全 文 ：广 西 植 物 Gu[haia ZI(4)：335— 338 2001年 u 月
泡桐属七种植物的 RAPD分析
卢龙斗，谢龙旭，杜启艳，常重杰
(河南师范太学生命科学学院，河南新乡 453002)
摘 要 利用 1 3个 10mer的随机引物对中国泡桐属的 7个种进行了 RAPD分析 ，对扩增形成的谱带进行了
对 比．发现 7个种间存在较丰富的多态性带纹。经用 UPGMA法聚类结果说明可把研究的7个种分成 2个类
群 其中白花泡桐与JI泡桐亲缘关系最近 二者与揪叶泡桐 南方泡桐、山明泡桐归为 1个类群。毛泡桐与兰
考泡桐亲缘关系也较近 ，二者在系统演化上比较原始，归为 1个类群
关键词：RAPD分析 ；泡桐属；聚类分析
中囤分类号 ：Q949．777．8 文献标识码：A 文章编号 ：1000—314g(2001)04 0335—04
RAPD anal ysis of seven species in Paulownia
LU Long—dou，XIE Long—xu，DU Qi—yan，CHANG Zhong—jie
(College L Scie~b：e，Heaan Normal University，Xinxiang 453002，China )
Abstract：The~ nomm DNA of seven species in Paulownia was amplified with 13 primers of 1O met[ength
Abundant po]ymorphic DNA makers were detected among,9e％,en species，when compared the bands amplified
Tbe duster anatysis with UPGM A suggested that the sek~eN species studied belong to two lineages．Of which
the relationship between P．fortunei(Seem．)Hems1．and P Jargesii Franch．is the closest．These two species
along with P．am~tralis Gong Tong and P．1amprophylla．belong to one elade，P tontentosa(Thunb．)Steud
and P．elongata g．Y．Hu have closer relationshipt which are retatively primitive，be[ong to the other t rade．
Key words：RAPD analysis；Pautcfwnla}cluster analysis
泡桐属(Paulc~vnia)植物是重要速生经济林术，
原产我国，且多分布于河南中原地区。现有 9个种和
4个变种。由于其材质优良，叶、花、果、树皮又可入
药，因此，在国民经济中占有重要地位 ”。关于泡桐
属植物的栽培、育种以及依据外部形态指标进行的
种间亲缘关系探讨已有人做了比较深入的研究
但在分子 水平上进行泡桐 属植物的系统分类地位、
种与种间的亲缘关 系的研究还未见有报导。本文 旨
在利用 RAPD分子标记 ，在分子水平探讨该属植物
种间的亲缘关系，为该属植物的系统分类和遗传育
种提供理论基础和参考数据。
1 材料和方法
1．1材料
毛泡桐(Paulozvnia tcmwntosa(Thunb．)Steud．)、
兰考泡桐(Paut,m,nia ebmgata S．Y．Hu)、白花泡桐
(Paulutoni,*jbrtu,wi t Seem．)Hems1．)、川 泡 桐
(Paubywn~ rgesi Franch)、山明泡桐 (Paul#~vnia
[amprophylla)、揪 叶 泡 桐 (Paulownia cata印,folia
Gong Tong)、南 方 泡 桐 (PaM(mmia australis Gong
收稿 日期：2000—07—27
作者简升 卢龙斗(1 954) 男 ．河南宜阳人 教授．从事遗传学教学与科研工作
基盎项 目：河南省科委自然科学基金资助项 日(批准号 324018000)
维普资讯 http://www.cqvip.com
336 广 西 植 物 21卷
Tong)7个种均采自河南农业大学泡桐研究基地 每
个种选取 3个个体幼嫩叶片，于冰壶中带回实验室
备用
1．2 DNA提取和纯化
每个种取 1．0 g新鲜幼嫩叶片，用液氮研磨成
粉末后加10 mL 60。C的CTAB分离缓冲液，保温 1
h，然后加等体 积的氯仿 异戊醇 ，混匀后 8 000 r／
rain离心 10 rain，在取 的上清液 中加 2／3体积的预
冷异丙醇 ，混合均匀沉淀出 DNA，用洗涤液处理 20
mln后挑后沉淀物干燥 ，最后溶于适量 TE液中。
I．3 RAPD检测
用于该实验的随机 引物为美 国 Operon Tech
nologies公司生产的s组 2O种寡聚核苷酸片断(引
物序列见表 1)。Taq酶和 dNTP均为华美生物工程
公司产品。反应混合物用 20 I 石蜡油覆盖。反应
体 系为 ：引 物 1 I ，dNTP i00 vmol，MgCI 1．5
mmo]／I，，Taq酶 1u，基因组 DNA 2,00 ng。循环参
数为：94。C预变性 30 s，36。C退火 60 s，72。C延伸
0 l 2 3 4 S 6 7
60 s，扩增 45个循环，最后 72。C延伸 5 min，扩增产
物在 1．4 琼脂糖凝胶上电泳 ，经 EB染色后在紫外
灯上观察拍照 。
表 1 泡桐属植物 RAPD分析所用的 13个引物
Table 1 Thirteen primers used for RAPD
analysis of the plant of Paulowma
引物名称 Name ol【he N
—N(5~3’)N： 一N⋯umh⋯er⋯o~po-
quenc p¨ fied bands 【ymorphic bands
7 6 5 4 3 2 1 0
2 结 果
图 1 随机引物 $433、$494扩增产物
Fig．1 Amplification products of prime r$433、$424
2．1 RAPD遗传标记
从s组 2O个引物中筛选出了1 3个能扩增出清
晰的谱带的引物，并利用这些引物对泡桐属的 7个
种进行了RAPD扩增。同样条件的扩增重复一次，
得到了基本上相同的结果 ．说 明有很好 的重复性
扩增片段的大小大约在 2．2～0．30 kh之间 对每一
个引物在 7个种扩增的谱带数的类型进行统计，并
对多态性带型数也进行了统计，得出表 1的结果 统
计 中对个别不太清晰和个别不稳定 的带型没有计
人统计结果 。
2 2各种间遗传距离和聚类结果
根据电泳谱带(图 1)，分别统计 1 3个引物在各
个种扩增的 DNA谱带数 目以及种与种之间共有
DNA谱带数 目，再根据这些数据算出各个种之间的
遗传距离(表 2)。任意 2个种问 的遗传距离 尸一1一
F．F为 2个 种的共享 度．公 式为 F一2 ／【 一4-
j，N 和 Ⅳ 分别为 、b两种各 自拥有的 RAPD
标记数，Ⅳ 为 一6两个种共同拥有的 RAPD标记数。
根据遗传距离P值再用 UPGMA法进行聚类，构建
树系图(图 2)。
维普资讯 http://www.cqvip.com
4期 卢龙斗等：泡桐属七种植物的RAPD分析 337
表 2 任意两个种间的遗传距离、RAPD图谱中
共同的片段数和扩增片段总数
TaMe 2 Genetic distances between any tow species t the
numbers of the shared fragments and the total rtutlbers
of fragmems amplifed in RAPD patterns
0 368 0．531 0．510 0．435 0，55[ 0 465
24，75 0 277 0 380 0 468 0 341 0 {77
1 9／81 30／83 0 200 0 394 0 312 0．334
24／98 31／1O0 42／105 0 259 0．257 0．310
26／92 2s194 30199 csll16 O-364 0 404
20／89 30．／91 33．／96 42／113 341]07 0 347
23／86 23／88 31／3s 38／11．0 3l／104 33／i0l
N — 、J
图 2 应用 UPGMA浩构建的树系图
Fig．2 Dendrogram generated using UPGM A algorithm
表2、图l、围 2中．0-marker；1毛泡桐；2兰考泡桐；3一白花抱桐；
{川泡桐；5一山明泡桐；6-揪叶泡桐；7-南方泡桐．
3．1 DNA多态性
从表 l可看到引物 $428对 7个种共扩增出 6
条DNA谱带，其中多态性谱带 6条，占1 00 引物
$433对 7个种共扩增出 1 2条DNA谱带，其中多态
性谱带就有 n 条 ，占 92 ，引物 $427对 7个种共
扩增出 9条 DNA谱带，其中多态性潜带有7条，占
78 每一个引物对 7个种扩增出的DNA谱带数
其多态性带型数都占50％以上。13个引物共扩增出
89条不同分子量的谱带，其中有 63条表现为多态
性谱带 ，占总数的 70．79 ，这些说明泡桐属植物不
同的种之间存在非常丰富的DNA多态性。泡桐属
植物外部形态相似，非专业人员很难正确区分开各
个种 最早人们主要以花冠颜色、叶背绒毛的稀疏
为依据，但这些特征又不稳定，应用上非常困难，以
致于有人把泡桐属植物分成 9个种 ，有的定为 7个
种，有的定为 5个种，也有人定为 3个种，其它的都
是一些变种。根据得到的种与种之间的遗传距离，
种与种之间存在的丰富的DNA多态性，我们认为
把泡桐属植物定为 9个种是有一定科学依据的。
3．2聚类结果与种间的亲缘关系分析
图 2显示了泡桐属 7个种的树系图 从中可看
到 7个种可以台成 2个类群 白花泡桐、川泡桐、南
方泡桐、揪叶泡桐、山明泡桐为一类群，其中白花泡
桐与川泡桐遗传距离最近，仅为0．200，所以二者在
0．200处首先聚类 ，说明二者亲缘关系最近 另一类
群包括毛泡桐、兰考泡桐，二者遗传距离为 0．368，
亲缘关系也较近 第一类群与第二类群在 0．444处
聚类 从表 2可看出毛泡桐与其它各个种问的遗传
距离都比较远，界于0．368～0．551问，因此，在分析
的 7个种中毛泡桐比较原始 这些与龚本海 1994年
的研究结果相一致。‘ 无论在传统的系统分类水平
的研究。“。 ，还是在同工酶水平的研究 ’，以及在细
胞水平上进行的研究 都认为毛泡桐比较原始，我
们在分子水平的研究结果也证明了这一点。关于兰
考泡桐是否也比较原始，各研究者有不同的看法，
有待于进一步研究。
3．3种同性状与遗传距离分析
泡桐属植物各个种问有很多相似的性状，如都
为落叶乔术，圆锥或伞形树冠，叶心脏形大而有柄，
无托叶，圆锥花序等。因此，较难从外部形态上区分
各个种之间的差别。各个种的染色体数目都为 4o
条，也都为小染色体 ，所以在染色体核型上也很难
鉴定各个种间的亲缘关系 中国植物志、河南植物
志根据各个种生殖器官的特征编制的检索表，可以
看到各个种问存在一些差异 我国著名的泡桐研究
维普资讯 http://www.cqvip.com
338 广 西 植 物 21卷
方面的专家蒋建平等认为台湾泡桐、白花泡桐、毛
泡桐 、川泡桐 分布较广，种 间差异较大 ，结籽力强，
而其它几个种分布区域小，种间差异小，外部形态
接近 ．介于以上 4个种之间。 。从表 2中可看到白花
泡桐、毛泡桐、川泡桐相互之间遗传距离较大，如毛
泡桐与 白花泡桐间为 0．53l，毛泡桐与川泡桐 间为
0 510。而兰考泡桐、山明泡桐、揪叶泡桐 、南方泡桐
间遗传距离较小，介于0．341～0．477之间。这些分
子水平上的研究结果与各种问外部形态方面的相
似性是比较吻合的。但是，在表 2中可看到白花泡桐
和川泡桐的遗传距离仅 0．200，且在树系图中首先
聚类 ，这个结果与两个种问外部形态差异较大是不
吻合的，这也许是实验数据上的误差，不过 ，从这两
种泡橱都分布在南方区域，遗传距离较小也是正常
的。兰考泡桐与揪 叶泡桐 、南方泡桐与 白花泡桐在
外部形态上比较相似 ”，在表 2中可看到，兰考泡桐
与揪 叶泡桐 间遗传距离较小为 0．341，南方泡桐 与
白花泡桐间也比较小为 0．334。
1 995年熊金桥等分析了泡桐属植物的 38个性
状 、，并用数量分类的方法对所分析的 1 2个种或变
种进行了系统聚类分析，把该属植物分成三个组，
白花泡桐组 ：白花泡桐、兰考泡桐 等；毛泡桐组 ：毛
泡桐 、川泡桐 、南方泡桐等；揪叶泡桐组 ：揪 叶泡桐、
山明泡桐等。在我们的研究结果中虽然白花泡桐与
兰考泡桶没有归入同一个组 中，但从表 2可 以看出
二者的遗传距离也比较近，仅 0．277，这与熊金桥等
人的研究结果基本相符 。揪叶泡桐与山明泡桶的遗
传距离 0、364，亲缘关系也较近 ，这与熊金桥等人的
研究也基本一致 。但毛泡桐与川泡桐，毛泡桐与南
方泡桐的遗传距离都相应较远，与熊金桥等人的研
究结果不一致。我们认 为个别外部形态上的一致不
能说明亲缘关系就近，而只有分子水平上的相似才
能代表亲缘关系的远近。当然，我们的研究仅用了
20种引物．还不足以从分子水平上说明问题。另外，
分析外部形态、指标得出的遗传距离与分析分子标
记得出的遗传距离二者 之间对 比的可靠性和科学
性也有 待 于进 一步 探索 。关 于 鄂 川泡桐 (尸．“
b~ph／oea)、台湾泡桐(尸．kawa~mi)以及其它几个变
种与所研究的 7个种的遗传距离、种间亲缘关系，由
于材料所限，我们设作研究，这些有待于进一步探
索和补充。
3．4种的地理分布与遗传距离分析
泡桐属植物在我国分布比较广泛，西起成都、
西安，东至沿海，北起辽宁、山东，南至云南边境。从
表 2中可以看到聚类在一大类群、分布在河南、河北
较靠近北方的毛泡桐与兰考泡桐的遗传距离最小，
仅 0．368。毛泡桐与仅分布在湖北襄阳一带的山明
泡桐间遗传距离为0．435，趋于中间。而毛泡桐与分
布在南方的几个种间遗传距离都较大，如毛泡桐与
白花泡桐间为 0．531，与川泡桐间为 0．510，与南方
泡桐问为 0．465。毛泡桐与分布在山东的揪叶泡桐
间为 0．551。从以上结果可以看出泡桐属各个种间
在地理分布上相距越远，遗传距离越大，种间差异
越明显。也证 明泡桐属植物从原始种演化到今天的
多个种的过程中地理环境条件起了很大的作用。
根据竺肇华的观点 认为南方泡桐可能是台湾
泡桐与白花泡桐的杂交种，兰考泡桐可能是毛泡桐
与白花泡桐的杂交种。从地理分布上看，台湾泡桐
与 白花泡桐有重叠 区，毛泡桐 与 白花泡 桐有重叠
区。南方泡桐、兰考泡桐又都是高度不育。在我们的
实验结果中南方泡桐与 白花泡桐的遗传距离较小 ．
仅 0．334。毛泡桐与白花泡桐间遗传距离仅 0．277，
说明白花泡桐对兰考泡桐形成提供的遗传份额比
较大 。这些在分子水平的数 据支持 了竺肇华 的观
点 ，证 明在泡桐属植物演化过程中种 间杂交也是重
要因素之一。
参考文献：
[1]中国科学琬泡桐调查组．泡桐研究[M]．北京：农业
出版社 、l 980．18—22．
[2]陈志远 泡桐属分类管见[J]．华 中农业大学学报，
l 986，5(3)：26l 265．
[3]熊金 桥．泡桐属 的数 量分类 研究 [J]．植 物 研究，
L992，12(2)．185 188．
[4]龚本海 泡桐属植物 SOD同工酶和可溶性蛋白质分
析[J]．华中农业大学学报 ，1994．13(5)：527—5Z9
E53卢龙斗．谢龙旭，孙富丛 ，等 泡桐属植物花粉形态
研究_J]．河南师范大学学报、l999、27(4)：51—54．
(63于兆英．李思锋，徐光远 ，等．泡桐属植物染色体数
目和形态的初步研究口]．西北 植物学 报，1987、7
(2)：l27一 l 33．
C7)中国科学琬中国植物志编辑委员会、中国植物志(67
卷)[M]．北京：科学出版社．1979．33 40
[8]泡桐文集编委会．泡桐文集[c] 北京：中国林业出
版社 ，l982．1—10
维普资讯 http://www.cqvip.com