【摘要】：水松(Glyptostrobus pensilis(Staunt.)Koch),原為杉科(Taxodiaceae)水松屬單種屬植物,現(xiàn)APG Ⅳ分類(lèi)系統(tǒng)中歸入柏科(Cupressaceae)。水松在我國(guó)屬一級(jí)保護(hù)植物,在IUCN瀕危植物紅色名錄中為“極危”等級(jí)。本研究利用從NCBI數(shù)據(jù)庫(kù)中下載的水松葉綠體全基因組序列,開(kāi)發(fā)多態(tài)性微衛(wèi)星(cpSSR)位點(diǎn)。利用核基因組和葉綠體基因組微衛(wèi)星(nSSR,cpSSR)標(biāo)記方法,探討水松在杉科的系統(tǒng)發(fā)育地位。利用開(kāi)發(fā)的多態(tài)性cpSSR位點(diǎn),對(duì)全球現(xiàn)存水松代表群體(中國(guó)、越南和老撾)進(jìn)行譜系地理學(xué)研究,分析其遺傳多樣性水平和遺傳分化,明確水松譜系地理結(jié)構(gòu),推測(cè)其冰期避難所及間冰期種群遷徙擴(kuò)散路線,了解其種群歷史動(dòng)態(tài)。研究工作能為水松的遺傳資源保護(hù)與種群恢復(fù)提供理論和實(shí)踐依據(jù),也可為第四紀(jì)冰期我國(guó)植物變遷研究提供參考。主要研究結(jié)果如下。(1)水松葉綠體基因組含170個(gè)完美型SSR位點(diǎn),篩選重復(fù)次數(shù)大于或等于8的SSR位點(diǎn),共設(shè)計(jì)70對(duì)cpSSR引物,均可成功擴(kuò)增,并產(chǎn)生單一清晰條帶。利用16個(gè)樣本進(jìn)行多態(tài)性位點(diǎn)檢測(cè),篩選得到10個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)。利用16個(gè)樣本檢測(cè)多態(tài)性位點(diǎn)的遺傳多樣性水平,結(jié)果顯示遺傳多樣性較高,因此篩選得到的多態(tài)性位點(diǎn)可用于后續(xù)水松系統(tǒng)發(fā)育地位和譜系地理學(xué)研究,了解其進(jìn)化歷史。(2)利用葉綠體基因組cpSSR標(biāo)記和核基因組EST-SSR標(biāo)記對(duì)杉科8個(gè)屬10個(gè)種進(jìn)行系統(tǒng)發(fā)育研究。cpSSR位點(diǎn)在絕大多數(shù)杉科樣本均可擴(kuò)增,平均擴(kuò)增率為98%,23個(gè)EST-SSR位點(diǎn)中,擴(kuò)增成功率大于50%的有18對(duì)。基于cpSSR標(biāo)記構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)(NJ)結(jié)果顯示,10個(gè)種可分為2個(gè)大的聚類(lèi)群,水松和落羽杉屬為一個(gè)聚類(lèi)群,杉科其它物種為一個(gè)大的聚類(lèi)群。基于EST-SSR標(biāo)記所構(gòu)建的系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)(NJ)與cpSSR標(biāo)記結(jié)果大致相同。兩種標(biāo)記方法相互驗(yàn)證,水松和落羽杉屬植物親緣關(guān)系較近,并在杉科中具有相對(duì)較晚的的發(fā)育地位。(3)利用10個(gè)多態(tài)性葉綠體微衛(wèi)星對(duì)14個(gè)水松群體(中國(guó)、老撾和越南)進(jìn)行譜系地理學(xué)的研究。遺傳多樣性結(jié)果顯示,14個(gè)群體343個(gè)單株中共檢測(cè)到153個(gè)單倍型,平均單倍型數(shù)量為12.79,平均有效單倍型數(shù)量(Ne)為8.40。每個(gè)群體均存在私有單倍型,平均私有單倍型頻率(Pr)為0.379。水松各群體的遺傳多樣性(He)偏高,其范圍為0.62～0.995。單倍型地理分布圖說(shuō)明國(guó)家與國(guó)家之間沒(méi)有共享的單倍型存在,各個(gè)群體私有單倍型的數(shù)量明顯多于共享單倍型。水松總遺傳多樣性(HT)為0.991,群體內(nèi)遺傳多樣性(HS)為0.856。遺傳分化系數(shù)RST(0.469)顯著大于GST(0.136),表明水松群體具有明顯的譜系地理結(jié)構(gòu)。分子方差分析(AMOVA)結(jié)果表明,水松群體遺傳變異主要來(lái)自于組間(47.70%),遺傳分化系數(shù)FST的值為0.597大于0.25,說(shuō)明水松群體間存在很高的的遺傳分化。STRUCTURE結(jié)果顯示,最佳K值為3,說(shuō)明14個(gè)水松群體按國(guó)家主要分為三個(gè)大的聚類(lèi)群,這與DAPC分析結(jié)果一致。系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)(NJ)結(jié)果也呈現(xiàn)出3個(gè)聚類(lèi),老撾群體聚為一支,越南群體聚為一支,中國(guó)南方和北方群體聚為一支。(4)利用DIY ABC軟件推測(cè)水松群體進(jìn)化歷史,進(jìn)化事件4具有最高的后驗(yàn)概率(PP),推測(cè)水松進(jìn)化順序?yàn)橹袊?guó)→越南→老撾,其冰期避難所一個(gè)位于中國(guó)北部地區(qū)江西、湖南和福建省附近,另一個(gè)位于中國(guó)南部廣東省及老撾和越南的部分地區(qū)。(5)通過(guò)以上研究,我們對(duì)水松種群保護(hù)提出了保護(hù)策略:加強(qiáng)現(xiàn)存群體的保護(hù),對(duì)老撾的天然種群進(jìn)行最高級(jí)別的保護(hù);在與水松棲息地相似的地區(qū)建立種子園或苗圃,同時(shí)采取種子繁殖,扦插等營(yíng)養(yǎng)繁殖手段,找到水松最佳種植方式,擴(kuò)大種群數(shù)量。
【學(xué)位授予單位】：中南林業(yè)科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：S791.29
【圖文】：

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【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2775930