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基于SSR分子标记对莲遗传多样性和居群结构的研究

黄士栩  
【摘要】:莲是一个古老的物种,有着悠久的进化历史。莲花是一种重要的经济作物和观赏植物,品种多样,集食用价值、药用价值和观赏价值与一身。物种是否能够得到适应性进化这是由物种的遗传多样性高低决定的。了解野生莲花的遗传多样性和居群结构不仅能够为保护其遗传资源提供一定的信息基础,同时还可以为莲的育种提供更加丰富的来源。目前很多野生莲居群都处于濒危状态,因此迫切的需要开展科学的评价和建立有效的保护策略。本研究采用SSR分子标记技术对来自5个国家的424个野生莲个体的遗传多样性和居群结构进行研究。主要结果如下:1.对来自俄罗斯和中国的温带野生莲进行东西方向的横向比较发现:从30对SSR引物中挑选出了13对SSR引物适合温带莲的遗传研究。这13对SSR引物的平均PIC为0.502,显然具有较高多态性,说明野生温带莲居群在这些SSR基因位点的遗传多样性处于一个较高的水平。从208个野生莲样个体中共检测到68个等位基因,平均每个位点的等位基因数为5.23。从物种水平上来看,温带莲具有较高的遗传多样性。但是在居群水平上其遗传多样性则相对较低。莲属植物特殊地繁殖方式或居群在东西方向的横向地理隔离可能是造成在物种水平上具有较高遗传多样性的原因。而居群水平较低可能是莲子的寿命和活力、祖先物种的固有性、人类的活动造成的。对温带莲自然居群的遗传结构研究发现,俄罗斯里海的2个野生温带莲居群与其他居群间的遗传关系非常远,可能是因为其分化时间的不同,而形成了与不一样的聚类,并且与其他居群间没有基因交流。中国东北及其附近的俄罗斯居群,可能都起源于松花江流域,由洪流带到乌苏里江再形成的独立的居群。对俄罗斯里海和松花江流域的居群采取重点保护,建立自然保护区是对温带莲居群及其栖息地的有效保护措施。2.对热带地区的野生莲居群遗传多样性和居群结构的研究结果:共挑选出的9对SSR引物,平均PIC为0.593。较高的多态性可以有效地检测出热带莲居群间和居群内的遗传多样性。216个野生热带莲样中共检测到64个等位基因,平均每个位点的等位基因数为7.11。通过各种软件分析发现,野生热带莲种质资源具有和栽培种相似的遗传多样性水平,都属于中度遗传多样性水平。随着莲属植物的观赏价值的提高,人们对观赏性的要求也越来越高,因而出现了越来越多的杂交品种的,从而丰富了栽培种的遗传多样性。通过主成分分析、邻接法聚类分析和STRUCTURE分析的结果,推测泰国可能是冰后期的避难所之一,尤其是泰国的T5居群。随着气候条件的宜人,洋流的运动等因素使野生莲向印度和澳大利亚迁移,长时间的适应形成了现在的局面。建议对泰国的所有居群实施就地保护,对印度和澳大利亚的居群大体上采用就地保护策略,将少数具有不同同源基因库的居群采用迁地保护政策。两种保护策略同时进行,以期能够保护野生热带莲的遗产多样性。同时也可以尝试一些新的保护策略,例如建立热带地区野生莲的种子资源库。


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