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《中国科学院研究生院(成都生物研究所)》 2007年
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中国沙棘(Hippophae rhamnoides subsp. sinensis)天然群体的遗传变异分析

赵春芳  
【摘要】: 近十年,植物群体遗传学的研究飞速发展,然而与海拔相关的植物群体遗传结构和遗传变异研究却相对较少。到目前为止,还不清楚遗传变异与海拔之间是否有一个通用的格局。在山区,各种生态因子,如温度、降水、降雪、紫外线辐射强度以及土壤成分都随海拔梯度急剧变化,造成了即使在一个小的空间区域,植被类型变化显著,这种高山环境的异质性和复杂性为我们研究植物群体遗传结构和分化提供了方便。 沙棘(Hippophea)属于胡颓子科(Elaeagnaceae)为多年生落叶灌木或乔木,雌雄异株,天然种群分布极为广泛。中国沙棘(H.rhamnoides subsp.sinensis)是沙棘属植物中分布较广的一个亚种,种内形态变异非常丰富,加之其具有独特的繁育系统和广泛的生态地理分布,是研究沙棘属植物遗传变异和系统分化的理想材料。本文从1,800 m到3,400 m分5个海拔梯度进行取样,用RAPD和cpSSR分子标记研究了卧龙自然保护区中国沙棘天然群体的遗传结构和遗传变异。5个取样群体依次标记为A、B、C、D和E,它们分别代表分布在海拔1,800,2,200,2,600,3,000和3,400 m的5个天然群体。 RAPD实验用11条寡核苷酸引物,扩增得到151个重复性好的位点,其中143个多态位点,多态率达94.7%。在5个沙棘群体中,总遗传多样性值(H_T)为0.289,B群体内的遗传多样性值为0.315,这完全符合沙棘这种多年生、远交的木本植物具有高遗传变异的特性。5个群体内遗传多样性随海拔升高呈低一高一低变异趋势,在2,200 m海拔处的B群体遗传多样性达最大值0.315,3,400 m海拔处的E群体则表现最小仅0.098。5个群体间的遗传分化值G_(ST)=0.406,也即是说有40.6%的遗传变异存在于群体间,1,800m海拔处的A群体与其它群体的明显分离是造成群体间遗传分化大的原因。UPGMA聚类图和PCoA散点图进一步确证了5个群体间的关系和所有个体间的关系。最后,经过Mantel检测,遗传距离与海拔表现了明显的相关性(r=0.646,P=0.011)。 cpSSR实验中,经过对24对cpSSR通用引物筛选,11对引物能扩增出特异性条带,只有2对引物(ccmp2和ARCP4)呈现多态性。4个等位基因共组合出4种单倍型,单倍型Ⅰ出现在A群体的所有个体和B群体的8个个体中,C、D、E三个群体均不含有,而单倍型Ⅱ出现在C、D、E三个群体的所有个体及B群体的18个个体中,A群体不含有。另外两种单倍型Ⅲ和Ⅳ为稀有类型,仅B群体中的4个个体拥有。这种单倍型分布模式和TFPGA群体聚类图揭示了,C、D、E群体可能来源于同一祖先种,而A群体却是由另一祖先种发展起来的,B群体则兼具了这两种起源种的信息,这可能是因为在历史上的某一时期,在中国沙棘群体高山分化的过程中,B群体处某个或者某些个体发生了基因突变,具备了适应高海拔环境的能力,产生了高海拔沙棘群体的祖先种。
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