新疆阜康绿洲沙漠过渡带叉毛蓬居群的遗传结构及其与生态因子的相关研究

【摘要】： 叉毛蓬(Petrosimonia sibirica)属于藜科叉毛蓬属，一年生草本植物，仅分布在我国新疆地区的北部。叉毛蓬植物是叉毛蓬属中较为进化的一类。目前对叉毛蓬的研究很少，本文试图运用RAPD分子标记技术研究叉毛蓬居群的遗传结构和遗传分化，并且探讨其与生境的相关性，为探明荒漠植物的遗传背景、系统演化及制定保护策略提供科学依据。 研究结果表明：用2×CTAB法提取叉毛蓬居群的总DNA，效果良好，提取物可用于随后的RAPD遗传多样性分析。通过优化的RAPD反应体系可以得到清晰、稳定可重复性高的扩增带。用RAPD分子标记对叉毛蓬5个亚居群共98个个体进行了遗传多样性检测，14个10碱基寡聚核甘酸引物共检测到77个位点，其中多态位点76个，多态位点比率为98.7％。亚居群2的多态位点比率最大，亚居群5的多态位点比率最小。按所检测的多态位点比率排列各亚居群的顺序为：亚居群2＞亚居群1＞亚居群4＞亚居群3＞亚居群5。多态位点比率结果表明叉毛蓬居群的遗传多样性水平较高。 利用Shannon多样性指数估计5个亚居群的遗传多样性，叉毛蓬亚居群内和亚居群间的遗传多样性所占的比例分别为69.33％和30.67％，遗传变异大部分存在于亚居群之内。又利用Neis指数估计叉毛蓬居群的遗传多样性，也表明大部分的分子变异存在于亚居群之内(69.48％)。但叉毛蓬亚居群的遗传分化系数(G_(ST))为0.3052，说明亚居群间已有明显的遗传分化发生。5个亚居群间的遗传距离的矩阵显示亚居群2与亚居群4的遗传距离最大，亚居群1与亚居群2的遗传距离最小，分别为0.2445和0.1258，亚居群间的平均遗传距离为0.1664，也说明5个亚居群之间产生了遗传分化。 叉毛蓬亚居群的基因流N_m=1.138，低于一般广布种的基因流水平(N_m=1.881)，且远低于毛乌素沙地柠条的基因流(N_m=5.9529)，相对有限的基因流可能在叉毛蓬居群遗传分化的维持中起着作用。 根据RAPD数据对叉毛蓬98个个体进行Ward聚类分析，结果可将98个个体都能区分开，5个亚居群都有明显以彼此为中心聚集的趋势，说明各亚居群间已有不同程度的遗传分化。亚居群4、5最先聚合，表明亚居群个体间的一致度较高，异质性较低。这可能是由于亚居群4、5所处环境的相对一致性；亚居群1、2也是由于所处环境的相对一致性，之后聚为一支。最后，亚居群3与其他 居群聚为一类，表明个体间的差异较大，这可能是由于各个个体所处的微生境各 不相同所致。 用PCA法分析了叉毛蓬的遗传变异与生境的关系。结果表明:98个个体在 前三个主分量中占总信息量的62.9既。第一主分量包含的信息量为28.53%，第 二主分量包含的信息量为21.32%，第三主分量包含的信息量为13.05%。X轴为 第一主分量，98个个体的投射点分别集中在四个区间在一2~一1区间以亚居群1 为主，一1~0区间以亚居群2为主，O一1区间以亚居群3、4为主，1~3区间以 亚居群5为主。从个体在x轴的梯度变化规律来看，基本上反映了水分、养分 的关系。Y轴为第二主分量，从Y轴上个体的投射点的分布梯度来看，基本上反 映了经度变化的趋势。Z轴为第三主分量，从个体的投射点看，5个亚居群集中 在两个区间内，在一定程度上反映了土壤中易溶性盐分变化的规律。 相关分析结果表明，叉毛蓬居群的遗传多样性指标与土壤中的易溶性盐分呈 显著负相关(尸0.05)，表明易溶性盐分在维持叉毛蓬亚居群遗传多样性方面可 能起着一定的作用。与土壤中的水分呈不相关关系(尸0.05)，但遗传距离却与 水分呈显著相关(尸0.05)，说明水分在叉毛蓬植物的分布上可能起着作用，但 在长期的适应干早环境过程中，叉毛蓬植物可以利用土壤中有限的水分，完成它 的生活史。同时，环境因子与叉毛蓬居群中的某些等位基因频率的相关性显著(尸 0.05)，说明这些位点对环境因子比较敏感。环境因子的变化引起了基因频率 的变化，表明环境因子差异在叉毛蓬居群的遗传分化中起着一定的作用，即环境 因子差异导致的选择差异可能在遗传分化中起着作用。另外，研究表明叉毛蓬5 个亚居群的遗传距离与空间距离没有显著的相关关系，表明空间距离在叉毛蓬居 群的遗传分化贡献中不起作用。 综合上述研究，可得出以下结论:①叉毛蓬居群的遗传多样性水平较高，可 以适应不断变化的环境压力。②叉毛蓬居群间产生了一定的遗传分化和分子变 异，遗传分化的产生可能由于亚居群间相对有限的基因流和亚居群所处的微环境 不同所致。③叉毛蓬亚居群已经表现出对局部微生境的适应，成为过渡带上稳定 发展的亚居群。

【关键词】：叉毛蓬 遗传结构 生态因子 绿洲沙漠过渡带
【学位授予单位】：西北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：Q943
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