全 文 ：药，有待进一步的研究。
参 考 文 献
［1］国家药典委员会 . 中华人民共和国药典［S］. 一部 . 北
京:中国医药科技出版社，2010:75-76.
［2］赵诣，郭素华 . 巴戟天化学成分研究概况［J］. 海峡药
学，2007，19(2) :59-60.
［3］ CHOI J W，LEE K T，CHOI M Y. Antinociceptive Anti-
inflammatory Effect of Monotropein Isolated from the Root
of Morinda officinalis［J］. Biol Pharm Bull，2005，28
(10) :1915-1918.
［4］杨中铎 . 现代抗抑郁中药复方心达欣胶囊的研制［J］.
药物研究与开发，2006，18:117-119.
［5］徐吉银，丁平 . 巴戟天中水晶兰苷的提取方法研究
［J］. 中成药，2007，29(6) :893-895.
［6］彭朵花，周芳 . 巴戟天中水晶兰苷的提取分离及其含量
测定［J］. 中南药学，2008，6(8) :705-707.
薄荷属植物遗传多样性的 ISSR分析
梁呈元1，刘 艳1，李维林1* ，于 盱1，王海棠1，陈智坤1，徐柏衡2
(1. 江苏省中国科学院植物研究所，江苏 南京 210014;2. 江苏健佳药业有限公司，江苏 东台 224242)
摘要 目的:对薄荷属植物的遗传多样性进行了分析。方法:利用 ISSR标记技术对我国薄荷属植物 7 个种 34
个居群进行了遗传多样性分析。结果:10 个 ISSR引物共扩增出 68 条带，其中 59 条多态性条带，多态位点百分率
为 86. 7%。Neis基因多样性指数为 0. 3457，Shannons信息指数为 0. 5166，居群间的遗传分化指数 0. 7564。在总
的遗传变异中，75. 64%的遗传变异存在于薄荷居群间，24. 36%的变异存在于居群内。通过 UPGMA聚类，将 34 个
薄荷居群分为三类。结论:薄荷属种质资源存在丰富的遗传多样性。
关键词 薄荷属;居群;遗传多样性;ISSR
中图分类号:R284. 1 文献标识码:A 文章编号:1001-4454(2011)08-1190-04
收稿日期:2011-01-20
基金项目:国家“十一五”科技支撑项目(2006BAI06A12-12) ;江苏省药用植物研究开发中心开放基金项目(药 201001)
作者简介:梁呈元(1972-) ，博士，副研究员，主要从事药用植物资源的研究;E-mail:liangcy618@ yahoo. com. cn。
* 通讯作者:李维林，E-mail:lwlcnbg@ mail. cnbg. net。
薄荷属是林奈 1753 年建立，当时记载只有 13
种。目前据记载约有 30 个种左右，在我国有 12 个
种。薄荷属植物是一类用途广泛的中药材，也是世
界上主要的香料植物之一。从薄荷属植物茎、叶中
提取的挥发油经加工后可得到薄荷脑和素油、薄荷
油、椒样薄荷油、留兰香油等，被广泛地应用于医药、
食品、化妆品、香料、烟草等工业。
简单重复序列区间扩增(ISSR，Inter Simple Se-
quence Repeat)标记技术是 Zietkiewicz 等在 1994 年
提出来的一种标记技术。它以锚定的微卫星 DNA
为引物，即在 SSR 序列的 3或 5端加上 2 ～ 4 个随
机核苷酸，进行 PCR 反应时，锚定引物可以引起特
定位点退火，导致与锚定引物互补的间隔不太大的
重复序列间 DNA片段进行 PCR扩增。ISSR无需预
知物种的 DNA序列，具有操作简单，检测方便，遗传
多态性高，重复性好等优点，因此广泛用于植物的遗
传关系和遗传多样性分析、品种鉴定、遗传连锁图的
构建等研究〔1〕。本研究利用 ISSR 标记技术对我国
薄荷属植物 7 个种 34 个居群的遗传多样性进行了
分析，为薄荷属种质资源的评价和遗传育种提供了
依据。
1 材料
试验用的材料来源见表 1，共计 7 个种 34 个居
群，包括薄荷(Mentha haplocalyx Briq. )、椒样薄荷
(M. piperita L. )、留兰香(M. spicata L. )、假薄荷
(M. asiatica Briss. )、灰薄荷(M. vagans Briss. )、兴
安薄荷(M. dahurica Fisch. )和皱叶留兰香(M.
crispata Schrad. )。采集幼嫩茎端部分用于 DNA 提
取，用变色硅胶干燥，带回实验室后置 － 80 ℃冰箱
保存。每个居群取 10 个单株，单株之间的距离保持
在 10 m以上。
2 方法
2. 1 ISSR-PCR反应体系 ISSR-PCR 反应体系体
积为 20 μL，40 ng 模板 DNA，10 × PCR 缓冲液，
Mg2 +浓度 3. 0 mmol /L，dNTP浓度 0. 2 mmol /L，引物
浓度 0. 3 mmol /L，TaqDNA聚合酶 1U。
2. 2 ISSR-PCR反应程序 ISSR-PCR 反应程序如
下:94 ℃预变性 3 min;94 ℃变性 40 s，58 ℃退火 30
·0911· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 34 卷第 8 期 2011 年 8 月
DOI:10.13863/j.issn1001-4454.2011.08.006
表 1 薄荷属种质材料来源
序号 拉丁名 样品采集地 经度 纬度
M001 M. haplocalyx Briq. 江苏东台 120°31 32°84
M002 M. haplocalyx Briq. 安徽阜阳 115°48 32°54
M003 M. haplocalyx Briq. 安徽太和 115°61 33°16
M004 M. haplocalyx Briq. 浙江杭州 120°19 30°26
M005 M. haplocalyx Briq. 山东潍坊 119°1 36°62
M006 M. haplocalyx Briq. 西藏芒康 98°68 29°64
M007 M. haplocalyx Briq. 吉林通化 125°92 41°49
M008 M. haplocalyx Briq. 甘肃张掖 100°46 38°93
M009 M. haplocalyx Briq. 山东沧州 116°8 38°2
M010 M. haplocalyx Briq. 湖北十堰 110°79 32°65
M011 M. haplocalyx Briq. 广西南宁 108°33 22°84
M012 M. haplocalyx Briq. 福建邵武 117°48 27°34
M013 M. haplocalyx Briq. 江西大余 114°36 25°39
M014 M. haplocalyx Briq. 云南昆明 102°73 25°04
M015 M. haplocalyx Briq. 云南西双版纳 101°25 21°41
M016 M. piperita L. 新疆伊犁 83°16 43°30
M017 M. piperita L. 江苏大丰 120°45 33°19
M018 M. piperita L. 江西泰和 114°88 26°81
M019 M. piperita L. 江苏南通 121°05 32°08
M020 M. spicata L. 江苏东台 120°31 32°84
M021 M. spicata L. 江苏赣榆 119°11 34°83
M022 M. spicata L. 河南商丘 115°65 34°44
M023 M. spicata L. 辽宁辽阳 123°38 41°8
M024 M. asiatica Briss. 新疆托克逊 88°63 42°77
M025 M. asiatica Briss. 新疆吐鲁番 89°19 42°91
M026 M. asiatica Briss. 新疆阿克苏 80°29 41°15
M027 M. vagans Briss. 新疆石河子 85°94 44°27
M028 M. vagans Briss. 新疆吐鲁番 89°19 42°91
M029 M. dahurica Fisch. 吉林伊春 128°55 47°42
M030 M. dahurica Fisch. 吉林抚松 127°27 42°33
M031 M. crispata Schrad. 云南昆明 102°73 25°04
M032 M. crispata Schrad. 西藏林芝 94°25 29°59
M033 M. crispata Schrad. 广西南宁 108°33 22°84
M034 M. crispata Schrad. 安徽安庆 117°03 30°52
s，72 ℃延伸 1 min，30 个循环;72 ℃延伸 5 min。
2. 3 数据处理 对扩增的电泳谱带进行统计，根
据相同迁移率条带的有无统计条带的二元数据，有
条带的记为“1”，无条带的记为“0”。用 POPGENE
32 软件计算薄荷居群的多态位点百分率(PPL)、种
群总基因多样性(Ht)、种群内基因多样性(Hs)、种
群间的遗传分化指数(Gst)、Nei s 基因多样性指数
(H)、Nei s 遗传距离(GD)、遗传一致度(GI)和
Shannons信息指数(I) ，用 MEGA3. 1 软件进行聚类
分析。
3 结果和分析
3. 1 多态性分析 选用 10 个带型清晰、多态性较
好的 ISSR引物用于 34 个薄荷材料的遗传多样性分
析，ISSR 引物序列及扩增结果见表 2。10 个 ISSR
引物共扩增出 68 条带，其中 59 条多态性条带，多态
位点百分率为 86. 7%。ISSR 扩增产物片断大小在
300 ～ 1 500 bp之间。不同引物对扩增出的总带数、
多态性带数及多态性位点百分率存在一定的差异。
其中 59 号引物扩增出多态性条带最多，为 8 条，多
态位点百分率为 100. 0%。引物 851 扩增出的多态
性条带最少，为 4 条，多态位点百分率为 80. 0%。
部分引物的扩增结果见图 1。
表 2 ISSR引物序列及扩增结果
引物 序列(5-3) 总带 多态性条带
多态位点
百分率 /%
ISSR-32 (AG)8AC 8 7 87. 5
ISSR-35 (AG)8TA 6 6 100. 0
ISSR-42 (AC)8CG 7 6 85. 7
ISSR-43 (AC)8CT 9 7 77. 8
ISSR-44 (AC)8GA 6 6 100. 0
ISSR-56 (AG)8TT 7 5 71. 4
ISSR-58 (AG)8GA 6 5 83. 3
ISSR-59 (AG)8GC 8 8 100. 0
ISSR-77 (ACTC)4 6 5 83. 3
ISSR-851 (CT)8G 5 4 80. 0
总计 68 59 86. 7
3. 2 遗传多样性和遗传结构分析 ISSR 分析表
明，34 个薄荷属材料的 Neis 遗传多样性指数(H)
为 0. 3457，Shannons信息指数(I)为 0. 5166。这表
明薄荷属种质之间存在丰富的遗传多样性。
从表 3 可以看出，薄荷属材料不同居群内的遗
传多样性存在较大差异。34 个薄荷居群中西藏芒
康居群的遗传多样性最高 (H = 0. 1183;I =
0. 1750) ，其次是甘肃张掖居群(H = 0. 1084;I =
0. 1601)和云南西双版纳居群(H = 0. 1009;I =
0. 1456)。遗传多样性较低的是留兰香河南商丘居
群(H =0. 0602;I = 0. 0902)、皱叶留兰香西藏林芝居
群(H =0. 0658;I = 0. 0973)和薄荷江苏东台居群(H
=0. 0651;I = 0. 0942)。各居群的 Shannon s 信息指
数和 Neis基因多样性指数大小变化趋势基本一致。
由表 4 可以看出，34 个薄荷属植物总遗传多样
性(Ht)为 0. 3457，居群内遗传多样性(Hs)为
0. 0842，居群间的遗传分化指数(Gst)0. 7564，说明
75. 64%的变异存在于薄荷居群间，24. 36%的遗传
变异存在于居群内。居群间每代个体间的基因流
(Nm)为 0. 1610(＜ 1) ，说明居群间基因流动较少。
·1911·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 34 卷第 8 期 2011 年 8 月
图 1 ISSR-42 引物部分扩增图谱(从左到右分别为M001 ～M034)
表 3 基于 ISSR分析的薄荷属植物居群内的遗传多样性
观察等位
基因数
(Na)
有效等位
基因数
(Ne)
Neis遗传
多样性指数
(H)
Shannons
信息指数
(I)
M001 1. 1667 1. 1197 0. 0651 0. 0942
M002 1. 1833 1. 1215 0. 0691 0. 1014
M003 1. 1833 1. 1179 0. 0681 0. 1003
M004 1. 1667 1. 1270 0. 0721 0. 1040
M005 1. 2500 1. 1490 0. 0873 0. 1301
M006 1. 3333 1. 2067 0. 1183 0. 1750
M007 1. 2167 1. 1433 0. 0825 0. 1211
M008 1. 3000 1. 1886 0. 1084 0. 1601
M009 1. 2333 1. 1596 0. 0908 0. 1326
M010 1. 2333 1. 1632 0. 0918 0. 1337
M011 1. 2167 1. 1433 0. 0825 0. 1211
M012 1. 2833 1. 1614 0. 0946 0. 1417
M013 1. 2500 1. 1526 0. 0883 0. 1312
M014 1. 2333 1. 1740 0. 0949 0. 1368
M015 1. 2333 1. 1778 0. 1009 0. 1456
M016 1. 2333 1. 1740 0. 0949 0. 1368
M017 1. 2000 1. 1486 0. 0805 0. 1160
M018 1. 2167 1. 1722 0. 0933 0. 1335
M019 1. 2333 1. 1776 0. 0959 0. 1379
M020 1. 2500 1. 1488 0. 0845 0. 1259
M021 1. 2500 1. 1292 0. 0773 0. 1179
M022 1. 1833 1. 1053 0. 0602 0. 0902
M023 1. 2167 1. 1292 0. 0751 0. 1122
M024 1. 2000 1. 1197 0. 0697 0. 1037
M025 1. 2667 1. 1705 0. 0986 0. 1453
M026 1. 2167 1. 1360 0. 0780 0. 1152
M027 1. 2333 1. 1233 0. 0730 0. 1105
M028 1. 2500 1. 1308 0. 0772 0. 1171
M029 1. 2500 1. 1505 0. 0868 0. 1289
M030 1. 2833 1. 1541 0. 0901 0. 1357
M031 1. 2667 1. 1366 0. 0815 0. 1246
M032 1. 1833 1. 1162 0. 0658 0. 0973
M033 1. 2833 1. 1524 0. 0902 0. 1364
M034 1. 2500 1. 1281 0. 0756 0. 1153
总体 2. 0000 1. 5907 0. 3457 0. 5166
标准差 0. 0000 0. 3037 0. 1393 0. 1742
图 2 基于 ISSR分子标记的薄荷属植物聚类图
表 4 基于 ISSR分析的薄荷属植物遗传多样性
项目 平均 方差
居群总遗传多样性(Ht) 0. 3457 0. 0194
居群内遗传多样性(Hs) 0. 0842 0. 0054
居群间的遗传分化指数(Gst) 0. 7564
基因流(Nm) 0. 1610
·2911· Journal of Chinese Medicinal Materials 第 34 卷第 8 期 2011 年 8 月
3. 3 聚类分析 通过 Popgen32 对 34 个薄荷属植
物居群间的相似性进行分析，根据薄荷 ISSR分析的
Nei＇s遗传一致度，采用 UPGMA 聚类法对薄荷属 34
个居群进行聚类，聚类图见图 2。以虚线处作切割
线时，所有薄荷属植物可分为三大类。第一大类包
括薄荷和椒样薄荷 2 个种共计 19 个居群。第二大
类包括假薄荷、灰薄荷和兴安薄荷 3 个种共计 7 个
居群。第三大类包括留兰香和皱叶留兰香 2 个种共
计 8 个居群。聚类结果表明，同一个种的不同居群
都聚在一起。
4 讨论和结论
4. 1 薄荷属植物遗传多样性 遗传多样性是指地
球上所有生物所携带的遗传信息的总和，是生物多
样性的重要组成部分，是物种多样性和生态多样性
的基础〔2〕。多态位点百分率、Neis基因多样性指数
和 Shannons信息指数是评价遗传多样性的重要指
标。
本研究利用 ISSR 分子标记技术对薄荷属植物
34 个居群的遗传多样性进行了研究，10 个 ISSR 引
物共扩增出 68 条带，其中 59 条多态性条带，多态位
点百分率为 86. 7%。34 个居群 Neis基因多样性指
数为 0. 3457，Shannon s 信息指数为 0. 5166。这从
分子水平证实了薄荷属种质资源存在丰富的遗传变
异。同时说明 ISSR 能有效检测出薄荷属种质资源
的遗传变异。
Hamrick等研究发现，在物种水平上，影响遗传
变异大小的因素依次为分类地位、分布范围、生活
型、繁育系统和种子散播机制;而在居群水平上为繁
育系统、分布范围、生活史、分类地位和种子散播机
制〔3〕。薄荷属植物在我国分布范围广，适应能力非
常强。为了适应不同的气候地理环境，居群间存在
很大的变异。另外，薄荷属植物的繁殖方式除了有
性繁殖外，还具有较强的无性繁殖能力，因此导致薄
荷属植物具有较高的遗传多样性水平。薄荷属种质
资源丰富的遗传变异为薄荷的优良品种选育提供了
空间，避免了因遗传基础狭窄而给育种工作造成的
限制。
4. 2 薄荷属植物遗传结构 遗传结构是指遗传多
样性在居群内和居群间的分布，它受基因流、种子传
播方式、繁育系统以及自然选择等因子的共同作
用〔4〕。遗传分化指数是反映遗传结构的主要参数。
本研究中不同薄荷属植物不同居群的遗传分化指数
为 0. 7564，即 75. 64%的变异存在于薄荷居群间，
24. 36%的遗传变异存在于居群内。说明薄荷的遗
传变异主要来自于居群间的遗传分化。
Hamrick根据对等位酶的研究发现种群间遗传
多样性与植物繁育方式有关。对于自交植物，51%
以上的遗传变异分布在居群间(Gst ＞ 0. 51) ，而对于
异交植物，80% 以上的变异产生于居群内(Gst ＜
0. 2)〔5〕。尽管薄荷是异交植物，但由于薄荷属植物
通常通过地下茎进行无性繁殖，所以遗传分化系数
接近自交植物。
Slatkin认为，当 Nm ＞ l，基因流可以抵抗遗传漂
变的作用，发挥均质化作用，防止种群分化的发生;
当 Nm ＜ 1，遗传漂变是种群遗传结构分化的主要原
因〔4〕。本研究中基因流 Nm为 0. 1610，Nm ＜1，说明
薄荷属居群间基因交流较小，而种群内遗传漂变在
薄荷属植物的遗传分化中起了很重要的作用。
4. 3 薄荷属植物亲缘关系 通过聚类分析，将 34
个薄荷属植物居群分为三大类，同一种的居群都聚
在一起。第一大类包括薄荷和椒样薄荷 2 个种。第
二大类包括假薄荷、灰薄荷和兴安薄荷 3 个种。第
三大类包括留兰香和皱叶留兰香 2 个种。
本研究发现，椒样薄荷和薄荷之间遗传系数很
大，表明它们之间的亲缘关系很近。这一结论也支
持了 Harley 认为椒样薄荷是由薄荷杂交得到的这
一观点〔6〕。
参 考 文 献
［1］周延清 . DAN分子标记技术在植物研究中的应用［M］.
北京:化学工业出版社，2005:1.
［2］施立明，贾 旭，胡志昂 . 遗传多样性［M］. 北京:科学出
版社，1993:1.
［3］ Hamriek J L，Godt M J W. Allozyme diversity in plant
species［A］. In:Brown AHD，Clegg MT，Kalller AL，et
al. (eds). Plant Population Genetics，Breeding，and Ge-
netic Resouees［M］. Sunderland:Sinauer Associates，1989:
43-63.
［4］ Slatkin M. Gene flow and the geographic structure of popu-
lations［J］. Seience，1987，236(4803) :787-792.
［5］ HamriekJ L，Godt M J W，Murawski D A，et al. Correla-
tions between species traits and allozyme diversity:impli-
cations for conservation biology［M］. NewYork:Oxford U-
niversity Press，1991:75-86.
［6］ Harley R M. Taxonomic studies in the genus Mentha［D］.
Oxford:Oxford University，1963.
·3911·Journal of Chinese Medicinal Materials 第 34 卷第 8 期 2011 年 8 月