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基于SSR标记的北美地区美洲黄莲居群遗传多样性及结构的分析

张滢  
【摘要】:美洲黄莲(Nelumbo lutea)也称为黄莲,属于莲科(Nyphaeaceae)中的莲属(Nelumbo)。这个物种在北美的分布范围包括美国的中部、东部以及最北部的五大湖地区。美洲黄莲生长在河流,湖泊,沼泽或池塘的静水域,巨大而美丽的花朵涌现在水面之上。美洲黄莲是美国土著部落的重要食物资源,也是全球受欢迎的观赏植物。然而,它的栖息地却受到自然和人类活动的破坏。有关美洲黄莲这个物种的遗传多样性知之甚少。本次实验采集了美国的19个美洲黄莲居群,共326个个体,基于所筛选的12对SSR引物,研究分析了该物种的遗传多样性及结构,研究结果可为进一步利用及保护美洲黄莲种质资源提供理论依据和实践参考,同时,提供分子学数据用于美洲黄莲居群间的变异与分化研究。主要研究结果如下:1.美洲黄莲物种水平上的遗传多样性:326个美洲黄莲个体基于12对SSR位点共扩增得到141个不同的等位基因,每个位点产生的等位基因数(N_T)在11?33之间,平均每个位点产生22.83个等位基因。12对SSR标记的有效等位基因数(N_e)平均值为2.401。观测杂合度(H_0)、期望杂合度(H_e)、Shannon信息指数(I)和Nei’s遗传多样性指数分别为0.320、0.459、0.872和0.811。表明实验所筛用的12对SSR引物多态性良好,美洲黄莲于物种水平上遗传多样性较高。2.美洲黄莲居群水平上的遗传多样性:观测杂合度(H_0)、期望杂合度(H_e)、多态位点百分率(PPL)、Shannon信息指数(I)、Nei’s遗传多样性指数H分别为0.320、0.459、89.04%、0.873、0.461,表明美洲黄莲的遗传多样性在居群水平上较高。根据I和H指数综合分析得出,19个美洲黄莲居群(所在州)的遗传多样性水平从高到低依次排列为:PA(宾夕法尼亚州)、GA(乔治亚州)、IL3(伊利诺斯州)、MO(密苏里州)、FL3(佛罗里达州)、AL1(阿拉巴马州)、OH2(俄亥俄州)、OH1(俄亥俄州)、FL1(佛罗里达州)、IL1(伊利诺斯州)、MN(明尼苏达州)、IL2(伊利诺斯州)、OK(俄克拉荷马州)、NC(北卡罗来纳州)、FL2(佛罗里达州)、VA(弗吉尼亚州)、AL2(阿拉巴马州)、TN(田纳西州)、MD(马里兰州)。3.美洲黄莲居群间的遗传分化:分子遗传方差分析(AMOVA)表明,美洲黄莲居群间变异占总变异的32%,居群内变异占总变异的68%,大部分变异存在于居群内。美洲黄莲居群间分化达到显著水平。4.相关性检验(mantel test)表明美洲黄莲居群间的遗传距离与地理距离之间的相关性不显著(R~2=0.001,P=0.3800.05)。5.Neighbor-Joining聚类分析将19个美洲黄莲居群分为4组:FL1,FL2,IL1,NC,VA,AL1和AL2聚为一组;OH1和TN聚为一组;FL3,OK,OH2,IL3,GA,PA和MO聚为一组;MD,MN和IL2聚为一组。6.STRUCTURE软件分析得到:当K=4时,19个居群内的美洲黄莲基因主要来自于4个基因库:FL1和IL1主要来自一个基因库;OH1、TN、VA、NC和MO、OK的一半主要来自一个基因库;FL3、OH2、MD、MN、IL2、IL3、GA、PA和MO、OK的另一半主要来自一个基因库;FL2、AL1和AL2主要来自一个基因库。其遗传信息分组结果与PCoA分析的聚类结果大致相同。


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