基于ITS和cpDNA分子標記的江西野生寒蘭居群遺傳結構研究.pdf

1、蘭科(Orchidaceae)植物是被子植物中最為進化的類群和物種數最為豐富的大科之一,其中大多數為世界珍稀瀕危植物。寒蘭(Cymbidium kanran Makino)為蘭科蘭屬植物,具有很高的觀賞價值和經濟價值。江西省三面環(huán)山,境內野生寒蘭資源十分豐富,然而過度的采挖、林木砍伐以及森林火災等原因致使生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞,野生寒蘭的數量急劇減少。
　　本研究在調查江西省境內九連山脈、武夷山脈、羅霄山脈及九嶺山脈野生寒蘭資源的基

2、礎上,采集了17個野生寒蘭居群的250個樣本,利用 ITS和cpDNA分子標記對其進行遺傳結構和遺傳多樣性研究。分析了江西省野生寒蘭居群的遺傳結構、遺傳分化、遺傳多樣性、譜系地理學以及基因流特點,探討了江西野生寒蘭數量銳減的原因,旨在為江西野生寒蘭資源的保護和合理利用提供參考建議。主要研究結果如下:
　　(1)江西省野生寒蘭居群 ITS序列總長度變化范圍為652-658bp,其中ITS1長度范圍為240-241bp,5.8S長度相

3、對保守為163bp,ITS2長度為245-253bp。ITS總序列、ITS1、5.8S、ITS2區(qū)域 G+ C含量的變化范圍分別是58.9％-67.1%、56.5%-68.1%、54.3%-62.4%、59.7%-72.6%,序列中 G+C的含量明顯較高。測序結果表明 ITS序列全長共有140個變異位點和117個信息位點。江西省17個野生寒蘭居群的250個樣本中共有10種 ITS類型,其中有16個居群中含有2種及以上 ITS類型(T2分

4、布最廣),表明居群內存在變異。尤其武夷山脈所含 ITS類型最為豐富,為8種。寒蘭 ITS序列 AMOVA分析顯示居群間遺傳變異為21.12%,居群內的遺傳變異為69.24%,表明居群內部的遺傳分化程度較高,而居群間的遺傳分化程度相對較低。Nm=1.1428,Nm>1,表明江西寒蘭各居群間的基因流水平高。
　　(2)江西省野生寒蘭 cpDNA的 petB-petD基因間隔區(qū)總長度為522-529bp,G+ C的含量為32.9%-33

5、.7%,共檢測到9個變異位點和5個簡約信息位點。居群遺傳多樣性研究表明:17個野生寒蘭居群中共有11種單倍型,其中 Hap4為該譜系的廣布單倍型,15個居群含有2種及以上單倍型,表明該居群具有單倍型多態(tài)性。羅霄山脈和九連山脈各有3種單倍型,九嶺山脈有4種,武夷山脈含有7種。通過 TCS網狀結構圖推測 Hap4為最原始的單倍型;通過 HAPLONST分析,居群間的遺傳分化系數為 Gst=0.413,Nst=0.472,使用 U檢驗對17個

6、寒蘭居群進行譜系地理結構進行分析,UNst/Gst=1.080.05,表明寒蘭居群不存在明顯的譜系地理結構。通過 IBD對17個野生寒蘭居群進行遺傳距離與地理距離的相關性分析,結果顯示兩者沒有明顯相關性(r=0.0121,p=0.5720),表明寒蘭居群間的遺傳分化程度不是因為地理距離的遠近造成的。cpDNA序列變異分析( AMOVA)的結果顯示,寒蘭居群間的遺傳變異為40.13%,居群內遺傳變異為49.28

7、%,居群內遺傳分化程度大于居群間的遺傳分化程度,Nm=0.7839,表示居群間基因流中等。
　　(3)通過 ITS和 cpDNA數據的綜合分析顯示,江西省17個野生寒蘭居群遺傳多樣性水平整體較高,而居群內部的遺傳分化程度遠高于居群間的遺傳分化程度,表明各大山脈不同居群間的基因流較大。其中,武夷山脈寒蘭野生居群的遺傳多樣性最為豐富,羅霄山脈次之,另兩大山脈則相差不大。在17個寒蘭居群中以 SW和 AF兩地居群內的遺傳分化和變異水平最

8、高,ITS類型和單倍型種類最多?？赡苁且驗閮傻囟际俏挥趦墒∩矫}交界處的邊緣效應,使得居群間的基因流水平更高,而且兩地都建立了國家自然保護區(qū),周邊的生態(tài)環(huán)境良好,受到的人為干擾較少。
　　通過本實驗的研究結果結合實際的調查采樣情況對江西野生寒蘭的資源保護策略和開發(fā)利用提出如下建議:第一,對于遺傳多樣性豐富數量較多的AF、SW、ZX、SC、TG、YF、JGS等地采取建立自然保護區(qū),并在周邊設立監(jiān)督站點以就地保護;第二,對于遺傳多樣性水