鹽爪爪屬物種界定及譜系地理學(xué)研究.pdf

1、土地的沙漠化和鹽漬化導(dǎo)致植物的分布區(qū)域和種群大小產(chǎn)生較大的變化。鹽爪爪屬（Kalidium Moq.）植物，包括鹽爪爪、尖葉鹽爪爪、細(xì)枝鹽爪爪、里海鹽爪爪、圓葉鹽爪爪、以及黃毛頭六種，在中國主要分布于西北地區(qū)干旱及半干旱的鹽堿地區(qū)，是中國北方牧區(qū)冬季補(bǔ)飼的主要牧草。作為稀鹽型真鹽生植物，其對(duì)阻止水土流失及鹽漬土壤的改良具有重要的生態(tài)價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。
　　本研究在野外充分調(diào)查的基礎(chǔ)上，主要通過檢測三個(gè)葉綠體片段（matK，ycf1b

2、，rbcL）和ITS在鹽爪爪屬物種中的鑒別能力，篩選鹽爪爪屬物種界定的理想DNA條形碼；以鹽爪爪屬植物成熟種子為材料，采用常規(guī)壓片法對(duì)鹽爪爪屬植物進(jìn)行核型分析；基于三個(gè)葉綠體片段（matK，ycf1b，rbcL）和ITS在六種鹽爪爪屬植物整個(gè)地理分布區(qū)域的848個(gè)個(gè)體的DNA數(shù)據(jù)，分析鹽爪爪屬物種地理分布的遺傳結(jié)構(gòu)，以揭示影響該屬物種地理分布模式的因素。主要研究結(jié)果如下：
　　一、葉綠體片段在鹽爪爪屬物種間的遺傳距離均較小，存在較

3、多共享單倍型，展現(xiàn)出低的物種鑒別能力，分別為matK（33.3％），ycf1b（16.7%），rbcL（16.7%）。三個(gè)葉綠體片段的任一組合方式并沒有提高對(duì)物種的鑒別能力。針對(duì)葉綠體基因，單獨(dú)片段及任一可能組合方式均可鑒別出黃毛頭（變種），且具有較高的支持度（>65%）。ITS在鹽爪爪屬物種中具有小的種內(nèi)遺傳差異，而存在較大的種間遺傳距離，能夠成功界定鹽爪爪屬所有物種，且支持度大于94%。
　　二、鹽爪爪屬物種均為二倍體植物，具

4、有相同的染色體數(shù)目2n=2x=18，確定該屬的染色體基數(shù)為9。核型公式分別為鹽爪爪（2n=2x=18=12m+6sm），尖葉鹽爪爪（2n=2x=18=14m+2sm+2st），細(xì)枝鹽爪爪（2n=2x=18=12m+6sm），圓葉鹽爪爪（2n=2x=18=8m+6sm+4st），里海鹽爪爪（2n=2x=18=12m+4sm+2st），黃毛頭（2n=2x=18=4m+14sm）。所有物種中染色體絕大比例為中部著絲粒（m）染色體和近中部著絲粒

5、（sm）染色體。平均臂比率的范圍為1.53-2.07。該屬6種植物包含三種核型：2A，3A和2B，核型演化為2A~3A~2B。核型不對(duì)稱系數(shù)介于59.71%~66.06%之間，綜合核型類型及核型不對(duì)稱系數(shù)確定鹽爪爪為該屬最原始的物種。所有物種的每條染色體長度均未超過1μm，屬微小染色體?；诩?xì)胞生物學(xué)角度的核型分析數(shù)據(jù)同樣支持變種黃毛頭應(yīng)該被劃分為鹽爪爪屬的一個(gè)種。
　　三、ITS序列可以對(duì)不同物種的所有個(gè)體進(jìn)行準(zhǔn)確界定，Baye

6、s樹分析及STRUCTURE聚類分析均表明六個(gè)物種單獨(dú)成族，分化顯著（K=6）。三個(gè)葉綠體基因片段（matK，ycf1b，rbcL）在鹽爪爪屬6個(gè)物種848個(gè)個(gè)體中總計(jì)檢測到27種單倍型，其中有5種單倍型存在種間共享。系統(tǒng)發(fā)育分析（NETWORK和NJ進(jìn)化關(guān)系圖）表明六個(gè)物種存在不同的單倍型譜系分支，葉綠體單倍型地理分布圖顯示鹽爪爪屬6個(gè)物種存在顯著不同的遺傳分布格局。
　　根據(jù)以上結(jié)果，本研究得出以下結(jié)論：ITS可作為鹽爪爪屬物

7、種界定的理想DNA條形碼，核型分析支持鹽爪爪為鹽爪爪屬最原始的物種，核型演化為2A~3A~2B。黃毛頭應(yīng)被劃分為鹽爪爪屬的一個(gè)種，而不是尖葉鹽爪爪的一個(gè)變種。鹽爪爪屬植物的地理分布及遺傳結(jié)構(gòu)是多種影響因素綜合作用的結(jié)果。在漫長的演化過程中，反復(fù)的冰期及間冰期的氣候變化、山脈的延伸，青藏高原的隆升以及沙漠的擴(kuò)張等事件共同參與塑造了鹽爪爪屬植物現(xiàn)今的遺傳分布格局，同時(shí)導(dǎo)致不同地理區(qū)域間的種群分歧。此外，不同分布地區(qū)土壤中的含鹽量，pH值及不