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Vol.34，Issue 2
January，2009
第 34 卷第 2 期
2009 年 1 月
玄参 3 种栽培类型遗传关系和遗传多样性
的 SRAP 研究
陈大霞 1*，李隆云 1，彭 锐 1，吴叶宽 1，蔡应繁 2
（1. 重庆市中药研究院，重庆 400065；2. 重庆邮电大学，重庆 400065）
[摘要] 目的：从分子水平上研究玄参 3 种栽培类型的遗传关系和遗传多样性。方法：对玄参 3 种不同栽培类型的 92 个
单株进行 SRAP 分析。运用 POPGENE version 1.31 软件计算相关参数，采用 UPGMA 聚类法进行聚类分析。结果：①20 个
SRAP 引物共扩增出 227 条带，其中有 119 条呈多态性。②玄参 3 种不同栽培类型的遗传多样性居中等水平。在物种水平上，
多态位点百分率 PPB=52.42%，平均每个位点的有效等位基因数 Ne=1.281 2，Nei’s 基因多样性指数 H=0.167 1，Shannon’s
多样性信息指数 Hsp=0.252 6。在栽培类型水平上，PPB=21.44 %，Ne=1.121 6，H=0.072 5，Shannon’s 多样性信息指数 Hpop=
0.108 3。③Nei’s 基因多样性指数计算的栽培类型间遗传分化系数（0.562 5）与 Shannon’s 栽培类型分化系数（0.571 3）基
本一致，均说明大部分遗传变异存在于栽培类型间。④栽培类型间基因流为 0.388 9，说明栽培类型间基因流动较少，遗传
分化程度较高。⑤两两栽培类型间的 Nei’s 遗传一致度（I）的范围为 0.808 2~0.913 3。根据 Nei’s 遗传距离进行各类型间的
UPGMA 聚类，基于 SRAP 分子标记的聚类结果与形态分类基本一致。结论：栽培玄参的遗传多样性居中等水平，且栽培类
型间的遗传差异大于栽培类型内的遗传差异。
[关键词] 玄参；栽培类型；SRAP；遗传差异
∗ 玄 参 为 玄 参 科 植 物 玄 参 Scrophularia
ningpoensis 的干燥根，应用历史悠久，是我国传统
常用中药之一。目前我国玄参药材大多为栽培，栽
培范围广泛，类型多样，经过长期的相互引种交
流，造成了地区间玄参类型的混杂。不同栽培类型
之间的遗传差异与药材的产量是否相关，亟待研
究。本研究对重庆市武隆天生药业玄参规范化种植
（GAP）示范基地的 3 种不同栽培类型进行了形态
调查，并采用新型的 SRAP 标记从分子水平上剖析
其遗传差异，为科学合理地保护和利用现有的野生
玄参资源提供理论依据和技术支持，同时联系不同
栽培类型的产量和质量比较，可以为优良种质筛
选、种苗繁育、引种栽培以及杂交育种中亲本的选
择和搭配提供参考。
1 材料和方法
1.1 材料 玄参的 3 个栽培类型（编号为 GZ，Hla，
HLb）采自重庆市武隆天生药业玄参 GAP 示范基
地，GZ 于 2004 年从贵州引进，HLa，HLb 于 2006

[收稿日期] 2008-05-13
[通信作者] ∗陈大霞，Tel：（023）89029062，E-mail：chendaxia6891@
hotmail.com
年从湖南引进，由重庆市中药研究院李隆云研究员
鉴定。根据均匀分布、随机取样原则进行采样，尽
量覆盖该类型的整个栽培范围。采样时间为 2006
年 8 月，GZ 型和 HLa 型各取 30 个单株，HLb 取
32 个单株，所采个体之间至少间隔 20 m。采集植
株上的健康幼嫩叶片，低温下带回实验室洗净、晾
干，用于 DNA 提取。
1.2 仪器与试剂 Gel Doc 2000 凝胶成像系统
（BIO-RAD），Eppendorf Mastercycler® gradient 梯
度 PCR 仪（Eppendorf），Smart SpeeTM3000 型分
光光度计（BIO-RAD），DYCZ-24B 型电泳槽（北
京市六一仪器厂），DYY-6C 型电泳仪（北京市六一
仪器厂），Caplio R4 数码相机（RICOH 公司）。
丙烯酰胺、双丙烯酰胺、硝酸银、37%甲醛、
甘油均为 BBI 公司产品，TEMED、过硫酸铵为
Promega 产品，SRAP 引物（北京赛百盛基因技术
有 限 公 司 ）， 100 bp DNA ladder marker
（TOYOBO），Taq酶（TOYOBO），dNTPs（TaKaRa），
CTAB（Amresco），PVP（Sigma），β-巯基乙醇
（Sigma）、琼脂糖（进口分装）、其余为国产分析
纯试剂。


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2009 年 1 月
1.3 玄参基因组 DNA 的提取与检测 取玄参供试
材料，采用 CTAB 法提取基因组 DNA，1%琼脂糖
凝胶电泳检测 DNA 的质量，并用紫外分光光度计
测定其浓度，将样品稀释为 40 mg·L-1，置于-20 ℃
冰箱中保存备用。
1.4 SRAP-PCR 扩增与检测 在 25 µL SRAP-PCR
反应体系中包括1×PCR buffer，MgCl2 2.0 mmol·L-1，
dNTPs 200 µmol·L-1，上、下游引物各 0.2 µmol·L-1，
Taq DNA 聚合酶 1 U，模板 DNA 40 ng，用 ddH2O
调整体系使终体积为 25 µL。反应混合物用 1 滴矿
物油覆盖。SRAP 扩增程序为 94 ℃预变性 5 min；
前 5 个循环：94 ℃变性 1 min，35 ℃退火 1 min，
72 ℃延伸 1.5 min；后 35 个循环：94 ℃变性 1 min，
50 ℃退火 1 min，72 ℃延伸 1.5 min；循环结束后
72 ℃延伸 7 min，4 ℃保存。
取扩增产物 5 µL 与 2 µL 6×上样缓冲液混匀
后，用 6%的非变性聚丙烯酰胺凝胶检测，电泳缓
冲液为 0.5×TBE，稳压 150 V，电泳至溴酚蓝距凝
胶边缘 2~3 cm 处结束。采用硝酸银染色观察结果。
染色后，用数码相机照相、记录。
1.5 引物筛选 SRAP 引物采用 Li 和 Quiros[1]已发
表的引物。从每种类型中随机抽取2个单株对30 个
SRAP 引物组合进行筛选。选用多态性条带相对较
多、易于区分且重复性和稳定性好的引物组合进行
检测。本研究所用引物序列见表 1。
表 1 SRAP 引物序列与名称
上游引物 5→3 下游引物 5→3
ME2 TGAGTCCAAACCGGAGC
ME3 TGAGTCCAAACCGGAAT
ME4 TGAGTCCAAACCGGACC
ME5 TGAGTCCAAACCGGAAG
ME7 TGAGTCCAAACCGGTCC
ME8 TGAGTCCAAACCGGTGC
ME9 TGAGTCCAAACCGGTAG
ME10 TGAGTCCAAACCGGCAT
ME11 TGAGTCCAAACCGGTCT
EM6 GACTGCGTACGAATTGCA
EM7 ACTGCGTACGAATTCAA
EM8 GACTGCGTACGAATTCTG
EM9 GACTGCGTACGAATTCGA
EM10 GACTGCGTACGAATTCAG
EM11 GACTGCGTACGAATTCCA
EM12 GACTGCGTACGAATTGAT

1.6 统计分析 按电泳图谱上 DNA 条带的“有”
或“无”进行统计，有条带（扩增阳性）记为“1”，
无条带（扩增阴性）记为“0”，形成“0”和“1”
组成的原始矩阵，输入计算机。对于多态性位点，
仅在重复实验中能稳定出现的差异带用于数据
分析。
根据 SRAP 扩增的结果，利用 POPGENE 1.31
软件进行分析，统计下列参数：多态位点百分率
（PPB），Shannon’s 多样性信息指数（Ho，在物种
水平上为 Hsp，在栽培类型水平上为 Hpop）、Nei’s
基因多样度指数（H）、平均每个位点的观察等位基
因数（Na）、平均每个位点的有效等位基因数（Ne）、
总的基因多样度（Ht ）、栽培类型内基因多样度
（Hs）、基因分化系数（Gst）、基因流（Nm）和 Nei’s
遗传距离（D）和遗传一致度（I），并据此采用
UPGMA 聚类法建立系统聚类分支树状图，分析各
群体之间的遗传关系。
2.1 玄参不同栽培类型植物形态比较 重庆市武
隆天生药业玄参规范化种植（GAP）示范基地的 3
种栽培类型在植株高度、生长盛期叶片大小、分枝
多少、根茎粗细、抗病能力等方面存在一定的差异，
其主要区别见表 2。
表 2 玄参不同栽培类型植物形态的主要区别
类型 GZ 型 HLa 型 HLb 型
株高 100~110 m 120~160 m 120~160 m
生长盛期叶片 叶 宽 10~13
cm、叶长 19~22
cm
叶宽 12~15 cm、
叶长 21~24 cm
叶 宽 9~11
cm、叶长 15~18
cm
一级有效分枝 4~8 个 3~7 个 9~16 个
花、种子 花期 9 月、种
子结实率极低，
种子极少
花期 9 月，种子
结实率较低，种子
较少
花期 8 月、种
子结实率极高，
种子极多
根茎 短粗、纤维少
肉质细嫩
短粗、纤维少肉
质细嫩
细长、纤纬多
抗病能力 弱 弱 强

2.2 SRAP 多态性检测 从 30 个 SRAP 引物组合
中筛选出 20 个扩增谱带清晰并呈现多态性的引物
组合用 SRAP-PCR 扩增。SRAP 标记的多态性见表
3，每对引物组合产生 7~19 条扩增带，20 对引物
组合共得到 227 条扩增带，其中有 119 条呈多态性，
平均每个引物组合产生 11.4 条扩增带和 6.0 条多态
性带，多态性带比率平均为 52.42%。
2.3 玄参不同栽培类型的 SRAP 遗传多样性
POPGENE 软件分析结果见表 4，玄参 3 种不同栽
培类型的遗传多样性居中等水平。在物种水平上，
PPB=52.42%、平均每个位点的有效等位基因数
Ne=1.281 2，Nei’s 基因多样度 H=0.167 1 和
Shannon’s 多样性信息指数 Hsp=0.252 6。在栽培类
型水平上，各个类型的多态位点百分率（PPB）差
异较大（12.33 %～29.52 %），平均值为 21.44 %，


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表 3 SRAP 引物组合、扩增带数及多态性带数
引物组合 总带数 多态性带数 PPB/% 引物组合 总带数 多态性带数 PPB/%
ME2-EM7 7 4 57.14 ME8-EM7 12 6 50.00
ME2-EM8 12 7 58.33 ME8-EM10 9 3 33.33
ME3-EM11 9 3 33.33 ME9-EM6 17 11 64.71
ME3-EM12 7 1 14.29 ME9-EM9 11 8 72.73
ME4-EM11 10 8 80.00 ME9-EM9 7 4 57.14
ME4-EM12 14 5 35.71 ME9-EM10 11 7 63.64
ME5-EM7 19 10 52.63 ME10-EM11 13 9 69.23
ME5-EM8 9 4 44.44 ME11-EM6 12 4 33.33
ME7-EM6 13 7 53.85 ME11-EM7 11 6 54.55
ME7-EM10 17 9 52.94 ME11-EM10 7 3 42.86

表 4 玄参 3 种栽培类型的遗传多样性分析
类型 n K PPB/% Na Ne H Ho
GZ 30 28 12.33 1.123 3（0.329 6） 1.043 2（ 0.147 2） 0.028 5（0.092 5） 0.045 5（0.141 8）
HLa 30 51 22.47 1.224 7（0.418 3） 1.144 9（0.292 5） 0.085 0（0.164 8） 0.125 9（0.240 8）
HLb 32 67 29.52 1.295 2（0.457 1） 1.176 7（0.306 5） 0.103 9（0.178 5） 0.153 4（0.259 8）
物种水平 92 119 52.42 1.524 2（0.500 5） 1.281 2（0.353 4） 0.167 1（0.193 0） 0.252 6（0.278 3）
注：n 样本数量；K.多态位点数；括号内数据为标准误差。

平均每个位点的有效等位基因数（Ｎe）为 1.121 6
（0.248 7），Nei’s 基因多样度指数Ｈ为 0.072 5
（0.145 3），各个栽培类型的 Shannon’s 多样性信
息指数为 0.045 5～0.153 4，平均Ｈpop 为 0.108 3
（0.214 1）。
Shannon’s 多样性信息指数显示了各栽培类型
的遗传变异由高到低依次为 HLb>HLa>GZ，与 PPB
值分析的结果是一致的。各栽培类型间的遗传多样
性差别较大，其中 HLb 型的遗传多样性水平最高。
GZ 型的遗传多样性水平最低。
2.4 玄参不同栽培类型的遗传变异 用 POPGENE
计算出的遗传变异结果表明，各类型间存在着一定
的遗传分化。3 种类型总的遗传多样性 Ht=0.165 6，
其中栽培类型内遗传多样性 Hs=0.072 5，栽培类型
间的基因多样度（Dst =Ht-Hs）为 0.093 1，Nei’s 的
基因分化系数 Gst=0.562 5，表明有 56.25％的遗传
变异存在于栽培类型间，43.75％的遗传变异存在于
栽培类型内，栽培类型间的遗传分化大于栽培类型
内的分化。栽培类型间基因流 Nm=0.5（1-Gst）／
Gst 为 0.388 9，基因流较小。
根据 Shannon’s 多样度指数的分析结果（物种
水平上Hsp=0.252 6，栽培类型水平上Hpop=0.108 3），
计 算 出 Shannon’s 玄 参 栽 培 类 型 分 化 系 数
（Hsp-Hpop）／Hsp 为 0.571 3，即有 57.13％ 的遗传
变异分布在栽培类型间，42.87％的遗传变异分布在
栽培类型内。
以上 2 种方法分析的分析结果几乎是一致的，
仅存在微小的差异。两者共同表明玄参不同栽培类
型间的遗传分化明显，遗传变异主要存在于栽培类
型间。
2.5 玄参不同栽培类型间遗传距离和遗传一致度
用POPGENE计算出了玄参 3种栽培类型间的Nei’s
遗传一致度（I）范围为 0.808 2~0.913 3，遗传距离
范围为 0.090 7~0.212 9。GZ 与 HLb 之间的遗传一
致度最低（I =0.808 2），遗传距离最远（D=0.212 9）。
GZ 与 HLa 之间的遗传一致度最高（I =0.913 3），
遗传距离最近（D=0.090 7）。
根据 Nei’s 遗传距离进行 UPGMA 聚类，结果
表明利用 SRAP 技术可将 3 种栽培类型区分开。
GZ 型与 HLa 型首先聚为一支，二者再与 HLb 型聚
在一起。基于 SRAP 分子标记的聚类结果与形态分
类基本一致。
3 讨论
3.1 3 种玄参栽培类型的遗传关系 就形态数据看


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3 种栽培类型的遗传关系，GZ 型与 HLa 型具有更
多相似的形态数据，如开花相对较晚、种子结实率
低、根茎短粗肉质等性状，二者的亲缘关系更近；
而 HLb 型则具有相反的性状，如早花、结实率高、
根茎细长且纤维多等，与 GZ 型，HLa 型亲缘关系
较远。本研究从分子水平上揭示了玄参 3 种不同栽
培类型的遗传关系，验证了上述形态分类结果，可
为杂交育种中亲本的选择和搭配提供参考。3 种栽
培类型内的遗传多样性差别较大，其中 HLb 型的遗
传多样性水平最高，是杂交育种中难得的亲本材
料。虽然 HLb 型药材的质量差、产量低，属于生产
上应该淘汰的品种，但蕴藏着有利的性状，具有高
度的适应性和抗病性，是非常宝贵的基因资源。GZ
型与 HLa 型虽然抗病性弱，但贮备有高产优质等经
济性状的优异基因。因此，玄参育种工作，要充分
考虑不同类型的优良性状，有目的的选好品种搭配
组合，才能培育出高产、优质、抗性强的新品种。
3.2 玄参的遗传多样性 本研究从分子水平上得
出玄参的遗传多样性并不丰富，仅中等水平（在物
种水平上，多态位点百分率 PPB=52.42%），遗传多
样性的趋同化趋势明显。遗传变异主要存在于栽培
类型间，各栽培类型内存在亲缘关系较近、遗传基
础较窄的倾向。影响物种的遗传多样性和居群间遗
传分化的因素很多。就本研究而言可能的影响因素
为①与我国野生玄参资源现状有关。我国野生玄参
资源已日渐枯竭，野生玄参主要分布于云南、四川、
贵州、湖北、广西、安徽，目前生产用种均为栽培
种。②基因流障碍。本研究中栽培类型间基因流为
0.388 9，表明栽培类型间的基因交流已严重受阻。
植物自然种群中主要的基因流是花粉和种子的扩
散[2]，而玄参种子在自然条件下发芽率很低，成苗
更难，因此有性生殖的几率很小。目前玄参在生产
上长期采用子芽进行无性繁殖。我国玄参人工栽培
历史悠久，始于近代，农民素有传统种植习惯，经
验较为丰富，种植的玄参历来采用无性繁殖，十分
注重选种栽培。在长期的栽培过程中，人类强大的
选择压力导致栽培玄参在遗传上或多或少具有相
同的遗传背景。本试验结果也反映了这一现象。③
与玄参的引种现状有关。由于玄参适应性较强，我
国大部分地区都可种植。20 世纪 60 年代，各地相
继引种成功，而各地在引种玄参时，并不是采集当
地野生玄参进行驯化，均是从玄参主产地购买子
芽，且只需购买一次，以后自留种便可扩大种植规
模。生产品种的单一化使玄参的遗传多样性受到极
大影响，栽培玄参对无法预料的环境变化或新出现
的病害和寄生物的敏感性增加而失去抗性，造成病
虫害发生越来越严重。
3.3 玄参遗传多样性的保护策略 应合理开发与
利用玄参的种质资源，开发与保护并重，收集野生
玄参种质及国内各地的地方种、特色种扩大其遗传
基础，建立种质资源圃以保存尽可能多的遗传多样
性，为玄参品种选育奠定物质基础。
玄参大面积生产普遍采用子芽繁殖，要想获得
新的品种，通过种子来育种是必不可少的方法。玄
参种子繁殖虽然生长慢，根较瘦小，产量低，质量
也差，但用于新品种的选育是可行的。当务之急是
建立玄参良种选育、繁育基地，广泛深入的开展玄
参繁育生物学方面的研究以及杂交育种工作，通过
种子繁殖加强栽培类型间的基因流动，培育高产优
质抗病新品种，不断更新现有品种，拓宽优良品种
的遗传基础，防止种质退化。
[参考文献]
[1] Li G ， Quiros C F. Sequence-related amplified polymorphism
（SRAP），a new marker system based on a simple PCR reaction：Its
application to mapping and gene tagging in Brossica[J]. Theor Appl
Genet，2001，103：455.
[2] 李海生，陈桂珠. 海南岛红树植物海桑遗传多样性的 ISSR 分析[J].
生态学报，2004，24（8）：1656.



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Analysis of genetic difference among Scrophularia ningpoensis
cultivars by SRAP

CHEN Daxia1*，LI Longyun1，PEN Rui1，WU Yekuan1，CAI Yingfan2
（1.Chongqing Academy of Chinese Materia Medica，Chongqing 400065，China；
2.Chongqing University of Posts and Telecommunications，Chongqing 400065，China）

[Abstract] Objective： The genetic difference among Scrophularia ningpoensis cultivars were analyzed in molecular level.
Method：Ninety-two individuls of three S. ningpoensis cultivars were employed to be analyzed by the approach of Sequence-related
Amplified Polymorphism （SRAP）.The parameters were calculated by POPGENE1.31 and the relationship was constructed based on
UPGMA method. Result：① A total of 227 bands were scored and 199 bands of them were polymorphic. ② The result is showed
that there is a medium level of genetic diversity among three cultivars. At species level：percentage of polymorphic loci
PPB=52.42%，effective number of alleles Ne=1.281 2，Nei’s gene diversity H=0.167 1 and Shannon’s information index Hsp=0.252
6； At cultivar level：PPB=21.44 %，Ne=1.121 6，Nei’s gene diversity H=0.072 5 and Shannon’s information index Hpop=0.108 3.
③ The Nei’s coefficient of genetic differentiation was 0.562 5，which was consistent with the Shannon’s coefficient of genetic
differentiation （0.571 3）. Most of the genetic variation existed among cultivars. ④ The gene flow （Nm=0.388 9） was less among
cultivars，indicating that the degree of genetic differentiation was higher. ⑤ Genetic similarity coefficient were changed from 0.808
2 to 0.913 3. By clustering analysis，the classified result of SRAP marker between traditional modal character was almost same.
Conclusion：The genetic diversity of samples of S. ningpoensis is medium. The genetic difference among cultivar is higher than that
within cultivar.
[Key words] Scrophularia ningpoensis；cultivar；SRAP；genetic difference
[责任编辑 吕冬梅]



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