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《华东师范大学》 2011年
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盐草的克隆性及其种群遗传效应与生态影响

徐娜娜  
【摘要】:海草床是全球生态系统服务功能最大的生态系统之一,但由于人类干扰和自然压力的增强,海草丧失日益严重,丧失逐渐加快,海草床的保护和恢复刻不容缓。所有的海草都具有克隆性,而且海草的克隆生长是海草床维持的重要机制。 本论文以华南沿海广泛分布的海草优势种喜盐草为研究对象,了解不同水深下喜盐草的克隆特征与生物量的变化趋势,开发并筛选喜盐草物种特异性的微卫星标记,基于微卫星标记和克隆特征差异,重点探索克隆特征差异是否影响种群内的空间遗传结构,探究不同生境压力下小空间尺度内遗传多样性产生的生态影响,分析华南沿海喜盐草种群遗传结构和优先保护种群。论文得到以下主要结论: 1.2008年12月,对广西合浦4个最大潮高时水深存在差异的喜盐草单生海草床沙背、下龙尾、北暮盐场和英罗港进行喜盐草克隆特征和生物量的调查,结果显示,喜盐草的克隆特征与生物量分配的差异与水深密切相关。 喜盐草的盖度和叶片对密度在这4个海草床之间不存在显著差异。然而,在2~9m水深范围内水平茎节间长度、叶长、叶宽、水平茎直径和分株高度均随着水深加深而显著地增大,而当水深等于9m时这些克隆特征值开始下降。4个海草床中喜盐草的地上部分生物量和地下部分生物量没有显著的差异,但是水深最浅的英罗港海草床中喜盐草地上部分与地下部分生物量比值显著高于其它海草床,表明在深水中更多的生物量被贮存于地下部分。 2.采用生物素链霉亲和素捕获法开发并筛选出的10个多态性的喜盐草微卫星位点,可以成功用于喜盐草和小喜盐草遗传图谱的构建和种群遗传学的研究。 10对喜盐草微卫星位点在4个喜盐草种群80个DNA样品中发现2~12个等位基因数,平均每个位点的等位基因数为7.1。同时,10个微卫星标记也可以应用到小喜盐草30个DNA样品的PCR扩增,除了位点H03、HO20、HO31和H051,其余位点均具有多态性,观察的等位基因数为2~6个。 3.基于8个喜盐草微卫星位点,我们比较了克隆特征差异显著的广西下龙尾种群(似游击型生长)和英罗港种群(似密集型生长)在20×40m范围的空间遗传结构,结果表明,两个种群均存在显著的空间遗传结构,且克隆性能增强空间遗传结构,两个不同克隆特征的种群空间遗传结构存在差异。 在包括所有采样单元的分株水平、中心基株水平和随机基株水平上两个种群均存在显著的空间遗传结构,表明两个种群的基因扩散均受到了限制。两个种群分株水平上的空间遗传结构均强于基株水平,下龙尾种群分株水平在0~2m的遗传关联系数(rij)显著大于基株水平,英罗港种群分株水平在2~4m的遗传关联系数(rij)力显著大于基株水平,在0~45m随距离增大分株水平的遗传相关性大于基株水平的趋势越不明显。 两个种群都有很高的克隆丰富度,但下龙尾种群(0.799)高于英罗港种群(0.697),英罗港种群的大克隆数是下龙尾种群的2倍多,克隆子界是下龙尾种群的4倍多。在分株和基株水平上英罗港种群的空间自相关程度均比下龙尾强。英罗港种群显著的遗传相关系数存在的空间距离范围在分株水平和基株水平分别0~8m和0~6m,而下龙尾种群分别为0~6m和0~4m。总体空间遗传结构的差异在分株和基株水平上均不显著,但是两个种群分株水平上的遗传相关性在0~2m存在显著的差异。 4.2009年6月我们在广西下龙尾和英罗港海草床不同样带的不同潮带分别设置27个和32个1×1m样方,从每个样方采集25个左右的采样单元,使用7个微卫星位点分析了样方内喜盐草基因型多样性水平,分别于夏季和冬季观察了样方内喜盐草的叶片对密度、盖度和附着生物生物量,结果分析表明喜盐草基因型多样性能够产生正的生态效应。 夏季喜盐草的各项生态指标均大于冬季观察值。夏季和冬季附着生物生物量与喜盐草基因型丰富度之间不存在显著的相关性。在夏季,喜盐草的叶片对密度和盖度与基因型丰富度均不存在显著的线性关系。而在冬季,喜盐草的叶片对密度和盖度均随着基因型丰富度的增加而显著增大,附着生物生物量也随着克隆杂合性的增加而显著增大,而且基因型丰富度、克隆杂合性与环境因素对喜盐草生长具有显著的交互作用,当环境存在差异时基因型丰富度对喜盐草生长的影响变得更为重要。 5.以10个微卫星位点对华南沿海10个喜盐草种群291个样品进行分析,结果显示,10个种群具有很高的遗传多样性(R=0.90±0.05,HE=0.459±0.050),种群间的遗传分化程度也很高(GST=0.324)。 采用STRUCTURE和UPGMA方法对10个喜盐草种群进行聚类分析的结果一致,10个种群聚成两个类群,海南北港种群、广东流沙湾种群和广西英罗港种群聚为一个类群,而海南东海岸的东郊椰林、龙湾港、新村港及西海岸的新隆村种群和广西的沙背、下龙尾、北暮盐场种群聚在一个类群。洋流是喜盐草种群间基因流的主要途径,在10个种群未发现显著的距离隔离效应,但是大类群中7个种群的遗传分化随最短洋流距离的增大而显著增大。采用MIGRATE估算种群间的迁移,发现同一类群种群间的迁移扩散比不同类群种群间的迁移扩散大。因此,洋流距离的隔离效应和洋流受阻可能导致种群间迁移扩散受限,产生种群间较大的遗传分化。 基于等位基因丰富度方法比较10个种群的遗传贡献大小,发现广西英罗港种群在10个种群中的遗传贡献最大,其次是海南东郊椰林种群和广西沙背种群,建议英罗港种群为华南沿海喜盐草优先保护种群对象。
【学位授予单位】:华东师范大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:Q948.8

【引证文献】
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