湖北省不同地区茅苍术的遗传多态性分析

刘丹，刘志芳，周灿，肖刚，薛襟祺，王学奎

1.农业农村部长江中游作物生理生态与耕作重点实验室/华中农业大学植物科学技术学院，武汉 430070；2.湖北绿欣源农业开发有限公司，英山 438000

南苍术Atractylodeslancea(Thunb.) DC.是菊科多年生草本植物，道地药材产区位于江苏茅山，也称茅苍术，现主要分布于湖北、江苏、河南等地[1-2]。茅苍术作为我国传统大宗中药材，早在2 000多年前就已作为延缓衰老的药物被道家广泛使用。因其辛温、味苦，对于治疗呕恶泄泻、风湿外感、脚气、夜盲症、带下淋浊等有良好的疗效。野生茅苍术资源由于长期无序采挖已呈枯竭状态，人工栽培的茅苍术已成为苍术药材的主要来源。在茅苍术人工栽培中由于长期使用根状茎进行无性繁殖作为种源，导致茅苍术生长过程中种质退化严重，其药用部位的产量与品质出现不同程度的降低，且在遭遇高温多雨等极端天气时易发生大面积病害而成片死亡，因此，更新茅苍术的种质资源已成为茅苍术栽培中亟需解决的现实问题。良种的常规选育方式耗时长、易受外界环境影响，而利用DNA分子标记技术可加快优良种质的选育进程。目前，茅苍术种质分子标记的应用研究中多采用RAPD标记技术，其次是AFLP和ISSR标记技术。如任冰如等[3]、郭兰萍等[4]、韦阳连等[5]、李琳[6]和许梦云等[7]采用RAPD、ISSR或AFLP标记技术对茅苍术的遗传多态性及亲缘关系进行研究，为鉴别地道茅苍术提供了技术和理论支撑，但由于AFLP标记检测方法繁琐、费用昂贵，RAPD标记实验的重复性差限制了其在种质资源筛选中的应用。SSR分子标记在全基因组中分布广泛，其组成具有很高的多态性，使其成为鉴定遗传多态性、构建DNA指纹图谱以及鉴定品种纯度最理想的分子标记[8]，但在茅苍术上却缺乏相关研究。本研究利用多对SSR分子标记对来源于湖北省不同地区、不同叶型茅苍术进行多态性分析，通过群体结构分析阐明了不同地区茅苍术的遗传差异，并结合表型数据进行相关性分析，旨在为筛选高产、抗病、抗逆和活性组分含量高的茅苍术种质提供理论依据和应用参考。

1 材料与方法

1.1 试验材料

在湖北省京山、保康和英山3个茅苍术规模产区收集供试材料(茅苍术、白术)的幼苗。京山和英山的材料均为连续种植多年的栽培种，来自保康的材料有野生种和栽培种2类。将所有材料按地区和表观性状差异划分为6个群体：京山居群(京山材料)、保康Ⅰ居群(多年栽培的野生种)、保康Ⅱ居群(新采集的野生茅苍术幼苗)、保康Ⅲ居群(栽培种)、英山居群(英山材料)和白术居群(白术材料)。各居群材料名称的简写如表1所示。

表1 各居群中不同叶型材料 Table 1 Different leaf type materials in each population

1.2 SSR分子标记研究方法

供试材料根据其产地与叶型可归纳为29个群体材料，从每个群体材料中各选取3个单株(Gd取2个单株)分别记为1、2、3，采集87个单株的幼嫩叶片利用CTAB法[9]提取DNA。茅苍术叶片中含有丰富的多酚物质，为防止氧化，在提取DNA时利用除酚缓冲液和β-巯基乙醇以除去叶片中酚类物质的干扰。引物来源于Shakeel等[10]对茅苍术的转绿组测序数据。SSR引物由Primer 3.0 (V.2.3.6)软件根据Unigene的碱基序列设计，引物的初步筛选使用NCBI Primer-BLAST 5.0(http://www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primerblast/index.cgi?LINK_LOC=Bla stHomeAd)在线设计软件完成，筛选出符合要求的引物序列由武汉擎科生物技术有限公司合成。

引物的PCR扩增反应总体系为20 μL，PCR扩增程序为：94 ℃，5 min预保温；94 ℃，35 s变性；52～60 ℃，35 s退火；72 ℃，35 s延伸；35个循环，最后延伸10 min。进行PCR扩增时，若扩增产物条带不清晰、杂带多或不能扩增出目的片段，在原有退火温度(引物合成公司提供)上、下调整退火温度(±2 ℃)重新扩增，然后选择适宜的退火温度(52～60 ℃)用于实验。扩增后的PCR产物经聚丙烯酰胺凝胶(PAGE)电泳检测，显色后拍照、记录带型。

1.3 表型数据及活性组分测定方法

在茅苍术的营养生长末期(7月份)分别测定不同叶型茅苍术的倒4叶长、倒4叶宽、茎粗、株高、分枝数，调查不同叶型茅苍术茎秆形状、颜色，叶片开裂的程度。此外，使用体视显微镜观察并测定茅苍术的油室直径(μm)、油室密度(个/mm2)、油室面积与根茎面积的比(Q值)，Q=油室密度×π×{[油室平均直径×1000]/2}2×100%)。

茅苍术中活性成分苍术素和β-桉叶醇的制备参考《中国药典》(2015版)的方法。苍术素(纯度98.0%，BP0217)和β-桉叶醇(纯度98.0%，BP0263)对照品购自成都普瑞法科技开发有限公司。利用对照品制定的苍术素和β-桉叶醇的标准曲线分别为：Y=29181x-50.125(R2=0.999 9)、Y=13561x-2.8896(R2=0.999 9)，其中Y为峰面积，mAU·s;x为对照质量浓度，mg/mL，用于后续相关活性组分的定量测定。苍术素和β-桉叶醇分别进行精密度试验(RSD=0.15%/0.47%)、稳定性试验(RSD=0.62%/0.26%)、重复性试验(RSD=0.60%/0.63%)和加样回收率试验(RSD=0.29%/0.88%)，说明分析方法和设备条件均满足实验要求。

精密称取供试样品干燥粉末2.0 g，用干燥至恒质量的滤纸包好，置索氏提取器中，加入适量石油醚，加热回流 6 h，取出含供试样品的滤纸包。将滤纸包置于干燥至恒质量的蒸发皿中挥去石油醚，置于含P2O5的干燥器中干燥12 h，再将其置于烘箱中缓慢加热至105 ℃并烘干至恒质量，其减少的质量为挥发性醚浸出物的质量。

1.4 化学指纹图谱的建立方法

建立化学指纹图谱时供试样品的制备与检测苍术素时供试样品的制备方法相同，采用HPLC法定性、定量分析茅苍术根茎中各活性成分的含量。分析仪器为Agilent 1260高效液相色谱仪；流动相为乙腈和水，采用梯度洗脱的方式进行洗脱。

1.5 数据的分析方法

根据PCR扩增结果，每对SSR引物同一个位点上能检测到1～2个等位基因，将观测到的每个条带视为1个等位基因，显示扩增条带的赋值为“1”，无扩增条带的赋值为“0”，建立SSR分子标记的1/0矩阵，从而对86份供试材料进行分析。分子标记1/0矩阵数据采用NTsys 2.10e软件中的Similarity程序计算遗传距离，以Clustering程序进行UPGMA遗传多样性分析和树状图聚类，用GenAIEx 6.502软件计算相关参数和主坐标分析，用POPGene 32.exe 软件计算群体间的遗传距离和遗传一致度。表型数据与活性成分数据的分析采用Excel 2016和SPSS 17.0进行方差分析、相关性分析和聚类分析。化学指纹图谱分析采用中药色谱指纹图谱相似度评价系统(A版)进行评价，共有峰峰面积采用Excel 2016进行处理，应用SPSS 17.0软件进行聚类分析。

2 结果与分析

2.1 SSR分子标记的多态性分析

239对SSR引物中共筛选到能扩增出条带的引物186对，其中扩增条带清晰并有多态性的引物有83对，共扩增出420个位点，多态性位点数占97.14%；说明供试材料具有较高的多态性，试验材料杂合度较高(部分供试材料SSR引物检测的多态性见图1，为部分引物的扩增结果)。

图中从左至右编号1～62分别对应材料的名称：Jb1、Jb2、Jb3、Jc1、Jc2、Jc3、Jd1、Jd2、Jd3、Je1、Je2、Je3、Jf1、Jf2、Jf3、Jg1、Jg2、Jg3、ByⅠa1、ByⅠa2、ByⅠa3、ByⅠb1、ByⅠb2、ByⅠb3、ByⅠc1、ByⅠc2、ByⅠc3、ByⅠd1、ByⅠd2、ByⅠd3、ByⅠe1、ByⅠe2、ByⅠe3、ByⅠf1、ByⅠf2、ByⅠf3、ByⅡb1、ByⅡb2、ByⅡb3、ByⅡc1、ByⅡc2、ByⅡc3、ByⅡe1、ByⅡe2、ByⅡe3、Ba1、Ba2、Ba3、Bb1、Bb2、Bb3、Bc1、Bc2、Bc3、Be1、Be2、Be3、Bf1、Bf2、Bf3、BGh1、BGh2。The numbers 1-62 from left to right in the figure correspond to the material names respectively，Jb1，Jb2，Jb3，Jc1，Jc2，Jc3，Jd1，Jd2，Jd3，Je1，Je2，Je3，Jf1，Jf2，Jf3，Jg1，Jg2，Jg3，ByⅠa1，ByⅠa2，ByⅠa3，ByⅠb1，ByⅠb2，ByⅠb3，ByⅠc1，ByⅠc2，ByⅠc3，ByⅠd1，ByⅠd2，ByⅠd3，ByⅠe1，ByⅠe2，ByⅠe3，ByⅠf1，ByⅠf2，ByⅠf3，ByⅡb1，ByⅡb2，ByⅡb3，ByⅡc1，ByⅡc2，ByⅡc3，ByⅡe1，ByⅡe2，ByⅡe3，Ba1，Ba2，Ba3，Bb1，Bb2，Bb3，Bc1，Bc2，Bc3，Be1，Be2，Be3，Bf1，Bf2，Bf3，BGh1，BGh2.

2.2 供试材料的聚类分析

由图2可知，供试86份材料的最大遗传距离是0.63，此时可以区分开茅苍术和白术2个不同的品种。在遗传距离0.59处，可将所有材料聚为3个大群，第Ⅰ大群共71份材料，包含了京山(18份)、保康Ⅰ(16份)、保康Ⅱ(9份)、保康Ⅲ(15份)和英山(13份)的材料；第Ⅱ大群共10份材料，包含2份保康Ⅰ的材料和8份英山的材料；第Ⅲ大群由5份白术材料组成。由聚类结果可知，茅苍术与白术间的遗传距离较大，亲缘关系较远，属于不同种植物；不同群体的茅苍术遗传距离相对较近，但个体间的遗传变异较大。此外，各居群中同一叶型的3个不同单株单独进行分子标记扫描，结果显示，同一地区相同叶型或不同地区相同叶型的材料并没有聚在一起，反映出相同叶型材料间存在较大的遗传变异。

图2 供试材料基于SSR标记的聚类分析Fig.2 The clustering analysis of the selected material on SSR markers

2.3 群体间的遗传多样性分析

1)遗传距离和遗传一致度。由表2可知，居群间两两比较的Nei’s遗传距离(GD)和遗传一致度(GI)的分别在0.051 0～0.465 8、0.627 7～0.950 3。白术群体与茅苍术群体的GD显著大于茅苍术群体与茅苍术群体的GD，GI显著小于茅苍术群体，说明白术与茅苍术的亲缘关系较远，变异来源于群体之间。茅苍术群体中，保康Ⅰ和保康Ⅲ的GD最小，GI最大，说明保康Ⅰ和保康Ⅲ的亲缘关系最近，其次是保康Ⅰ和京山之间，亲缘关系最远的是保康Ⅱ和英山群体之间。整个茅苍术群体的GD小于0.177 1，GI均大于0.837 7，说明茅苍术群体间的遗传距离近，变异来源于群体内。

表2 居群间的Nei’s遗传距离(GD)和遗传一致度(GI) Table 2 Nei’s genetic distance and genetic identity between population

2)居群间的聚类分析。利用居群间两两相对的遗传距离对不同居群进行聚类分析。由图3可知，当遗传距离等于0.20时，白术与茅苍术分别聚在两个群中，表明茅苍术与白术间亲缘关系较远，其中与白术居群亲缘关系最远的是保康Ⅰ和保康Ⅲ两个居群，最近的是保康Ⅱ居群。茅苍术群体间的遗传距离小于0.10，说明茅苍术居群间亲缘关系近，保康Ⅰ居群与保康Ⅲ居群的亲缘关系最近，其次是英山居群；保康Ⅱ居群与京山居群亲缘关系最近，与保康Ⅰ居群与保康Ⅲ居群的亲缘关系最近。由此可知栽培种茅苍术之间的遗传信息差异较小，地理隔离并不存在阻碍基因交流的问题；同时栽培种与野生种茅苍术之间遗传信息没有明显差异，相对而言野生种茅苍术间的遗传信息差异较大。

JC：京山居群； BK1：保康Ⅰ居群； BK2：保康Ⅱ居群； BK3：保康Ⅲ居群； YS英山居群； BZ：白术居群。JC，BK1，BK2，BK3，YS，BZ represent the population source from Jingshan,Baokang Ⅰ,Baokang Ⅱ,Baokang Ⅲ,Yingshan and Atractylodes macrocephala Koidz.,respectively.

3)居群材料的主坐标分析。图4是利用GenAIEx 6.502软件对群体结构基于SSR分子标记的主坐标(PCoA)分析结果，可以看出不同居群的材料可以聚为A、B、C三类，A类由5份白术材料组成，分布在第三象限；B类由8份英山材料和2份保康Ⅰ的材料ByⅠa1、ByⅠa2组成，分布在二、三象限；C类的材料最丰富，但群体结构也最复杂，它包含了5个居群的71份材料，4个象限中都有分布，但在第一、第四象限较为集中。同时也可以看出，茅苍术与白术的亲缘关系较远，遗传差异较大。供试材料的UPGMA法聚类分析结果与主坐标分析结果基本一致。

图4 供试材料的主坐标分析Fig.4 Principal coordinate analysis of test materials

4)基于SSR分子标记的群体结构分析。利用Structure 2.2软件的混合模型和等位变异频率相关模型对来自于不同地区的86份种质资源进行群体结构分析(图5)，共运行190次(K=2～20，重复运行10次)，当K=4时出现了明显拐点(图5A)，并且此时似然值最大，所以群体材料可以被划分为4个亚种群：S1、S2、S3、S4(图5C)。其中S1亚群主要包括京山地区全部18份种质材料和保康地区及英山地区的部分种质材料；S2亚群主要是保康地区的种质材料，但是由于材料来源不同，保康Ⅰ的部分种质材料更偏向于S1亚群，其遗传背景相对比较复杂，与京山地区遗传背景相似度更高，这也与在聚类分析时有9份保康Ⅰ材料与京山地区的材料遗传相似度较高一致；S3亚群大部分都是英山地区的材料，由于地区间各种群存在基因交流比较频繁的现象，英山地区的材料在S1亚群中也占据50%左右，结构趋于多元化；S4亚群间遗传结构比较单一，均为白术，这与聚类分析时的结果完全一致，说明利用UPGMA方法进行聚类分析的结果与群体遗传结构分析结果可相互验证。综合上述结果可知，湖北省茅苍术种质资源的亚群划分与其地理来源并没有必然联系，群体间存在基因的相互交流，导致群体结构趋于复杂、多元。

2.4 表型数据相关性分析

1)农艺性状相关性分析。对农艺性状中的倒4叶长、倒4叶宽、倒4叶长宽比、叶裂深度、茎秆颜色、茎秆形状、茎粗、株高等进行相关性分析的结果见表3，可以看出茎粗与株高和折干率、株高与上部分枝数之间都表现出极显著正相关；倒4叶宽与倒4叶长宽比之间呈现负极显著相关(P<0.01)。倒4叶长与倒4叶宽、茎秆颜色、茎粗、株高之间、叶裂深度和上部分枝数之间、茎秆颜色和茎秆形状之间、茎粗和上部分枝数之间都呈显著正相关；茎秆形状与下部分枝数之间呈显著负相关(P<0.05)。综上所述，供试材料的茎秆越粗，株高越高，折干率越大，上部分枝数越多；倒4叶的长宽比随着倒4叶宽的增加而减小。茎粗对倒4叶长和上部分枝数都有影响，茎秆越粗，倒4叶越长，上部分枝数越多。

表3 供试材料生理指标相关性分析 Table 3 The correlation analysis of physiological indexes of tested materials

A表示K值曲线；B表示L’(K)值；C表示群体遗传结构(横坐标表示不同居群材料；纵坐标中“S1～S4”表示4个不同的亚种群，“0.00～1.00”表示对应亚群所占比例)。 A represent K value curve； B represent L’(K)value； C represent population genetic structure(The abscissa indicates materials in different populations. In the ordinate, “S1-S4” represents four different subpopulations, and “0.0-1.0” represents the relative proportion of corresponding subpopulations).

2)主要有效成分的相关性分析。对Q值、折干率、醚浸出物含量、苍术素含量和β-桉叶醇含量进行相关性分析(表4)。由表4可知，β-桉叶醇含量与折干率和醚浸出物含量间呈极显著相关(P<0.01)，即折干率越大、醚浸出物含量越高，β-桉叶醇含量越高。苍术素含量与共同分析的指标间都呈负相关，且Q值与苍术素含量呈显著负相关(P<0.05)，即Q值越大，苍术素含量越低。

表4 供试材料主要活性成分相关性分析 Table 4 The correlation analysis of main active components in tested materials

2.5 化学指纹图谱的建立

1)供试材料化学指纹图谱的建立。用于建立化学指纹图谱的供试材料共有29份，其中京山居群有6份、保康Ⅰ居群有6份、保康Ⅱ居群有3份、保康Ⅲ居群有5份、英山居群有7份，材料PD是茅苍术的混合病株，材料BGh是白术。由图6可知，供试材料根茎指纹图谱的出峰时间在45 min内。29份供试材料共标定出6个共有峰，用相同的HPLC法分析苍术素标准品并对比标准品的化学指纹图谱，发现6号峰是苍术素峰。比较全部共有峰的峰面积，可知6号峰的峰面积最大，分离度最好，占总峰面积的48.61%。以6号峰为参照峰，将保留时间和峰面积分别记为1，分别计算其他共有峰的相对保留时间和相对峰面积。且6个共有峰的保留时间基本一致，但峰面积差异较大，说明不同材料相同活性成分的含量相差较大。

S1～S29(自下而上)表示29种来自不同地区供试材料对应的HPLC指纹图谱，对应的实验材料编号分别是S1-Jb、S2-Jc、S3-Jd、S4-Je、S5-Jf、S6-Jg、S7-ByⅠa、S8-ByⅠb、S9-ByⅠc、S10-ByⅠd、S11-ByⅠe、S12-ByⅠf、S13-ByⅡb、S14-ByⅡc、S15-ByⅡe、S16-Ba、S17-Bb、S18-Bc、S19-Be、S20-Bf、S21-Ya、S22-Yb、S23-Yc、S24-Yd、S25-Ye、S25-Yg、S27-Yg、S28-PD、S29-BGh。S1-S29 (from bottom to top) represent the HPLC fingerprints of 29 tested materials from different regions, and the corresponding test material numbers are as follows: S1-Jb，S2-Jc，S3-Jd，S4-Je，S5-Jf，S6-Jg，S7-ByⅠa，S8-ByⅠb，S9-ByⅠc，S10-ByⅠd，S11-ByⅠe，S12-ByⅠf，S13-ByⅡb，S14-ByⅡc，S15-ByⅡe，S16-Ba，S17-Bb，S18-Bc，S19-Be，S20-Bf，S21-Ya，S22-Yb，S23-Yc，S24-Yd，S25-Ye，S25-Yg，S27-Yg，S28-PD，S29-BGh.

比较供试材料化学指纹图谱相似度，由表5可知，供试材料与对照指纹图谱的相似度在0.80～1.00，说明部分材料间活性成分的组成成分差异较大。混合病株PD与对照指纹图谱的相似度为0.99，说明病害对茅苍术内活性成分的组成成分几乎没有影响；白术与对照指纹图谱的相似度是0.89，说明白术与茅苍术在活性成分的组成上有差异，但差异不大；茅苍术材料与对照指纹图谱的相似度在0.80～1.00，说明茅苍术材料在活性成分组成上具有明显差异。比较不同居群茅苍术材料的平均指纹图谱相似度，发现各居群的指纹图谱相似度都大于0.90，其中英山居群的相似度最大，平均值是0.97；其次是保康Ⅱ居群和保康Ⅲ居群，平均值都是0.94；平均指纹图谱相似度最小的是京山居群，是0.90。

表5 供试材料根茎指纹图谱相似度比较 Table 5 The simllarlty comparison of HPLC fingerprint map of the rhizome of the tested material

2)化学指纹图谱共有峰聚类分析。29份不同居群的茅苍术和白术共有6个共有峰，以对照指纹图谱峰(6号峰)为参照峰，将各峰的峰面积进行量化，得29×6的原始数据矩阵。用SPSS 17.0软件对原始数据矩阵进行聚类分析，分析结果如图7所示，当平方欧式距离为10时，刚好可以将茅苍术与白术区分开，与SSR分子标记的聚类结果相似，说明相同化学成分在不同品种材料中含量差异大，茅苍术与白术的亲缘关系远。当平方欧式距离为8时，茅苍术材料可以聚为B1、B2两个大群，群B1包含5个居群的24份材料，此外混合病株(PD)也聚在了B1中；群B2只有保康Ⅰ居群的3份材料。群B1包含材料种类复杂，又可分为b1、b2两个亚群，亚群b1包含了17份材料，保康Ⅰ居群有3份、保康Ⅱ居群有3份、保康Ⅲ居群有5份、英山居群有6份；亚群b2包含了7份材料，其中6份来自于京山居群，Ye来自于英山居群。由分类结果可知，京山居群材料间的成份含量相差最小，保康Ⅰ居群材料间相同活性成分含量差异最大。而不同叶型的材料依然没有聚集在一起，说明不同叶型材料中，相同活性成分的含量存在明显差异。

By1、By2分别表示保康野生型Ⅰ(ByⅠ)、保康野生型Ⅱ(ByⅡ)。By1,By2 represented the wild population Ⅰ and Ⅱ of A. lancea (Thunb.) DC. from Baokang,respectively.

3 讨 论

SSR分子标记技术早已广泛地运用在水稻、大麦等农作物中，为亲缘关系鉴定、分子标记辅助育种、构建遗传图谱、挖掘功能基因等提供了理论依据[8]。本研究筛选出了239对符合要求的SSR引物，有83对(34.73%)引物在所有供试材料中都能扩增出清晰且易于区分的条带，这些引物是具有多态性的SSR标记。本研究中引物的利用率比红马蹄莲的引物利用率低，比栽培种柴胡的引物利用率高。Wei等[11]对红马蹄莲进行遗传多态性分析，发现有58对能扩增出清晰条带并有多态性的引物，占全部引物的75.3%。利用SSR分子标记技术对柴胡栽培种质进行鉴别，发现扩增效果好且有较高的多态性的引物只占18%[12]。83对引物共扩增出420个位点，含多态性的位点数97.14%，比不同品种菊花的98.90%[13]、不同地区草豌豆的97.40%低[14]，比不同种质荔枝的87.95%高[15]。

茅苍术居群间的遗传距离与居群的地理来源不相关。居群间的平均遗传分化系数(Fst)为0.198，说明居群间的遗传分化较大，地理位置与遗传分化系数的相关性不显著，表明不同居群的茅苍术群体间存在基因交流，居群间的Nei’s遗传距离和遗传一致度分别在0.051 0～0.465 8、0.627 7～0.950 3，但茅苍术居群间的遗传距离都小于0.177 1，遗传一致度都大于0.837 7，与白术居群间存在较大的差异，说明茅苍术与白术的遗传信息差异较大。茅苍术群体间的遗传距离与遗传一致度的研究结果与朱晓琴等[16]的研究结果较为一致，他们利用RAPD分子标记技术分析得出茅苍术群体间的遗传距离是0.11，遗传一致度是0.9；但野生茅苍术和栽培茅苍术的分析结果与李琳等[6]的研究结果不同，他们用RAPD分子标记技术分析比较野生和栽培茅苍术的遗传距离，发现野生茅苍术与栽培茅苍术的遗传距离较远，是0.32，相比之下本研究中野生种与栽培种茅苍术的遗传距离更近，遗传一致度更高，这与栽培种均是通过“野生转家种”方式驯化而来的实际情况更为符合。

居群的聚类分析结果与供试材料的产地来源、叶型分类没有直接关系，但茅苍术与白术作为菊科的2种不同种植物在遗传结构上存在较大差异。UPMGA的聚类分析和主坐标分析结果都显示茅苍术与白术的遗传距离较远；而群体结构分析表明白术居群遗传背景单一，茅苍术居群间遗传结构复杂，说明了茅苍术与白术居群间基因交流不广泛，因此遗传基础差异较大。本研究中茅苍术材料分别采自京山、保康和英山，且保康材料既有野生种又有栽培种，聚类分析结果并没将各地区的材料分别聚在一起，也没有将野生种和栽培种的材料单独聚为两个群。在遗传距离为0.59时，京山(18份)、保康Ⅰ(16份)、保康Ⅱ(9份)、保康Ⅲ(15份)和英山(13份)的材料71份材料聚为第Ⅰ个群，英山的8份材料和保康Ⅰ的2份材料聚为第Ⅱ个群，聚类结果与前人的研究结果不同，郭建林等[17]利用RAPD分子标记技术对不同地区7个居群的苍术进行遗传多样性分析，聚类结果保康居群单独聚在一起，英山居群与江苏小九华山等居群聚在一起。各居群材料的聚类结果没有明显差异可能与采样的地点相隔较近有关(京山：E 112°43′～113°29′，N 30°42′～31° 27′；保康：E 110°45′～111°31′，N 31°21′～32°06′；英山：E 115°31′～116°04′，N 30°31′～31°09′)，经纬度差异不大说明气候环境较为相似，地理距离较近且各地区间没有可以阻断环境交流的有利条件，致使茅苍术群体间的遗传变异相对较小。结合HPLC指纹图谱共有峰的聚类分析结果，当平方欧式距离为10时，茅苍术和白术材料就能明显区分，与上述DNA的SSR标记的聚类分析结果可以相互印证，两者的亲缘关系较远，且活性成分也存在较大差异。此外，HPLC指纹图谱的聚类分析是基于29份不同居群不同叶型材料进行的，其亚群的分类存在差异，其中ByⅠa、ByⅠb、ByⅠc聚类为1个亚群，而SSR标记的聚类结果显示三者的遗传差异较明显，说明同一地区的野生种活性成分差异较大，遗传基础也存在较大差异，且叶型不能作为准确区分不同地区居群材料活性成分差异的指标。进一步的亚群分析发现，各居群中不同叶型材料间活性成分差异显著，与SSR标记的聚类结果存在相似性，说明不同叶型材料间存在较大的遗传差异。与SSR标记聚类结果比较，2种聚类结果均没有将不同地区茅苍术材料聚在一起，且野生种与栽培种也未单独聚类成群，居群间存在的差异不显著，两者的聚类结果存在共性。

对Q值与农艺性状、主要活性成分的相关性分析结果表明Q值与农艺性状间相关性不显著，但与苍术素含量间呈显著负相关，这一结果与已有研究结果相似。胡双丰[18]研究表明苍术中苍术素的含量与油室颜色、气味和纤维性等相关，色深且明显、香气浓、纤维性弱或无的苍术素含量高，反之含量低。俞忠明等[19]研究表明，白术根茎中油室直径与油室密度不成正比，但油室面积比Q值与成分间有一定相关性，可用油室密度与Q值衡量白术药材的品质。此外，对茅苍术与白术共有峰峰面积进行量化，聚类结果显示白术单独居为一类，不同居群的茅苍术聚为一类，聚类结果与芮梦珏等[20]的研究结果一致，即将37份苍术材料化学指纹图谱分析得到的共有峰峰面积进行量化并聚类，聚类结果显示茅苍术与罗田苍术聚为一类，关苍术与白术聚为一类，说明茅苍术与白术相同化学组分的含量差异较大。

本研究共选取了符合要求的SSR引物239对，其中34.73%的引物能扩增出清晰条带且有多态性，用这些引物对来自不同地区的86份茅苍术与白术种质资源进行遗传多态性鉴定，结果发现引物含有较高的多态性，供试材料的遗传变异与杂合度较高。聚类分析与群体结构分析结构表明，茅苍术与白术遗传距离较远，遗传背景差异较大，茅苍术的遗传背景更加复杂；栽培种与野生种茅苍术遗传距离较近，遗传一致度较高。基于SSR分子标记与HPLC化学指纹图谱共有峰的聚类分析结果表明，茅苍术与白术在遗传基础和活性成分含量间具有较大差异，但茅苍术材料间的差异相对较小；京山材料在2种聚类中都能聚在同一亚群中，而保康Ⅰ、保康Ⅲ和英山的材料只有部分能聚在相同亚群，表明相比之下京山材料在遗传基础和活性成分含量间的差异更小。通过对供试材料的遗传多态性分析，可以从基因层面区分茅苍术和白术2个不同的品种，同时可为筛选鉴定高产、优质、抗病、高活性成份的茅苍术栽培种提供理论依据。