小羽藓属（Haplocladium）植物遗传多样性及其与环境因子关系分析

【摘要】： 苔藓植物结构简单,没有真正的根和维管束组织,表面积大,其独特的生理和代谢特征有利于环境中污染物质在体内的富集,对环境污染有较强的指示性,被世界各国广泛应用于检测环境,特别是应用于检测重金属污染。以往关于苔藓的重金属研究主要集中在环境指示、生理生化响应等方面,有关苔藓植物在重金属污染环境条件下的遗传多样性仅有少数报道。近年来,曹同等筛选出抗污染性强的小羽藓(Haploadium),用于指示上海市的重金属污染和时空变化,取得了很好效果,为了深入探讨遗传多样性与不同环境因子的相关性,本文以小羽藓为材料,运用RAPD技术分析不同环境因子,特别是不同重金属浓度下小羽藓遗传多样性差异,为深入探讨苔藓植物对环境的指示和响应机理提供科学依据。主要研究结果如下: (1)比较三种提取植物基因组DNA的方法,得出改良的CTAB法是提取高浓度和高纯度的小羽藓植物基因组DNA的较好的方法。 (2)对上海市九个样点的小羽藓植物样品的采集及其植物体内的Cd、Cr、Cu、Pb、Zn五种重金属元素含量的测定,并对照安丽2006年测定的数据分析发现,近年来上海市Cu、Cr、Cd三种重金属的含量有不同程度的增加,Pb、Zn的含量有所减少,其中Cr在三种上升的重金属元素中上升速度最快。增长速率从快到慢依次为:Cr、Cu、Cd;而Zn含量降低的速率大于Pb。 (3)对不同生境(石生,土生,树生)的小羽藓植物进行RAPD分析结果表现出一定的遗传差异,说明小生境对小羽藓的遗传多样性有一定的影响。 (4)在分析小羽藓植物体重金属含量的基础上,利用随机扩增多态DNA标记技术对不同浓度重金属污染下的小羽藓居群的遗传多样性和遗传分化进行了初步分析。小羽藓种群表现出较高的遗传多样性。居群间的变异程度远远大于居群内的变异程度。将各个样点居群的Shannon信息指数同重金属含量做相关性分析得出,Shannon信息指数的增加同Cr含量呈明显正相关,表明Cr胁迫对小羽藓种群的遗传分化有较大程度的影响. 本研究结果说明小羽藓属植物是指示环境重金属污染的良好指示物种,同时得出在重金属胁迫环境选择下,小羽藓种群发生了一定程度的分化与微进化,小羽藓较高水平的遗传多样性可能是植物适应重金属胁迫环境的基础。