全 文 ：生物多样性 2007, 15 (1): 1-22 doi: 10.1360/biodiv.060277
Biodiversity Science http: //www.biodiversity-science.net

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收稿日期: 2006-11-16; 接受日期: 2006-12-11
基金项目: 中国科学院武汉植物园创新主任基金(05035117)和中国科学院知识创新方向性项目(KSCX2-SW-320; KSCX2-SW-104)
*通讯作者 Author for correspondence. E-mail: hongwen@wbgcas.cn
**同等贡献作者 The two authors contributed equally to this work.
猕猴桃属植物的cpSSR遗传多样性及其同域
分布物种的杂交渐渗与同塑
张 田1, 2** 李作洲1** 刘亚令1, 3 姜正旺1 黄宏文1*
1 (中国科学院武汉植物园, 武汉 430074)
2 (中国科学院研究生院, 北京 100049)
3 (华中农业大学园艺林学学院, 武汉 430074)
摘要: 同域分布的近缘物种常常发生杂交而导致种间基因渐渗, 从而对相关物种的自然居群遗传结构产生重要影
响, 近缘种间的杂交渐渗已成为进化生物学和保护生物学关注的热点。本研究采用8对cpSSR引物对我国西部高原
台地向中东部丘陵平原过渡地带同域重叠分布的猕猴桃属(Actinidia)7个物种的自然居群遗传多样性、居群遗传结
构和同域分布种间遗传分化进行了检测。结果表明: (1)在6个多态性位点检测到18个等位基因形成的42个单倍型,
尽管各单倍型间显示了复杂的网状进化关系, 但还是具有明显的物种特异性; (2)各物种有丰富的cpSSR遗传多样
性, 但种间存在较大差异, 绵毛猕猴桃(Actinidia fulvicoma var. lanata)的遗传多样性水平最高(P = 62.50%, hT =
0.173, HT = 0.897), 美味猕猴桃(A. deliciosa)的最低(P = 37.5％, hT = 0.041, HT = 0.516); (3)尽管不同物种的居群分
化程度存在较大差异, 但种内居群间存在明显分化(GST为0.319–0.780, FST为0.401–0.695), 居群间的基因流不足
(Nm为0.219–0.747<1); 其中以美味猕猴桃的居群遗传分化度最高(GST = 0.780, FST = 0.695); (4)遗传分化系数
GST(unordered alleles)与NST(ordered alleles)无显著差异, 揭示本研究的大多数猕猴桃属物种不存在系统地理结构,
与用Mantel检验得出的居群遗传距离和地理距离不存在显著性相关的结果一致; (5)除了中华/美味猕猴桃复合体
(A. chinensis / A. deliciosa complex)的湖北五峰(HW)和广西资源(GZ)两个同域复合居群外, 同域分布的物种间遗传
分化强烈(FST为0.476–0.990), 与UPGMA聚类时多数居群按各自物种聚类的结果一致。进一步分析表明, 中华/美
味猕猴桃复合体近缘种间存在明显的共祖多态性和杂交渐渗现象, 近缘种植株分布的交错程度以及是否存在亚居
群结构对杂交渐渗存在着重要影响。亲缘关系较远的物种间杂交渐渗事件稀少, 但存在个别同塑事件。本研究结
果有助于进一步了解猕猴桃属植物自然居群cpDNA的遗传特性和渐渗杂交进化模式, 为我国猕猴桃野生种质资
源保育及可持续开发利用提供基础数据和科学依据。
关键词: 猕猴桃, 叶绿体SSR, 基因渐渗, 遗传多样性, 遗传结构, 共祖多态性, 同塑效应
Genetic diversity, gene introgression and homoplasy in sympatric popu-
lations of the genus Actinidia as revealed by chloroplast microsatellite
markers
Tian Zhang 1, 2**, Zuozhou Li 1**, Yaling Liu 1, 3, Zhengwang Jiang 1, Hongwen Huang 1*
1 Wuhan Botanical Garden, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430074
2 Graduate School of the Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049
3 College of Horticulture and Forestry, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430074
Abstract: Gene introgression usually results from spontaneous hybridization occurring among closely re-
lated species in sympatric populations and thus has great impact on the genetic structure of natural popula-
tions. This phenomenon has recently become one of the most active subjects in study of evolutionary and
2 生 物 多 样 性 Biodiversity Science 第 15卷
conservation biology. In the present study, eight chloroplast microsatellite (cpSSR) primers were used to
examine genetic diversity, population genetic structure and hybridization introgression among seven Acti-
nidia species with overlapping distributions in transitional regions ranging from the western China plateau to
the middle-eastern China hilly mountains. The results showed: (1) A total of 42 haplotypes designated by 18
alleles at six polymorphic loci were detected across 655 individuals of the ten sympatric populations sam-
pled. Although a reticulate evolutionary relationship was revealed among cpSSR haplotypes, there existed a
strong species-specific tendency. (2) The intra-specific genetic diversity was generally high but varied greatly
among different species. A. fulvicoma var. lanata showed the highest genetic diversity (P = 62.50%, hT =
0.173, HT = 0.897) whereas A. deliciosa exhibited the lowest (P = 37.5％, hT = 0.041, HT = 0.516). (3) High
level of inter-population genetic differentiation (GST and FST varied from 0.319 to 0.780 and 0.40 to 0.695,
respectively) and limited gene flow (Nm ranged from 0.219 to 0.747<1) were detected among the different
species, of which A. deliciosa showed the highest inter-population genetic differentiation (GST = 0.780, FST =
695). (4) No significant difference was found between Gst (unordered alleles) and Nst (ordered alleles), sug-
gesting a lack of phylogeographical structure for most Actinidia species. This is consistent with the Mantel
test which revealed no significant relationship between genetic distance and geographical distance. (5) Inter-
estingly, a relatively high level of inter-specific genetic differentiation was detected among species in sym-
patric populations (FST ranged from 0.476 to 0.990), except for two populations (HW and GZ) of the A.
chinensis/A. deliciosa complex. The result was also well in accordance with UPGMA analysis, which re-
vealed that the populations tended to cluster together into the same species. Further analysis indicated that the
A. chinensis/A. deliciosa complex was probably highly influenced by both shared ancestral chloroplast
polymorphism and recent hybridization introgression. However, hybridization introgression rarely occurred
between less related species, suggesting homoplasy events may have also played an important role in shaping
phylogenetic relationships in the genus. The results have important implications for understanding population
genetics and evolutionary patterns in the genus Actinidia and provide baseline data for formulating conserva-
tion and management strategies.
Key words: Actinidia, cpSSR, introgression, genetic diversity, genetic differentiation, ancestral polymor-
phism, homoplasy

生物的自然种间杂交和反复回交使一个物种
的遗传物质穿越种间障碍转入到另一个物种内, 形
成基因渐渗(gene introgression)(Anderson, 1953), 导
致种间基因流动。自然杂交和种间基因渐渗是植物
界的普遍现象, 是促进遗传变异的一个重要途径,
在物种进化历程中扮演着重要角色(Tovar-Sanchez
& Oyama, 2004; van Droogenbroeck et al., 2006)。一
方面物种间的杂交渐渗可产生新的基因型组合和
生态型, 提高物种的遗传多样性, 使其更好地适应
不断改变的生态环境或增加新的生境适应性, 有利
于促进物种散布和种群扩张; 同时杂交还可以打破
或降低繁殖壁垒, 形成多样化的杂种, 而杂种后代
可能在微生境的差异、生态因素的区别性选择、资
源的竞争和不同的取舍方式等因素的驱动下, 导致
物种的趋异而产生新的物种类群(Rieseberg et al.,
2003; Barluenga et al., 2006)。
另一方面, 在人类活动干扰或自然环境变化过
程中, 种间基因流和杂交可能导致原生境隔离的近
缘物种间产生杂交没化(hybridization merging), 使
得物种间的区别不再像以前明显进而导致物种合
并(Rieseberg & Carney, 1998; Gross et al., 2004), 形
成不同分类群间遗传同化(genetic assimilation)现象;
同时, 种间杂交可能与种内交配形成竞争, 减少种
内繁育后代的几率, 杂种F1代所具有的营养生长杂
种优势一方面可能使种内后代在争夺生态位或领
地方面处于劣势, 另一方面杂交也可能直接导致某
些植物类群的杂合子劣势而产生远交衰退
(outbreeding depression)(Becker et al., 2006)。此外,
当本地物种竞争能力弱、数量少、生殖壁垒不强时,
外来物种与本地种的杂交会威胁到本地物种基因
组的完整性和原始性, 在很短世代内, 可能直接或
间接地导致物种濒危甚至灭绝(Huxel, 1999; Wolf et
al., 2001)。
尽管近一个世纪以来人们对杂交和杂交带在
第 1期 张田等: 猕猴桃属植物的 cpSSR遗传多样性及其同域分布物种的杂交渐渗与同塑 3
物种的进化过程中所扮演的角色及其在保护生物
学中的地位存在许多不同意见, 但物种杂交、杂交
带和基因渐渗依然是进化生物学和保护生物学领
域关注的热点(Tovar-Sanchez & Oyama, 2004; Mod-
liszewski et al., 2006)。研究物种的杂交机制和基因
渐渗对于进化生物学和保护生物学均具有十分重
要的意义, 特别是研究同域分布近缘物种间的杂交
和渐渗程度, 不仅有助于更深入地理解物种的形成
和进化机制, 而且有利于制定科学的物种保育策
略。
绝大多数被子植物类群的叶绿体和线粒体均
体现为母系遗传(maternal inheritance), 极少数类群
叶绿体呈现双亲遗传(biparental inheritance)或偏父
系遗传(paternal inheritance bias)(Shore & Triassi,
1998; Yang et al., 2000)。其中, 猕猴桃属(Actinidia)
则为目前极为罕见的叶绿体严格父系遗传和线粒
体严格母系遗传的被子植物属之一(Cipriani et al.,
1995; Testolin & Cipriani, 1997; Chat et al., 1999;
Yang et al., 2000)。该属全世界现有66种、约l18个
种下分类单位(变种、变型), 而且存在着广泛的种间
杂交和种内多倍化现象(黄宏文等, 2000)。虽然其自
然分布广泛, 从热带赤道0o至寒温带北纬50o左右均
有分布, 但该属的绝大多数物种为我国特有, 而且
大多集中分布在秦岭以南、横断山脉以东的地区,
物种间同域或重叠分布极为常见(梁畴芬, 1984; Cui
et al., 2002; Huang & Ferguson, 2006)。在人类活动
不断加剧和自然环境不断恶化的情况下, 我国的猕
猴桃属植物种质资源受到了严重威胁, 部分物种已
趋于濒危(武显维等, 1995)。
在众多猕猴桃属分类群中 , 中华猕猴桃 (A.
chinensis)(2n = 2x, 4x)和美味猕猴桃 (A. delici-
osa)(2n = 6x, 最近的检测发现在自然居群中也存在
2n = 2x, 4x的样本)是国内外商业栽培利用最广泛的
两个种, 经济价值最大, 两者的亲缘关系也较近,
有着一定区域的自然同域重叠分布, 倍性也复杂
(黄宏文等, 2000)。阔叶猕猴桃(A. latifolia )(2n = 2x)
和毛花猕猴桃(A. eriantha)(2n = 2x)Vc含量高, 耐高
温耐湿, 具有较大的潜在开发利用价值(黄宏文等,
2000), 尽管两者间的亲缘关系没有中华猕猴桃和
美味猕猴桃那样近, 但两者间也存在一定的近缘关
系(李作洲, 2006), 同时也具有一定区域的自然同域
重叠分布。绵毛猕猴桃(A. fulvicoma var. lanata)(2n
= 2x)经济价值不高, 但常常与毛花猕猴桃同域重叠
分布(梁畴芬, 1984; Cui et al., 2002)。这5种猕猴桃均
为现有猕猴桃属分类的星毛组(Sect. Stellatae)成员,
在云贵高原与中东部丘陵平原的过渡地带形成同
域重叠分布带 , 该带内还分布有京梨猕猴桃 (A.
callosa var. henryi)(2n = 2x, 4x)和濒危物种金花猕
猴桃(A. chrysantha)(2n = 4x)等多种猕猴桃。
该同域重叠分布带内的猕猴桃属植物是否存
在自然种间杂交或基因渐渗？同域分布物种各自
居群遗传多样性水平和遗传结构是否会相互影
响？目前尚不得而知。尽管许多学者推断猕猴桃属
存在广泛的自然种间杂交, 杂种起源和遗传渐渗对
猕猴桃属植物分化、物种形成与进化有着重要作用
(Huang et al., 2002; Li et al., 2002; Chat et al., 2004),
但长期以来缺乏实验证据。近20年来, 猕猴桃属植
物的种质遗传基础和分子系统学等方面的研究取
得了长足进展(Huang et al., 1997; Testolin & Fergu-
son, 1997; 黄宏文等, 2000; Huang et al., 2002; Li et
al., 2002; Chat et al., 2004; Zhen et al., 2004), 然而,
针对猕猴桃属植物的自然居群的研究却极少(栗琪
等, 2004; 刘亚令等, 2006, 2007)。这不仅阻碍了猕
猴桃产业发展所需新资源发掘和新品种选育的进
程, 同时也不利于我们对猕猴桃属物种形成与进化
的正确理解。
叶绿体DNA标记和序列分析已成为研究植物
杂交和基因渐渗问题的有效手段(Bucci et al., 1998;
Palmé et al., 2004)。相比于其他cpDNA标记, 叶绿
体微卫星(microsatellite)或称简单重复序列(SSR)具
有更高的多态性, 而且保守的cpSSR引物可以在不
同的植物物种中广泛使用(Weising & Gardner, 1999;
Deguilloux et al., 2003)。因此, 在核DNA遗传标记
因猕猴桃属植物倍性变异复杂而产生局限性的情
况下, 本研究在充分分析我国猕猴桃自然分布格局
的基础上, 选择了我国西部高原台地向中东部丘陵
平原过渡区域重要猕猴桃属物种同域重叠分布的
10个样地, 采用8对双子叶被子植物cpSSR通用引
物(Weising & Gardner, 1999), 对所涉及到的7种猕
猴桃属植物的自然居群遗传变异进行了检测, 其目
的在于: (1)研究猕猴桃属重要物种的自然居群细胞
质基因组的遗传基础和居群遗传结构, 为猕猴桃种
质资源的收集保存策略的制定提供基础数据和科
学依据; (2)比较同种异域居群间和同域分布物种间
4 生 物 多 样 性 Biodiversity Science 第 15卷
的cpDNA遗传结构和花粉介导的基因流状态, 以检
测同域分布的猕猴桃种间潜在的杂交基因渐渗或
共祖遗传多态性, 探讨猕猴桃属植物的自然渐渗杂
交进化模式; (3)进一步从居群质基因组变异的角度
探索所涉及的7个猕猴桃属物种间亲缘关系的程度
及其自然繁殖障碍度, 为相关物种分类地位的界定
提供科学依据, 同时为探索猕猴桃属物种形成和进
化的自然遗传机制奠定基础, 更好地为我国猕猴桃
野生种质资源保护及可持续开发利用提供科学数
据和理论依据。
1 材料和方法
1.1 取样地点和材料收集
在我国西部高原台地向中东部丘陵平原的过
渡地带的猕猴桃物种重叠分布区域, 选取了10个同
域分布地区进行居群随机采样, 共涉及到5省10县,
分别为湖北五峰县(HW)、湖南莽山县(HM)、湖南
江华市(HJ)、广西资源县(GZ)、广西融水县(GR)、
广西龙胜县(GL)、河南西峡县(HX)、陕西商南县
(SS)、湖北利川县(HL)和湖南绥宁县(HS)(表1, 图1),
每个采样点至少有两个物种重叠分布。在所采集的
655株样本中包含中华猕猴桃187株、美味猕猴桃
167株、阔叶猕猴桃101株、毛花猕猴桃125株、绵
毛猕猴桃21株、金花猕猴桃31株、京梨猕猴桃23株
(表1)。春季和夏季主要采集幼嫩的叶片用硅胶干燥
保存或秋冬季采集带有休眠芽的枝条, 经低温休眠
后扦插萌发, 幼叶用于提取总DNA。
1.2 DNA提取和叶绿体微卫星分析
1.2.1 DNA提取
取扦插萌发的幼叶约0.20 g或适量的硅胶干燥
叶片, 放入液氮中迅速研磨成粉末, 按照Rogers和
Bendich(1985)的CTAB改良法提取基因组总DNA。
按Ausubel等(1987)的方法, 采用RNase A消化除去
RNA。模板DNA的质量和浓度采用紫外分光核酸测
定仪(GENEQUANT, Eppendorf, Germany)测定。用
于叶绿体微卫星(cpSSR)分析时DNA浓度稀释为10
ng / µL。
1.2.2 cpSSR实验
本研究通过对10对双子叶被子植物cpSSR通用
引物(Weising & Gardner, 1999)的预实验筛选, 获得
谱带清晰的8对引物(ccmp1, ccmp2, ccmp3, ccmp4,
ccmp5, ccmp6, ccmp7, ccmp10)用于所有猕猴桃植
物样本的扩增。DNA扩增程序依照Weising和
Gardner(1999)报道的方法, 反应总体积为10 µL, 包
括2.5 mM MgCl2 , 0.2 mM dNTPs, 10 mM Tris-HCl
(pH 8.3), 50 mM KCl ,引物各0.5 µM, 1 U Taq DNA
酶和20 ng模板DNA。在以下PCR程序条件下进行扩
增: 94 °C预变性5 min, 然后94°C 1 min, 50°C 1 min,
72°C 1 min, 共30个循环, 最后72°C 8 min终止反
应。扩增反应在Master Gradient (Eppendorf, Ger-
many) PCR仪上进行。扩增产物采用变性聚丙烯酰
胺凝胶电泳银染检测: 加入3/4体积的变性剂(98%
formamide, 10 mM pH8.0 EDTA, 0.05% bromophe-
nol blue and 0.05% xylene ayanol), 95°C变性5 min,
然后取2.5 µL样品在6%变性聚丙烯酰胺凝胶上电
泳 , 电泳缓冲液为1×TBE, 电泳在SequiGen GT
System (BIORAD, USA)电泳仪上进行, 功率恒定
为55 W, 电泳时间约为1.5 h。银染程序参照
Sanguinetti等(1994)报道的程序, 略加改动。
1.2.3 叶绿体SSR数据分析
用 ARLEQUIN 2.000软件 (Schneider et al.,
2000)统计叶绿体DNA总的单倍型和单倍型在各个
物种中的分布频率, 对物种居群进行遗传结构的分
子方差 (AMOVA)分析 , 并计算单倍型多样性
(haplotype diversity) :
HE=[n/(n–1)][1–∑
=
n
i
ip
1
2 ]
n=被分析个体的总数目, pi=某个居群中第i个单倍
型的频率 , 同时进行单倍型最小生成网图
(minimum-spanning network)分析 , 用Auto CAD
2006软件绘制单倍型网图。用POPGENE 1.31(Yeh et
al., 1999) 软件计算位点遗传多样性(h)(gene diver-
sity)(Nei, 1973)和多态位点百分比(PPL)。AMOVA
分析的居群遗传变异固定指数(FST)相当于Wright的
F统计量的FST (Schneider et al., 2000), 通过公式Nm
= (1–FST)/2FST (Slatkin, 1993) 间接推算种内居群
间和不同种间的基因流。
用HAPLONST软件( Pons & Petit, 1996)计算了
居群内遗传多样性HS (average intrapopulation diver-
sity using unordered alleles, 用无序等位基因法, 即
不考虑等位基因间的进化关系)和VS (average in-
trapopulation diversity using ordered alleles, 用有序
等位基因法, 即考虑等位基因间的进化关系), 同时
第 1期 张田等: 猕猴桃属植物的 cpSSR遗传多样性及其同域分布物种的杂交渐渗与同塑 5










































6 生 物 多 样 性 Biodiversity Science 第 15卷



图1 猕猴桃10个同域自然区域的采样分布图(居群名称缩
写同表1)
Fig.1 Map showing the ten sympatric regions of Actinidia
species sampled. Population abbreviations refer to Table 1.


计算了总居群遗传多样性HT (total diversity using
unordered alleles, 用无序等位基因法 )和VT (total
diversity using ordered alleles, 用有序等位基因法)。
用PERMUT软件(Burban et al., 1999)计算居群遗传
分化系数GST (level of population subdivision using
unordered alleles, 无序等位基因法)和NST (level of
population subdivision using ordered alleles, 有序等
位基因法), 并进行置换检验(permutations =1,000)。
如果NST显著高于GST , 即NST随着地理距离的增大
而明显升高, 则说明进化关系较近的单倍型倾向于
出现在居群内, 从而形成系统地理学结构(Pons &
Petit, 1996)。
根据TFPGA (Miller, 1997) 软件计算出各居群
间的遗传距离矩阵 , 代入NTSYS-pc2.1 (Rohlf,
2000)软件, 进行UPGMA聚类分析; 应用NTSYS-
pc2.1(Rohlf, 2000)软件中的MXCOMP程序对聚类
结果与遗传距离矩阵进行相关性检验。居群间的地
理距离计算运用 GEODETICII程序 (L.S. Wil-
liam-Giel, at http//: www. infoairports. com/freeservi-
ces/worldistance. html)。用NTSYSpc2.0e软件对物种
的居群地理距离和遗传距离的相关性进行Mantel检
验。
2 结果
2.1 cpSSR单倍型变异及其系统发育关系
8对cpSSR引物在7种猕猴桃中均扩增出清晰可
靠的谱带, 共20个等位基因, 其中ccmp5和ccmp6
两对引物扩增出单态位点 , 其他6对引物(ccmp1,
ccmp2, ccmp3, ccmp4, ccmp7, ccmp10)所扩增的多
态性位点共有18个等位基因(数据未列)。其中ccmp1
和 ccmp7所扩增的等位基因均为4个 , ccmp3和
ccmp10所扩增的等位基因均为3个, ccmp2和ccmp4
各扩增2个等位基因。6对多态性引物在7个物种中
的多态性存在差异, 其中ccmp1在各物种内均表现
为多态; ccmp2和ccmp10在京梨猕猴桃种内表现为
单态, 在其他物种内均为多态; ccmp7则仅在美味
猕猴桃种内为单态; 而ccmp3仅在京梨猕猴桃中表
现为多态; ccmp4则在阔叶猕猴桃、毛花猕猴桃和绵
毛猕猴桃3个种内都表现为多态, 而在其他种内为
单态。6个多态位点中, 除ccmp3的2个主等位基因间
相差7个碱基外, 其他位点相邻等位基因大小仅1个
碱基差异(数据未列)。
在猕猴桃的8个cpSSR位点中, 由于有2个位点
为单态, 其多位点单倍型(haplotype)主要由6个多态
位点上的18个等位基因组合而成。在7个物种的655
个样本中, 共检测发现42个单倍型, 但单倍型分布
具有明显的物种特异性, 多数单倍型为各物种所特
有, 仅少数单倍型为2个或3个物种所共有。从各单
倍型间的变异进化关系看, 多数单倍型间表现为复
杂的网状(图2)。与其他物种单倍型相比, 绵毛猕猴
桃所特有的7种单倍型(30–36)均在ccmp3位点上多
出6–7个单碱基的重复, 使其远离其他单倍型而独
成一类。京梨猕猴桃的5种单倍型(38–42)全部为该
物种特有, 也自成一类。
其他5种猕猴桃单倍型相对复杂: 中华猕猴桃
和美味猕猴桃的单倍型(1–13)基本为一类, 各单倍
型间构成复杂的网状结构, 但两者主体单倍型不一
样——在美味猕猴桃中, 单倍型1占据样本的80％
以上, 单倍型2和5分别约占10%和7%, 单倍型3和
10为稀有单倍型; 而中华猕猴桃尽管包含该类型的
所有单倍型, 但单倍型9和5分别约占总样本的44%
和18 %, 单倍型1、2、8、10各自比例在6–10 %间, 其
他单倍型(3、4、6、7、11–13)为稀有单倍型。阔叶

第 1期 张田等: 猕猴桃属植物的 cpSSR遗传多样性及其同域分布物种的杂交渐渗与同塑 7



图2 猕猴桃属单倍型最小生成网图(圆圈内的数字代表单倍型, 圆圈外的数字代表个体数目。单倍型35与36、36与34之间为
2个碱基突变; 38与30之间为7个碱基突变；其余单倍型间连线均为1个碱基突变。10个单倍型为2个或3个物种共有。居群和物
种名称缩写见表1)
Fig. 2 Minimum spanning network among the 42 haplotypes identified in Actinidia populations. The number in the circle stands for
haplotype, outside the circle stands for the number of individuals. Differences between haplotypes 35 and 36, 36 and 34 are both two
mutations, and those between 38 and 30 are seven mutations. Other lines all represent one mutational difference. Ten haplotypes are
shared between two or three species.
各物种在共有单倍型中所占的比例 Partition of each species within the common haplotype. Haplotype 1: (CHI: 0.116, DEL:
0.877, ERI: 0.007); Haplotype 2: (CHI: 0.375; DEL: 0.531、CHR: 0.094); Haplotype 3: (CHI: 0.333、DEL: 0.667); Haplotype 5:
(CHI: 0.750、DEL: 0.250); Haplotype 10: (CHI: 0.929、DEL: 0.071); Haplotype 13: (CHI: 0.500、ERI: 0.500); Haplotype 16: (LAT:
0.820、ERI: 0.020、 CHR: 0.160); Haplotype 18: (LAT: 0.143、CHR: 0.857); Haplotype 20: (LAT: 0.500、ERI: 0.500); Haplotype
29: (ERI: 0.900、CHR: 0.100) . Population and species abbreviations refer to Table 1.


猕猴桃的单倍型(14–20)和金花猕猴桃单倍型(16,
18, 37)为一类, 其中, 单倍型16和14为阔叶猕猴桃
的主单倍型(各约占40％), 而单倍型16和18为金花
猕猴桃的主体单倍型(分别占26％和58％), 单倍型
16为两物种共有主单倍型, 而单倍型18在阔叶猕猴
桃中较稀有, 仅占3％; 除了稀有单倍型37为金花
猕猴桃所特有外, 金花猕猴桃的个别样本还与中华
猕猴桃、美味猕猴桃和毛花猕猴桃分别共享单倍型
3和29。毛花猕猴桃特有单倍型(21–29)为一类, 但其
单倍型与中华/美味猕猴桃复合体和阔叶猕猴桃的
单倍型间存在着复杂的网状关联; 此外, 稀有单倍
型1、13、16、20分别与上述物种所共有; 其主体单
倍型21、22分别占样本的52％和23％, 单倍型24、
27和29分别约占样本的6%、5％和7％。
2. 2 种内遗传多样性
cpSSR遗传多样性研究结果表明猕猴桃属物种
的遗传多样性存在差异。在本研究所涉及的7个物
种中, 就多态位点百分比(PPL)而言, 绵毛猕猴桃、
8 生 物 多 样 性 Biodiversity Science 第 15卷
阔叶猕猴桃和毛花猕猴桃最高(62.50％), 中华猕猴
桃和金花猕猴桃居中(50.00％), 美味猕猴桃和京梨
猕猴桃最低(37.50％); 就位点平均遗传多样性(h)和
单倍型遗传多样性(H)而言, 绵毛猕猴桃遗传多样
性最高(hT = 0.173; HT = 0.897), 中华猕猴桃(hT =
0.151; HT = 0.869)和毛花猕猴桃(hT = 0.132; HT =
0.853)紧随其后, 美味猕猴桃最低(hT = 0.041; HT =
0.516)。在居群水平上, 各自仅有一个居群的金花猕
猴桃(h = 0.134; HE = 0.604)和京梨猕猴桃(h = 0.087;
HE = 0.546)具有较高的遗传多样性, 仅在单倍型多
样性上低于绵毛猕猴桃(HS = 0.611); 在具多居群的
5种猕猴桃中, 绵毛猕猴桃的居群水平遗传多样性
(hS = 0.086; HS = 0.611)明显高于中华猕猴桃(hS =
0.068; HS = 0.421)、美味猕猴桃(hS = 0.014; HS =
0.114)、阔叶猕猴桃(hS = 0.057; HS = 0.349)和毛花猕
猴桃(hS = 0.063; HS = 0.333), 以美味猕猴桃为最低
(表2, 表3，表4)。
就种内各居群而言, 在绵毛猕猴桃中, 其广西
资源居群(GZ)遗传多样性(h = 0.154; HE = 0.750)最
高, 而且在7种猕猴桃的所有居群中是最高的(表2,
表3)。在美味猕猴桃中, 以湖北五峰居群(HW)遗传
多样性最高(h = 0.060; HE = 0.495), 各多态居群
(polymorphic population)均仅在一个位点存在多态,
而且广西资源(GZ)和湖北利川(HL)两居群为单态
居群(monomorphic population)(表2)。在中华猕猴桃
中, 位点平均遗传多样性(h)或单倍型遗传多样性
(HE)分别以湖北五峰居群(HW) (h = 0.092; HE =
0.647)和湖南绥宁居群(HS)(h = 0.107; HE = 0.645)
为最高 , 而广西资源居群 (GZ)(h = 0.020; HE =
0.165)最低, 仅在一个位点(ccmp10)存在多态(表2)。
在阔叶猕猴桃中, 湖南莽山居群(HM)(h = 0.112; HE
= 0.700)遗传多样性最高, 但广西龙胜居群(GL)多
态位点百分比(PPL = 50 %)最高, 广西融水居群
(GR)为单态居群(表2)。在毛花猕猴桃中, 位点平均
遗传多样性(h)或单倍型遗传多样性(HE)分别以湖
南江华居群(HJ)(h = 0.139; HE = 0.604)和广西融水
(GR)居群(h = 0.091; HE = 0.643)遗传多样性最高,
而湖南莽山居群(HM) (h = 0.022; HE = 0.176)和广西
龙胜居群(GL)(h = 0.029; HE = 0.125)分别为最低;
但在多态位点百分比上, 广西资源居群(GZ)最高(P
= 62.50%), 而湖南绥宁居群最低(P = 12.50%)(表
2)。
2.3 种内居群遗传分化
居群遗传结构分析表明猕猴桃种内居群间存
在明显的遗传分化, 但不同物种的居群分化程度存
在明显差异。基于有序等位基因(ordered alleles)、
无序等位基因(unordered alleles)和分子方差分析
(AMOVA)的结果均表明美味猕猴桃居群间的分化
程度最高(NST = 0.784; GST = 0.780; FST = 0.695), 居
群内单倍型遗传多样性(HS)仅占总体单倍型遗传多
样性(HT)的22.09％。AMOVA的分析结果表明, 美
味猕猴桃69.55%的叶绿体DNA变异存在于居群间;
毛花猕猴桃(NST = 0.614; GST = 0.609; FST = 0.617)、
中华猕猴桃(NST = 0.599; GST = 0.515; FST = 0.626)、
阔叶猕猴桃(NST = 0.513; GST = 0.520; FST = 0.401)的
居群遗传分化程度依次降低, 中华猕猴桃和毛花猕
猴桃AMOVA分析结果与NST或GST遗传分化分析结
果基本一致 , 表明居群间拥有多数叶绿体
SSR(62.56%和61.73%); 但对于阔叶猕猴桃而言 ,
NST或GST遗传分化分析表明, 过半数的cpSSR单倍
型变异在居群间, 但AMOVA分析揭示约有60%的
cpSSR变异存在于居群内。对于绵毛猕猴桃, 使用
三种方法分析的结果存在差异(表4): 基于无序等
位基因遗传分化的分析揭示绵毛猕猴桃居群间遗
传分化程度最低(GST = 0.319), cpSSR单倍型多样性
主要在居群内(HS / HT = 68.11%); AMOVA分析和基
于有序等位基因分析结果则表明绵毛猕猴桃的居
群遗传分化程度(FST = 0.458; NST = 0.543)要高于阔
叶猕猴桃, 居群间和居群内的cpSSR遗传变异份额
基本均等。
基于AMOVA分析的显著性检验表明, 5种猕猴
桃种内居群遗传分化均达到了极显著水平 (P <
0.001)(表5), 基于FST推算出的5种猕猴桃种内居群
间的叶绿体基因流(Nm为0.219–0.747)较小, 居群间
遗传交流不足（表4）。不同物种居群间的基因流也
存在一定的差异: 阔叶猕猴桃种内居群间基因流
(Nm = 0.747)最大, 美味猕猴桃种内居群间基因流
(Nm = 0.219)最小。
单倍型分化系数NST与GST 关系的比较, 可以
说明进化关系较近的单倍型倾向于出现在居群内
还是居群间, 从而揭示物种是否存在系统地理学结
构(Pons & Petit, 1996), 本研究中各物种的GST 和
NST关系的置换检验(permutation test)结果表明, 中
华猕猴桃、美味猕猴桃、阔叶猕猴桃和毛花猕猴桃
第 1期 张田等: 猕猴桃属植物的 cpSSR遗传多样性及其同域分布物种的杂交渐渗与同塑 9

表2 位点遗传多样性(h)和多态位点百分比(PPL)
Table 2 Genetic diversity (h) and the percentage of polymorphic loci (PPL) of seven Actinidia species
位点 Locus 居群
Population ccmp1 ccmp2 ccmp3 ccmp4 ccmp7 ccmp10 ccmp5 ccmp6
h PPL
(%)
HW-CHI 0.480 0 0 0 0 0.255 0 0 0.092 25.00
GZ-CHI 0 0 0 0 0 0.160 0 0 0.020 12.50
GL-CHI 0.180 0 0 0 0 0.180 0 0 0.045 25.00
HX-CHI 0 0.349 0 0 0 0.375 0 0 0.091 25.00
SS-CHI 0 0.180 0 0 0 0.219 0 0 0.050 25.00
HS-CHI 0.170 0.117 0 0 0.117 0.451 0 0 0.107 50.00
hS 0.138 0.108 0 0 0.020 0.273 0 0 0.068 27.08
hT-CHI 0.528 0.148 0 0 0.212 0.515 0 0 0.151 50.00

HW-DEL 0.477 0 0 0 0 0 0 0 0.060 12.50
GZ-DEL 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
HX-DEL 0 0 0 0 0 0.061 0 0 0.008 12.50
SS-DEL 0 0 0 0 0 0.061 0 0 0.008 12.50
HL-DEL 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
HS-DEL 0 0.061 0 0 0 0 0 0 0.008 12.50
hS 0.080 0.010 0 0 0 0.020 0 0 0.014 8.33
hT-DEL 0.293 0.012 0 0 0 0.024 0 0 0.041 37.50

HM-LAT 0.499 0 0 0 0.255 0.139 0 0 0.112 37.50
HJ-LAT 0.245 0 0 0 0.500 0 0 0 0.093 25.00
GZ-LAT 0 0 0 0.091 0 0 0 0 0.011 12.50
GR-LAT 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0
GL-LAT 0.095 0.095 0 0 0.095 0.265 0 0 0.069 50.00
hS 0.168 0.019 0 0.018 0.170 0.081 0 0 0.057 25.00
hT-LAT 0.509 0.020 0 0.020 0.241 0.113 0 0 0.113 62.50

HM-ERI 0.130 0 0 0.045 0 0 0 0 0.022 25.00
HJ-ERI 0.490 0.490 0 0 0 0.133 0 0 0.139 37.50
GZ-ERI 0.159 0.083 0 0.083 0.083 0.159 0 0 0.071 62.50
GR-ERI 0 0 0 0 0.465 0.266 0 0 0.091 25.00
GL-ERI 0 0 0 0.117 0 0.117 0 0 0.029 25.00
HS-ERI 0 0.180 0 0 0 0 0 0 0.023 12.50
hS 0.130 0.126 0 0.041 0.091 0.113 0 0 0.063 31.25
hT-ERI 0.497 0.147 0 0.186 0.121 0.106 0 0 0.132 62.50

GZ-FUL 0.494 0.346 0 0 0.198 0.198 0 0 0.154 50.00
GL-FUL 0 0 0 0 0 0.444 0 0 0.056 12.50
HS-FUL 0 0 0 0.198 0.198 0 0 0 0.049 25.00
hS 0.165 0.115 0 0.066 0.132 0.214 0 0 0.086 29.17
hT-FUL 0.444 0.499 0 0.091 0.177 0.172 0 0 0.173 62.50

hT-CHR 0.225 0.175 0 0 0.175 0.497 0 0 0.134 50.00
hT-CAL 0.083 0 0.227 0 0.386 0 0 0 0.087 37.50
居群和物种名称缩写见表1 Population and species abbreviations refer to Table 1.




10 生 物 多 样 性 Biodiversity Science 第 15卷
表3 7个物种居群水平(HE)和物种水平(HT)的单倍型多样性
Table 3 Haplotype diversity at population and species level in seven Actinidia species
居群
Population
中华猕猴桃
A. chinensis
美味猕猴桃
A. deliciosa
阔叶猕猴桃
A. latifolia
毛花猕猴桃
A. eriantha
绵毛猕猴桃
A. fulvicoma var.
lanata
金花猕猴桃
A. chrysan-
tha
京梨猕猴桃
A. callosa var.
henryi
湖北五峰 HW 0.647 0.495
湖南莽山 HM 0.700 0.176
湖南江华 HJ 0.670 0.604
广西资源 GZ 0.165 0.000 0.095 0.249 0.750
广西融水 GR 0.000 0.643
广西龙胜 GL 0.358 0.280 0.125 0.667
河南西峡 HX 0.483 0.063
陕西商南 SS 0.230 0.063
湖北利川 HL 0.000 0.546
湖南绥宁 HS 0.645 0.063 0.200 0.417 0.604
居群平均 HE
Mean at population
level
0.421 0.114 0.349 0.333 0.611 0.604 0.546
物种水平 HT
At species level
0.869 0.516 0.727 0.853 0.897 – –
居群名称缩写见表1 Population abbreviations refer to Table 1.



表4 物种水平的遗传结构和遗传多样性参数
Table 4 Genetic diversity and population structure at species level
有序等位基因
Using ordered alleles
无序等位基因
Using unordered alleles
物种
Species
NST VT VS

GST HT HS

U

HS / HT

FST

Nm
CHI 0.599 0.882 0.354 0.515 0.869 0.421 0.51NS 48.45% 0.626 0.299
DEL 0.784 0.517 0.112 0.780 0.516 0.114 0.02 NS 22.09% 0.695 0.219
LAT 0.513 0.726 0.353 0.520 0.727 0.349 –0.12 NS 48.00% 0.401 0.747
ERI 0.614 0.853 0.329 0.609 0.853 0.333 0.24 NS 39.04% 0.617 0.310
FUL 0.543 0.962 0.440 0.319 0.897 0.611 0.65* 68.11% 0.458 0.592
NST, Level of population subdivision using ordered alleles; VT, Total diversity using ordered alleles; VS, Average intrapopulation diversity using un-
ordered alleles; GST, Level of population subdivision using unordered alleles; HT, Total diversity using unordered alleles ; Hs, Average intrapopulation
diversity using unordered alleles; FST, Differentiation coefficient; Nm, gene flow; U, The value of U-test; NS not significant; *P<0.05. Species abbre-
viations refer to Table 1.


这4个物种的NST均不显著高于GST (P > 0.05), 说明
单倍型间的亲缘关系与其地理距离间没有显著性
的相关, 这说明4种猕猴桃都不存在系统地理结构;
但仅有3个居群的绵毛猕猴桃的NST显著高于GST (P
为0.04–0.05), 表明绵毛猕猴桃可能存在系统地理
结构, 但所涉及的居群数较少, 可能在GST 和 NST
关系的置换检验中带来偏差, 高估NST与GST差异的
显著性。基于居群遗传距离和地理距离的Mantel相
关性检验表明, 5种猕猴桃各自种内居群间的遗传
距离与地理距离之间并不存在着显著性相关(中华:
r = –0.02902, P = 0.4484; 美味: r = 0.11326, P =
0.7231; 阔叶: r = –0.09621, P = 0.3895; 毛花: r =
0.03554, P = 0.5514; 绵毛: r = –0.28533, P = 0.500),
表明5种猕猴桃种内自然居群遗传分化均不符合
Wright (1943)的地理距离分化模式。这与居群聚类
分析中种内居群并不按地理距离远近聚类的结果
相一致(图3)。
2.4 种间关系及同域分布物种间的遗传分化
单倍型进化最小网图(图2)分析揭示, 在本研究
所涉及的7个种中, 以中华猕猴桃和美味猕猴桃的
关系最紧密, 金花猕猴桃与阔叶猕猴桃在叶绿体遗
传变异上也存在密切关联, 毛花猕猴桃主体单倍型
通过稀有单倍型与中华/美味猕猴桃复合体、阔叶猕
猴桃存在复杂的关联, 绵毛猕猴桃和京梨猕猴桃相
对独立。同时基于Nei’s(1978)遗传距离的7种猕猴桃
共28个自然居群UPGMA聚类分析结果(图3)显示聚
为4组, 其中, 京梨猕猴桃和绵毛猕猴桃各自为一
组, 中华猕猴桃和美味猕猴桃为一组, 该组内除了
第 1期 张田等: 猕猴桃属植物的 cpSSR遗传多样性及其同域分布物种的杂交渐渗与同塑 11




图3 猕猴桃属植物28个居群的聚类分析树状图(UPGMA)(居群和物种名称缩写见表1)
Fig. 3 Dendrogram of 28 Actinidia populations based on cpSSR data (UPGMA). Population and species abbreviations refer to Ta-
ble 1.


湖北五峰(HW)和广西资源(GZ)同域分布两物种居
群聚在一起外, 其他均聚在各自物种居群组中; 阔
叶猕猴桃、金花猕猴桃和毛花猕猴桃为一组, 在该
组内, 阔叶猕猴桃居群均聚在一起, 但湖南绥宁
(HS)金花猕猴桃居群聚入阔叶猕猴桃居群组中, 毛
花猕猴桃的居群基本聚在一起, 但湖南绥宁(HS)毛
花猕猴桃居群聚于阔叶猕猴桃居群组的外围。聚类
结果与遗传距离矩阵的共表征相关性的Mantel检验
之间的吻合度较好 , 共表征相关系数(cophenetic
correlation) r = 0.78498, P (random Z < observed Z) =
100%, 表明本聚类结果基本上可以揭示各物种各
居群间的相互关系。
为了进一步检测同域分布的猕猴桃物种自然
居群间是否存在遗传结构的相互影响, 本研究对10
个同域分布区域的种间遗传变异进行了AMOVA分
析(仅提供两两固定指数FST, 即分化系数, 见表6,
其他数据未列)。由于10个区域各自分布的物种种类
和数目不同, 其物种间的分化系数也存在差异。分
析结果表明, 在10个区域中, 除了湖北五峰(HW)和
广西资源(GZ)同域分布的中华猕猴桃居群和美味
猕猴桃居群间几乎不存在叶绿体遗传分化外, 其他
分布区种间都存在强烈的遗传分化 (FST为
0.476–0.990), 尤以湖南绥宁(HS)同域分布的美味
猕猴桃居群和绵毛猕猴桃居群居群遗传分化系数
最大(FST = 0.990), 基因流(Nm = 0.005 )极小(表6)。
在本研究中, 中华猕猴桃与美味猕猴桃间和阔
叶猕猴桃与毛花猕猴桃间同域重叠分布复合居群
最多(各5个), 相比而言, 同域分布的中华猕猴桃居
群与美味猕猴桃居群间的遗传分化程度 (FST为
0–0.751)明显低于同域分布的阔叶猕猴桃居群与毛
花猕猴桃居群间(FST为0.718–0.823)。阔叶猕猴桃和
毛花猕猴桃的各同域复合居群间的种间分化程度
没有明显区别, 均明显高于种内居群间的遗传分化
程度(FST: 阔叶0.401, 毛花0.617)(表4, 表6)。中华
12 生 物 多 样 性 Biodiversity Science 第 15卷

表5 5个猕猴桃物种的AMOVA分析
Table 5 AMOVA analysis of five Actinidia species
阔叶猕猴桃和毛花猕猴桃 A. latifolia and A. eriantha
种间 Among species 1 93.342 0.76132 57.16 FCT = 0.572 <0.001
种内居群间
Among populations within species
9 54.987 0.30359 22.79 FSC = 0.532 <0.001
居群内 Within populations 215 57.414 0.26704 20.05 FST = 0.800 <0.001
总和 Total 225 205.743 1.33195 100.00 – –

阔叶猕猴桃居群 A. latifolia populations
居群间 Among populations 4 16.641 0.20671 40.12 FST = 0.401 <0.001
居群内 Within populations 96 29.617 0.30851 59.88 – <0.001
总和 Total 100 46.258 0.51522 100.00 – –

毛花猕猴桃居群 A. eriantha populations
居群间 Among populations 5 38.347 0.37679 61.73 FST = 0.617 <0.001
居群内 Within populations 119 27.797 0.23359 38.27 – <0.001
总和 Total 124 66.144 0.61038 100.00 – –

绵毛猕猴桃居群 A. fulvicoma var. lanata populations
居群间 Among populations 2 6.825 0.44829 45.78 FST = 0.458 <0.001
居群内 Within populations 18 9.556 0.53086 54.22 – <0.001
总和 Total 20 16.381 0.97915 –


猕猴桃和美味猕猴桃的各同域复合居群间的种间
分化程度却存在较大差异, 其中湖北五峰(HW)和
广西资源(GZ)同域分布的两个近缘种在cpSSR单倍
型变异上没有明显分化, 其他同域分布复合居群两
个近缘种间有着明显分化, 同域分布种间基因流低
(Nm为0.166–0.550) (表6)。但仅陕西商南(SS)复合居
群种间的分化程度(FST = 0.751)高于两近缘种各自
种内居群间的遗传分化 (FST: 中华 0.626, 美味
0.695)。
对于多物种同域分布区而言, 广西资源(GZ)两
两物种间遗传分化除了中华猕猴桃和美味猕猴桃
间外, 其余均高于阔叶猕猴桃/毛花猕猴桃的分化
度, 处于极度分化状态(Fst > 0.89), 没有美味猕猴
桃分布的广西龙胜(GL)也是一样(表6)。在同域分布
变异来源
Source of variation
自由度
d.f
离差平方和(SSD)
Sum of squared
deviations
方差分量
Variance compo-
nent
方差分量比率
Percentage of
variation (%)
固定指数
Fixation index
P
中华猕猴桃和美味猕猴桃 A. chinensis and A. deliciosa
种间 Among species 1 30.296 0.11566 19.36 FCT = 0.194 0.045
种内居群间
Among populations within species
10 91.135 0.30758 51.49 FSC = 0.639 <0.001
居群内 Within populations 342 59.529 0.17406 29.15 FST = 0.709 <0.001
总和 Total 353 180.960 0.59730 100.00 – –

中华猕猴桃居群 A. chinensis populations
居群间Among populations 5 72.205 0.46115 62.56 FST = 0.626 <0.001
居群内 Within populations 181 49.945 0.27594 37.44 – <0.001
总和 Total 186 122.150 0.73709 100.00 – –

美味猕猴桃居群 A. deliciosa populations
居群间 Among populations 5 18.930 0.13595 69.55 FST = 0.695 <0.001
居群内 Within populations 161 9.585 0.05953 30.45 – <0.001
总和 Total 166 28.515 0.19548 100.00 – –
第 1期 张田等: 猕猴桃属植物的 cpSSR遗传多样性及其同域分布物种的杂交渐渗与同塑 13

表6 10个同域自然区域两两物种间的遗传分化和基因流
Table 6 Pairwise genetic differentiation coefficient and gene flow in ten sympatric regions of Actinidia
居群 Population 物种
Species

HW HM HJ GZ GR GL HX SS HL HS
FST 0 0 0.577 0.751 0.476 CHI/DEL
Nm +∞

+∞

0.367 0.166

0.550
FST 0.803 0.718 0.823 0.746 0.791 LAT/ERI
Nm

0.123 0.196 0.108 0.170 0.132

FST 0.934 0.870 CHI/LAT
Nm

0.035

0.075

FST 0.913 0.919 0.695 CHI/ERI
Nm

0.048

0.044

0.219
FST 0.969 DEL/LAT
Nm

0.016

FST 0.897 0.967 DEL/ERI
Nm

0.057

0.017
FST 0.961 0.964 0.945 CHI/FUL
Nm

0.020

0.019

0.029
FST 0.938 0.990 DEL/FUL
Nm

0.033

0.005
FST 0.952 0.944 LAT/FUL
Nm

0.025

0.030

FST 0.921 0.966 0.976 ERI/FUL
Nm

0.043

0.018

0.012
FST 0.957 DEL/CAL
Nm

0.022

FST 0.682 CHI/CHR
Nm

0.233
FST 0.766 DEL/CHR
Nm

0.153
FST 0.577 ERI/CHR
Nm

0.367
FST 0.916 FUL/CHR
Nm

0.046
居群和物种名称缩写见表1 Population and species abbreviations refer to Table 1


物种最多(5种)但缺阔叶猕猴桃的湖南绥宁(HS), 以
中华猕猴桃和美味猕猴桃间分化程度(FST = 0.476)
最低, 毛花猕猴桃与金花猕猴桃间(FST = 0.577)、中
华猕猴桃与金花猕猴桃间(FST = 0.682)、中华猕猴桃
与毛花猕猴桃间(FST = 0.695)和美味猕猴桃与金花
猕猴桃间(FST = 0.766)的种间分化程度依次升高,
而其他的两两物种组合间处于极度分化状态(Fst >
0.90)(表6)。
3 讨论
3.1 猕猴桃属物种的高叶绿体遗传多样性
猕猴桃属植物物种或居群的高水平遗传多样
性已被前人核基因组遗传标记的相关研究所证实,
其核基因组微卫星 (nSSR)遗传多样性极其丰富
(Huang et al., 1998; 栗琪等, 2004; Zhen et al., 2004;
刘亚令等, 2007), 高水平的遗传多样性与其复杂的
倍性并兼具古老多倍体和现实多倍体的复杂特性
存在密切关系。本研究基于叶绿体DNA微卫星
(cpSSR)的遗传多样性研究表明, 其cpSSR位点平均
遗传多样性水平(hT为0.041–0.173)(表2)远远不及核
基因组的遗传多样性高(栗琪等, 2004; Zhen et al.,
2004; 刘亚令等, 2007), 反映了叶绿体基因组具有
单一倍性、不存在分离交换和重组, 而且进化保守
的特性。
14 生 物 多 样 性 Biodiversity Science 第 15卷
但是, 从叶绿体单倍型变异来看, 猕猴桃属植
物依然拥有丰富的cpSSR单倍型遗传多样性(表4)。
在本研究所涉及的7种猕猴桃植物中, 除了美味猕
猴桃单倍型多样性略低外 , 其他6种猕猴桃的
cpSSR单倍型多样性高于大多数叶绿体母系遗传的
被子植物 , 如 Caesalpinia echinata (Lira et al.,
2003)、 Helianthus verticillatus和 H. angustifolius
(Ellis et al., 2006)、Hordeum spontaneum (Nevo et al.,
2005)等, 与高多态性的葡萄(Vitis vinifera ssp. sa-
tiva)(Imazio et al., 2006)、Salix reinii(Lian et al.,
2003)和叶绿体偏父系遗传的紫花苜蓿(Medicago
sativa L.)(Mengoni et al., 2000)的cpSSR单倍型多态
性相近, 甚至略高。与同为叶绿体父系遗传的裸子
植物松科(Pinaceae)相比, 其cpSSR单倍型多样性也
高于多数松类植物, 如Pinus brutia (Bucci et al.,
1998)、P. nelsonii (Cuenca et al., 2003)和Picea chi-
huahuana (Jaramillo-Correa et al., 2006)等, 仅低于
Pinus canariensis (Gómez et al., 2003)和几种冷杉属
(Abies) 植物 (Parducci et al., 2001)。
植物的遗传多样性受其生活史特性、繁育方
式、种子或花粉的传播能力、地理分布、居群生境、
物种的进化地位等很多因素的影响。统计分析表明,
长寿命、广域分布、远交、动物取食传播的物种具
有较高的遗传多样性 (Hamrick & Godt, 1989,
1996)。猕猴桃为多年生长寿命藤本植物, 野外生境
复杂, 分布广泛, 其雌雄异株决定了猕猴桃属植物
的远交特性, 为虫媒或风媒混合传粉, 种子随果实
依靠重力近距离散播或动物取食远距离传播, 这些
特点均有利于猕猴桃属植物维持较高水平的遗传
多样性。再加上猕猴桃属植物的复杂倍性, 核基因
组拥有较高遗传多样性很自然(刘亚令等, 2007)。但
对于单亲遗传的质基因组, 由于不存在分离、交换
与重组, 以上生活史特性对其单倍型遗传多样性的
影响程度可能要小一些。
理论上, 植物种内叶绿体单倍型多样性应来源
于祖先起源的多态性或进化过程中的突变, 并受居
群间遗传漂变和迁移的影响(Modliszewski et al.,
2006), 当然由种间杂交所引起的质基因组渐渗也
会增加杂交带内近缘种居群的叶绿体单倍型多态
性(Dobeš et al.,2004)。在被子植物中, 猕猴桃植物
拥有高水平的cpSSR单倍型多样性可能是由于以下
三方面的因素:
首先, 其高水平cpSSR单倍型多态性暗示猕猴
桃物种可能存在祖先起源的多态性, 单倍型最小进
化树的复杂网状结构可能就是佐证(图2), 这与前期
研究所揭示的猕猴桃属属下分类群间可能存在复
杂网状进化事件的结论相一致(Cipriani et al., 1998;
Huang et al., 2002; Li et al., 2002; Chat et al., 2004;
李作洲, 2006 )。猕猴桃属植物起源古老, 早在中新
世就已出现(Cui et al., 2002; Huang & Ferguson,
2006), 其主要分布区位于受第四纪冰川影响最小
的我国秦岭以南、横断山脉以东的广大地区, 受冰
期遗传瓶颈效应影响可能较其他被子植物小, 从而
保留了更多的祖先多态性; 而祖先近缘分类群间杂
交的后代在多倍化事件发生或复杂生境的影响下
可能导致新的隔离与分化, 也可能形成保持质遗传
多态性的现代新分类群。当然在没有祖先起源多态
性的情况下, 植物也可以通过突变产生多态性, 特
别是由复制滑动所产生的核苷酸重复数目增减的
微卫星位点突变率较其他位点的突变率高
(Navascués & Emerson, 2005), 可能会产生更多的
单倍型多态性。然而, 对于进化保守的叶绿体基因
组而言, 不同植物间可能存在进化速率的细微差
异, 但猕猴桃属植物cpSSR单倍型的高度多态性不
可能仅仅产生于突变, 祖先起源多态性可能是高多
态性的主导因素。
其次, 猕猴桃属为目前已知较罕见的叶绿体严
格父系遗传被子植物(Cipriani et al., 1995; Testolin
& Cipriani, 1997; Chat et al., 1999), 这可能是其在
被子植物中维持更多cpSSR单倍型多态性的另一个
原因。从同为叶绿体父系遗传的许多松科植物
(Parducci et al., 2001; Gómez et al., 2003;
Jaramillo-Correa et al., 2006)和偏父系遗传的被子植
物紫花苜蓿(Mengoni et al., 2000)也拥有高度的
cpSSR单倍型多态性中也可见一斑。叶绿体父系遗
传方式可以使叶绿体单倍型通过花粉和种子两种
载体散布, 而且同一母株的果实和种子可以拥有来
自多个父系的叶绿体单倍型; 但叶绿体母系遗传植
物的叶绿体单倍型只能以种子为载体散布, 而且同
一母株所有种子的叶绿体单倍型完全一致。再者,
种子散布距离大多有限(具风力散布、动物附着和取
食散布特性的植物除外), 而花粉的传播距离一般
可以相对较远, 叶绿体父系遗传植物可以使其单倍
型在空间上有着更好的交流, 因而比母系遗传植物
第 1期 张田等: 猕猴桃属植物的 cpSSR遗传多样性及其同域分布物种的杂交渐渗与同塑 15
更易于维持较高叶绿体单倍型多态性。
最后, 猕猴桃属分类群间存在广泛的重叠分
布, 实验表明部分种间存在杂交亲合性(王圣梅等,
1994)。一些学者也推测猕猴桃属物种间存在的广泛
杂交或基因渐渗(Huang et al., 2002; Li et al., 2002;
Chat et al., 2004), 同域分布分类群间的杂交或渐渗
可以提高核遗传多样性(刘亚令等, 2007), 也可能增
加其叶绿体单倍型多样性。
3. 2 猕猴桃属属内物种间或居群间遗传多样性的
差异
在猕猴桃属内, 本研究所涉及的7种猕猴桃的
叶绿体单倍型多样性存在一定差异, 不过多数种间
差别不大, 但奇怪的是倍性最高的美味猕猴桃的叶
绿体单倍型遗传多样性较低, 尤其是居群内多样性
水平极低(表3, 表4), 这与其拥有极高的核遗传多
样性水平(栗琪等, 2004; Zhen et al., 2004; 刘亚令
等, 2007)形成了鲜明对照; 同时本研究揭示中华猕
猴桃、美味猕猴桃、毛花猕猴桃、阔叶猕猴桃和绵
毛猕猴桃等5种猕猴桃种内居群间的cpSSR单倍型
遗传多样性水平也存在明显差异, 美味猕猴桃和阔
叶猕猴桃还分别存在单态居群(表3)。然而, 前期采
用核SSR标记对同一批居群样本的美味猕猴桃和中
华猕猴桃的研究表明两近缘种间以及各自种内居
群间的遗传多样性水平没有明显区别(刘亚令等,
2007), 这说明叶绿体单倍型变异在种间或居群间
可能比核基因遗传变异更为敏感, 这也许与核、质
基因遗传变异检测各自所需有效居群大小的差异
有关。因为在二倍体植物中, 单倍性的质基因变异
检测所需的有效居群大小为核基因的一半, 在雌雄
异株植物中质基因甚至仅为核基因的1/4(Birky et
al., 1989; Heuertz et al., 2004); 对于多倍体植物,
核、质基因所需有效居群大小的差异可能更大。因
此本研究中各居群叶绿体单倍型多样性水平的差
异, 可能是由于各居群中雄株比例不同或者各自有
效雄株数的不同所导致的。此外, 叶绿体在所有植
物中均表现为单倍性, 表面上其单倍型多态性不受
倍性的影响, 但是目前还不能排除高倍性核基因组
会给美味猕猴桃的叶绿体多态性产生负面影响, 从
而降低其叶绿体单倍型多样性的可能性。因为植物
叶绿体遗传不能完全独立于核遗传之外, 核、质基
因组存在遗传协同性, 核基因组导致的合子前或合
子后不育, 也将导致其携带的质基因组的遗传失
败。高倍体核基因组的分离、分配或组合则更为复
杂, 所产生的配子败育或合子败育的几率远远高于
低倍体(黄群策等, 1999), 其所携带的质基因组变异
可能随之而丢失的几率也相应较高, 受随机遗传漂
变的影响而丢失多态性的可能性也较大。
一般而言, 取样区域和居群样本大小与其遗传
多样性水平存在正相关, 但在本研究中, 美味猕猴
桃的取样区域范围(6居群)和居群样本平均大小(N=
27.8)并不比其近缘种中华猕猴桃 (6居群 , N =
31.2 ) 小很多, 而且大于所研究的其他猕猴桃物种,
所以, 取样居群的多少和居群样本的大小并未影响
本研究中猕猴桃物种叶绿体单倍型多样性水平。那
么, 造成美味猕猴桃叶绿体单倍型多样性较低的的
另一可能原因也许与其分类处理有关。美味猕猴桃
曾被分做中华猕猴桃的硬毛变种(梁畴芬, 1975), 在
1984年提升为种(梁畴芬和Ferguson, 1984), 但近期
的相关研究表明美味猕猴桃和中华猕猴桃极近缘,
建议将美味猕猴桃回归为中华猕猴桃的种下分类
群或处理为中华/美味猕猴桃物种复合体(species
complex)(Cipriani et al., 1998; Huang et al., 2002;
Chat et al., 2004)。可见美味猕猴桃与本研究中其他
猕猴桃属物种(多为多型种)相比, 更倾向于种下分
类单元, 因而其叶绿体单倍型多样性相对低下可以
理解。
同域分布物种间的杂交或渐渗可以增加杂交
带内各自居群的遗传多样性(Dobeš et al., 2004)。理
论上, 同域分布同属物种(可能相互杂交)越多, 杂
交和基因渐渗带来的多态性应该越高。但在本研究
中, 同域分布物种相对较多的湖南绥宁(HS)(5种)、
广西资源(GZ)(4种)和广西龙胜(GL)(4种)等地各物
种居群的cpSSR单倍型多态性并不高, 除了湖南绥
宁(HS)中华猕猴桃居群和三区域中的绵毛猕猴桃
居群(其他取样区域未发现)外, 种内居群cpSSR单
倍型多态性还明显低于同种的其他居群(表3), 说明
同域分布部分物种间可能因亲缘关系较远, 近期内
未发生杂交渐渗, 或者因可杂交物种复合居群的不
同分类群间形成了亚居群结构并存在一定空间间
隔, 从而削弱了杂交渐渗作用。如刘亚令等(2006)
对猕猴桃自然居群遗传变异的空间自相关研究揭
示猕猴桃最有效的传粉距离可能在100米以内, 在
相距100米外的个体间传粉效率可能下降。不同地
域间中华猕猴桃/美味猕猴桃同域分布复合居群的
16 生 物 多 样 性 Biodiversity Science 第 15卷
种内多样性水平的差异, 可能与两近缘种样本间混
杂度和间隔距离存在一定关联, 如种间样本交错分
布的湖北五峰(HW), 两近缘种种内cpSSR单倍型多
样性最高(表3), 与核SSR多样性的研究结果相一致
(刘亚令等, 2007)。
当然, 由于中华猕猴桃和美味猕猴桃极近缘,
营养生长性状方面区别不显著, 加上杂交后代可能
出现性状马赛克现象, 在未见果实的情况下采样,
不排除存在个别样本的误判而对各自多态性产生
影响的可能性。总而言之, 物种的重叠分布引起的
杂交程度的不同是影响其多样性差别的一个因素。
3.3 猕猴桃属物种种内自然居群遗传分化
本研究对具有多个居群的5种猕猴桃属植物各
自自然居群遗传结构的分析表明, 猕猴桃属植物存
在明显的居群遗传分化(GST为0.319–0.780或FST为
0.401–0.695)(表4), 多数物种遗传分化系数与Petit
等(2005)所统计的被子植物母系遗传的质DNA遗传
分化的平均值(mean GST = 0.637)或中值(median GST
= 0.67)相近, 但明显高于同为叶绿体父系遗传的松
科植物遗传分化系数平均值(mean GST = 0.165)或中
值(median GST = 0.099)。猕猴桃属在被子植物中居
群遗传分化程度并不算太高的主要原因可能在于
其遗传方式的差异及其种子和花粉散布距离的差
异。Petit等(2005)对各种遗传方式所主导的居群遗
传分化系数的研究表明：母系遗传方式所主导的植
物居群遗传分化系数(GST)显著高于父系遗传或双
亲遗传方式所主导的植物居群。猕猴桃属植物叶绿
体的父系遗传方式, 可以使其依靠花粉和种子两者
的散布实现居群间的基因交流, 而且相对于种子
(风力散布或动物附着散布种子除外), 花粉的迁移
能力更强, 花粉主导的基因流更加减小了居群间的
遗传分化。相对于叶绿体母系遗传仅能依靠种子传
播的其他被子植物而言, 猕猴桃属植物居群遗传分
化不高是很正常的。不过猕猴桃种子主要靠果实重
力散布或少量的动物取食散布, 相对于种子依靠风
力和动物附着传播的被子植物, 猕猴桃属植物的居
群分化还是较强烈的 , 如 Salix reinii(GST =
0.244)(Lian et al., 2003)。
同理, 猕猴桃属植物与松科植物间的居群遗传
分化程度的差异也可能是由于两者传粉或种子散
布方式上的差异所引起的: 松科植物为风媒传粉和
风力散播种子, 而且位于高大乔木层, 传播的距离
较远; 而猕猴桃为风媒和虫媒混合传粉, 加之作为
藤本植物的猕猴桃多处于林中灌木层, 其花粉介导
的基因流可能低于松科植物。再者, 猕猴桃属种子
依靠果实重力散播或少量动物取食传播, 远距离迁
移的几率较小, 其种子主导的基因流也要低于松科
植物。因此, 有限的基因流(Nm为0.219–0.747 < 1)
不足以抵挡遗传漂变所带来的居群遗传分化(表4),
使其居群分化程度明显高于松科植物。
在猕猴桃属内, 各物种间的居群遗传分化程度
也存在一定的差别, 其中美味猕猴桃的遗传分化系
数(GST)高达0.780, 居群间基因流(Nm)仅0.219; 而
绵毛猕猴桃的居群遗传分化系数不到美味猕猴桃
的一半(GST = 0.319)。但本研究中基于GST和FST估测
的物种分化程度存在差异, 甚至影响到个别物种分
化强度高低的顺序(表4)。这是由于Nei’s遗传分化系
数(GST) 是基于亚居群预期多样度与总居群预期遗
传多样度比值计算的, 一般通过多位点平均遗传多
样度来估测, 而在单倍型数据中, 每个单倍型被作
为单一位点的不同等位基因来对待, 而单一位点的
估测会带来大的随机误差(Takahata & Nei, 1984)。
因此基于AMOVA分析的FST在本研究中可能会更
为准确地揭示居群遗传分化度, 进一步的分析将采
信FST值。
虽然美味猕猴桃遗传分化程度最高, 但基于
FST来看, 美味猕猴桃与其近缘种中华猕猴桃的居
群遗传分化程度的差别并不太大, 两者的分化规律
基本一致。两者居群遗传分化相对较高可能有着以
下几方面的因素: 首先, 从取样地理区域看, 中华/
美味猕猴桃复合体的取样跨越广西、湖南、湖北、
河南和陕西5省区, 而毛花猕猴桃、阔叶猕猴桃和绵
毛猕猴桃三者居群取样的地理区域主要在湖南西
南和广西东北区域, 取样范围的大小可能是影响其
居群遗传分化的原因之一。其次, 相比而言, 中华
猕猴桃与美味猕猴桃的亲缘关系较其他物种要近
得多, 其种间杂交相对容易。在居群聚类分析中湖
北五峰(HW)和广西资源(GZ)两地域同域分布的两
近缘种优先相聚(图3), 说明两者间可能存在杂交渐
渗, 这可能导致各自居群样本中含部分表型与亲本
相似的杂种或回交后代, 从而增加其种内居群遗传
分化。当然也不排除个别样本的误判(两者营养生长
性状差异较小)所带来的影响。本研究所揭示的猕猴
桃属植物居群叶绿体遗传分化系数远远大于由核
第 1期 张田等: 猕猴桃属植物的 cpSSR遗传多样性及其同域分布物种的杂交渐渗与同塑 17
标记所揭示的野生猕猴桃居群分化(栗琪等, 2004;
刘亚令等, 2007), 说明质基因在较低的迁移率下,
更易于受到随机遗传漂变的影响, 更能有效地反映
出居群的分化(Birky et al., 1989)。4个物种基于FST
的Nm均小于1, 表明地理居群间基因交流有限, 不
足以抵挡遗传漂变或其他因素带来的居群遗传分
化(Wright, 1969)。
系统地理结构主要是指物种的地理分布格局
与地质历史, 如冰河、基因替代等之间具有相关性,
揭示物种经过地质历史事件后或者自身迁移所形
成的物种地理迁移、散布趋势与规律(Pons & Petit,
1996)。为了验证猕猴桃属植物中是否存在系统地理
结构 , 本研究比较了遗传分化系数GST(unordered
alleles)和NST (ordered alleles)两个参数的差异。GST
只考虑等位基因的频率, NST则考虑到单倍型的相
似度, 可以反映出叶绿体DNA的进化历史。如果NST
显著高于GST, 则进化关系近的单倍型出现在一个
居群或距离较近的居群中, 那么物种便存在系统地
理结构(Pons & Petit, 1996)。在本研究中, 中华猕猴
桃、美味猕猴桃、阔叶猕猴桃和毛花猕猴桃地理居
群间的NST与GST间没有显著的差异 (表4), 而且
Mantel检验也表明各自种内居群间的遗传距离与地
理距离间不存在显著性相关, 揭示这4种猕猴桃不
存在明显的系统地理结构, 说明了猕猴桃属植物
cpDNA 单倍型的地理分布与其系统发育关系不存
在相关性, 因而不能从猕猴桃属现有的地理分布格
局来推论种群经过的历史事件。这可能与猕猴桃属
植物受冰期瓶颈效应较小有关, 猕猴桃的现有分布
格局可能没有经历冰期瓶颈后的再次扩散事件。
3.4 种间亲缘关系、同域分布物种间的杂交渐渗与
同塑(homoplasy)
猕猴桃属系统发育研究揭示猕猴桃属物种间
存在复杂的网状进化格局, 物种的杂种起源和基因
渐渗使得猕猴桃属分类群间的亲缘关系更为复杂
(Cipriani et al., 1998; Li et al., 2002; Huang et al.,
2002; Chat et al., 2004; 李作洲, 2006)。基于本研究
物种间共享cpSSR单倍型的比例、居群UPGMA聚类
(图3)及其最小进化网图(图2)显示, 在研究所涉及
的7个猕猴桃物种中, 绵毛猕猴桃和京梨猕猴桃相
对独立, 与其余5种猕猴桃间的关系相对较远; 而
中华猕猴桃与美味猕猴桃、阔叶猕猴桃与金花猕猴
桃分别存在较多的共享cpSSR单倍型, 显示父系遗
传方面近缘, 中华猕猴桃与美味猕猴桃极近缘的亲
缘关系已被相关研究所公认, 但阔叶猕猴桃与金花
猕猴桃的父系近缘则与先前的研究结果并不一致
(Cipriani et al., 1998; Li et al., 2002; Huang et al.,
2002; Chat et al., 2004; 李作洲, 2006)。不过, 本研
究所揭示的毛花猕猴桃与阔叶猕猴桃间的父系遗
传有一定的近缘关系与前期叶绿体matK和trnL-F序
列分析的结果相一致(Li et al., 2002; Chat et al.,
2004; 李作洲, 2006)。总体而言, 本研究显示中华/
美味猕猴桃复合体、阔叶猕猴桃、金花猕猴桃和毛
花猕猴桃的cpSSR单倍型间存在复杂的网状关联
(图2), 与前期研究结果相比既有一致之处, 也有矛
盾, 而这种复杂关系可能由共祖多态性、杂交渐渗
以及同塑等三方面的因素造成(Palmé et al., 2004)。
尽管大多数学者对中华猕猴桃和美味猕猴桃
间的极近缘关系没有异议, 但对美味猕猴桃的分类
地位还是存在不同的意见(梁畴芬和Ferguson, 1984;
Huang et al., 2002; Li et al., 2002; Chat et al., 2004)。
本文对自然居群的cpSSR研究结果进一步揭示了两
者父系祖先起源相同或极近缘(图2), 中华猕猴桃所
拥有的cpSSR单倍型的丰富度远远高于美味猕猴
桃, 而美味猕猴桃没有特异单倍型, 其5个单倍型
均与中华猕猴桃所共有。单倍型间为复杂的网状进
化格局, 暗示美味猕猴桃更像中华猕猴桃的种下单
元。但共有单倍型在两者居群中的频率存在明显差
异, 居群聚类分析揭示, 除了湖北五峰(HW)和广西
资源(GZ)外, 多数居群按各自物种聚类(图3), 暗示
两者间也存在一定的隔离分化, 与前期核SSR标记
所揭示的规律相一致(刘亚令等, 2007)。可见基于中
华/美味猕猴桃复合体居群AMOVA分析也揭示出
cpSSR单倍型变异主要存在于种内居群间(51.49%)
和居群内(29.15 %)(表5)。两者共享cpSSR单倍型多
态性的现象,可能主要是受共祖多态性的影响。但是
同域分布复合居群种间的平均基因流大于种内居
群间的基因流(表4, 表6), 暗示中华猕猴桃与美味
猕猴桃间也可能存在种间杂交所带来的质基因组
遗传渐渗。当然该现象也可能由同塑(平行进化或趋
同进化)或共祖的原因所导致(Palmé et al., 2004)。但
在本研究中两近缘种间较高比例的共享单倍型现
象不可能仅从同塑效应方面得到合理的解释, 尽管
植物cpSSR被推测具有相对较高的突变率和存在同
塑的风险(Navascués & Emerson, 2005), 但总体而
18 生 物 多 样 性 Biodiversity Science 第 15卷
言叶绿体的突变速率很小, 由同塑而导致种间共有
多位点单倍型现象的几率应该很低。尽管不排除个
别共有单倍型来源于同塑, 但同塑不可能产生高比
例的共享单倍型。
如前所述, 共祖效应可以解释共享单倍型和种
间基因流问题, 但若仅仅是共祖效应, 那么中华猕
猴桃和美味猕猴桃在不同同域自然复合居群中所
共有单倍型及其频率应不受地理位置的影响, 而且
在长期的趋异进化中, 应形成各自的特有单倍型。
然而, 本研究的结果却表明, 单个物种在不同居群
拥有不同的单倍型, 同域自然复合居群的两物种却
有比例很高的共享单倍型, 特别是在同域复合居群
中两近缘种样本混合分布不形成亚居群结构的湖
北五峰 (HW)和广西资源 (GZ)共享主要单倍型 ,
UPGMA聚类显示两地同域分布的种间居群优先聚
类(图3), 而在具亚居群结构的其他同域分布区域两
近缘种各自主要单倍型(高样本频率的)不同, 居群
UPGMA聚类时按物种聚类。这表明两物种尽管存
在较大程度的共祖效应, 但种间杂交渐渗也可能对
两物种的遗传相似性产生了重要影响, 其杂交渐渗
程度与复合居群近缘种样本分布格局结构有关。多
数学者推断中华猕猴桃和美味猕猴桃间存在广泛
的杂交和基因渐渗(Huang et al., 2002; Li et al.,
2002; Chat et al., 2004), 绿果猕猴桃(A. deliciosa
var. chlorocarpa)被认为是美味猕猴桃和中华猕猴
桃的自然杂交后代(李瑞高等, 1996), 而且人工条件
下的正反杂交均可获得成功(周如潺等, 1993), 可见
两者间的繁殖壁垒并不十分强烈, 自然状态下, 两
者重逢发生杂交导致质基因组渐渗可能性还是存
在的。基于cpSSR标记的检测表明美味猕猴桃没有
特异单倍型, 推测叶绿体渐渗基因流有可能偏向中
华猕猴桃, 形成美味猕猴桃到中华猕猴桃的非对称
渐渗现象(Cruzan, 2005)。当然, 由于猕猴桃的雌雄
异株和叶绿体的父系遗传特性, 也不排除所观察到
的非对称渐渗可能是由于各自雄株单倍型比例的
不同或分布格局的差异所导致的。
除了中华/美味猕猴桃复合体外, 阔叶猕猴桃
和毛花猕猴桃是本研究中同域分布地域较多的物
种对, 相比于中华/美味猕猴桃复合体, 两物种间存
在明显的遗传分化(FST = 0.572)(表5), 特别是在单
个同域分布区域内种间分化十分强烈 (FST为
0.718–0.823)(表6), 聚类分析虽然表明两者可能近
缘, 但聚类的遗传距离水平较远(图3), 这均表明阔
叶猕猴桃和毛花猕猴共祖效应或杂交渐渗效应较
低。这可能主要是因为两者间亲缘关系相对较远的
缘故。尽管阔叶猕猴桃和毛花猕猴桃在叶绿体遗传
上存在近缘关系(Li et al., 2002; Chat et al., 2004; 李
作洲, 2006), 但是两者的形态特征差异明显(梁畴
芬, 1984), 核DNA遗传标记揭示两者不是很近缘
(Huang et al., 2002; Li et al., 2002; 李作洲, 2006),
而线粒体遗传亲缘关系较远(Li et al., 2003; Chat et
al., 2004; 李作洲, 2006)。很明显, 阔叶猕猴桃和毛
花猕猴桃可能早期有着父系共祖, 但在异质的线粒
体基因组和部分异质的核基因组的协同作用下, 导
致两者的隔离分化、cpDNA逐渐趋异、共祖效应削
弱、杂交亲和性降低。尽管两者有广泛的同域分布,
但要使两者间再次发生杂交而带来第二次质基因
渐渗的可能性很小, 因此在广泛的重叠同域分布区
很少发现两者共享cpSSR单倍型。本研究仅在两个
同域分布区域各自发现一个共享单倍型, 其中在广
西资源(GZ)同域分布区域, 两物种各自仅有一个样
本拥有该区域唯一的共享单倍型(20), 而且与各自
主单倍型均只有1个碱基的变异(图2), 因而可能是
同塑结果; 在广西龙胜(GL)同域分布区所发现的共
享单倍型(16)为阔叶猕猴桃的主要单倍型, 但其在
毛花猕猴桃中仅一个样本, 而且该单倍型与同域分
布毛花猕猴桃的唯一主单倍型(22)有2步突变之差
(图2), 这很可能是一个稀少的杂交渐渗事件, 当然
也不排除同塑事件的可能性。
对于其他同域分布的两两物种间, 可能是因为
亲缘关系较远的缘故, 种间分化强烈(表6), 同域分
布种间很少有共享单倍型, 表明杂交渐渗几率极
小。但是也会偶尔发现个别的杂交渐渗或同塑事件,
如广西龙胜(GL)有1个阔叶猕猴桃样本与同域分布
的中华猕猴桃的绝大多数样本共享单倍型(8), 而该
单倍型与阔叶猕猴桃的主单倍型的进化关系较远
(图2), 这可能是中华猕猴桃向阔叶猕猴桃的稀有杂
交渐渗事件; 而湖南绥宁(HS)同域分布的中华猕猴
桃和毛花猕猴桃各有1个样本共享单倍型(13), 而且
该单倍型与同域分布的中华猕猴桃的主单倍型(9)
和毛花猕猴桃主单倍型(29)间均只有一步突变的差
异, 因此这也可能是一个同塑事件; 湖南绥宁(HS)
金花猕猴桃有1个样本与同域分布的绝大多数毛花
猕猴桃样本共享单倍型(29), 该单倍型与金花猕猴
第 1期 张田等: 猕猴桃属植物的 cpSSR遗传多样性及其同域分布物种的杂交渐渗与同塑 19
桃的次主单倍型(16)间仅一步突变之差, 这也可能
是一个同塑事件。另外广西资源(GZ)有1个毛花猕
猴桃样本共享非同域中华/美味猕猴桃复合体居群
主体单倍型(1), 而在同域分布的中华/美味猕猴桃
样本中却不共享, 而且该单倍型与毛花猕猴桃主单
倍型间存在较远的进化关系(图2), 这一现象用同塑
或杂交渐渗均难以较好地解释。是否来自当地栽培
美味猕猴桃的杂交渐渗事件？或者该区域外围自
然分布着含该单倍型的中华/美味猕猴桃复合体植
株所导致的远距离杂交渐渗事件？均有待于进一
步研究探讨。
本研究中, 金花猕猴桃较为特殊, 除了稀有单
倍型(37)外, 几乎没有物种特异单倍型, 其主要单
倍型(18, 16)与阔叶猕猴桃所共有, 但两者为非同域
重叠分布, 以往研究均不支持两者近缘(Cipriani et
al., 1998; Huang et al., 2002; Li et al., 2002; Chat et
al., 2004; 李作洲, 2006), 这显然是同塑的结果; 同
样, 金花猕猴桃与中华/美味猕猴桃所共有的稀有
单倍型(3)也应是同塑的结果, 而单倍型3与金花猕
猴桃的主单倍型(18和16)的进化关系较远, 这表明
金花猕猴桃可能存在种内祖先多态性。
总而言之, 本研究利用cpSSR标记揭示了猕猴
桃属植物具有丰富的遗传多样性和明显的自然居
群遗传分化, 同时发现同域分布亲缘关系较近的物
种间存在明显的共祖多态性、杂交渐渗或同塑事件,
但同域分布近缘种间样本的交错程度或是否具有
亚居群结构是影响近缘种间杂交渐渗的重要因素
之一。这暗示我们在制定猕猴桃属植物保育策略时,
应采取多地域多居群的取样策略。在构建迁地保护
或种质资源圃时, 近缘种间的材料不宜定植在一起
或者应采取适当的隔离措施。本研究还揭示亲缘关
系较远的物种间杂交渐渗几率极低, 暗示我们在构
建迁地保护居群或种质资源圃时, 为了管理的方
便, 可以将亲缘关系较远的分类群定植在同一区域
构建专属专类园。本研究所揭示猕猴桃属cpSSR变
异存在明显的同塑现象, 暗示cpSSR标记不太适合
用于猕猴桃属植物种上水平的系统学研究, 但可以
作为种下水平居群遗传学研究的良好遗传标记。
致谢: 本实验室康明博士对实验给予相关指导, 汤
飞燕博士、王静博士、刘义飞博士在论文的写作过
程中提供帮助, 张忠慧老师协助野外采样工作, 谨
此致谢。
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(责任编委: 葛学军 责任编辑: 时意专)