色木槭天然種群遺傳結構及系統(tǒng)地理學分析.pdf

1、色木槭是東北紅松闊葉林具有標志意義的伴生樹種之一，是具有優(yōu)良木質材料和非木質材料等多種用途的優(yōu)良資源樹種，同時也是東北地區(qū)分布的槭樹屬樹種中應用價值最大、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。因此，其天然林保護與培育已經(jīng)被提上議事日程。了解種群的遺傳特征是確定物種保護與經(jīng)營措施的一個重要前提，因此我們提出本項研究，通過對色木槭的nSSR和cpDNA序列

2、的分析以了解色木槭種群當今的遺傳結構，從而為其天然林保護培育與人工育種的種源選擇等提供依據(jù);同時我們也希望我們的研究能為東北地區(qū)森林系統(tǒng)的保護與經(jīng)營提供參考建議。與此同時，我們也對日本同域分布的色木槭變種進行了親緣關系的研究。此外，通過上述研究獲得的cpDNA單倍型，我們又對色木槭多個變種的系統(tǒng)關系及其遷移、擴散以及物種形成過程進行了研究，主要研究結果如下:
　　(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小（FST=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)營如過度采伐和開發(fā)以及人類活動的影響等造成的;
　　(2)基于nSSR數(shù)據(jù)的Bayesian聚類分析將56個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體的混合種群(Pop2);DIYABC分析得出了種群的分化時間: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)地理關系;色木槭原變種當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張。
　　(4)日本色木槭同域分布變種中，北海道兩個變種起源相同，但是變種間分化顯著，可能已經(jīng)產(chǎn)生生殖隔離;秩父三個變種間親緣關系較近，cpDNA單倍型間系統(tǒng)關系也較近，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變種可能就是由于秩父的變種間雜交漸滲的結果;色木槭日本變種起源于中國，由于第四紀冰期與間冰期反復波動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，有必要對其分類地位進行進一步研究;采自峨眉山的三尖色木槭與原變種間關系較近;
　　(6)結合nSSR與cpDNA序列分析的結果，我們推測色木槭在全國范圍內存在多個避難所，分別在東北長白山南段、華北北部、太行山南段與中條山交匯處、秦嶺中段、峨眉山、天目山以及長江中下游區(qū)域。
　　(7)對不