油松天然種群遺傳多樣性及系統(tǒng)地位分析.pdf

1、油松(PinustabulaeformisCarr.)根系發(fā)達，極耐干旱貧瘠，具有良好的保持水土、涵養(yǎng)水源及改良土壤的作用，是我國華北及西北荒山綠化和營造生態(tài)林的重要樹種。山西是天然油松林分布面積最大的省份之一，也是油松的分布中心，以油松為建群種構成的寒溫性針葉林是分布于山西關帝山、太岳山和中條山等地的優(yōu)勢植被類型，在山西森林生態(tài)系統(tǒng)中占著舉足輕重的地位。然而以往對油松遺傳多樣性的研究多集中于形態(tài)學、細胞學和蛋白質水平。分子水平的研究工

2、作剛剛起步，油松的許多遺傳指標仍知之甚少，這對于油松天然林的合理保護和可持續(xù)經(jīng)營是遠遠不夠的。
　　RAPD分子標記和ISSR分子標記是研究種群遺傳結構的兩個非常有效的工具。本研究在對山西油松地理分布實地考察和全面分析的基礎上，選取歷山、紫團山、靈空山、蘆芽山和關帝山5個天然油松種群作為研究對象。運用RAPD和ISSR標記兩種方法，檢測天然油松種群的遺傳結構及其空間分布格局，探討各種生態(tài)因子與遺傳變異的關系，揭示油松對復雜生境的分

3、子適應機制。運用兩對引物擴增了葉綠體trnT-trnL和trnS-trnG基因間隔序列，為松屬基因組的比較和系統(tǒng)進化研究提供重要信息。主要的研究結果如下:
　　1.山西油松種群的多態(tài)位點百分率和多樣性指數(shù)。用15個RAPD引物對油松種群140個個體進行PCR擴增，共擴增出125個位點，其中多態(tài)位點99個，占79.20％;Nei多樣性指數(shù)和Shannon多樣性指數(shù)分別為0.2853和0.4232，在5個油松種群中其變化范圍分別介于0

4、.2243～0.2626和0.3352～0.3860之間。5個ISSR引物共擴增出35個位點，多態(tài)位點28個，占80.00％;Nei多樣性指數(shù)和Shannon多樣性指數(shù)分別為0.3085和0.4468。兩種標記估算的多樣性能比較一致地反映各種群的遺傳多樣性，即靈空山種群和關帝山種群擁有較高的遺傳多樣性，蘆芽山種群的遺傳多樣性水平相對較低。通過與松屬其它物種的比較，油松種群遺傳多樣性在松屬中處于中等偏高水平。
　　2.山西天然油松種

5、群的遺傳結構。RAPD標記擴增的油松種群遺傳多樣性指數(shù)為0.2853，種群內變異為0.2428，遺傳分化系數(shù)為0.1491;ISSR擴增的油松種群的遺傳多樣性指數(shù)為0.3085，種群內變異為0.2667，遺傳分化系數(shù)為0.1356。兩種標記反映出油松種群間均存在一定程度的變異和分化，在總的遺傳變異中85.00％以上的變異存在于種群內，種群間的變異近15.00％。遺傳變異主要存在于種群內，種群間的變異雖然不是遺傳變異的主要來源，但這是不可

6、忽視的，說明各種群間已經(jīng)產(chǎn)生一定的遺傳分化，從種群分布的自然地理環(huán)境分析可知，種群遺傳結構格局的形成是環(huán)境因素、人為因素和物種本身生物學特性綜合作用的結果。
　　3.5個油松種群間的遺傳關系?；贗SSR標記，根據(jù)Nei的方法計算油松種群的遺傳相似系數(shù)和遺傳距離。蘆芽山種群和關帝山種群遺傳一致度最高為0.9716，遺傳距離最小為0.0288，這兩個種群的相似程度最大;紫團山種群和關帝山種群遺傳一致度最低為0.8999，遺傳距離最大

7、為0.1054，這兩個種群親緣關系相對較遠。RAPD標記和ISSR標記反映5個種群間親緣關系的遠近稍有不同，但UPGMA的聚類結果完全一致。靈空山種群和紫團山種群首先聚在一起，再與歷山種群聚為一組，蘆芽山種群和關帝山種群聚為另一組，2組再聚在一起，地理距離相近的種群首先聚在一起。
　　4.油松葉綠體DNA間隔序列的特點及應用。由于葉綠體DNA的編碼區(qū)和非編碼區(qū)分子進化速度不同，因而適用于不同階元的系統(tǒng)學研究。本研究用兩對特異引物擴

8、增油松葉綠體非編碼區(qū)trnT-trnL和trnS-trnG間隔序列，序列對比結果顯示這兩個片段在物種水平十分保守和穩(wěn)定，而在松科各屬間變異位點豐富，說明這兩個序列片段不適合作為物種以下種群間的分析，適合作為物種以上的分子標記和系統(tǒng)學研究。結合GenBank(http://www.ncbi.nlm.nih..qov)中已有的序列資料，下載其它有關的松科植物trnT-trnL和trnS-trnG序列，一起進行分支分析，構建鄰接系統(tǒng)進化樹。分