本文選題：黑藻 + 譜系地理　； 參考：《武漢大學(xué)》2015年博士論文

【摘要】：水生植物由于其特殊的生境而具有與陸生植物不同的進化歷程。目前已有不少的研究利用分子譜系地理研究來探討水生植物進化,但是很少涉及大地理尺度下的水生植物廣布種。本研究以黑藻屬為研究對象,其為單型屬僅有一個廣布種黑藻,在中國進行樣品采集,調(diào)查其詳細的地理分布；以葉綠體基因片段和微衛(wèi)星位點為分子標記,研究黑藻在中國的遺傳多樣性和基因譜系地理分布格局；結(jié)合其他地區(qū)黑藻的葉綠體基因片斷序列,推斷黑藻的生物地理歷史：比較黑藻種內(nèi)不同遺傳分支的形態(tài)數(shù)據(jù),探討是否存在種內(nèi)分化。主要結(jié)果如下：1)黑藻分布于東北至西南一線向東的廣大地區(qū)。利用葉綠體片段trnL-F分析這地區(qū)的123個黑藻種群的遺傳多樣性和譜系地理結(jié)構(gòu)。發(fā)現(xiàn)黑藻具有較高的遺傳多樣性(Hd=0.608,Pi=0.0038)和遺傳分化系數(shù)(Fsr=0.820),絕大部分遺傳變異來源于種群間,僅有17.97%的遺傳變異來源于種群內(nèi)。劃分為九大流域來進行比較,則長江流域和東南沿海流域的遺傳多樣性最高,黑龍江流域、遼河和海河流域、黃河流域的遺傳多樣性最低,其遺傳多樣性為0。在123個種群的681個個體中共得到9個單倍型,這些單倍型明顯分為4支(A.B.C.D支),且每一支有各自的分布范圍,表明黑藻具有顯著的譜系地理結(jié)構(gòu)(NsTGsT,p0.01)。2)利用自行開發(fā)的5對微衛(wèi)星引物和文獻報道的3對微衛(wèi)星引物對黑藻的遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)進一步研究。選取了遍布整個分布區(qū)的57個種群共834個個體,同時也結(jié)合了上一章的部分葉綠體數(shù)據(jù)。發(fā)現(xiàn)黑藻共有66個基因型,22個種群都由單個基因型組成,表明黑藻以無性繁殖為主�？寺《鄻有灾笖�(shù)D為0.269(0到0.764),遺傳分化系數(shù)GsT為0.2853。分子方差分析表明黑藻種群內(nèi)和種群間遺傳差異相似,分別占全部遺傳差異的52%和48%。遺傳結(jié)構(gòu)分析揭示了黑藻種群可以根據(jù)其地理分布分為兩個遺傳群：南方群(長江以南)和北方群(主要在長江以北),分別對應(yīng)葉綠體基因片段的A支+B支和C支+D支。兩種分子標記都揭示種群之間遺傳距離與地理距離顯著正相關(guān)但是在各自遺傳群內(nèi)則不相關(guān),表明兩大遺傳群之間基因交流有限。3)結(jié)合其他地區(qū)的trnL-F序列對黑藻的生物地理歷史進行推斷。得到的14個單倍型在系統(tǒng)發(fā)育樹上分為A、B、C和D四支。根據(jù)化石校準點估算,黑藻大約在中新世后期(6.71 Ma)開始分化,各分支的分化時間則在更新世。祖先分布區(qū)重建研究表明黑藻最可能起源于東亞隨后向東南亞、南亞、歐洲、大洋洲等其他地區(qū)擴散。僅在中國發(fā)現(xiàn)有四個分支的單倍型,并結(jié)合前人在其他國家和地區(qū)的研究表明中國很可能是黑藻的遺傳多樣性中心。4)測量中國黑藻樣品的形態(tài)特征并結(jié)合其他地區(qū)黑藻樣品的形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù),按照上述遺傳證據(jù)(葉綠體基因證據(jù)和核基因數(shù)據(jù))進行分組,研究黑藻種內(nèi)是否存在分化。統(tǒng)計分析了總共118個樣品的形態(tài)學(xué)數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)不同遺傳譜系的黑藻在每輪葉片數(shù)、葉片長度、葉片寬度和葉形等形態(tài)特征上分別具有顯著差異(P0.05),表明黑藻中可能存在種內(nèi)分化。綜上所述：黑藻在中國廣泛分布于東北、華北、華中、華東、華南和西南地區(qū)。黑藻具有高的遺傳多樣性,但不同流域之間差異顯著,呈現(xiàn)兩頭低中間高的趨勢；黑藻在中國具有明顯的譜系地理結(jié)構(gòu),南北分化明顯；黑藻大約中新世后期在東亞分化隨后向世界各地擴散,中國很可能是黑藻的遺傳多樣性中心；黑藻中可能存在新的分類。本研究揭示了水生植物廣布種具有高的遺傳多樣性和顯著的譜系地理結(jié)構(gòu),并作為首個水生植物廣布種的生物地理研究案例,加深了我們對于水生植物進化的理解。
[Abstract]:Aquatic plants have different evolutionary processes with terrestrial plants because of their special habitats. There have been many studies using molecular genealogical geography to explore the evolution of aquatic plants, but rarely involve the wide variety of aquatic plants under large geographic scales. This study is based on the genus monophyla and has only a wide distribution of monophyll. The species of chloroplasts were collected in China to investigate their detailed geographical distribution; the genetic diversity and the geographic distribution pattern of the chloroplast in China were studied with chloroplast gene fragments and microsatellite loci, and the biogeographic history of the chloroplast was deduced from the broken sequence of chloroplast gene slices in other areas. Compared with the morphological data of different genetic branches in the species of the species, the main results are as follows: 1) the main results are as follows: 1) the chloroplast fragment was used to analyze the genetic diversity and genealogical structure of 123 species of the algae in this area. Hd=0.608 (Pi=0.0038) and genetic differentiation coefficient (Fsr=0.820), most of the genetic variation is derived from the population, only 17.97% of the genetic variation is derived from the population. The genetic diversity of the Yangtze River Basin and the southeast coastal basin is the highest, the Heilongjiang basin, the Liaohe River and the Haihe River Basin, the the Yellow River basin, and the the Yellow River basin. The genetic diversity is the lowest, and its genetic diversity is 0. in 681 individuals of 123 populations, which have 9 haplotypes. These haplotypes are clearly divided into 4 (A.B.C.D) and each of which has its own distribution range, indicating that the algae has a significant pedigree geographic structure (NsTGsT, P0.01).2) using the self-developed 5 pairs of microsatellite primers and literature. 3 pairs of microsatellite primers on the genetic diversity and genetic structure of monacotes were further studied. A total of 834 individuals were selected from 57 populations throughout the distribution area. At the same time, some chloroplast data in the previous chapter were also combined. It was found that there were 66 genotypes of the algae and 22 species were composed of single genotypes, indicating that the algae were asexual reproduction. The Clone Diversity index (D) was 0.269 (0 to 0.764). The genetic differentiation coefficient GsT was 0.2853. molecular variance analysis. The genetic difference between population and population was similar. 52% and 48%. genetic structure analysis of all genetic differences revealed that the population of black algae could be divided into two genetic groups according to their geographical distribution: the Southern Group (south of the Yangtze River) ) and the northern group (mainly in the north of the Yangtze River), corresponding to the A branch of the chloroplast gene +B and the C branch +D branches respectively. The two molecular markers all reveal that the genetic distance between the populations is positively correlated with the geographical distance but is unrelated in their respective genetic groups, indicating that the limited.3 of the gene exchange among the two large genetic groups is combined with the trnL-F sequence in other regions. 14 haplotypes were divided into four branches of A, B, C and D on the phylogenetic tree. According to the fossil calibration points, the algae began to differentiate at the late Miocene (6.71 Ma), and the differentiation time of each branch was in the Pleistocene. Spread to other regions such as Southeast Asia, South Asia, Europe and Oceania. Only in China have found four haplotypes, combined with previous studies in other countries and regions that suggest that China is likely to be the genetic diversity center of the black algae.4) to measure the morphological characteristics of the samples of the Chinese black algae and to combine the morphological data of the samples of other areas. According to the above genetic evidence (chloroplast genetic evidence and nuclear gene data), the differentiation of the species in the species was studied. The morphological data of 118 samples were statistically analyzed. It was found that there were significant differences in leaf number, leaf length, leaf width and leaf shape of different genetic lineages (P0 .05) indicates that there may be intraspecific differentiation in the algae. In summary, the black algae are widely distributed in Northeast China, North China, central China, East China, Southern China and southwest China. The algae have high genetic diversity, but the differences between different basins are significant, showing a trend of low middle height in two heads, and the black algae have a distinct genealogical structure in China and the north and the south. The differentiation is obvious; the diatom differentiation in the late Miocene in the late Miocene spread to all parts of the world, and China is likely to be the center of genetic diversity of the black algae, and there may be a new taxonomy in the black algae. This study reveals that the wide variety of aquatic plants has high genetic diversity and significant spectral geographic structure, and is the first aquatic plant to be widely used as the first aquatic plant. The biogeography study of species distribution has deepened our understanding of the evolution of aquatic plants.
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：Q949.2

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本文編號：1902499