第 4期 总第 1 0 5期

    2 0 0 3年 1 2月

    云 南 林 业 科 技

    Yu nn a n Fo r e s t r y Sc i e n c e a nd T e c hn o l o g y

    No . 4

    De c . 2 o 03

    冷杉属植物遗传多样性研究进展

    李 晖 ，张金风 ，王军辉 ，徐生旺

    ( 1 .北京林业大学生物科学与技术学院，北京 1 0 0 0 8 3 ；2 .中国林业科学研究院，北京 1 0 0 0 9 1 ：

    3 .青海省林业局，青海 西宁8 1 0 0 0 0)

    摘要：先对国内冷杉属植物研究作了概要性介绍，继后从形态学水平、染色体水平 、酶水平以及最新的 D N A分

    子标记等水平上介绍了国外在冷杉属植物遗传多样性上的研究状况，据此，针对 目前冷杉属植物遗传多样性研

    究存在的问题提出了今后的研究方向。

    关键词：冷杉属植物 ；遗传多样性 ；研究进展

    中图分类号：S 7 9 1 . 1 4 文献标识码：A 文章编号：1 0 0 7— 3 3 5 3( 2 0 0 3 )0 4—0 0 3 4— 0 5

    冷杉属 ( A b i e s )植物分布于北半球，生长在

    北美洲、中美洲、亚洲、欧洲和非洲北部的冷杉属

    植物大约有 4 0个种。在这些广布的地理单元中，由于分布区内气候、土壤等条件存在较大差异，使

    得冷杉属植物获得了丰富的遗传基础，并在长期自

    然选择的作用下产生了广泛的遗传变异，在它们内

    部有着大量的连续变异或不连续变异。同时由于受

    种内遗传漂移、突变、迁移等因素的影响，最终形

    成了形态 、生理各异 的不 同冷杉种源和地理小种。

    对冷杉属植物的研究始于国外。早在 2 0世纪

    6 o年代 ，国外的科学家就开始对云杉属 ( P i c e a ) 、冷杉属等一些重要用材树种的遗传变异进行了研

    究。受当时技术发展的局限，对冷杉属植物遗传多

    样性的研究基本上都集中在对其形态学水平、染色

    体水平及其酶水平上遗传变异的研究。直到2 0世

    纪 8 0年代以来，由于分子生物技术的快速发展为

    遗传多样性检测提供了更直接、更精确的方法，即

    直接检测 D N A本身的序列变化 ( 这已成为目前最

    有效的遗传分析方法) ，使对冷杉属植物遗传多样

    性的研究也开始进入核酸水平的研究阶段。

    l 国内对冷杉属植物的研 究概况

    目前 ，我国对冷杉属植物研究工作做的较少，尤其是遗传多样性方面的研究更少。对冷杉属的研

    究多集中在生态学、群落特征 、生长习性以及天然

    冷杉精油在医疗保健和制作天然香精方面的研究。

    在遗传学上，只有李林初等陆续对 3种东亚冷杉：

    急尖长苞冷杉 ( A b i e s g e o r g e i v a r .s mi t h i i ) 、臭冷杉

    ( A . n e p h r o l e p i s ) 、杉松 ( A . h o l o p h y l l a ) ( 1 9 9 7年 )

    以及 3种 北 美冷 杉 ( A b i e s a ma b i l i s 、A . g r a n d i s和

    A . 1 a s i o c a r p a )( 1 9 9 8年)植物的核型进行了分析研

    究。结果表明，这几种冷杉核型均为 2 A核型类

    型；还讨论了这两组 3种冷杉在其所隶属组的进化

    地位¨ 0 J 。此外，向巧萍等对 I T S( n r D N A)片断在

    冷杉属植物中的长度多态性及其在松科系统演化上

    的运用进行 了研究 ，通过 P C R反应扩增 了 2 8种冷

    杉属 植 物 的 n r D N A 的 I T S ( 包 括 I T S 1 、I T S 2和

    5 . 8 S r D N A)片断，经过与 1 0 0 b p和 1 k b的标准分

    子量 D N A进行比较和对某些类群 I T S的全序列和

    部分序列的测定，发现分布于墨西哥的冷杉属植物

    和分布于其他北美地区的2种冷杉属植物的I T S片

    段长度约为 2 5 0 0 b p，而分布于欧亚大陆和分布于

    北美的其他冷杉属植 物 的 I T S长度约 为 1 7 0 0 b p，二者相差约 8 0 0 b p ，并 与松科属 间植物 的 I T S 长度

    变异 ( 由于 I T S1长度变异所致)相一致。冷杉属

    I T S 长度的变异式样与形态特征和地理分布具有密

    切的相关性。在其发表的文章中还结合形态学性状

    和地理分布资料，初步探讨了 I T S长度变异在冷杉

    属植物系统演化中的意义 ，并对运用 I T S片断探讨

    松科属间和属内系统演化关系的可行性和局限性进

    行了讨论 。

    · 收稿 日期 ：2 0 0 3一o 6一l 8

    第一作者简介：李 晖 ( 1 9 7 7一)’女，湖北黄石人，硕士，主要从事林木遗传育种研究。

    一l I r1

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    2 国外对冷杉属植物遗传多样性的

    研究状况

    相比较来说，国外对冷杉属植物的研究比我国

    开始得要早 ，对其遗传多样性方面的研究也开展较

    多。无论在形态学、染色体、酶以及近年发展起来

    的核酸水平上，都有较广泛的研究。

    2 . 1 形态学水平上的遗传多样性研究

    经典的从表型性状来检测生物遗传变异是最直

    接、也最简便易行的方法。通常利用的表型性状有

    两类，一是符合孟德尔遗传规律的单基 因性状

    ( 质量性状、稀有突变等) ，另一类是 由多基因决

    定的数量性状。在形态学水平上，利用表型性状来

    研究植物的遗传变异具有简便 、易行、快速的特

    点 。以表型上的差异来反映基 因型上 的差异是用形

    态学方法检测遗传变异的关键所在。在天然居群

    中，人们利用表型性状作为遗传标记来研究一些有

    重要经济价值的农作物、林木、园艺作物及其野生

    近缘种 ( A l l a r d等，1 9 6 8 ；P r i c e等，1 9 8 5 )的遗

    传变异水平和遗传结构，而且多用于交配系统 、基

    因流和选择等进化因素 ( Ha m r i c k ，1 9 8 9 )的研究

    上，它有助于了解生物的适应和进化方式、机制及

    其影响因素 ( S c h a a l 等，1 9 9 1 ) 。

    此方面的研究例证有：G i l n c o r e D . W.( 1 9 9 7 )

    对香脂冷杉 ( A . b a l s a m e a)在 4个不同树冠位置

    的形 态 结 构 差 异 等 进 行 了研 究 ；F a d y B .

    ( 1 9 9 1 )对幼龄希腊冷杉 ( A . c e p h a l o n i c a )高生长

    的地理变异和遗传变异进行了研究 J 。A r n o l d ，R J

    和J e t t ，J B，M c K e a n d ，S E ( 1 9 9 4)对弗雷塞冷杉

    ( A . f r a s e r )的生长和作为圣诞树特征方面的自然

    变异和遗传参数进行 了研究 。D a v i d s o n R H.等

    研究了温哥华冷杉 ( A . a m a b i l i s )群体发芽的遗传

    变异 ( 1 9 9 6 ) ......