色木槭天然種群遺傳結(jié)構(gòu)及系統(tǒng)地理學(xué)分析.pdf

1、色木槭是東北紅松闊葉林具有標(biāo)志意義的伴生樹種之一，是具有優(yōu)良木質(zhì)材料和非木質(zhì)材料等多種用途的優(yōu)良資源樹種，同時(shí)也是東北地區(qū)分布的槭樹屬樹種中應(yīng)用價(jià)值最大、最有開發(fā)利用前景的樹種。隨著東北林區(qū)不斷受到嚴(yán)重威脅，一些重要樹種的用材林幾乎已不可得，色木槭也不可避免地面臨這一客觀現(xiàn)實(shí)。因此，其天然林保護(hù)與培育已經(jīng)被提上議事日程。了解種群的遺傳特征是確定物種保護(hù)與經(jīng)營(yíng)措施的一個(gè)重要前提，因此我們提出本項(xiàng)研究，通過對(duì)色木槭的nSSR和cpDNA序列

2、的分析以了解色木槭種群當(dāng)今的遺傳結(jié)構(gòu)，從而為其天然林保護(hù)培育與人工育種的種源選擇等提供依據(jù);同時(shí)我們也希望我們的研究能為東北地區(qū)森林系統(tǒng)的保護(hù)與經(jīng)營(yíng)提供參考建議。與此同時(shí)，我們也對(duì)日本同域分布的色木槭變種進(jìn)行了親緣關(guān)系的研究。此外，通過上述研究獲得的cpDNA單倍型，我們又對(duì)色木槭多個(gè)變種的系統(tǒng)關(guān)系及其遷移、擴(kuò)散以及物種形成過程進(jìn)行了研究，主要研究結(jié)果如下:
　　(1)色木槭核基因組總體上維持了較高水平的遺傳多樣性(HE=0.73

3、8，AR=7.605)，東北種群遺傳多樣性略高于南方種群(AR=8.593和7.910，P=0.119; HE=0.746和0.694，P=0.025);種群的總體遺傳分化為中等水平(FST=0.073，G'ST=0.278);但是東北種群間的遺傳分化較?。‵ST=0.029，G'ST=0.114），南方種群間的遺傳分化較大（FST=0.201，G'ST=0.722）;東北種群遺傳多樣性隨緯度升高而降低，這可能是該地區(qū)森林樹種的普遍特征

4、;色木槭種群經(jīng)歷過廣泛的遺傳瓶頸，可能是由于不合理的經(jīng)營(yíng)如過度采伐和開發(fā)以及人類活動(dòng)的影響等造成的;
　　(2)基于nSSR數(shù)據(jù)的Bayesian聚類分析將56個(gè)色木槭原變種天然種群分成分成東北種群(Pop1)和南方種群(Pop3)，以及處于兩地區(qū)過渡地帶的含有來自于兩組混合個(gè)體的混合種群(Pop2);DIYABC分析得出了種群的分化時(shí)間:Pop3在約88，800年前與祖先種群(Pop2)分化，分化原因可能是由于秦嶺的抬升和太行山

5、斷裂帶的阻斷;Pop1和Pop2的分化約在20，430年前，原因可能是東北平原的隔斷;
　　(3)色木槭原變種cpDNA總體遺傳多樣性較高（HT=0.857），但種群內(nèi)遺傳多樣性極低（HS=0.056），說明cpDNA變異主要存在種群間;種群的遺傳分化系數(shù)極高（NST=0.960＞GST=0.935;P＞0.05），單倍型的分布不存在顯著的系統(tǒng)地理關(guān)系;色木槭原變種當(dāng)今單倍型分布格局的歷史成因是異域片段化造成的，而東北和華北北部種

6、群則經(jīng)過較明顯的冰期后遷移擴(kuò)張。
　　(4)日本色木槭同域分布變種中，北海道兩個(gè)變種起源相同，但是變種間分化顯著，可能已經(jīng)產(chǎn)生生殖隔離;秩父三個(gè)變種間親緣關(guān)系較近，cpDNA單倍型間系統(tǒng)關(guān)系也較近，變種間存在雜交漸滲;秩父同域分布變種遺傳多樣性高于北海道同域分布的兩個(gè)變種可能就是由于秩父的變種間雜交漸滲的結(jié)果;色木槭日本變種起源于中國(guó)，由于第四紀(jì)冰期與間冰期反復(fù)波動(dòng)的氣候使得海平面不斷升降，使得色木槭在經(jīng)由黃海大陸架的東向遷移過程

7、中，種群不斷地被隔離和連接，從而形成了今天日本色木槭豐富的變異模式（8個(gè)變種）;
　　(5)采自云南的大翅色木槭與其他變種間分化極大，有必要對(duì)其分類地位進(jìn)行進(jìn)一步研究;采自峨眉山的三尖色木槭與原變種間關(guān)系較近;
　　(6)結(jié)合nSSR與cpDNA序列分析的結(jié)果，我們推測(cè)色木槭在全國(guó)范圍內(nèi)存在多個(gè)避難所，分別在東北長(zhǎng)白山南段、華北北部、太行山南段與中條山交匯處、秦嶺中段、峨眉山、天目山以及長(zhǎng)江中下游區(qū)域。
　　(7)對(duì)不