圓葉菝葜(Smilax rotundifolia)和沃氏菝葜(Smilax walteri)是北美菝葜屬植物中的一個(gè)重要分支,兩者為姐妹關(guān)系,雖然有著相似的形態(tài)結(jié)構(gòu),但兩者所適宜生境不同。S.rotundifolia廣泛分布于美洲東部,常見于溫帶落葉闊葉林林下;而S.walteri主要生長于美國東南部濕地環(huán)境當(dāng)中。前期對S.rundifolia和S.walt的研究中,多數(shù)集中在生理性狀和與真菌互作等方面,對兩者的系統(tǒng)發(fā)育及親緣地理學(xué)相關(guān)的研究未見報(bào)道。本研究通過微衛(wèi)星標(biāo)記和葉綠體全基因組數(shù)據(jù),結(jié)合生態(tài)位建模(ENM)對S.rotundifolia和S.walteri的遺傳多樣性、遺傳結(jié)構(gòu)、群體動(dòng)態(tài)歷史模型以及分布區(qū)變化進(jìn)行了研究,主要結(jié)果如下:1)基于微衛(wèi)星標(biāo)記的群體遺傳研究:掃描了S.rotundifoli 的轉(zhuǎn)錄組,得到6,153個(gè)可用以設(shè)計(jì)微衛(wèi)星引物的重復(fù)序列,合成了 130對微衛(wèi)星引物,經(jīng)過篩選,確定基于這24對微衛(wèi)星引物對S.rotundifolia和S.walteri的60個(gè)群體共466個(gè)個(gè)體進(jìn)行遺傳多樣性、遺傳結(jié)構(gòu)、以及群體親緣地理模型分析。結(jié)果顯示,S.rotundifolia期望雜合度HE范圍是0.207～0.690,平均值為0.471,觀測雜合度HO的范圍是0.195～0.925,平均值為0.550,多態(tài)性信息含量(PIC)值為0.366～0.835,平均值為0.550;S.walteri HE和和HO的范圍分別是是0～0.660,0～1,平均值分別為為0.332和0.422,PIC值的范圍是0～0.829,平均值為0.394。基于聶氏距離的PCoA分析顯示S.rotundifolia和S.walteri分屬兩個(gè)主聚類;基于貝葉斯算法的STRUCTURE分析發(fā)現(xiàn)除S.rotundifolia和S.walteri截然分開外,S.rotundifolia群體內(nèi)還存在東、西兩個(gè)基因池;將S.rotundifolia兩個(gè)基因池群體對應(yīng)群體投射到PCoA的分析圖上,可以發(fā)現(xiàn)兩個(gè)譜系群體間界限清晰,但有部分群體存在混合的現(xiàn)象。通過對基因流的分析可知,S.rotundifolia兩個(gè)譜系間的基因流較為強(qiáng)烈;S.walteri與S.rotundifolia兩個(gè)譜系間的基因流相對微弱�；诮曝惾~斯理論的DIY-ABC分析推測S.walteri可能在某一時(shí)間從共同祖先群體中分化出來,隨后獨(dú)自擴(kuò)張;而后S.rotundifolia.的兩個(gè)譜系產(chǎn)生分化,各自進(jìn)化。證明S.rotundifolia和S.walt是遺傳上明顯分化的兩個(gè)物種。2)基于葉綠體全基因組的比較分析研究:選擇來自不同譜系S.rotundifolia的2個(gè)個(gè)體以及不同區(qū)域的2個(gè)S..walteri個(gè)體進(jìn)行葉綠體基因組測序,拼接完成后比較,發(fā)現(xiàn)四個(gè)葉綠體基因組在長度、基因組成以及基因大小上差異不大。使用不同片段的多態(tài)性位點(diǎn)分析、全序列簡單重復(fù)序列和重復(fù)結(jié)構(gòu)分析、密碼子使用偏性分析對四條序列的分析可知,四個(gè)葉綠體基因組的比對一共找到31處變異,包括12個(gè)堿基替換片段和19個(gè)插入缺失片段,PI值范圍為0.00012-0.0067。正向、反向、互補(bǔ)以及回文四種重復(fù)類型在四個(gè)葉綠體基因組中出現(xiàn)的概率基本相似,共發(fā)現(xiàn)了 117個(gè)重復(fù)結(jié)構(gòu),其中存在于所有四個(gè)個(gè)體中的重復(fù)結(jié)構(gòu)有54個(gè)。四個(gè)葉綠體基因組中密碼子使用偏性、以及同義密碼子的數(shù)量等參數(shù)相似。使用6個(gè)葉綠體片段進(jìn)行分歧時(shí)間估算的結(jié)果顯示S.rotundifolia和S.walteri大概從3.34Ma開始分化,S.rotundifolia的種內(nèi)分化時(shí)間大概在1.72Ma。3)基于生態(tài)位模型的物種適生區(qū)動(dòng)態(tài)歷史:從各大植物標(biāo)本或博物館網(wǎng)站提取并使用S.rotundifolia的587個(gè)分布位點(diǎn)以及S.walteri的98個(gè)分布位點(diǎn)信息,下載了過去(LGM)、當(dāng)前(Present,1950-2000年)和未來(Future,2050年)的氣候圖層,以及19個(gè)可能相關(guān)的氣候因子對S.rotundifolia和S.walteri在不同時(shí)期的潛在分布區(qū)進(jìn)行模擬分析。結(jié)果表明S.rotundifolia和S.walteri的潛在分布區(qū)均同當(dāng)前實(shí)際分布區(qū)基本吻合。在LGM時(shí)期,S.rotundifolia和S.walteri的分布區(qū)都明顯小于當(dāng)前分布區(qū),對比當(dāng)前時(shí)期,S.rotundifolia的分布區(qū)壓縮在阿巴拉契亞山脈,有東、西兩個(gè)最適生境;而S.walteri的分布區(qū)在LGM被壓縮南部的墨西哥灣沿岸,越靠近海岸,生境越適宜。對未來分布預(yù)測與當(dāng)前分布區(qū)相比,S.rotundifolia的未來時(shí)期分布區(qū)基本與當(dāng)前持平,而S.walteri未來時(shí)期分布則有所擴(kuò)張。對S.rotundifolia和S.walteri各時(shí)期分布模型的準(zhǔn)確性估計(jì)中,AUG的值均大于0.9,表明模型擬合度良好。
【學(xué)位單位】：浙江理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：Q948
【部分圖文】：

基于ＭＡＮＴＥＬ檢驗(yàn)的地理距離隔離（１ＢＤ）檢測結(jié)果如圖２．３，遺傳差異和地理距離逡逑的線性關(guān)系圖中Ｒ２＝邋０．００９６，Ｐ邋＝邋０．０８，表明在５＊．邐群體中無明顯的地理距離隔逡逑離效應(yīng)。逡逑１．６００邋－Ｉ邐逡逑１．４００邋－邐＋逡逑１．２００邋？邐＋逡逑８逡逑Ｉ邋１．０００邋－邐？邐？逡逑ｉ０８００ｙ，＝°３９逡逑０，００邐＾，邐，邐逡逑０．０００邐５．０００邐１０．０００邐１５．０００邐２０．０００邐２５．０００邐３０．０００邐３５．０００逡逑Ｇｅｏｒａｐｈｉｃ邋ｄｉｓｔａｎｃｅ逡逑

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