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黑水银莲花、燕子花的遗传结构和银莲花属、鸢尾属的亲缘地理学研究

孙明洲  
【摘要】:遗传结构(genetic structure),即种群中遗传变异分布的时空格局,是指遗传变异在物种中的一种非随机性分布,即遗传变异在群体内与群体间的分布样式及其在时间上的变化。由此可知,对一个物种遗传结构的分析能够为该物种的遗传多样性和保护等研究提供可靠的理论依据。 本文采用DNA测序技术,分别对我国东北地区常见的双子叶植物纲毛茛科(Ranuculaceae)的银莲花属(Anemone)和单子叶植物纲鸢尾科(Iridaceae)鸢尾属(Iris)的系统发育进行了初步分析。根据谱系发育研究结果显示,我国东北地区的银莲花属和鸢尾属物种并没有形成单一的谱系,这表明,该地区的银莲花属与鸢尾属物种可能起源于不同的最近共同祖先(most recent commonancestor)。本研究所构建的鸢尾属和银莲花属的谱系发育树,为进一步探讨这两个属的系统发育、亲缘地理学关系、群体遗传和保护研究等工作奠定了坚实的基础。 基于上述研究结果,分别从银莲花属的黑水银莲花(A. amurensis (Korsh.)Kom.)和鸢尾属的燕子花(I. laevigata Fisch.)之中开发出了微卫星引物,并对这两个物种的遗传结构进行了初步探讨。 基于微卫星分子标记的群体遗传结构分析显示,黑水银莲花和燕子花的遗传多样性较高,且各物种中不同的微卫星引物之间并未存在明显的连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD)。其中,根据黑水银莲花微卫星引物数据的分析显示,18对引物共产生了65个等位基因,每对引物的平均等位基因数为3.61,其多态信息含量(polymorphism information content, PIC)的范围是0.00-0.71,而多态等位基因数(number of polymorphic alleles, NP)的范围是1-8。在引物通用性检测中,除引物BH86无法在银莲花属的5个近缘物种——光果银莲花(A.baicalensis var. glarata)、多倍银莲花(A. raddeana)、反萼银莲花(A. reflexa)、大花银莲花(A. silvestris)和阴地银莲花(A. umbrosa)中成功获赠、获得目的片段外,剩余的17对引物都能在银莲花属的其它一至多个近缘物种中成功扩增、获得目的片段。 与上述研究类似,对燕子花(I. laevigata)微卫星引物数据的分析显示,16对引物共产生了44个等位基因,每对引物的平均等位基因数为2.75,其期望杂合度(expected heterozygosity, HE)的范围是0.00-0.83,观测杂合度(obsrvedheterozygosity, Ho)的范围是0.00-1.00。在引物通用性检测中,除引物I71、I112和I224无法在鸢尾属的8个近缘物种——中亚鸢尾(I. bloudowii)、玉蝉花(I.ensata)、喜盐鸢尾(I. halophila)、山鸢尾(I. setosa)、膜苞鸢尾(I. scariosa)、卷翘鸢尾(I. potaninii)、溪荪(I. sanguinea)和细叶鸢尾(I. tenuifolia)中获得目的片段外,剩余的13对引物都能在鸢尾属其它的一个至多个近缘物种中成功扩增、获得目的片段。 本文对我国鸢尾科射干属(Belamcanda)和鸢尾属的部分物种的叶绿体基因间隔区trnL-F和rps16进行了序列分析,并构建了系统树和同源进化树,在此基础上,结合形态学特征和地理分布范围等情况,对鸢尾科部分物种的系统发育关系、存在争议类群的分类学地位进行了初步研究和探讨。 在本研究构建的同源关系树和系统树之中,射干单独发育成一支,和鸢尾属各物种之间的遗传距离比较大。综合分布范围、形态特征等,本文认为,射干属(Belamcanda)应单独存在,不建议合并到鸢尾属之中。野鸢尾和鸢尾属内各物种之间的亲缘关系较近。综合分布范围、形态特征等因素,本研究建议,野鸢尾应归属到鸢尾属内,不建议作为独立的野鸢尾属(Pardanthopsis)存在。本研究还对紫苞鸢尾、单花鸢尾、窄叶单花鸢尾、玉蝉花、燕子花等鸢尾属物种的系统发育、亲缘地理学等进行了探讨。 发表了鸢尾属下一个新变型:白花华夏鸢尾I. cathayensis Migo f. alba M. Z.Sun et H. X. Xiao et D. W. Zhou。


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