孓遺植物珙桐的群體遺傳學(xué)和譜系地理學(xué)研究.pdf

1、珙桐(Davidia involucrata)也叫“中國(guó)鴿子樹”，是我國(guó)特有的第三紀(jì)古熱帶孑遺植物，世界著名的“活化石”，我國(guó)一級(jí)保護(hù)植物。珙桐的冰期避難所和遺傳結(jié)構(gòu)等一直是植物學(xué)家和生物地理學(xué)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(diǎn)(SSR)，對(duì)珙桐自然分布區(qū)內(nèi)的22個(gè)群體進(jìn)行譜系地理學(xué)和群體遺傳學(xué)研究，檢測(cè)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(duì)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(jìn)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(duì)22個(gè)珙桐群體的231個(gè)個(gè)體進(jìn)行cpDNA trnS-trnG和trnL-rpl32F基因間隔區(qū)序列分析，共檢測(cè)到12個(gè)變異位點(diǎn)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(guó)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(kuò)張形成：而西

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

5、ope軟件進(jìn)行連鎖不平衡分析沒有發(fā)現(xiàn)連鎖不平衡位點(diǎn)，但多數(shù)位點(diǎn)在這5個(gè)群體中顯著偏離哈溫平衡，這種情況應(yīng)該是純合子過度造成的。對(duì)兩種SSR引物開發(fā)的方法進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)PCR雙重抑制法所獲得位點(diǎn)的多態(tài)性相對(duì)較高。上述結(jié)果為全面深入開展珙桐的譜系地理學(xué)和群體遺傳學(xué)研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
　　 3.基于SSR數(shù)據(jù)的群體遺傳分析
　　 用7對(duì)SSR標(biāo)記對(duì)22個(gè)珙桐群體(475個(gè)個(gè)體)的遺傳多樣性和群體遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)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(gè)譜系。另外，雙親遺傳的SSR分子標(biāo)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(yáng)(YY)群體表現(xiàn)出東、西部群體基因庫(kù)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(yīng)該是雙親遺傳的核基因分子標(biāo)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(duì)珙桐葉下表皮毛被狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)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(wú)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(rèn)為光葉珙桐變種分類地位不成立。
　　 5.珙桐的保護(hù)策略