角叉菜屬分子分類、系統(tǒng)發(fā)育及居群遺傳多樣性研究.pdf

1、本論文利用核糖體18S rRNA、internal transcribed spacer(ITS)、線粒體cox2-3間區(qū)序列及inter simple sequence repeat(ISSR}標(biāo)記方法對紅藻角叉菜屬的分子分類、系統(tǒng)發(fā)育和進化及居群遺傳學(xué)進行了研究，揭示了角叉菜屬種間的親緣譜系關(guān)系、系統(tǒng)進化地位、北大西洋皺波角叉菜(Chondrus crispus)居群的分布機制和遺傳多樣性特征，為研究藻類的分子進化起源和過程打下了基

2、礎(chǔ)。研究結(jié)果如下: (1)采集了來自全球8個國家16個地點的角叉菜樣品，采用PCR擴增和直接測序的方法分析了核糖體18S rRNA基因和內(nèi)轉(zhuǎn)錄間隔區(qū)(ITS)序列，統(tǒng)計分析結(jié)果顯示18S rRNA基因和ITS序列長度分別在1800 bp和710 bp左右。nrDNA ITS數(shù)據(jù)表明采自中國大連的樣本C.sp1應(yīng)該為C.nipponicus，盡管這與18S rRNA基因數(shù)據(jù)不一致(18S rRNA結(jié)果顯示C.sp1應(yīng)為C.pinn

3、ulatus)。先前被命名為C.yendoi或Mazzaella japonica的樣本C.sp2屬于角叉菜屬，但確切的分類地位還需要進一步的證實。初步推斷在中國北方沿海至少存在3種角叉菜，其分別是C.ocellatus，C.niponicus，C.armatus和C.pinnulatus。此外，分子數(shù)據(jù)顯示采自愛爾蘭Connemara的樣本實際上不是C.crispus，而是Mastocarpus stellatus，盡管它在外部形態(tài)特

4、征上與C.crispus非常相似。多種系統(tǒng)發(fā)育分析方法(NJ，MP，ML和ME)表明在角叉菜屬內(nèi)存在3個譜系，C.ocellatus，C.yendoi和C.nipponicus形成北太平洋的一個譜系，C.armatus和C.pinnulatus則形成北太平洋的另一個譜系，而所有C.crispus樣本形成一個獨立的北大西洋譜系。系統(tǒng)樹的拓撲結(jié)構(gòu)顯示北大西洋的C.crispNS可能起源于北太平洋。 (2)以北太平洋的C.ocella

5、tus，C.yendoi和C.pinnulatus作為外類群，利用nrDNA ITS序列初步研究了北大西洋C.crispus的分子地理進化過程。統(tǒng)計結(jié)果表明C.crispus的ITS序列變異比率在0.3～4.0％，NJ，MP和ME方法構(gòu)建的系統(tǒng)進化樹顯示C.crispus的不同地理樣本形成兩個主要的分支。我們認為北大西洋C.crispus形成現(xiàn)今的分布模式可能受到3個重要因素的影響：等溫線阻隔、古氣候和古海洋學(xué)。ITS數(shù)據(jù)不僅為分子支序

6、發(fā)育，而且也為系統(tǒng)地理學(xué)研究提供了重要信息。 (3)利用ISSR標(biāo)記方法對C.crispus的7個野生居群(139個個體)進行了遺傳多樣性和種群結(jié)構(gòu)分析，在進行PCR擴增條件優(yōu)化和引物篩選后，18個ISSR引物共擴增出184個位點，其中174個為多態(tài)性。統(tǒng)計分析顯示Nei's基因多樣性指數(shù)為0.1228，Shannon信息指數(shù)為0.2127。C. crispus居群水平上的基因多樣性水平為0.2922，遺傳分化指數(shù)為0.7463

7、，這表明74.63％的變異發(fā)生在居群之間，25.37％的變異發(fā)生在居群內(nèi)。這些數(shù)據(jù)證實北大西洋C.crispus居群內(nèi)已出現(xiàn)了明顯的遺傳分化。 (4)根據(jù)nrDNA ITS數(shù)據(jù)構(gòu)建的系統(tǒng)進化樹(ME和MP)顯示：在進化水平上，真紅藻綱的松節(jié)藻科(Rlaodomelaceae)與紅毛菜綱親緣關(guān)系較近。在真紅藻綱內(nèi)，杉藻目的進化地位最高，其次是海膜科(Halymeniaceae)、石花菜科(Gelidiaceae)、紅葉藻科(Del

8、esseriaceae)和粉枝藻科(Liagoraceae)等，而松節(jié)藻科進化地位最低。在杉藻目內(nèi)，杉藻科(Gigartinaceae)和膠黏藻科(Dumontiaceae)關(guān)系密切，而外形上難以區(qū)分的角叉菜和紅舌藻(Mazzaella)親緣關(guān)系非常近。 而mtDNA cox2-3數(shù)據(jù)分析表明，紅藻門13個屬的cox2-3基因間區(qū)域序列長度在134～400 bp之間，差異較大，A+T含量在49.1％至61.4％之間；紅藻門屬間平

9、均核甘酸差異數(shù)達到34個，如不包括角叉菜屬，則屬內(nèi)種間的核甘酸差異率達到了9.45～17.78％。NJ和MP系統(tǒng)樹顯示，在所研究的紅藻門13個屬間，石花菜目的沙菜屬(Hypnea)和杉藻目的鏈藻屬(Catenella)進化關(guān)系非常近，而仙菜目絨線藻科的絨線藻屬(Dasya)和異管藻屬(Heterosiphonia)，及松節(jié)藻科的卷枝藻屬(Bostrychia)和紅葉藻科的鷓鴣菜屬(Caloglossa)親緣關(guān)系較近，柏按藻目的海門冬屬(