本文關(guān)鍵詞：叉葉類蘇鐵的遺傳分化和譜系地理研究

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【摘要】：叉葉類蘇鐵是指小羽葉二歧分叉的德保蘇鐵(Cycas debaoensis)、多歧蘇鐵(C multipinata)、叉葉蘇鐵(C.bifida)和越南叉葉蘇鐵(C.micholitzii)等4種蘇鐵屬植物。它們分布在我國西南、越南、老撾以及柬埔寨,其中德保蘇鐵是中國的特有種,多歧蘇鐵和叉葉蘇鐵是紅河流域特有種。 本研究篩選了3個(gè)葉綠體片段(ateB-rbcL,psbA-trnH和psB-psbH)對(duì)多歧蘇鐵、叉葉蘇鐵和越南叉葉蘇鐵進(jìn)行測(cè)序研究,同時(shí)結(jié)合已經(jīng)報(bào)道的德保蘇鐵的葉綠體片段(ateB-rbcL和psbA-trnH)數(shù)據(jù),分析叉葉類蘇鐵的葉綠體遺傳多樣性和遺傳分化。同時(shí),基于雙親遺傳的微衛(wèi)星分子標(biāo)記(SSR)和5個(gè)低拷貝核基因(PHYP,AC5,PPRC,AAT和SAMS)對(duì)德保蘇鐵、多歧蘇鐵、叉葉蘇鐵和越南叉葉蘇鐵分別進(jìn)行遺傳多樣性、遺傳分化、遺傳結(jié)構(gòu)和居群動(dòng)態(tài)分析,并探討了種間的親緣關(guān)系。主要結(jié)果如下： 1遺傳多樣性研究結(jié)果 多歧蘇鐵3個(gè)葉綠體片段的聯(lián)合序列矩陣總長(zhǎng)1979bp,共有14個(gè)多態(tài)位點(diǎn),檢測(cè)到了8種單倍型(muHHl-8),單倍型多樣性(Hd)為0.7718,核苷酸多態(tài)性(π)為0.00149。叉葉蘇鐵的葉綠體片段聯(lián)合序列矩陣總長(zhǎng)1990bp,共有22個(gè)多態(tài)位點(diǎn),檢測(cè)到7種單倍型(biH1-biH7),單倍型多樣性為0.7184,核苷酸多態(tài)性為0.00191。越南叉葉蘇鐵的葉綠體片段聯(lián)合序列矩陣總長(zhǎng)1960bp,共有24個(gè)多態(tài)位點(diǎn),檢測(cè)到14種單倍型(miH1-14),單倍型多樣性為0.9078,核苷酸多態(tài)性為0.00107。 5個(gè)低拷貝的核基因的遺傳多樣性水平不同,AAT和SAMS兩個(gè)片段的遺傳多樣性較高,位點(diǎn)之間重組概率也大,種間譜系分化不完全；PPRC的變異位點(diǎn)數(shù)目少；PHYP和AC5片段變異位點(diǎn)數(shù)量適中,比較適合分析。 16個(gè)微衛(wèi)星位點(diǎn)在整個(gè)類群28個(gè)居群535個(gè)個(gè)體中共檢測(cè)到402個(gè)等位基因。越南叉葉蘇鐵的等位基因最多有279個(gè),其中特有等位基因也最多,有44個(gè)；多歧蘇鐵有188個(gè)等位基因,其中24個(gè)特有等位基因；叉葉蘇鐵有198個(gè)等位基因,其中21個(gè)特有等位基因；德保蘇鐵的等位基因最少有164個(gè),特有等位基因也最少,只有14個(gè)。故依據(jù)微衛(wèi)星數(shù)據(jù)分析得出越南叉葉蘇鐵的遺傳多樣性最高,德保蘇鐵的遺傳多樣性最低。 2遺傳分化研究結(jié)果 3個(gè)葉綠體片段聯(lián)合分析顯示多歧蘇鐵、叉葉蘇鐵和越南叉葉蘇鐵的遺傳分化極為顯著。多歧蘇鐵有90.72%的變異發(fā)生在居群間,FST值為0.90717；叉葉蘇鐵有83.28%的變異發(fā)生在居群間,FST值為0.83281；越南叉葉蘇鐵88.05%的變異發(fā)生在居群間,FsT值為0.88051。 低拷貝核基因片段的遺傳分化結(jié)果如下：多歧蘇鐵遺傳分化顯著,Fst在0.28426-0.75502之間；越南叉葉蘇鐵遺傳分化處于中等水平,FST在0.158610.31136之間；叉葉蘇鐵除了SAMS顯示遺傳分化大,FsT為0.45432,其余4個(gè)低拷貝基因顯示遺傳分化小,FST在0.00538-0.12108之間；德保蘇鐵的遺傳分化小,FST在0.10678-0.17753之間。 微衛(wèi)星數(shù)據(jù)的遺傳分化分析結(jié)果與低拷貝核基因的一致,多歧蘇鐵的遺傳分化十分顯著,FST為0.92304；越南叉葉蘇鐵分化處于中等水平,FsT為0.21290；叉葉蘇鐵的遺傳分化低,FST為0.11558；德保蘇鐵遺傳分化最低,FST為0.11438。 多歧蘇鐵有兩個(gè)間斷的分布區(qū),即中國云南的3個(gè)居群和越南北部的2個(gè)居群,長(zhǎng)期的地理隔離導(dǎo)致兩個(gè)分布區(qū)間基因交流很少,遺傳分化大：德保蘇鐵的野生居群雖然最多,但它的分布區(qū)最小,居群間的地理距離很近,所以居群間遺傳分化不明顯。 3居群動(dòng)態(tài)分析 葉綠體數(shù)據(jù)的居群動(dòng)態(tài)分析顯示距今5-10萬年開始,多歧蘇鐵、叉葉蘇鐵和越南叉葉蘇鐵這3種的有效居群大小有不斷減小的趨勢(shì)。 微衛(wèi)星數(shù)據(jù)顯示所有居群的G-W值(Garza-Williamson index)都小于臨界值0.68,暗示所有居群都經(jīng)歷過居群減小事件。 叉葉類蘇鐵的4個(gè)種都有經(jīng)歷瓶頸效應(yīng),故為了有效的保護(hù)這些資源,對(duì)它們實(shí)行就地保護(hù)和遷地保護(hù)十分必要。 4叉葉類蘇鐵的譜系地理研究 叉葉類蘇鐵2個(gè)葉綠體片段(atpB-rbcL和psbA-trnH)的聯(lián)合序列共組成28種單倍型,種間沒有共享的單倍型,單倍型系統(tǒng)樹顯示多歧蘇鐵、叉葉蘇鐵和越南叉葉蘇鐵呈現(xiàn)并系。 在5個(gè)低拷貝的核基因中,PHYP和AC5片段的單倍型網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖清晰,4個(gè)種的單倍型關(guān)系清晰；而另外的PPRC, AAT和SAMS基因片段的單倍型之間有出現(xiàn)種間共享,可能是種間共同保留了一些祖先單倍型。 微衛(wèi)星的STRUCTURE分析和主成分分析(Principal coordinate analysis, PCoA)都顯示叉葉類蘇鐵可以分成兩個(gè)譜系：一個(gè)僅由德保蘇鐵組成,而另一個(gè)由多歧蘇鐵、叉葉蘇鐵和越南叉葉蘇鐵組成。第二組中,越南北部的多歧蘇鐵和越南叉葉蘇鐵現(xiàn)在的地理分布區(qū)相距甚遠(yuǎn),完全隔離,但是二者的遺傳距離很近,這很可能是中南半島板塊運(yùn)動(dòng)引起的。印度板塊沖撞歐亞板塊后,除了引起喜馬拉雅隆起以外,還造成了中南半島沿著紅河斷裂帶,相對(duì)華南板塊向東南漂移了700km。結(jié)合目前越南北部的多歧蘇鐵與越南叉葉蘇鐵的分布狀況,可以推斷這兩個(gè)類群在中南半島板塊移動(dòng)以前,分布在“紅河海灣”兩岸,地理上相距較近,雖然兩者的種子不能傳播到對(duì)方分布區(qū),但兩者之間存在花粉流。正是由于存在以花粉流為主的基因流影響,分布在越南北部的2個(gè)居群的多歧蘇鐵與越南叉葉蘇鐵之間的遺傳距離反而比與分布在中國云南的多歧蘇鐵的遺傳距離小。 5結(jié)論 德保蘇鐵的分布區(qū)集中而狹隘,所以它的遺傳多樣性是4個(gè)種中最低的；越南叉葉蘇鐵的分布區(qū)是4個(gè)種分布區(qū)中緯度最低的,氣候最溫暖,適合其生長(zhǎng)分化,并且整個(gè)分布區(qū)面積大,地勢(shì)復(fù)雜,這可能是其遺傳多樣性最高的原因。 多歧蘇鐵有兩個(gè)間斷的分布區(qū),即中國云南和越南北部,長(zhǎng)期的地理隔離導(dǎo)致其遺傳分化程度是4個(gè)種內(nèi)最顯著的。 整個(gè)叉葉蘇鐵可分成兩個(gè)譜系,一個(gè)由分布在最北邊的德保蘇鐵組成,另外的由多歧蘇鐵、叉葉蘇鐵和越南叉葉蘇鐵3個(gè)種組成。越南叉葉蘇鐵與越南的多歧蘇鐵的核基因遺傳距離很近,但二者現(xiàn)在的分布區(qū)卻相距甚遠(yuǎn),處于隔離狀態(tài),這可能是中南半島板塊運(yùn)動(dòng)造成的。在板塊移動(dòng)以前,很可能它們的分布區(qū)隔水相望,群體間存在以花粉流為主的基因交流現(xiàn)象。 4種叉葉類蘇鐵均有經(jīng)歷瓶頸效應(yīng),需加強(qiáng)保護(hù),以就地保護(hù)為主,遷地保護(hù)為輔。
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：Q948

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3 莫鵬巧;黃玉源;鐘曉青;劉廣林;李正文;農(nóng)保選;;利用正交設(shè)計(jì)法對(duì)叉葉蘇鐵ISSR-PCR反應(yīng)體系的優(yōu)化研究[J];植物研究;2008年03期

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中國博士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 龔奕青;叉葉類蘇鐵的遺傳分化和譜系地理研究[D];云南大學(xué);2015年

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本文編號(hào)：1197390