孓遺植物珙桐的群體遺傳學和譜系地理學研究.pdf

1、珙桐(Davidia involucrata)也叫“中國鴿子樹”，是我國特有的第三紀古熱帶孑遺植物，世界著名的“活化石”，我國一級保護植物。珙桐的冰期避難所和遺傳結(jié)構(gòu)等一直是植物學家和生物地理學家們十分關(guān)注的問題。本研究選取單親遺傳的葉綠基因組基因間隔區(qū)序列和雙親遺傳的核基因微衛(wèi)星位點(SSR)，對珙桐自然分布區(qū)內(nèi)的22個群體進行譜系地理學和群體遺傳學研究，檢測了珙桐群體的遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)，探討了珙桐現(xiàn)有地理分布格局的形成原因；此外

2、，針對光葉珙桐變種分類地位是否成立的問題，從表型和分子水平進行了深入研究。主要結(jié)果如下：
　　 1.基于cpDNA基因間隔區(qū)序列變異的單倍型分析
　　 對22個珙桐群體的231個個體進行cpDNA trnS-trnG和trnL-rpl32F基因間隔區(qū)序列分析，共檢測到12個變異位點和17種單倍型。珙桐物種水平的單倍型多態(tài)性(h)為0.886，核苷酸多態(tài)性(π)為1.92×10-3，遺傳多樣性水平總體較高。西部地區(qū)各群體共

3、有10種單倍型，其中7種為特有單倍型。東部地區(qū)各群體有7種單倍型，其中2種為特有單倍型。分子變異分析(AMOVA)顯示遺傳變異主要存在于群體間(39.29％)，群體內(nèi)變異很低(6.77％)，遺傳分化程度很高Fst=0.93228。群體間的基因流極低，Nm值僅為0.06。
　　 貝葉斯分析、TCS分析和單倍型地理分布的結(jié)果表明：中國東部與西部地區(qū)的群體分化成不同的地理組，東部地區(qū)現(xiàn)在的分布格局可能為冰期避難所在冰后期擴張形成：而西

4、部地區(qū)各群體間分化較大，結(jié)合我國西南山區(qū)的地質(zhì)特點其分布格局很可能是多個避難所原地居留的結(jié)果。
　　 2.SSR標記的篩選
　　 利用PCR雙重抑制法和磁珠富集法開發(fā)了12對具有較高多態(tài)性的珙桐微衛(wèi)星引物。這12個位點在5個群體134個個體中共得到了159個等位基因，期望雜合度(HE)為0.404～0.918，觀測雜合度(Ho)為0.015～0.821，多態(tài)信息位點(PIC)為6～21(mean=10.8)。用Genep

5、ope軟件進行連鎖不平衡分析沒有發(fā)現(xiàn)連鎖不平衡位點，但多數(shù)位點在這5個群體中顯著偏離哈溫平衡，這種情況應該是純合子過度造成的。對兩種SSR引物開發(fā)的方法進行比較，發(fā)現(xiàn)PCR雙重抑制法所獲得位點的多態(tài)性相對較高。上述結(jié)果為全面深入開展珙桐的譜系地理學和群體遺傳學研究奠定了堅實的基礎(chǔ)。
　　 3.基于SSR數(shù)據(jù)的群體遺傳分析
　　 用7對SSR標記對22個珙桐群體(475個個體)的遺傳多樣性和群體遺傳結(jié)構(gòu)進行了分析。結(jié)果顯示

6、，珙桐群體的遺傳變異主要存在于群體內(nèi)(64.38％)，但群體間也出現(xiàn)了一定程度的遺傳分化Fst=0.356。Structure分析結(jié)果也表明珙桐自然分布區(qū)內(nèi)的群體分化為東西兩個譜系。另外，雙親遺傳的SSR分子標記反映的基因流(Nm=0.766)明顯高于cpDNA序列分析的結(jié)果，位于東西部地區(qū)交界處的貴州寬闊水(KK)、重慶金山(JS)和酉陽(YY)群體表現(xiàn)出東、西部群體基因庫混雜的狀態(tài)。SSR分析結(jié)果所顯示珙桐群體間的遺傳分化(Fst=

7、0.356)明顯低于cpDNA序列分析所顯示的水平(Fst=0.93228)，這應該是雙親遺傳的核基因分子標記更傾向于減弱群體間的遺傳分化水平的結(jié)果。
　　 4.光葉珙桐的分類地位
　　 對珙桐葉下表皮毛被狀況進行統(tǒng)計后發(fā)現(xiàn)，葉毛被類型在珙桐中是典型的過渡性狀，分子水平分析也表明有毛和無毛的珙桐類型沒有遺傳上的分化。綜合地理分布和群落調(diào)查的結(jié)果，我們認為光葉珙桐變種分類地位不成立。
　　 5.珙桐的保護策略