全 文 ：九种杜鹃属植物的遗传分化研究
直芷 咽 ，张长 芹 ，王中仁：＼／
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【1 中国科学院昆明植物研究所．云南昆明 650204；2．中国科学院植物研究所系统
与进化植物学开艘研究实验室 ．北京 l00093)
摘 要：采用水平淀粉凝胶电泳技术．对 9种杜鹃属 (1Chododetwlron)植物 的遗传分化进行了初步
研究。对 l0十酶系统的 1 十等位酶位点 的检测表明．9种杜鹃花在种 内个体问的遗传变异水平较
高 ，多态位点比率数为 P=28．6 ～5 7．1 ，等位基因平均数 A=1．3～1．9．平均预期杂合度 He
一0 1l1～O．319 平均观察杂台度 Ho=0．083~0．381，种间的多态位点比率非常高 P=1 O0 ．这
说明杜鹃属种间的遗传分化较高，具有丰富的遗传多样性。杂台性基因多样化比率 Fst=0 683．表
明各种间存在明显 的遗传分化现象
若锺词：塾堕星 望堕至堂兰；迫焦坌些 ．
中 围分 类号 ：Q949 772 3 文 献标 识 鸸 ：A 校 蝴 类
Genetic differentiati0n of nine species of Rhodo-
dendron reveal ed by al I ozyme anal ysis
GAO Lian—ruing ，ZHANG Chang—qin ，W ANG Zhong-ren。
t1·K*~ inglmtitule oj Botany Thech⋯ Acc,demy·。j Scie~es．KunmiNg 650204，Chim 2 ∞ 盯 of
曲 珊 E 哪 a Bot~y lmtitute of Botany-The Cha~wse Acod~ y of Sc~ es-Beijing]00093．China)
Abstract：Genetic diversity of nine species of Rhodode~Mron was studied by using horizontal starch gel
electrophoresis． Alozyme data fDr 14 loci。f 10 enzymes showed that genetic variability within nine
species of Rhododendron studied here WaS high．with P= 28．6 ～ 57．1 ，A — 1．3～ 1．9．He=
0·n 1～ 0·319· Ho一 0·083～ 0-381． However-the proportion of polym orphic loci WaS very high
Across alI species，P— l0O which suggested high level of genetic variability among nine species of
R 0 r埘 ．The Fst WBS 0．683，which showed that there might exist a high degree 0f genetic dif-
ferent Jation among nine species of Rhod od end ron．
Key words：Rhododend ron ~genetic diversity；genetic differentiation
收 稿 日期
作 者筒 介
基童 项 且
1909-09 14
高连明 (1072-)．男 在读博士研究生．硬±期 间主要从事杜鹃属植物的引种驯化丑杂交育种研究 ．现从事
杜鹃属的分子地理学研究工作。
云南省应用基础基金项目 (98C090M)
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378 广 西 植 物 20卷
物种的遗传多样性是长期进化的产物，也是其生存和发展的前提 了解物种的遗传多样
性 和 群 体 的 遗 传 结 构，可 为 物 种 的 保 护 和 利 用 提 供 重 要 的 理 论 依 据 。杜 鹃属
(Rhododendron)是杜鹃花科 (Ericaceae)中最大的一个属 ，全世界约有 960余种，广布于亚
洲、欧洲和北美洲 ，特别是温带或热带 、亚热带高山地区。我国有杜鹃属植物 560多种 ，主
要产于云南 、四川和西藏三省区，是现代杜鹃花的分布中心之一。 但 耳前对杜鹃属的遗传分
化研究仅见较少的报道 ，而国内耳前还未见这方面的报道。本文利用酶电泳技术，对杜鹃
属的遗传分化进行初步研究，为杜鹃属的杂交育种提供科学依据，同时为物种间的亲缘关系、
系统进化及系统分类等研究积累遗传学资料
1 材料和方法
1．1材料来源
本实验材料所用的 9种杜鹃花均栽植在中国科学院昆明植物园内， 们来 自杜鹃属 8个
亚属 中的 5个亚属 。对 9种杜鹃花进行个 体采样 ，上述 材料 的代号及样本大小见 表 1。凭证标
本存放于昆明植物园标本室内。1 998年 4月 ，将刚萌发新叶的幼枝剪下，插入水中保鲜，备
用 。
表 1 材料 来 源
T k 1 Or~in of materia]s
。亚属接 SleU1]l~r罩 毵崩 丹 Subsea~s was divided by Sieumex ystem
一 粉红辱杖花是碎米花(旱)X爆杖花(0)的杂变种 R．也幽姐 is a hybrM。f R．spaires (旱)XR．spinullf~ (0)
1．2酶电泳实验
取每个单株的新鲜幼嫩叶 2～4片 ，剪碎，用复杂磷酸提取缓冲液 (pH一7．5)。 ，冰镇研
磨提取酶液 ，再用 6mmX 2mm小滤纸条蘸取酶液匀浆 ，置于一70。c超低温冰箱中保存备用。
取出冰冻的芯子，迅速滴加 2 的 2一羟基乙醇，然后上胶电泳。采用水平式淀粉凝胶电泳技术，
所用水解淀粉为美国 Sigma公司产品 (S一4501)．淀粉胶浓度为 12．5 。采用 3种凝胶缓冲
系统对 13种酶系统进行检测，获得酶谱清晰的 1O个酶系统共 14个等位酶位点 (表 2)。所采
用的凝胶缓冲系统 I．硼酸钠／Tris一柠檬酸 (pH=8．6)缓冲液， Ⅱ．柠檬酸三钠／o．005 mol／
I 组氨酸缓冲液 (pH=7、7)，以上 2种根据 Sohis等 (1 983)稍加调整而成。 Ⅲ、吗啡啉一柠
檬酸缓冲液 (pH=7、5)，据 Werth(1 985)csJ调整而成 酶的组织化学染色方法详见文献 [7，
9]。
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4期 高连明等 ：九种杜鹃属植物的遗传分化研究 379
1．3等位酶分析 殛数据 处理
等位酶和等位基因的命名如下 ：酶的缩写字母代表该酶系统 ，连字符后的阿拉伯数字代
表不同的位点 ，愈靠近正极的位点用愈小的阿拉伯数字表示。如每个基 因位点有多个等位基
因，则在该位点数字后面再加上小写英文字母的 a、b、c、⋯⋯等表示 ：。对等位酶位点和等
位基因的确定则依据文献 (9～]1]
遗传多样性以常规的多态位点比率 P(Proportion of polymorphicloci)、等位基因平均数 A
(Average number of aleles per locus)、平均预期杂合度 He(Average expected heterozygosity)
和平均观察杂合度 Ho(Average observed heterozygosity)来度量 。用Nei(1 975)的杂合性基
因多样度的比率 Fst(Ratios of gene diversities of heteroygosities)和遗传一致度 I(Genetic identi—
ty)来度量居群问遗传分化的大小及来源关系。并进行聚类分析，得出各种间的聚类分支图。
上述各项参数的计算均由BIOSYS一1 “。软件完成。各遗传参数的意义见文献 [2，1 3]。
2 实验结果
本研究对杜鹃属中 9种杜鹃花进行 了 1 3个酶系统的检测 ，其 中有 10个酶系统获得了清
晰稳定的酶谱 ，对 9种杜鹃花的酶谱分析表明 ，共获得 l6个等位酶位点，其 中 2个酶位点分
离效果不好，不做进一步分析。只对 10个酶系统的 14个酶位点进行群体遗传学分析。包括
酶系统的种类、缩写、酶分类编码、检测所用缓冲系统及酶位点数 目详见表 2。
表 2 电渌检测所用醇系统、凝脏缓冲系统和位点数 目
Table 2 The enzyme system and e[ectrophoretic data
2 1遗传变异性
对杜鹃属 9种杜鹃花的群体遗传学分析表明，在所确定的 1 4个等位酶位点中，全部是多
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380 广 西 植 物 2O卷
态的，多态位点比率 P=]00 ，多态位点的等位基因较为丰富。在各种杜鹃花内部个体间存
在较高的遗传变异性 ，多态位点比率 P=28．6 ～57 I 根据对 9种杜 鹃花 l4个酶位点计
算出的遗传变异性指标表明，种间遗传分化明显 (表 3)，
由表 3可看 出：等位基因频率 A为
1．3～1．9，平均预期杂合度 He为 0．111
～ 0．31 9，平均观察杂合度 Ho为0．08,3
～ 0．381，固 定 系 数 F 为 0、646～
0．252，除羊踯躅 (MoI I )外，固定系
数 F均为负值 ，说明各种内部的杂合体
较多 ，基因交流频繁
2．2种间的遗传分化 大小
由表 3数据可知，各种间的遗传多
样性较为丰富，可能存在明显的遗传分
化。对 10个酶系统的 14个等位酶位点
进行 F一统计 量分析 ，结果 见表 4。由表 4
表 3 杜鹃一 9个种在 14个位点的遗传变异性指标
Tabte 3 Genetic variability at 14 loci in nine
~ecies of Rhododer~4ron
可知，在种阃 ，杂台性基因多样化比率 Fst的平均值为0．683，表明具有较高的遗传分化 在
l4个等位酶位点中，AAT、G6PD、MDH一2、PGD一1、SKD杂台性基因多样比率 Fst一1，说
明各种间具有显著的遗传分化，等位基因完全不同
寰 4 14个等位磷位点的 F一统计量
Table 4 S~mmary of F—statistics of 14 toci
AAT ADH G6PD IDH LAP M DH—l M DH一2 MDH一3 PGD-1 PGD-2 PGI—l PG1—2 FGM SKD M ∞n
— — 0 308 —— 0．628 0．909 0．600—0．667 —— 一0．345
l 000 —0 260 1．000 0 308 0．955 0 840·0 123 1．O0 0．571
1 000 —0．82 1．000 —0．86 0．506 0 599 0．326 1．00 0 683
Below diagonM~Nei(1978)unbiased gerbeti~dlstan~ ；Above diagona[：Nei(1978)vnbiased genetic identity
2．3种问的遗传一致度厦聚类分支图
根据 9种杜鹃花每个 酶位点的基 因频率计算出 9种杜鹃花之间的遗传一致度大小见表
5。从表 5可以看出，碎米花、粉红爆杖花和爆杖花杜鹃之间的遗传相似性最高 ，为 0．925
‰啪
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4期 高连明等 ：九种杜鹃属植物的遗传分化研究 381
0．984，这 3种杜鹃与其它杜鹃的遗传相似性则较低 ，而与羊踯躅之间的遗传相似性最低 ，为
0．075～0．093，说明它们之间的亲缘关系最远 。
根据种间的遗传一致度和遗传距离 ，按照 Nei(1978) 的方法进行不加权平均聚类分析t
结果如图 1，从分支图中可以看出，这 9种杜鹃花之间的亲缘关系的远近，遗传相似性愈高，
亲缘关系愈近。
等位酶电泳技术是 目前检测遗传多样
性最为普遍的方法之一．且简便易于操作。
目前裸 子植物是迄 今研究最 为详细 的类群
之一 。由于裸子植物寿命长 ，风媒异花
授粉 ，结实量太 ，基因交流频繁，十分有利
于维持高水平的遗传变异性和低水平的群
体分化“ 。而杜鹃同样具有寿命长，异花
授粉 ．结实量太 ，基因交流频繁等特点，因
此在种 内有较高的遗传变异性和较低的遗
传分化 。本研究的检测结果表明，羊踯躅
(MOLL)在种内个体间存在较低的遗传变
异性和较高的遗传分化，P—Z8．6 ，He=
0．1ll，Ho一0．083，其它 8种杜鹃花的检
测 结 果 为 P一 35．7 ～ 57．1 ，He：
0．195～ 0．319，Ho= 0．214～ O．381，Fst一
0．683(平均值)，表明种 内个体之问存在较
高的遗传变异和较低的遗传分化，种问个
图 1 9种杜鹃花的寨娄分支图
Fig 1 CladQgram of r* st：eei~ based on cl~ter
~ alysis al[ozymes
嚣
-
辛
窖嚣
S
§
三
驾
一
S
体间遗传分化明显 。
本研究中，羊踯躅的多态位点比率 P=28．6 ，He=0．11l，Ho=0．083，说明在羊踯躅
种内遗传变异水平较低。固定指数 F=0．Z52，表明种 内杂合体较少。因为羊踯碍亚属在中国
仅有羊踯躅一种 ，所以在 自然界很难同本属的其它种类进行基因交流，如果居群不太或分布
较分散 ，必然导致遗传上的漂变，其直接后果就是遗传变异的下降和种内出现分化。因此它
与其它种类的杜鹃花遗传一致度较低 I=0．075～0．329。在本研究的 9种杜鹃花中，马缨花
(DEI A)的遗传变异最高，为 p=57．1 ，He=0．31 9，Ho=0．381。可能由于其在 自然界中
易于受粉且 自然杂交频繁 ，寿命长，地理分布广，结实量太等原因
从聚类分析分支图可以清楚的看出这 9种杜鹃之间的亲缘关系和系统位置。亲缘关系越
近，其遗传一致度越高 I=0．925~0．984，在分支图上聚在一起 ，距离较近；亲缘关系越远t
其遗传一致度越低 ，在分支图上的距离也越远 。如同为糙叶杜鹃亚属的碎米花 ，粉红碎米花
和爆杖花，它们的遗传一致度虽高，在分支图上聚为一支，表明三者的亲缘关系最近 ；虽然
马缨花、太白花杜鹃和露珠杜鹃同为常绿杜鹃亚属 ，但它们各 自属于不同的亚组t遗传一致
度较低 ，虽然在分支图上也聚为 1支，但亲缘关系则较远。亚属之间的遗传一致度就更低了，
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382 广 西 植 物 20卷
在分支图上的距离也较远。
致谢 本 文得到 中国科 学院植物研 究所侯鑫先生的大力帮助 。
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高连明等：九种杜鹃属植物的遗传分化研究
GAO Lian—ruing e／ ：Genetic differentiation of nine species of
Rhododendron revealed by al[ozyme analysis
图 版 1
PIate I
1-4 酶系境 Idh、Pgm Adh和 Skd的多态位点的酶谱分离式样，5-6．为酶系统 i和 P 的酶谐
式样 ，Pgl和 Pgd备有 2十多卷位点。
1-4 Band Da¨ rns of polymorphlc Iocl of Idh，Pgm ，Adh and Sk8，Figs 5-6·Band pattern~
of pgi and P with two polymorphic]oc1．
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