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濒危植物钟萼木的分子标记及遗传多样性研究

林国锋  
【摘要】:对福建省的钟萼木群落进行了调查,对其地理居群和亚居群进行了遗传多样性分析,从分子生态学、遗传学、群落学等角度研究了濒危植物钟萼木的群落学特征、种群遗传结构和遗传多样性,探讨钟萼木种群的生存现状、濒危机制,为保护和利用钟萼木资源提供依据。主要的结果如下: (1)对福建省建宁闽江源自然保护区的钟萼木群落进行调查,该群落共有植物39种,隶属于26科34属,物种组成较复杂。Shannon-Wiener多样性指数为1.89,Pielou均匀度指数为0.33,Simpson生态优势度指数为0.52;钟萼木在该群落中处于优势种地位,其伴生物种较丰富,但伴生树种间的关系不稳定。 (2)采用单因素法优化ISSR体系,建立了优化的钟萼木ISSR-PCR反应体系和扩增程序。优化的反应体系为:反应体积20μl,Mg~(2+)(10 mmol/L)2 mmol/L,引物(10μmol/L)0.5μmol/L,dNTP(10 mmol/L)0.6 mmol/L,模版DNA(20 ng/μl)16 ng,Taq酶(5 U/μl)1.5 U,用灭菌的双蒸水补齐。优化的扩增体系为:94℃预变性5 min,然后进入38个循环,94℃变性45 s,52~56℃(各引物退火温度不同)退火60 s,72℃延伸90 s,循环完毕后于72℃延伸10 min,最后保存于4℃。对ISSR引物进行初筛、复筛,终选出10条扩增条带清晰,稳定性好,多态性较高的ISSR引物,为分析地理尺度下钟萼木种群遗传结构和遗传分化规律奠定基础。 (3)首次采用ISSR标记,从分子水平探析钟萼木亲子关系,结果表明母树与子代间存在一定的遗传分化,但遗传多样性水平低;得出判定钟萼木亲子代关系的基准为:亲子代间的遗传一致度在0.8500以上、遗传距离在0.1500以下。 (4)为阐明不同尺度范围下钟萼木种群的遗传分化情况,采用ISSR分子标记对建宁闽江源自然保护区内钟萼木A,B,C3个特殊亚居群、19个普通亚居群和福建省7个地理居群进行分子生态学研究,结果表明:1)10条引物共扩增出72个位点,其中地理居群间的多态性最大,为69.44 %,22个亚居群间的多态性次之,为62.50 %,A~C亚居群间的多态性最小,为58.33 %。2)A~C亚居群间的遗传分化特征呈现亚居群内遗传多样性高,亚居群间遗传多样性低的趋势;22个亚居群间和不同地理居群间的遗传分化均呈现居群内遗传分化程度低,而居群间存在较大的遗传变异的规律,说明钟萼木种群在小尺度范围内呈现遗传分化程度小,而在大尺度范围内遗传分化程度大。 (5)以A,B,C 3个特殊亚居群和7个地理居群为对象,通过分析地理距离、物理环境因子和生物环境因子等和钟萼木种群的遗传多样性间的相关关系,结果表明:遗传距离与地理距离之间的相关系数r为0.69,P0.05,说明钟萼木地理居群间的遗传分化和地理距离存在显著的正相关;钟萼木的遗传多样性水平与经度、纬度呈显著正相关,与坡向呈负相关,且负相关显著;钟萼木个体数和萼木种群遗传多样性存在显著的负相关(相关系数r达0.99),均匀度指数、重要值等均与遗传多样性指数呈现一定的正相关,相关系数在0.35~0.64之间,相关系不显著;物种数、物种多样性指数、生态优势度指数等与遗传多样性指数间仅存在微弱的相关关系。 钟萼木群落物种组成较复杂,钟萼木的伴生树种间的关系不稳定;优化了适用于钟萼木ISSR-PCR反应体系和扩增程序;借助ISSR技术建立了判定亲子关系的基准、分析了钟萼木种群的遗传结构和遗传多样性;初步探析遗传多样性和物理环境因子、生物环境因子、地理距离等因素的关系,探讨钟萼木种群的生存现状、濒危机制。研究结果可为制定合理的保育策略奠定基础,为避免钟萼木灭绝和保证钟萼木资源的可持续利用提供科学依据。


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