论文推荐｜青海地区藏茴香种质资源遗传多样性的ISSR分析

摘要：简介：郑铭贤，男，青海西宁人，硕士研究生，研究方向：作物遗传育种。*通信作者，副教授，硕士，从事植物资源利用与遗传育种等研究。

单位：青海大学农牧学院

简介：郑铭贤，男，青海西宁人，硕士研究生，研究方向：作物遗传育种。*通信作者，副教授，硕士，从事植物资源利用与遗传育种等研究。

基金项目：国家自然科学基金项目（32160092）。

来源：《安徽农业科学》2025年7期

引文格式：郑铭贤,杨莉娜,沈宁东,等.青海地区藏茴香种质资源遗传多样性的ISSR分析[J].安徽农业科学,2025,53(7):150-155,164.

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藏茴香（Carum carviL.），常生长于路旁、草原、山沟、河滩、山坡等处的二年或多年生草本植物，属伞形科（Umbelliferae）葛缕子属（Carum），又名葛缕子，在青藏高原俗称郭鸟、马缨子，种子呈长卵圆形，表面有纵棱，种皮深褐色。藏茴香因其全草富含挥发性成分，气味独特，其种子提取精油具有多重作用，是传统民俗佐料及藏药资源之一，具有重要的药用价值及民俗文化价值。藏茴香在世界范围内均有分布，在北欧、非洲、俄罗斯等地人工种植当地育成品种及品系，在我国东北、华北、西北、四川、西藏等地的藏茴香种质基本处于未被开发的完全野生状态，藏茴香种质间亲缘关系不明确，因此对藏茴香种质开展系统的鉴定和亲缘关系分析十分必要，而传统形态学等方面的亲缘关系鉴定存在易受环境变化、地理因素限制等影响结果准确性。

随着现代分子遗传学及生物学的飞速发展，包括ISSR 、SSR 、SNP、RAPD、SRAP在内的DNA分子标记被大量开发，且广泛应用于植物遗传特性、亲缘关系分析和遗传多样性研究。ISSR标记技术无需事先获得序列信息和引物设计，具有操作简单、稳定性好、多态性高、广泛试用等特点，可以用于藏茴香种质亲缘关系分析。

青藏高原地区具有丰富的藏茴香种质资源，这些种质间的亲缘关系目前尚不清楚，国内对于青海地区藏茴香种质间亲缘关系方面的研究鲜见报道，因此需要更准确和可靠的方法对其进行鉴定和亲缘关系分析。

目的

研究青海地区15个藏茴香种质的遗传多样性和亲缘关系，为藏茴香种质资源保护和有效开发提供理论支撑。

方法

以改良的CTAB法提取149个藏茴香个体鲜叶中的DNA，并用筛选的10个高效ISSR引物进行分子标记，对15个不同生长地藏茴香种质的遗传多样性进行分析和评价。

藏茴香种质材料为2018—2019年采自青海省（编号为Q1～Q13）、甘肃（编号为G1）、四川（编号S1）共15个不同居群（地区）的野生藏茴香种子，各种质来源地详细信息见表1，藏茴香种质按居群划分并编号。ISSR扩增引物序列见表2。

结果

◆藏茴香种质的遗传多样性分析

该研究利用筛选的10个ISSR引物对15个藏茴香种质共149个个体（每个种质随机选取10个个体，Q10号种质9个）中提取的DNA进行PCR扩增。以引物UBC854为例（图1），扩增条带清晰明亮，青海地区藏茴香的DNA片段主要集中在250~2000bp。

注：M为DL2000 Marker；49～50为Q5种质；51~60为G1种质；61~70为S1种质；71~72为Q6种质。

图1 引物UBC854对藏茴香部分个体的扩增结果

由表3可知，10个引物共检测到9326个条带，多态性条带8413个，总多态性条带比率为90.21%；平均多态性条带为841个；多态性条带比率为72.41%~100.00%，平均89.85%。藏茴香种质Nei’s基因多样性指数（H′）平均为0.50，Shannon’s 信息指数（I）平均为0.75。可见，10个引物在供试的15个藏茴香种质中具有较好的多态性，不同藏茴香种质间在分子层面具有遗传差异。

◆藏茴香种质的亲缘关系和遗传分化

分析藏茴香种质间的遗传结构可知，15个藏茴香种质的总遗传多样性指数(Ht)、基因多样性指数(Hs)、基因分化系数(Gst)和基因流(Nm)分别为0.23、0.17、0.26和1.42。居群的遗传多样性有26.02%存在于居群间，而73.98%存在于居群内部。基因分化系数(Gst)越低，基因流(Nm)反而越大，15个藏茴香居群间的平均基因流(Nm)大于1，说明发生遗传漂变的概率较小，藏茴香各种质间存在广泛的基因交流。

◆藏茴香种质的遗传距离和遗传相似度

从藏茴香15个种质的遗传相似度和遗传距离矩阵（表4）可以看出，15个藏茴香种质之间的遗传相似系数为0.84～0.97，平均为0.92；遗传距离是0.03～0.18，平均为0.08。其中遗传相似度最大的是Q10号(乌兰县希里沟镇郊区)和Q11号(都兰县夏日哈镇)的种质样本，相似系数为0.97，遗传距离最小(0.03)，说明 Q10号和Q11号藏茴香种质间亲缘关系最近，差异较小；而Q4号(同仁县隆务镇)和Q13号(囊谦县香达镇东郊)种质间的遗传相似度最小，为0.84，遗传距离最大（0.18），说明这2个藏茴香种质之间的亲缘关系最远，差异较大，从基因层面来说，二者的遗传背景差异较大，遗传距离较大。

◆青海15个藏茴香种质间的聚类分析

根据藏茴香居群遗传聚类图(图2)，在遗传距离为0.04时，可以将15个藏茴香种质划分为3大类。来自四川省阿坝县(S1)和甘肃省甘南唐克(G1)居群被划分为第Ⅰ类；青海省同仁市隆务镇(Q4)和青海省班玛县江日堂乡(Q5)的2个居群被划分为第Ⅱ类；青海省其他11个居群（Q1、Q2、Q3、Q6、Q7、Q8、Q9、Q10、Q11、Q12、Q13）划分为第Ⅲ类。

图2 15个藏茴香群体聚类

◆藏茴香149个个体间的聚类分析

采用软件NTSYSpc 2.10e计算149个藏茴香个体的遗传距离，并利用MEGA64构建树状聚类图(图3)，149个藏茴香个体在遗传距离为0.38时被划分为6个类群。

图3 藏茴香149个个体聚类分析

第I类是最大的类群，含109个藏茴香个体，占全部供试材料的73.15%，地理来源较为广泛；第Ⅱ类为Q5号种质（班玛县江日堂乡）的2个个体，占比1.34%；第Ⅲ类含18个个体，占比12.08%，其中Q1号（祁连县八宝镇）5个、Q2号（门源县青石嘴镇马场乡）4个、Q3号（互助卓扎沟）1个、Q6号（达日县窝赛乡）4个、Q9号（共和县青海湖）4个；第Ⅳ类含2个个体，来自Q1号种质（祁连县八宝镇）；第Ⅴ类有16个个体，Q12号（称多县称文镇西郊）6个、Q13号（囊谦县香达镇东郊）10个；第Ⅵ类有2个个体，来自Q11号种质（都兰县夏日哈镇），这一类群与其他遗传距离最远。

藏茴香个体聚类分析结果表明，来源地相同的藏茴香资源并不完全聚类于同一类群，青海同一藏茴香种质中的个体会分布于不同的类群中，而来自甘肃和四川的个体在分子层面亲缘关系更近，都属于第Ⅰ类群。

◆藏茴香个体的PCA分析

为了更好地分析藏茴香种质资源间的遗传关系，采用NTSYSpc 2.10e软件以第1主成分(方差贡献率为36.25%)和第2主成分(方差贡献率为12.65%)作为二维坐标系构建二维散点图（图4），对供试藏茴香的全部个体间亲缘关系进行比较。散点图呈现出居群内部的遗传差异大于居群间的差异（图4），所得结果与上述群体基因分化系数、基因流结果一致，Q3、Q4、G1居群种质高度集中，表明其遗传背景相似，亲缘关系很近，Q1、Q9、Q10、Q11、Q12、Q13居群中个体间的遗传差异较大，这与个体聚类分析的结果一致。