 , 28 (4) : 359～362
Acta Botanica Yunnanica

?
?? ?通讯作者 : Author for correspondence . E - mail : dyz830052@126 . com
收稿日期 : 2005 - 10 - 21 , 2006 - 04 - 10 接受发表
作者简介 : 张萍 ( 1980 - ) 女 , 硕士生 , 主要从事林木遗传育种方面研究。 ?
基金项目 : 国家自然科学基金项目 (30260009) , 新疆维吾尔自治区自然科学基金项目 ( 200421112)
具有操作简单、成本低、快速灵敏、多态性高、
所需 DNA 量少以及无需预知研究对象的基因组序
列等优点 , 广泛用于分子遗传学等方面的研究
(何予卿等 , 2001; 肖龙骞等 , 2003)。国内外近年
来在林木方面也开始采用此方法 (Tsumura, 1996;
李海生 , 2004; 哀建国 , 2005; 安泽伟 , 2005 )。
但对白梭梭进行遗传多样性的研究还未见报道。
开展珍稀濒危物种的遗传多样性研究不仅有
助于了解物种的进化和适应潜力以及探讨物种濒
危的机制 , 同时对物种具体保护工作中如何采取
科学有效的保护措施有重要的指导意义。本研究
用分子标记对白梭梭的遗传多样性进行分析 , 为
探讨白梭梭植物的致危原因和制定有效的保护措
施提供重要的依据。
1 材料和方法
1 .1 材料
作为试验材料的白梭梭种子 , 于 2004 年采集于新疆
维吾尔自治区的阜康、甘家湖、莫索湾、吐鲁番 4 个地
区 (表 1) , 种子在光照培养箱内发芽后直接放入 - 70℃
低温冰箱冷冻保存。所有实验均在中科院新疆生态与地
理研究所分子生物实验室中进行。
表 1 采样地点和生境特点
Table 1 Localities and habitats of populations
编号 No . 采样地区 Localities 经度 Longitude 纬度 Latitude 海拔 Altitude (m) 个体数 Number of samples 生境 Habitat
1 E阜康 (北沙窝 ) 87 ?°52′ 44 W°22′ 433 %30 [沙丘
2 E甘家湖自然保护区 ( 乌苏 ) 83 ?°39′ 44 W°55′ 328 %27 [沙丘
3 E莫索湾 86 ?°01′ 45 W°07′ 235 %29 [沙丘
4 E吐鲁番沙漠植物园 89 ?°11′ 42 W°51′ - 86 ! 19 [沙丘
1 .2 DNA 的提取
在传统 CTAB 法提取 DNA 的基础上略做改进 (邹喻
苹等 , 2001) , 所提取的 DNA 呈白色或无色沉淀 , 电泳所
显示的 DNA 带型清晰一致 , 无明显降解。在紫外分光光
度计上检测其浓度 , 0. 8%的琼脂糖凝胶电泳检测其质量。
1 .3 ISSR 的 PCR 扩增
ISSR 引物由上海生物工程有限公司 (Sangon) 合成 ,
采用了 11 个引物。在 20μl 的反应体系中 1×Reaction
Buffer, Mg
2 + 1 .5 mmol?L , 模板 40 ng, 引物 0 .5 μmol?L ,
Taq酶 1 U , dNTP 0 .15 mmol?L。
本实验采用的 PCR 扩增程序为 94℃变性 1.5 min, 进
入下列 35 个温度循环 : 94℃变性 45 s, 51℃退火 45 s,
72℃延伸 1 .5 min, 最后在 72℃延伸 5 min, 扩增产物在
4℃保存。扩增产物用 1 .5%的琼脂糖凝胶电泳检测 , EB
染色 , 电压为 4 V?cm。在自动凝胶成像系统上观察并拍
照记录 (图 1)。
图 1 引物 AM38204 对吐鲁番地区白梭梭样品基因组 DNA 的 ISSR-PCR 扩增结果 , M 为 marker DL2000
( 分子量从下往上依次为 250、500、750、1000、2000 )
Fig . 1 Electrophoresis results of ISSR-PCR to sample genome DNA of Tulufan populationwith primer AM38204 , M is marker 2000
(Molecular weight from down to up is 250、500、750、1000、2000)
1 .4 数据统计与分析
总共采用了 11 个 ISSR 引物进行分析 (表 2 )。对电
泳中能稳定清晰出现的扩增片段 (条带 ) 记为 1 , 无扩
增条带的记为 0 , 得到一个数据表征矩阵在某一特定位
点上 , 扩增的 DNA 片段出现的频率小于 0 .99 的位点即
为多态位点的比率 P = 多态位点数?检测到的位点数 (张
063 云 南 植 物 研 究 28 卷
娟等 , 2003)。利用 PopGen32 分析软件计算其居群的群
体遗传多样性。根据 Nei 的遗传距 离 ( 表 3 ) 利用
Mega3.1 对所有居群进行聚类分析。
表 2 ISSR 引物序列
Table 2 ISSR primer sequences
序号 引物序列 多态性条带数 多态位点比率 ( % )
No . Primer No ?.of polymorphic Proportion of
sequence loci polymorphic loci
AW24463 ?( CA ) 6 &WS 13 76 .47
AW24465 ?( CTC)4 KWC 10 66 .67
AW24468 ?( AC) 8 &SG 20 90 .91
AW24469 ?( CAC)4 TWC 18 85 .71
AM38191 ?( CT) 8 ?RC 15 88 .23
AM38195 ?( CTC)5 K8 x88 .86
AM38196 ?( GACA ) 4 18 94 .73
AM38198 ?( GGAGA )3 20 86 .95
AM38202 ?( AC) 8 &YA 16 84 .21
AM38204 ?( AG)8 *YT 17 80 .90
AM38206 ?CSC ( GA )6 16 84 .21
平均 171 ?84 .85
2 结果与分析
2 .1 多态位点分析
通过 11 个 ISSR 引物对白梭梭 4 个居群 105
个个体的 DNA 样品进行了 ISSR 分析 , 共检测到
171 个位点 , 多态位点百分率为 84 .85% , 说明
ISSR 能够较好的用于本试验的分析。不同居群
的白梭梭 ISSR 多态性位点百分率在 33 .92% 到
40 .35%之间 (表 3) 。
表 3 4 个居群的遗传多样性水平
Table 3 Genetic diversity between four populations
居群 多态位点比率 ( % ) Nei 遗传 Shannon
Populations Proportion of 多样性 多样性
polymophic loci 指数 ( h) 指数 ( I )
阜康 (北沙窝 ) 33 ?. 92 0 .1212 0 d. 1785
甘家湖自然保护区 40 ?. 35 0 .1360 0 d. 2044
( 乌苏 )
莫索湾 34 ?. 50 0 .1308 0 d. 1918
吐鲁番沙漠植物园 38 ?. 01 0 .1368 0 d. 2034
总体 0 ?. 3482 0 d. 3518
2 .2 遗传多样性与遗传结构
白梭梭总的基因多样度为 0 .3488 , 居群内的
基因多 样度为 0 .1312 , 遗 传分化 系数 Gst 为
0 .6238 (表 4) , 说明白梭梭遗传变异主要存在于
不同居群间 , 白梭梭居群间出现较高的遗传变
异。Shannon多样性指数 ( I ) 为 0.3518 , 物种水
平的 Nei 基因多样度 ( h) 为 0 .3482。居群间的
基因流为 0 .3016。
表 4 居群的基因多样性Nei’s 分析
Table 4 Nei’s genetic diversity in population
总采 居群总基因 居群内基因 居群间遗传分 基因流
样数 多样度 ( Ht) 多样度 ( Hs) 化系数 ( Gst) ( Nm)
105 ?0 .3488 0 .1312 0 U. 6238 0 .3016
2 .3 遗传距离
遗传距离是显性频率的函数 , 用于分析群体
间的遗传相似性 , 表 5 反映了不同居群间的遗传
距离和遗传一致度 , 遗传距离最小的为吐鲁番居
群和甘家湖居群 (0 . 3231) , 最大的是阜康居群和
吐鲁番居群 (0 .4747)。聚类分析结果见 (图 2)。
表 5 Nei’s 遗传一致度 ( I ) ( 右上角 ) 和遗传距离 ( D)
Table 5 Nei’sgenetic identity ( I ) (above diagonal)
and genetic distance ( D)
1 ^2 J3 64
1 ?* * * * 0 . 6482 0 .6296 0 .6221
2 0 ?. 4336 * * * * 0 .6959 0 .7239
3 ?0 ?. 4627 0 . 3626 * * * * 0 .6780
4 ?0 ?. 4747 0 . 3231 0 .3886 * * * *
图 2 4 个群体的 UPGMA 聚类图
Fig . 2 UPGMA dendrogramfor the four populations
3 分析与讨论
遗传多样性可用来描述种群遗传变异和维持
变异的机制 , 在对白梭梭 4 个居群的多态位点的
分析中 , 多态位点百分率的排列从小到大依次
为 : 阜康 ( 33 .92% ) < 莫索湾 (34 .50% ) < 吐
鲁番 ( 38 .01% ) < 甘家湖 ( 40 .35% ) 。遗传距
离最小的为吐鲁番居群和甘家湖居群 ( 0 . 3231 ) ,
最大的是阜康居群和吐鲁番居群 ( 0 . 4747 )。其
中吐鲁番的白梭梭居群是从甘家湖梭梭自然保护
区引种栽培的 , 而聚类结果也表明吐鲁番和甘家
湖的遗传距离最近 , 与实际情况相符。
基因流是影响群体内部和群体间遗传变异程
度的重要因素 , 基因流越大 , 群体间的相似性越
大。在 Widen and Svensson ( 1992) 统计的 124 种
植物中有 51%的物种的基因流 Nm< 1 , 35%的物
1634 期 张 萍等 : 利用 ISSR 标记对新疆白梭梭居群的遗传多样性分析
种的基因流 Nm< 0 .5。白梭梭居群的基因流 Nm
= 0 .3018。表明居群内基因交流正常。所以我们
认为基因流不是白梭梭的致危的原因。
遗传分化系数 Gst 为 0 .6238 , 说明白梭梭遗
传变异主要存在于不同居群间 , 白梭梭居群间出现
较高的遗传变异。本研究所选用的居群间地理距离
较大 , 而且不同分布区生态地理的差异、地理距离
以及具体生境的差别 , 长期的自然选择致使不同分
布区或生境的居群间出现了不同程度的分化。
作为超旱生荒漠植物 , 白梭梭对于防止土地
沙漠化改善生态环境具有十分重要的意义。在保
护珍稀濒危植物过程中栖息地的保护被认为是最
重要的 ( 廖文芳 , 2004)。然而由于准噶尔盆地
具有丰富的油气资源 , 因此沙漠油气资源开发、
沙漠公路等工程建设行为造成生境破碎和不连续
性 , 影响了当地白梭梭植物的正常繁衍和群落发
育。同时长久以来白梭梭作为当地的薪材主要来
源 , 人口数量快速上升增大了对天然薪炭资源需
求压力 , 再加上对野生动物的保护对食物需求量
的增加 , 这些都是造成天然白梭梭林减少的原
因。这些都在不同层次上改变白梭梭原来的生长
环境 , 成为影响白梭梭致危的重要原因。
〔参 考 文 献〕
Ai J ?G ( 哀 建国 ) , Qiu YX ( 邱 英雄 ) , Xu JH ( 余久 华 ) , 2005 .
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