全 文 ：中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 8 期 2013 年 4 月

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• 药材与资源 •
河南益母草野生居群遗传多样性的 SCoT 分析
张维瑞 1，韩远记 2，薛愧玲 1，袁王俊 1，尚富德 2*
1. 河南大学中药研究所，河南 开封 475004
2. 河南大学生命科学学院，河南 开封 475004
摘 要：目的 研究河南益母草野生居群遗传多样性。方法 利用 SCoT 分子标记对位于河南伏牛、太行、大别和桐柏 4 大
山脉的 8 个益母草居群 66 个样品进行遗传多样性分析。结果 10 对引物共扩增出 240 条带，其中多态性条带为 238 条，多
态性百分率（PPB）为 99.17%。Nei’s 遗传多样性指数（H）平均值为 0.264 2，Shannon’s 多态性信息指数（I）平均值为 0.39，
遗传分化系数（Gst）为 0.294 6，种群间基因流为 1.197。Mantel Test 分析表明，河南益母草居群间的亲缘关系与它们之间
的地理距离有着明显的相关性（r＝0.366 3，P＜0.05）。结论 河南野生益母草种群具有较高的遗传多样性，其遗传距离与
地理距离存在明显的相关性。
关键词：益母草；遗传多样性；Nei’s 遗传多样性指数；遗传分化系数；基因流
中图分类号：R282.12 文献标志码：A 文章编号：0253 - 2670(2013)08 - 1022 - 05
DOI: 10.7501/j.issn.0253-2670.2013.08.020
SCoT analysis on genetic diversity among wild populations of Leonurus artemisia
in Henan province
ZHANG Wei-rui1, HAN Yuan-ji2, XUE Kui-ling1, YUAN Wang-jun1, SHANG Fu-de2
1. Institute of Chinese Materia Medica, Henan University, Kaifeng 475004, China
2. College of Life Sciences, Henan University, Kaifeng 475004, China
Abstract: Objective To investigate the genetic diversity among the wild populations of Leonurus artemisia in Henan province.
Methods The genetic diversity of 66 individuals in eight representational populations of L. artemisia from four areas of Funiu,
Taihang, Dabie, and Tongbai Mountains was investigated by SCoT molecular marker technique. Results A total of 240 bands were
produced by 10 primers, among which 238 bands were polymorphic bands, and the percentage of polymorphic bands (PPB) was
99.17%. The average value of Nei’s genetic diversity index (H) was 0.264 2, Shannon’s information index (I) was 0.39, genetic
differentiation coefficient (Gst) was 0.294 6, and the gene flow (Nm) among populations was 1.197. Mantel Test analysis showed that
the significant correlation was found between the geographical and genetic distances among the different populations of L. artemisia
(r＝0.366 3, P < 0.05). Conclusion The wild populations of L. artemisia in Henan province have higher genetic diversity. There is a
significant correlation between geographical and genetic distances.
Key words: Leonurus artemisia (Lour.) S. Y. Hu; genetic diversity; Nei’s genetic diversity index; genetic differentiation coefficient; gene flow

益母草 Leonurus artemisia (Lour.) S. Y. Hu 为唇
形科（Lamiaceae）益母草属植物。其地上部分入药
称益母草，具有活血调经、利尿消肿、清热解毒等
功效，用于月经不调、痛经经闭、恶露不尽、水肿
尿少、疮疡肿毒；果实入药称为茺蔚子，具活血调
经、清肝明目作用，用于月经不调、经闭痛经、目
赤翳障、头晕胀痛[1]。
遗传多样性是每个物种或种群所固有的特性，
其遗传多样性越丰富，其生命力就越顽强，反之则
弱。因此，在遗传多样性研究指导下对种质资源的
收集、保存、评价和利用，不仅可以掌握种质资源
多样性状况、遗传背景，制定可持续开发利用的方
案，为合理保护与科学利用种质资源提供科学依据[2]。
益母草遗传多样性方面的研究非常少。陈建华

收稿日期：2012-12-11
基金项目：国家自然科学基金资助项目（30971076）；河南省高校创新人才基金资助项目（094100510018）
作者简介：张维瑞（1972—），女，硕士，实验师，研究方向为药用植物资源。E-mail: yuanwangjun@henu.edu.cn
*通信作者 尚富德，教授，博士生导师。E-mail: fudeshang@henu.edu.cn
中草药 Chinese Traditional and Herbal Drugs 第 44 卷 第 8 期 2013 年 4 月

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等[3]用RAPD分子标记对浙江省及其邻近地区益母草
7 个居群的基因组 DNA 进行了研究，结果认为遗传
分化与其地理分布有一定的联系。余琪等[4]利用AFLP
分子标记研究了来自9个产地各一份地方品系益母草
的遗传多样性，结果认为益母草种质间存在较为丰富
的遗传多样性。陈丽雅等[5]对浙江、江西、云南等 9
个省 19 个种源研究结果表明，益母草种源间存在明
显的遗传差异，其遗传变异与地理分布存在显著的相
关性，地理位置接近的种源遗传性状较为接近。
SCoT分子标记结合RAPD标记和 ISSR标记的
优点，操作简单，成本低廉，多态性丰富，尤其是
能有效地产生与性状联系的标记，是一种能跟踪性
状的新的分子标记，有利于分子辅助育种[6-7]。
河南地形复杂，地势西高东低。北部为太行山
余脉，西部为秦岭余脉，南部为大别山脉、桐柏山
脉，中南部自西北向东南横亘 400 km 的伏牛山脉。
气候属于南北过渡性气候。河南益母草资源丰富，
且质量非常好，但目前未见河南益母草野生资源遗
传多样性的报道。本实验利用 SCoT 分子标记技术
研究了河南 8 个益母草野生居群的遗传多样性，掌
握河南益母草遗传多样性和个体间的亲缘关系，为
资源的保护和开展育种工作提供依据。
1 材料
益母草采自河南伏牛、太行、大别、桐柏山区 8
个野生种群，栾川、南阳、内乡、鲁山、方城 5 个居
群共 45 批样品均属于伏牛山区，罗山居群共 7 批样
品属于大别山区，焦作居群 6 批样品属于太行山区，
桐柏居群 8 批样品属于桐柏山区。采样时个体间距保
持 50 m 以上，采取嫩叶放在保鲜袋中，用变性硅胶
干燥，带回实验室后置于−70 ℃超低温冰箱中保存备
用，样品由河南大学药学院袁王俊博士鉴定，均为唇
形科植物益母草 Leonurus artemisia (Lour.) S. Y. Hu。
高速台式离心机为SIGMA1-14K（德国Eppendorf
公司），PCR 仪为 PTC-100（美国 MJ Research 公司）。
2 方法
2.1 引物筛选与 PCR 扩增
使用宝生物工程（大连）有限公司植物基因组
DNA 抽提试剂盒（DV811A）提取益母草基因组
DNA，操作流程按试剂盒说明书进行。以 8 g/L 琼
脂糖凝胶电泳检测所提取 DNA 的质量。
SCoT 引物参照 Collard 等[6]所列出的引物，合
成在北京三博远志公司。通过预实验从 70 对引物中
筛选出 10对能稳定扩增且背景清晰的引物，见表 1。
表 1 筛选出的引物和退火温度
Table 1 Screened primers and annealing temperatures
引物名称 引物序列 (5’-3’) 退火温度 / ℃
SCoT2 CAACAATGGCTACCACCC 52
SCoT6 CAACAATGGCTACCACGC 52
SCoT8 CAACAATGGCTACCACGT 52
SCoT9 CAACAATGGCTACCAGCA 52
SCoT18 ACCATGGCTACCACCGCC 58
SCoT21 ACGACATGGCGACCCACA 58
SCoT24 CACCATGGCTACCACCAT 52
SCoT28 CCATGGCTACCACCGCCA 58
SCoT34 ACCATGGCTACCACCGCA 58
SCoT36 GCAACAATGGCTACCACC 52

SCoT-PCR 的最佳反应体系为：预变性 94 ℃，
3 min；变性 94 ℃，1 min，退火 1 min，延伸 72 ℃，
2 min，共 35 个循环；再延伸 72 ℃，5 min；最后 4
℃保存，取出后放在 4 ℃冰箱中保存，以备检测。
产物在 5.0%聚丙烯酰胺凝胶中电泳，点样 3 μL
（含 0.5 μL 点样缓冲液）。电泳缓冲液为 1×TBE，
稳压 120 V，溴酚蓝距凝胶边缘 2～3 cm 处停止电
泳，电泳后银染并照相。
2.2 数据统计与分析
对 SCoT 扩增清晰可辨的条带进行统计，根据
条带的有无计数，有带计为“l”，无带或模糊不清
的计为“0”，在 Excel 中形成 0/1 数据。利用
POPGENE1.32 软件计算多态位点数、多态性位点
百分率（PPB）、Nei’s 遗传多样性指数（H）、Shannon’s
多态性信息指数（Shannon’s information index，I）、
遗传分化系数（Gst）和基因流（Nm），并根据种群
间的遗传距离，采用非加权组平均法（unweighted
pair group method with arithmetic mean，UPGMA）
进行居群间聚类。用 GenAlEx 6.41 对其进行分子变
异分析。利用 POPGENE 计算出来的遗传距离数据
整理成所需的数据输入格式，然后用软件 IBDWS
3.15 分析遗传分化与地理距离的相关性。
3 结果与分析
3.1 SCoT 扩增结果的遗传多样性分析
从 70 条 SCoT 引物中共筛选出 10 条用于 PCR
扩增，扩增条带从 200～2 000 bp 不等，见图 1。共
扩出 240 条条带，其中多态性条带 238 条，多态性
条带占 99.17%。多态性条带最多的居群为栾川居
群，有 219 条，多态性百分率高达 91.25%；鲁山居
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M-Marker 1～66-样品编号
M-Marker No.1—66-sample No.

图 1 引物 SCoT6 对 66 个益母草个体的电泳图
Fig. 1 Electropherogram of Primer SCoT6
to 66 samples of L. artemisia
群多态性条带为 127 条，多态百分率为 90.42%；多
态性条带最少的焦作居群仅有 126 条，多态性百分
率仅为 52.92%；伏牛山区 5 个居群的多态性条带均
高于其余 3 个山区，最低的南阳居群多态性位点为
69.58%，而桐柏山区仅为 59.17%。见表 2。
Nei’s 基因多样性平均指数是衡量群体遗传多样
性的指标。在本研究中，H 为 0.204 4～0.345 9，平
均值为 0.264 2，显示益母草在物种水平上的遗传多
样性较为丰富，居群间的差异也较大。I 为 0.302 0～
0.509 7，平均值为 0.39。由表 2 可见，益母草具有
较高的遗传多样性水平，其中来自桐柏、太行、大
别山区的三个居群的两个参数均低于平均值。H 和 I
的大小与各居群多态位点百分率的高低趋势基本一
致，鲁山居群最高，其次为栾川居群，为 0.317 2 和
0.476 3。居群间的 Gst 为 0.294 6，Nm 为 1.197 0。
3.2 分子变异分析
分子变异分析表明，河南 8 个益母草野生居群
间的遗传变异为仅为 19.6%，而居群内的变异为
80.4%，表明其遗传变异主要发生在居群内（表 3）。
3.3 益母草遗传距离和遗传关系
遗传距离指标可以说明各居群间彼此关系的远
近。益母草 8 个居群间的遗传距离范围在 0.076 1～
0.286 3（表 4），其中遗传距离最小的是罗山居群与
表 2 益母草种群 SCoT 遗传多样性分析
Table 2 SCoT genetic diversity among populations of L. artemisia
居群 样品数 多态位点数 PPB / % H I
栾川 15 219 91.25 0.317 2 0.476 3
南阳 6 167 69.58 0.269 2 0.397 4
方城 6 169 70.42 0.269 7 0.399 2
内乡 7 174 72.50 0.284 4 0.418 0
鲁山 11 217 90.42 0.345 9 0.509 7
罗山 7 138 57.50 0.213 9 0.318 5
桐柏 8 142 59.17 0.208 6 0.313 9
焦作 6 127 52.92 0.204 4 0.302 0

表 3 益母草群体分子变异分析
Table 3 Molecular variation analysis
on L. artemisia populations
变异来源 自由度 平均方差 变异分量 变异百分比 / %
居群间 7 111.94 9.181 19.6
局群内 58 37.61 37.611 80.4
总体水平 65 96.292 1.592 08
桐柏居群的遗传距离为 0.076 1，其次为栾川居群和
鲁山居群，其遗传距离为 0.094 1；遗传距离最大的
为南阳居群和焦作居群，其遗传距离为 0.286 3，其
次为焦作居群与方城居群，其遗传距离为 0.283 5。
这些与居群间的实际距离有较高的吻合度，南阳与
方城的地理距离最近，仅为 53.7 km，其遗传距离为
0.109 4；地理距离最远的罗山与内乡的实际距离为

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 M
100 bp
250 bp
500 bp
750 bp
100 bp
2 000 bp

35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 4748495051525354555657585960616263646566 M
100 bp
250 bp
500 bp
750 bp
1 000 bp
2 000 bp
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620.9 km，而二者之间的遗传距离为 0.220 1。根据
居群间的遗传距离，运用 UPGMA 方法进行聚类分
析。从图 2 来看，来自伏牛山区的 5 个居群首先聚
在一起；其次，来自大别山的罗山居群和来自桐柏
山区的桐柏居群聚在一起，然后又与来自来自太行
山区的焦作居群聚在一起，从总体上看，其聚类情
况与地理位置有很大的关系。在整个伏牛山区几个
居群形成的大枝内，南阳居群与方城居群聚在一起，
这点也与地理距离相一致，栾川居群与鲁山居群首
先聚在一起，然后与内乡居群聚在一起，这一聚类
结果与地理距离不一致。

表 4 基于 SCoT 的 8 个益母草居群的 Nei’s 遗传距离
Table 4 Nei’s genetic distance of eight L. artemisia
populations based on SCoT data
居群 栾川 南阳 方城 内乡 鲁山 罗山 桐柏 焦作
栾川 —
南阳 0.126 9 —
方城 0.116 4 0.109 4 —
内乡 0.123 3 0.151 5 0.121 3 —
鲁山 0.094 1 0.138 7 0.139 3 0.122 7 —
罗山 0.158 7 0.230 5 0.209 0 0.220 1 0.190 0 —
桐柏 0.193 9 0.240 8 0.245 0 0.261 4 0.216 6 0.076 1 —
焦作 0.231 1 0.286 3 0.283 5 0.279 6 0.245 6 0.163 8 0.130 1 —


图 2 益母草 8 个居群聚类图
Fig. 2 Dendrogram of eight populations of L. artemisia
为了进一步分析遗传距离与地理距离之间的关
系，本实验利用 POPGENE 计算出来的遗传距离数据
和用 Google 地图计算出的地理距离，采用在线软件
IBDWS 3.15 进行分析，从而得出遗传分化与地理距
离的相关性。结果发现，居群间的遗传距离与地理距
离有明显的相关性（r＝0.366 3，P＜0.05）（图 3）。
4 讨论
遗传多样性研究表明，河南野生居群益母草具
有较为丰富的遗传多样性。Nei’s 遗传多样性平均指

图 3 地理距离和遗传距离的关系图
Fig. 3 Relationship between geographic
and genetic distances
数是衡量群体遗传多样性的指标，本研究 8 个居群
H 平均值为 0.264 2，尤其是鲁山居群其 Nei’s 遗传
多样性指数最高，为 0.345 9。8个居群平均 I为 0.39，
其中鲁山居群的 Shannon’s 多态性信息指数高达
0.509 7。陈丽雅等[5]用 20 对 ISSR 引物，研究了 19
个种源的益母草的遗传多样性，结果表明，益母草
种源间存在明显的遗传差异，其遗传变异与地理分
布存在显著的相关性，地理位置接近的种源遗传性
状较为接近。余琪等[4]过对 9 份益母草种质资源的
AFLP 分析，益母草种质资源有丰富的遗传多样性。
河南 8 个益母草野生居群间的基因的分化系数为
0.294 6，说明居群间存在明显的遗传分化。基因流
是影响居群内部和居群间遗传变异程度的重要因
素，当 Gst≤0.05，表示群体间几乎没有遗传分化，
0.05＜Gst＜0.15，表示群体间分化程度中等，0.15≤
Gst≤0.25，表示群体间高度分化。0.15≤Gst≤0.25，
Nm＜1 时，存在基因流受阻的情况[8]。本研究中，
河南 8 个益母草野生居群间 Nm 为 1.197，略大于 1，
表明各居群间存在明显的基因流。分子变异分析表
明，益母草居群内的遗传变异为 80.4%，居群间的
变异仅为 19.6%，表明益母草的变异主要存在于居
群内，而居群间的遗传分化较小，进一步说明河南
益母草野生居群间存在交流。
Mantel Test 分析表明，河南益母草居群间的亲
缘关系与它们之间的地理距离有着明显的相关性
（r＝0.366 3，P＜0.05）。聚类分析也支持这一分析
结果，来自伏牛山区的 5 个居群首先聚在一起；其
次，来自大别山的罗山居群和来自桐柏山区的桐柏
居群聚在一起，然后又与来自来自太行山区的焦作

栾川 FLC
鲁山 FLS
内乡 FNX
南阳 FNY
方城 FFC
罗山 TLS
桐柏 TTB
焦作 TJZ
2

0 140 280 420 560 700
0.30
0.27
0.24
0.21
0.18
0.15
0.12
0.09
0.06
0.03

地理距离 / km
遗
传
距
离

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居群聚在一起。
益母草为常用中药，了解其遗传多样性水平和
遗传变异的分布对于制定益母草资源保护策略具有
重要意义。鉴于益母草遗传多样性主要存在于居群
内，在遗传选种工作中，应重点保护遗传多样性较
高的居群。同时由于其有效成分主要由数量性状变
异决定，引种驯化时应选择遗传特异性强的居群进
行引种驯化。
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