白明明,孫小芹,郭建林,李密密,杭悅宇
〔江蘇省·中國(guó)科學(xué)院植物研究所(南京中山植物園)江蘇省植物遷地保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210014〕
基于psbA-trnH分析的何首烏野生居群遺傳多樣性
白明明,孫小芹,郭建林,李密密,杭悅宇①
〔江蘇省·中國(guó)科學(xué)院植物研究所(南京中山植物園)江蘇省植物遷地保護(hù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇 南京 210014〕
對(duì)產(chǎn)自不同省區(qū)的何首烏〔Fallopia multiflora(Thunb.)Harald.〕17個(gè)野生居群85個(gè)單株的psbA-trnH序列進(jìn)行了擴(kuò)增和分析,在此基礎(chǔ)上分析了居群間的遺傳多樣性,并采用NJ法對(duì)85個(gè)單株進(jìn)行了聚類分析。結(jié)果表明:供試85個(gè)單株的psbA-trnH序列長(zhǎng)度為384 bp;其中,變異位點(diǎn)為167 bp,簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)為53 bp,分別占序列總長(zhǎng)度的43.5%和13.8%。變異類型主要為堿基缺失和替換;變異位點(diǎn)主要集中在235~281 bp區(qū)域,根據(jù)位點(diǎn)變異情況可將17個(gè)居群大體分為3類。各居群間的遺傳距離為0.000~0.172,其中,貴州居群與其他16個(gè)居群間的遺傳距離為0.167~0.172,而其他16個(gè)居群間的遺傳距離為0.000~0.017。17個(gè)居群間的核苷酸多樣性指數(shù)(Pi)、遺傳分化系數(shù)(Nst)和基因流(Nm)分別為0.028 56、0.918 68和0.04;除貴州居群外其他16個(gè)居群的Pi、Nst和Nm分別為0.015 68、0.837 19和0.10;貴州居群與其周邊省區(qū)(四川、云南、廣西、湖南和湖北)居群的Pi、Nst和Nm分別為0.047 99、0.937 62和0.03。在NJ系統(tǒng)樹(shù)上,17個(gè)居群可聚為4支,且大部分居群的供試單株聚在同一分支中;僅貴州居群?jiǎn)为?dú)聚為一支,與序列分析的劃分結(jié)果基本一致。由研究結(jié)果可見(jiàn):野生何首烏居群總遺傳變異的91.868%來(lái)自居群間,8.132%來(lái)自居群內(nèi),居群間的基因交流較少;除貴州居群外其余16個(gè)居群的整體遺傳多樣性水平偏低,說(shuō)明何首烏居群整體多樣性水平在很大程度上受貴州居群的影響。
何首烏;居群;psbA-trnH序列;遺傳多樣性;NJ系統(tǒng)樹(shù)
何首烏〔Fallopia multiflora(Thunb.)Harald.〕為蓼科(Polygonaceae)何首烏屬(FallopiaAdans.)多年生草本植物[1],其塊根和藤莖均為傳統(tǒng)中藥材,具有解毒、消癰、截瘧、潤(rùn)腸通便的功效[2]。何首烏野生資源豐富,主要分布在安徽、福建、廣東、甘肅、廣西、貴州、湖北、河南、湖南、江蘇、江西、四川、山東、上海、陜西、云南和浙江。
目前,有關(guān)何首烏遺傳多樣性的研究非常少。王凌暉等[3]采用RAPD技術(shù)對(duì)廣西產(chǎn)10個(gè)野生何首烏居群進(jìn)行了遺傳多樣性分析,用40對(duì)隨機(jī)引物共擴(kuò)增出175個(gè)多態(tài)性片段,多態(tài)性百分率達(dá)59.3%;嚴(yán)寒靜等[4]采用PCR直接測(cè)序法測(cè)定何首烏10個(gè)種源核糖體DNA的ITS序列,共找到22個(gè)變異位點(diǎn),其中ITS1區(qū)域有4個(gè)、ITS2區(qū)域有16個(gè)、5.8S區(qū)域有2個(gè),序列間遺傳分化距離0.001 75~0.049 45。對(duì)于野生何首烏來(lái)說(shuō),上述研究涉及的樣品分布范圍并不廣、居群數(shù)也偏少,且所用片段的變異位點(diǎn)不能充分反映何首烏野生種質(zhì)資源的遺傳結(jié)構(gòu)。
psbA-trnH基因間隔區(qū)位于編碼光合系統(tǒng)Ⅱ反應(yīng)中心DⅠ蛋白的psbA基因和編碼tRNA組氨酸的trnH基因之間,被認(rèn)為是葉綠體基因組中進(jìn)化速率最快的基因間隔區(qū)之一。目前,已將psbA-trnH序列分析用于薯蕷屬(DioscoreaL.)3個(gè)種[5]、石斛屬(DendrobiumSw.)15個(gè)種[6]和連翹〔Forsythia suspensa(Thunb.)Vahl〕3個(gè)居群[7]的遺傳多樣性研究。
作者對(duì)采自17個(gè)省區(qū)的野生何首烏85個(gè)單株的psbA-trnH序列進(jìn)行了分析,比較分析野生何首烏的遺傳多樣性,探討不同居群的遺傳變異程度,以期為其優(yōu)良品種的選育和種質(zhì)資源的研究提供依據(jù)。
供試的17個(gè)野生何首烏居群的分布地及基本地理信息見(jiàn)表1。憑證標(biāo)本存放于江蘇省·中國(guó)科學(xué)院植物研究所標(biāo)本館(NAS),經(jīng)江蘇省·中國(guó)科學(xué)院植物研究所杭悅宇研究員鑒定。于2010年在每個(gè)居群選取5株樣株,采集幼嫩且無(wú)病蟲(chóng)害的干凈葉片,用變色硅膠干燥后保存、待用。
實(shí)驗(yàn)用10×PCR buffer(含Mg2+)、TaqDNA聚合酶和dNTPs均購(gòu)自上海博彩生物科技有限公司,引物由上海英駿生物技術(shù)有限公司合成,AxyPrep DNA凝膠回收試劑盒購(gòu)自杭州愛(ài)思進(jìn)生物技術(shù)有限公司。
1.2.1 基因組總DNA的提取參照文獻(xiàn)[8]采用改良CTAB法提取基因組總DNA。取10 mg葉片,在液氮中研磨后加入500 μL提取液于65℃水浴中保溫45 min,期間搖動(dòng)30次;加入500 μL體積比24∶1的氯仿-異戊醇混合液,混合均勻,12 000 r·min-1離心10 min;取上清液,加入2倍體積無(wú)水乙醇,-20℃放置1 h以上;4 000 r·min-1離心10~20 min使DNA沉淀;用700 μL體積分?jǐn)?shù)70%乙醇清洗1次,4 000 r ·min-1離心5~10 min;再用700 μL無(wú)水乙醇清洗1次,4 000 r·min-1離心5~10 min;得到DNA沉淀,晾干,最后加入100 μL水或TE溶解DNA。
1.2.2psbA-trnH序列的擴(kuò)增及產(chǎn)物檢測(cè)根據(jù)GenBank中發(fā)布的何首烏psbA-trnH序列(GenBank登錄號(hào)為EU554047.1),采用Primer Premier 5.0軟件自行設(shè)計(jì)psbA-trnH序列引物,F(xiàn)HS和FHA引物序列分別為5'-TTCCCGCTAGACCTAGCTGC-3'和5'-ACTGCCTTGATCCACTTGGC-3'。
擴(kuò)增反應(yīng)在PE-9600型PCR儀(Perkin Elmer公司生產(chǎn))上進(jìn)行。擴(kuò)增反應(yīng)體系總體積20 μL,含30 ng模板DNA、10×PCR buffer(含Mg2+)2 μL、10 mmol·L-1dNTPs 0.3 μL、5 μmol·L-1引物2 μL和5 U·μL-1TaqDNA聚合酶0.2 μL,用滅菌雙蒸水補(bǔ)足至20 μL。擴(kuò)增程序?yàn)?94℃預(yù)變性5 min; 94℃變性40 s,58℃退火40 s,70℃延伸45 s,共30個(gè)循環(huán);最后于72℃延伸5 min。
表1 供試何首烏野生居群的基本概況1)Table 1 Basic status of wild populations of Fallopia multiflora(Thunb.)Harald.tested1)
擴(kuò)增產(chǎn)物與6×甘油凝膠上樣液混合后,用質(zhì)量體積分?jǐn)?shù)0.8%瓊脂糖凝膠(含0.5 μg·mL-11×EB)進(jìn)行電泳檢測(cè),電泳時(shí)間約40 min。電泳結(jié)束后用WV-BP330型凝膠掃描分析系統(tǒng)(江蘇捷達(dá)科技發(fā)展有限公司生產(chǎn))觀察擴(kuò)增結(jié)果并拍照。
1.2.3 擴(kuò)增片段的純化和序列測(cè)定PCR擴(kuò)增產(chǎn)物用AxyPrep DNA凝膠回收試劑盒進(jìn)行純化,純化后使用引物FHS和FHA直接進(jìn)行雙向測(cè)序,測(cè)序由上海華大基因有限公司完成。
采用Sequencher軟件進(jìn)行峰圖文件的編輯和拼接,拼接好的序列用MEGA 4.1軟件進(jìn)行多重序列比對(duì)(multiple sequence alignment,MSA),對(duì)序列長(zhǎng)度、保守位點(diǎn)、變異位點(diǎn)和簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)等序列特征進(jìn)行分析[9];通過(guò)Kimura 2-parameter(K2P)模型計(jì)算遺傳距離,構(gòu)建距離矩陣[10];應(yīng)用DnaSP 5.10[11]軟件計(jì)算核苷酸多樣性指數(shù)[12]、基因流[13]和居群間遺傳分化系數(shù)[13];以萹蓄(PolygonumaviculareL.) (GenBank登錄號(hào)為FJ395458.1)為外類群,通過(guò)鄰接法(neighbor-joining method,NJ)構(gòu)建基于遺傳距離的聚類圖,構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)采用1 000次循環(huán)的自舉檢驗(yàn)法(bootstrap test)檢驗(yàn)各分支的置信度,空缺(gap)始終作為缺失(missing)處理[14]。
供試的85個(gè)野生何首烏單株psbA-trnH序列的長(zhǎng)度為243~434 bp,排序后兩端切平獲得的序列長(zhǎng)度為384 bp,當(dāng)空缺(gap)始終作缺失(missing)處理時(shí),保守位點(diǎn)有217 bp,占序列總長(zhǎng)度的56.5%;變異位點(diǎn)有167 bp,占序列總長(zhǎng)度的43.5%,變異類型主要為堿基缺失和替換。其中,簡(jiǎn)約信息位點(diǎn)有53 bp,占序列總長(zhǎng)度的13.8%。
何首烏不同居群psbA-trnH序列變異位點(diǎn)的比較結(jié)果見(jiàn)表2。由表2可見(jiàn):何首烏不同居群間和單株間psbA-trnH序列均存在堿基變異位點(diǎn),主要集中在235~281 bp區(qū)域。福建、廣東、湖北、湖南、江西、四川和浙江居群的所有單株,山東居群的4號(hào)單株,上海居群的2號(hào)和4號(hào)單株,廣西居群的1~4號(hào)單株以及云南居群的2~5號(hào)單株的psbA-trnH序列在235~281 bp位點(diǎn)的堿基序列依次為TATGGCCTCT TTGGTGT(或G)TTTG(或T或A)GTTGGGTGGACT TTTTTTTGATTCAT;貴州居群5個(gè)單株的psbA-trnH序列在235~281 bp位點(diǎn)的堿基序列依次為TCTCCCTCTTT--TGTTTT----GGG-GGAAATTTCTTT--TTCTT(“-”表示堿基缺失)。比較而言,貴州居群psbA-trnH序列235~281 bp區(qū)域間有16個(gè)變異位點(diǎn),與其他11個(gè)居群的差異較大。在251 bp位置,其他11個(gè)居群的堿基分別為T和G,其中,福建、湖北、江西、四川和浙江居群的所有單株,山東居群的4號(hào)單株,上海居群的2號(hào)和4號(hào)單株及云南居群的2~5號(hào)單株的堿基為T;廣東和湖南居群的所有單株以及廣西居群的1~4號(hào)單株的堿基為G。在255 bp位置,福建、湖北、江西和浙江居群的所有單株,山東居群的4號(hào)單株以及上海居群的2號(hào)和4號(hào)單株的堿基為G;廣東和湖南居群的所有單株以及廣西居群的1~4號(hào)單株的堿基為T;四川居群的5個(gè)單株和云南居群的2~5號(hào)單株的堿基為A。
安徽、甘肅、河南、江蘇和陜西居群所有單株的psbA-trnH序列在235~281 bp位點(diǎn)的堿基均缺失;山東居群的1~3號(hào)和5號(hào)單株,上海居群的1號(hào)、3號(hào)和5號(hào)單株,廣西居群的5號(hào)單株及云南居群的1號(hào)單株在這段序列位點(diǎn)也存在堿基缺失。
根據(jù)psbA-trnH序列235~281 bp區(qū)域的堿基差異,17個(gè)野生何首烏居群可被劃分為3大組:第1組包括福建、廣東、湖北、湖南、江西、四川、浙江、廣西和云南居群;第2組僅貴州居群,其特征為235~281 bp序列與第1組相比有16個(gè)變異位點(diǎn);第3組包括安徽、甘肅、河南、江蘇、陜西、山東和上海居群,其特征為235~281 bp區(qū)域堿基缺失。另外,第1組又可分為3小組:第1小組包括廣東、湖南和廣西居群,其251 bp位點(diǎn)的堿基為G、255 bp位點(diǎn)的堿基為T;第2小組包括福建、湖北、江西和浙江居群,其251和255 bp 2個(gè)位點(diǎn)的堿基恰好與第1小組完全相反;第3小組包括四川和云南居群,其251和255 bp的堿基分別為T和A。
表2 何首烏17個(gè)野生居群psbA-trnH序列變異位點(diǎn)的比較Table 2 Comparison of variable sites in psbA-trnH sequence of seventeen wild populations of Fallopia multiflora(Thunb.)Harald.
續(xù)表2Table 2 (Continued)
續(xù)表2>Table 2 (Continued)
采用MEGA 4.1軟件中的Kimura 2-parameter模型計(jì)算何首烏不同居群間psbA-trnH序列的遺傳距離并構(gòu)建序列距離矩陣,結(jié)果見(jiàn)表3。何首烏各居群間的遺傳距離為0.000~0.172;其中,貴州居群與其他居群間的遺傳距離均較大,為0.167~0.172;其他居群間的遺傳距離均較小,為0.000~0.017。
何首烏17個(gè)野生居群的核苷酸多樣性指數(shù)為0.028 56±0.005 43,居群間的遺傳分化系數(shù)達(dá)到0.918 68,基因流為0.04。說(shuō)明17個(gè)何首烏野生居群總遺傳變異的91.868%來(lái)自居群間,8.132%來(lái)自居群內(nèi),居群間的基因交流較少。
由于貴州居群的psbA-trnH序列與其他居群有較大差異,因此,對(duì)其他16個(gè)居群以及貴州居群與其周邊省區(qū)居群的遺傳多樣性進(jìn)行了分析,結(jié)果顯示:其他16個(gè)居群的核苷酸多樣性指數(shù)為0.015 68± 0.000 77,居群間遺傳分化系數(shù)為0.837 19,基因流為0.10;貴州居群與其周邊省區(qū)(四川、云南、廣西、湖南和湖北)居群的核苷酸多樣性指數(shù)為0.047 99± 0.010 88,居群間遺傳分化系數(shù)為0.937 62,基因流為0.03。說(shuō)明其他16個(gè)何首烏野生居群的整體遺傳多樣性水平偏低;貴州居群與其周邊省區(qū)居群的遺傳分化系數(shù)大于其他16個(gè)居群,基因交流則小于其他16個(gè)居群,說(shuō)明何首烏野生居群的遺傳多樣性整體水平在很大程度上受貴州居群的影響。
表3 何首烏17個(gè)野生居群間的遺傳距離1)Table 3 Genetic distance among seventeen wild populations of Fallopia multiflora(Thunb.)Harald.1)
以萹蓄為外類群,依據(jù)遺傳距離、采用鄰接法(NJ)對(duì)何首烏17個(gè)野生居群進(jìn)行聚類分析并構(gòu)建遺傳關(guān)系樹(shù),結(jié)果見(jiàn)圖1。由圖1可看出:17個(gè)何首烏野生居群的85個(gè)單株可聚成4支。浙江、江西、湖北、福建和四川居群的所有單株,山東居群的4號(hào)單株,上海居群的2號(hào)和4號(hào)單株及云南居群的2~5號(hào)單株聚在一起成為第1支,自展支持率達(dá)57%,其中,四川居群的5個(gè)單株和云南居群的2~5號(hào)單株又獨(dú)立成支,與其他居群分離,但自展支持率僅為54%。廣東和湖南居群的所有單株及廣西居群的1~4號(hào)單株聚在一起成為第2支,自展支持率達(dá)86%。第3支包括安徽、甘肅、河南、江蘇和陜西居群的所有單株,云南居群的1號(hào)單株,廣西居群的5號(hào)單株,上海居群的1號(hào)、3號(hào)和5號(hào)單株及山東居群的1~3號(hào)和5號(hào)單株,自展支持率達(dá)99%,其中安徽居群相對(duì)獨(dú)立。第4支是與其他居群遺傳關(guān)系較遠(yuǎn)的貴州居群的5個(gè)單株,自展支持率為99%,與其他居群明顯分離,但與外類群關(guān)系相對(duì)較近。
通過(guò)比較可見(jiàn):何首烏野生居群的聚類結(jié)果與psbA-trnH序列分析的劃分結(jié)果基本一致。
遺傳多樣性是生物在長(zhǎng)期進(jìn)化和發(fā)展過(guò)程中形成的自然屬性,其不僅體現(xiàn)在種群間和種群內(nèi),也體現(xiàn)在不同個(gè)體間,是種群和個(gè)體遺傳變異的總和[15]。特定物種的遺傳多樣性是該物種長(zhǎng)期生存、進(jìn)化和適應(yīng)的結(jié)果[16]。一般來(lái)說(shuō),自交物種的核苷酸多樣性指數(shù)平均值為0.51,異交物種則小于0.1[17],而何首烏野生居群的核苷酸多樣性指數(shù)僅0.028 56。Buso等[18]認(rèn)為遺傳分化系數(shù)大于0.25則表示居群間的分化程度很大,而本研究中何首烏居群間的遺傳分化系數(shù)達(dá)到0.918 68。Slatkin[19-20]將基因流分為高(大于或等于1.000)、中(0.250~0.990)、低(0.000~0.249)3個(gè)等級(jí),本研究中何首烏居群間的基因流為0.04,屬于低等級(jí)。因而,總體上看何首烏野生居群整體遺傳多樣性水平偏低,居群間遺傳分化很大,但居群間的基因流遠(yuǎn)小于標(biāo)準(zhǔn),說(shuō)明遺傳漂變是影響何首烏居群遺傳結(jié)構(gòu)的主導(dǎo)因素[21]。而何首烏居群間的基因流不足以完全抵制由遺傳漂變而引起的居群分化,這也是何首烏居群遺傳多樣性水平偏低和居群間遺傳分化系數(shù)較大的原因。
圖1 基于psbA-trnH序列分析的何首烏17個(gè)野生居群的NJ系統(tǒng)樹(shù)Fig.1 NJ phylogenetic tree of seventeen wild populations of Fallopia multiflora(Thunb.)Harald.based on psbA-trnH sequence analysis
研究結(jié)果表明:除貴州居群外,供試的其他16個(gè)居群間的基因流為0.10,遺傳分化系數(shù)為0.837 19;而貴州居群與其周邊省區(qū)(四川、云南、廣西、湖南和湖北)居群間的基因流僅為0.03,遺傳分化系數(shù)卻達(dá)到0.937 62,明顯大于其他16個(gè)居群間。推測(cè)造成這一現(xiàn)象的原因可能是由于云貴高原具有較特殊的喀斯特地貌,由此形成的地理隔離阻礙了基因交流,導(dǎo)致分化較大。因此,何首烏居群的整體多樣性水平在很大程度上受貴州居群的影響。從形態(tài)上看,17個(gè)居群的何首烏外部形態(tài)特征基本一致,但貴州居群植株主、側(cè)葉脈的白斑程度最大,葉竇凹陷程度最小,花序長(zhǎng)度最短,葉長(zhǎng)寬比和宿存花被長(zhǎng)度相對(duì)較小,開(kāi)花期相對(duì)較晚(另文發(fā)表)。貴州居群在形態(tài)上的差異得到了psbA-trnH序列分析及聚類分析(自展支持率99%,與供試的其他16個(gè)居群明顯分離)結(jié)果的支持,證明貴州居群確實(shí)與其他居群存在較大差異,表現(xiàn)出特殊的形態(tài)和遺傳特性。推測(cè)貴州居群可能是何首烏的1個(gè)新變種,但還需多學(xué)科研究驗(yàn)證。
聚類分析結(jié)果表明:17個(gè)何首烏野生居群中有13個(gè)居群各自的5個(gè)單株聚在一起,僅山東、云南和廣西居群各有1個(gè)單株與同居群大部分單株較遠(yuǎn)而被聚到其他分支中,而上海居群的2號(hào)和4號(hào)單株聚在第1支中,1號(hào)、3號(hào)和5號(hào)單株則聚在第3支中。說(shuō)明各居群不同單株基于psbA-trnH序列的遺傳背景基本一致,僅有少量變異,這一現(xiàn)象可能與這些居群?jiǎn)沃觊g分布的地理環(huán)境生態(tài)因子不同有關(guān)。在進(jìn)化發(fā)展過(guò)程中同種不同個(gè)體所承受的生境選擇存在一定差異,使個(gè)體在各自的自然環(huán)境下發(fā)生了變異。有研究者在黃獨(dú)(Dioscorea bulbiferaL.)遺傳多樣性研究中也觀察到這一現(xiàn)象[22],因而,同一居群不同個(gè)體間存在變異的情況并不少見(jiàn)。
[1]WU Z Y,RAVEN P H.Flora of China:Vol.5[M].Beijing: Science Press,2003:277-350.
[2]國(guó)家藥典委員會(huì).中華人民共和國(guó)藥典:2010年版(一部)[M].北京:中國(guó)醫(yī)藥科技出版社,2010:164-165.
[3]王凌暉,曹福亮,汪貴斌,等.何首烏野生種質(zhì)資源的RAPD指紋圖譜構(gòu)建[J].南京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2005,29 (4):37-40.
[4]嚴(yán)寒靜,房志堅(jiān),余世孝.不同種源何首烏的ITS序列分析及其親緣關(guān)系研究[J].西北植物學(xué)報(bào),2008,28(5):922-927.
[5]孫華欽,羅科,鄒文俊,等.穿龍薯蕷、黃山藥和盾葉薯蕷psbA-trnH片段序列分析[J].應(yīng)用與環(huán)境生物學(xué)報(bào),2006,12 (6):792-797.
[6]邵世光,韓麗,馬艷紅,等.楓斗類石斛cpDNApsbA-trnH的序列分析與鑒別[J].藥學(xué)學(xué)報(bào),2009,44(10):1173-1178.
[7]李永,楊攀,李永華.伏牛山區(qū)連翹遺傳多樣性研究[J].西北植物學(xué)報(bào),2011,31(4):665-670.
[8]DOYLE J J,DOYLE J L.A rapid DNA isolation procedure for small quantities of fresh leaf tissue[J].Phytochemical Bulletin,1987,19 (1):11-15.
[9]KUMAR S,TAMURA K,JAKOBSEN I B,et al.MEGA2: molecularevolutionarygeneticsanalysissoftware[J].Bioinformatics,2001,17(12):1244-1245.
[10]KIMURA M.A simple method for estimating evolutionary rates of basesubstitutionsthroughcomparativestudiesofnucleotide sequences[J].Journal of Molecular Evolution,1980,16(2): 111-120.
[12]NEI M.Molecular Evolutionary Genetics[M].New York: Columbia University Press,1987.
[13]LYNCH M,CREASE T J.The analysis of population survey data on DNA sequence variation[J].Molecular Biology and Evolution,1990,7(4):377-394.
[14]FELSENSTEIN J.Confidence limits on phylogenies:an approach using the bootstrap[J].Evolution,1985,39(4):783-791.
[15]中國(guó)科學(xué)院生物多樣性委員會(huì).生物多樣性研究的原理與方法[M].北京:中國(guó)科學(xué)技術(shù)出版社,1994.
[16]文亞峰,韓文軍,吳順.植物遺傳多樣性及其影響因素[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào),2010,30(12):80-87.
[17]HAMRICK J L,GODT M J W.Allozyme diversity in plant species[M]∥BROWN A H D,CLEGG M T,KAHLER A L,et al.Plant Population Genetics,Breeding and Genetic Resources.Sunderland: Sinauer Associates,Inc.,1989:43-63.
[18]BUSO G S C,RANGEL P H,F(xiàn)ERREIRA M E.Analysis of genetic variability in South American wild rice populations(Oryza glumaepatula)with isozymes and RAPD markers[J].Molecular Ecology,1998,7(1):107-117.
[19]SLATKIN M.Estimating levels of gene flow in natural populations[J].Genetics,1981,99(2):323-335.
[20]SLATKIN M.Rare alleles as indicators of gene flow[J].Evolution,1985,39(1):53-65.
[21]WALKER C W,VILC,LANDA A,et al.Genetic variation and population structureinScandinavianwolverine(Gulogulo) populations[J].Molecular Ecology,2001,10(1):53-63.
[22]鄭玉紅,夏冰,杭悅宇,等.黃獨(dú)遺傳多樣性研究[J].西北植物學(xué)報(bào),2006,26(10):2011-2017.
(責(zé)任編輯:佟金鳳)
Genetic diversity of wild populations of Fallopia multiflora based on psbA-trnH analysis
BAI Ming-ming,SUN Xiao-qin,GUO Jian-lin,LI Mi-mi,HANG Yue-yu①(Jiangsu Province Key Laboratory for PlantEx-situConservation,Institute of Botany,Jiangsu Province and the Chinese Academy of Sciences,Nanjing 210014,China),J.Plant Resour.&Environ.2012,21(2):36-44
Sequence ofpsbA-trnH of 85 individuals in 17 wild populations ofFallopia multiflora(Thunb.) Harald.from different provinces and regions in China was amplified and analyzed,and on the basis,genetic diversity among populations was analyzed and cluster analysis of 85 individuals was also carried out by NJ method.The results show that the length ofpsbA-trnH sequence of 85 individuals is 384 bp,in which,there are 167 bp variable sites and 53 bp parsimony informative sites,accounting for 43.5%and 13.8%of the total length of sequence,respectively.Variable types are mainly base deletion and substitution.Variable sites mainly concentrate in the region of 235-281 bp.17 populations are almostly divided into three types according to site variation status.The genetic distances among 17 populations are 0.000-0.172,in which,genetic distances between Guizhou population and other 16 populations are 0.167-0.172,and those among other 16 populations are 0.000-0.017.Nucleotide diversity index (Pi),coefficient of gene differentiation(Nst)and gene flow(Nm)among 17 populations are 0.028 56,0.918 68 and 0.04,respectively.Pi,Nst andNm among other 16 populations except Guizhou population are 0.015 68,0.837 19 and 0.10,respectively.AndPi,Nst andNm between Guizhou population and its neighboring populations(Sichuan,Yunnan,Guangxi,Hu’nan and Hubei)are 0.047 99,0.937 62 and 0.03,respectively.On NJ phylogenetic tree,17 populations are clustered into four branches and individuals tested in most populations are clustered in a same branch and only Guizhoupopulation is clustered alone in a branch,which is basically same with the deviation result by sequence analysis.It is suggested that 91.868%of overall genetic variation of 17 wild populations exists among populations and 8.132%within populations,and gene exchange among populations is less.Except Guizhou population,overall genetic diversity level among other 16 populations is low,indicating that the overall diversity level ofF.multiflorapopulations is affected by Guizhou population at a large extent.
Fallopia multiflora(Thunb.)Harald.;population;psbA-trnH sequence;genetic diversity; NJ phylogenetic tree
book=2012,ebook=77
Q946-33;S567.23+9
A
1674-7895(2012)02-0036-09
2011-12-27
國(guó)家農(nóng)業(yè)部DUS測(cè)試品種信息DNA測(cè)試技術(shù)研究項(xiàng)目(200903008-02-05)
白明明(1987—),女,山東郯城人,碩士研究生,主要從事藥用植物資源的研究。
①通信作者E-mail:hangyueyu@21cn.com