黄河三角洲柽柳居群的遗传结构和遗传分化

黄河三角洲柽柳居群的遗传结构和遗传分化*

蒋志敏,陈玉霞**,包　颖***

(曲阜师范大学生命科学学院,山东曲阜　273165)

摘要:作为黄河三角洲关键建群物种之一,柽柳(Tamarix chinensis)在维持当地湿地生态系统平衡中起着重要作用㊂为更好地了解黄河三角洲柽柳居群的遗传结构和分化水平,本文利用10个ISSR分子标记,对来自三个柽柳居群的90个个体的遗传多样性进行了对比分析,结果表明:黄河三角洲的柽柳在物种水平存在较高的遗传多样性,总的多态位点百分率(P)达85%,Nei′s基因多样度(H)和Shannon′s多样性指数(I)分别为0.276和0.419;遗传变异主要存在于居群之内,居群间遗传分化程度低(Gst=0.077,Φst=0.072)㊂这种遗传结构和分化格局的形成除了和柽柳的生活型㊁交配体系以及种子传播模式紧密相关外,可能还与其生境,特别是土壤的含盐量具有一定的关系㊂

关键词:柽柳;ISSR;遗传多样性;全盐含量

中图分类号:Q16 文献标识码:A 文章编号:2095-0845(2011)04-403-06 Genetic Structure and Population Differentiation of

Tamarix chinensis in Yellow Rive Delta,China

JIANG Zhi⁃Min,CHEN Yu⁃Xia**,BAO Ying***

(School of Life Science,Qufu Normal University,Qufu273165,China)

Abstract:As one of leading constructive species in Yellow River Delta,Tamarix chinensis plays an important role on maintaining wetland ecological balance.To better understand the genetic structure and population differentiation of local T.chinensis,90individual in3populations of T.chinensis in Yellow River Delta,China were investigated u⁃sing10inter⁃simple sequence repeat(ISSR)markers.A high level of genetic diversity(P=85%,H=0.276,and I=0.419)in T.chinensis at the species level and a lower level genetic differentiation(Gst=0.077,Φst=0. 072)among populations were detected.Except the species life form,breeding system and seeds dispersal mode, this population structure and genetic differentiation pattern for T.chinensis in the Yellow River Delta are possible re⁃lated with their habitats,especially with soil salinity.

Key words:Tamarix chinensis;ISSR;Genetic diversity;Soil salinity

　黄河三角洲是全国最大的三角洲,地处渤海之滨的黄河入海口,是黄河入海时携带的大量泥沙淤积而成的新生湿地系统㊂由于盐碱度重㊁潜水位高㊁海水易倒灌等原因,容易形成次生盐渍化,生态系统相对脆弱(刘富强等,2009)㊂自然分布的植物种类较少,以盐地碱蓬(Suaeda salsa(Linn.)Pall.)㊁芦苇(Phragmites communis Trin.)㊁白茅(Imperate cylindrical Beauv.var.ma⁃

jor(Nees)C.E.Hubb.)和黄花蒿(Artemisia an⁃nua L.)等几种主要植物构成草甸层;木本植物

植物分类与资源学报　2011,33(4):403~408

Plant Diversity and Resources DOI:10.3724/SP.J.1143.2011.10209

* ** ***基金项目:山东省博士基金(2007BS08020)

与第一作者同等贡献(The author contributed equally to this work)

通讯作者:Author for correspondence;E⁃mail:baoyingus@

收稿日期:2010-11-26,2011-02-14接受发表

作者简介:蒋志敏(1984-)女,在读硕士生,研究方向:植物学㊂E⁃mail:jzm1126@ 陈玉霞(1984-)女,硕士,研究方向:植物学㊂E⁃mail:chenyuxia1030@

仅有草麻黄(Ephedra sinica )㊁柳(Salix matsu⁃dana Koidz.)㊁杞柳(S.integra Stapf )㊁柽柳(Tamarix chinensis Lour.)和单叶蔓荆(Vitex tri⁃folia Linn.var.simplicifolia Cham.)等少数几个物种(邵秋玲等,2002),它们和草甸植物一起成为维持新生湿地的重要初级生产者㊂其中,柽柳(T.chinensis )作为关键的木本植物建群物种,在黄河三角洲滨海沿岸盐碱地以及内陆低洼盐渍区构成大面积天然林带,形成了黄河三角洲最大的灌木群落和山东最大的天然灌丛(田家怡等,1999),在维持湿地生态平衡中起着重要的作用㊂

柽柳(T.chinensis )隶属于柽柳科(Tamari⁃

caceae)㊁柽柳属(Tamarix Linn.),喜生于河流

冲积平原,海滨㊁滩头㊁潮湿盐碱地和沙漠地,野生居群仅见于我国辽宁㊁河北㊁河南㊁山东㊁江苏(北部)㊁安徽(北部)等省区(张鹏云和张耀甲,1990)㊂由于其具有高耐盐碱㊁耐干旱㊁耐水湿㊁耐寒冷㊁抗风蚀沙埋等生物学特性,已经成为盐碱地土壤改良和沙漠地绿化造林的重要树种(王景志等,2002),在我国东部至西南各省区㊁以及日本和美国都有栽培(张鹏云和张耀甲,1990)㊂作为柽柳的自然基因宝库,黄河三角洲野生柽柳居群在黄河三角洲自身的生态维护以及植物资源的种质保护上都具有极其重要的价值㊂为了深入了解黄河三角洲柽柳的遗传结构和居群分化水平,本文利用ISSR 分子标记,对来自三个居群的90个个体的遗传多样性进行了对比分析并深入探讨了黄河三角洲居群结构和遗传分化格局的成因,其研究成果为深入了解黄河三角洲柽柳的种质资源和制定合理有效的湿地生态系统保护策略提供了必要的理论依据㊂

1　材料与方法

1.1　植物材料

90个柽柳个体的健康幼枝分别取自黄河三角洲地区

的三个自然居群(表1)㊂大汶流居群DWL 分布在海水潮间带,受周期性海水潮汐影响,土壤盐渍化程度最高;保护站西居群BHZ 与野大豆保护地居群YDD 均分布在黄河水灌沟渠边,由于黄河水频繁倒灌,土壤盐渍化相对DWL 要低㊂三个居群的采样地㊁地理坐标和生境详列于表2㊂取样间隔至少5m,在每个居群内随机选取30个植株的健康幼枝,分装在含有变色硅胶的密封采集袋中,带回实验室备用㊂1.2　DNA 提取和PCR 扩增

利用CTAB (Doyle,1991)法提取总DNA㊂从100条ISSR 引物中筛选出10条扩增后可产生清晰稳定扩增产物且重复性好的引物:(GA)8C㊁(CT)8㊁(GACA)4㊁(GA)8T㊁(CA)8G㊁(TC)8C㊁(TC)8G㊁(AG)8YT 和(CT)8RC 和(GGAGA)3用于三个居群90个个体的PCR 扩增㊂

PCR 扩增的反应体系(25μL)组成如下:模板

DNA 25ng,引物0.6pmol㊃mL -1,dNTP 0.2mmol㊃L -1,TaqDNA 聚合酶1U (TaKaRa),10×PCR Buffer 2.5μL (含有MgCl 2:2mmol㊃L -1)㊂扩增反应循环条件为:

94.0℃预变性10min,40个循环的94.0℃变性1min,48℃(退火温度依各引物而定)退火1min,72.0℃延伸2min,和72.0℃延伸10min㊂所有扩增反应均在TGRADIENT96(Biometra)PCR 仪上完成㊂

1.3　土壤全盐含量测定

利用GPS 定位作图并将每个居群分别划分成4个亚区域,在每个亚区域中心点收集植物根际表层至地下15cm 的土样1份,空气干燥后,按每10g 土样:50mL 超纯水的比例充分溶解土样,用1mm 筛孔筛子过滤;然后依照国家环境保护总局对水质全盐量的测定标准(HJ /T51⁃1999)对全盐含量进行测定,每实验重复5次取其平均值㊂

表1　用于本研究的三个柽柳居群

Table 1　Three populations of T.chinensis used in this study

居群Population 采样地Location

地理坐标

Geographical coordinates

生境Habitat

采样数Sample number

BHZ 保护站西

West of protection station 37°45.71′118°58.98′黄河水渠边

Beside the channel of Yellow River water 30DWL 大汶流保护站

DWL protection station 37°43.18′119°13.75′潮间带

Intertidal zone

30YDD

野大豆保护基地

Wide soybean protection base

37°44.73′119°09.16′

黄河水渠边

Beside the channel of Yellow River water

30

404 植物分类与资源学报 第33卷