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《陕西理工大学》 2020年
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竹节参的遗传多样性研究

徐哲超  
【摘要】:竹节参(Panax japonicus(T.Nees)C.A.Meyer)为五加科(Araliaceae)人参属(Panax L.)多年生草本植物,是人参属植物中分布最广泛的种类。竹节参可入药,有较高药用价值和经济价值,在中国有悠久的用药历史。由于中药市场对其需求量大,而人工种植周期长,因此,野生资源被人为长期采挖,导致资源枯竭,亟需保护。本研究基于第二代测序技术开发了竹节参的微卫星分子标记,并采用该分子标记对竹节参进行群体遗传分析,以期揭示其遗传背景,为该物种的保护提供理论参考。采用Illumina二代测序技术建立竹节参基因组文库和微卫星文库,分析微卫星组成类型等特征。二代测序返回并组装选取得到20 051条一致性序列,在其中的1 537条序列中查找出微卫星位点1 998个,含有微卫星的片段占序列数的7.67%。所有微卫星片段中单核苷酸重复数量最多,占总微卫星位点数的39.99%,二核苷酸重复占比36.93%,在单核苷酸重复类型中A/T重复占据优势(占87.23%);二核苷酸重复类型中AT/AT占据优势(占51.76%),重复长度变异情况与微卫星丰度呈负相关。设计并合成33对引物,通过对5个种群进行PCR扩增和聚丙烯酰胺凝胶电泳检测筛选出20对引物多态性丰富且条带清晰,等位基因数(N_A)在3~10之间,平均等位基因数目为5.1个。多态性信息含量PIC范围为0.42~0.85。这些微卫星引物的观测杂合度H_O为0.0192~1.0000,平均值为0.5923;期望杂合度H_E为0.1876~0.8755,平均值为0.6430。对5个竹节参种群的群体遗传分析发现,本研究开发的引物多态性较好。对外类群进行通用性检测,表明这些引物在人参属内近缘种中通用性较好,而跨属通用性差。本研究利用筛选的20对竹节参微卫星引物,对采自陕西、四川4个种群的珠子参、采自四川2个种群的狭叶竹节参以及采自云南、四川、湖北8个种群的竹节参,共计273份样品进行检测,统计实验数据,分析其遗传多样性与遗传分化。研究结果表明:20对竹节参引物均具有较高的多态性,各位点的等位基因数在4~16之间,共检测到变异位点202个,平均每对引物10.1个;在物种水平上竹节参的遗传多样性较高(H_O=0.4799,H_E=0.8393,I=2.0513,h=0.8378)。AMOVA分析结果显示,竹节参的遗传变异主要来源于种群间,种群间遗传分化强烈(G_(st)=0.6092,F_(st)=0.61622),种群间基因流较弱(N_m=0.1557)。聚类结果表明,遗传距离相近的种群,地理位置分布也相对较近。Mantel Test结果(R=0.617,P=0.01)表明竹节参遗传距离与地理距离存在显著相关性。由于竹节参分布范围相对广泛,在进化历程中受到地理隔离形成数量众多的小种群并各自累积了丰富的变异,使得该物种仍然保留有丰富的遗传变异。地理隔离和有限基因流造成的种群遗传漂变是形成竹节参种群间遗传分化强烈的主要原因。基于竹节参的遗传结构,我们提出了以就地保护为主的保护策略。
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