珙桐種群遺傳多樣性與分子譜系地理學研究.pdf

1、珙桐(Davidia involucrate Baill)系我國特有的單型屬植物，是第三紀古熱帶植物區(qū)系孑遺種，被列為國家一級保護植物，為世界著名的觀賞木本植物，在植物系統(tǒng)發(fā)育和地史變遷上具有很高的研究價值。本研究采用ISSR(Inter Simple Sequence Repeat)分子標記和葉綠體DNA非編碼序列標記研究珙桐天然分布區(qū)11個種群的遺傳多樣性和分子譜系地理學，旨在探討珙桐遺傳多樣性水平及空間分布格局和地史變遷信息，為珙

2、桐遺傳資源保護策略的制定提供種群遺傳學基本信息。主要研究結果如下：
　　 (1)通過單因素試驗和正交試驗，確定優(yōu)化的ISSR－PCR反應體系為：25μL反應體系，Mg2+1.8mM，DNA60ng，dNTP0.40mM，引物0.52μM，Taq酶1.25U。反應程序為：94℃預變性4min，94℃變性45s，48℃～58℃退火45s，72℃延伸90s，36個循環(huán)；72℃總延伸7min；4℃保存。
　　 (2)利用ISSR

3、分子標記對11個天然珙桐種群240個植株進行遺傳多樣性分析，結果為：利用優(yōu)化的ISSR－PCR反應體系和程序，從100條引物中篩選出5條能擴增出穩(wěn)定、清晰和多態(tài)性譜帶的引物(UBC829、UBC841、UBC846、UBC848、UBC864)，共擴增出77個譜帶，74個為多態(tài)性譜帶，多態(tài)性譜帶百分率(PPB)為96.10％；各種群PPB值為37.66％～63.64％，平均為54.07％。種內(nèi)Shannon多樣性指數(shù)(HSP)為0.48

4、49，種群內(nèi)Shannon多樣性指數(shù)(HPOP)為0.1886～0.3274，平均為0.2774。這表明，珙桐物種、種群均維持較高的遺傳多樣性。分子方差(AMOVA)分析顯示，種群間與種群內(nèi)遺傳變異分別占總遺傳變異的46.22％、53.78％，種群間呈高度遺傳分化(φst=0.4170)。種群問遺傳距離(φst)與對應的地理距離呈正相關(r=0.546，P=1.619e-05)。UPGMA(unweighted pair-group m

5、ethod with arithmetic-means)法聚類分析將11個珙桐種群分為三組，即湖南桑植、湖南永順、湖北興山、湖北長陽為一組，湖北神農(nóng)架和貴州梵凈山、松桃為一組，四川峨眉山、四川雅安和貴州織金縣為一組。
　　 (3)通過試驗，確定優(yōu)化的cpDNA非編碼序列PCR擴增體系和程序為：25μL反應體系，50ng DNA，10 Taq Buffer(Mg2+free)，2.5mM MgCl2，0.4mM dNTPs，0.2

6、μM primer1，0.2μM primer2，1.25U Pfu DNA Polymerase。PCR反應程序為：94℃預變性5min，94℃變性1min，退火45s，退火溫度和72℃延伸時間依不同的引物和產(chǎn)物而不同，共35個循環(huán)，72℃總延伸7min，最后4℃保存?zhèn)溆谩?br>　　 (4)利用cpDNA非編碼序列標記對11個天然種群的240個植株進行譜系地理學分析，結果為：利用優(yōu)化的cpDNA-PCR反應體系和程序從9對引物中篩

7、選出3對引物(trnSGCU和trnGUUC、rps16-F和rps16-R、atpB-49和rbcL-188)，珙桐測序序列比對結果顯示，11個天然珙桐種群共形成2種單倍型，具有兩個變異位點，2種單倍型將11個珙桐種群分為2支，具有明顯的地理位置特征。一支包括四川峨眉山、四川雅安、貴州織金縣，地處中國的西南部；另一支包括湖南永順、桑植、石門3個種群，湖北神農(nóng)架、興山、長陽3個種群，貴州梵凈山、松桃2個種群，共8個種群，地處中國的中南部

8、。此種系統(tǒng)分析結果與珙桐ISSR的UPGMA法聚類分析結果大體吻合。以上信息揭示11個天然珙桐種群可能起源于兩種避難所種群，具有相同單倍型的珙桐種群起源于同一個避難所，起源過程中起主要作用的是奠基者效應(founder effect)。第四冰期后，各避難所的種群迅速擴大，形成現(xiàn)在的單一單倍型的珙桐種群。
　　 (5)基于珙桐ISSR分子標記分析和cpDNA非編碼序列標記分析，本研究提出的珙桐資源保護策略為：盡可能地保護珙桐所有的