基于cpSSR与nSSR标记的细叶云南松遗传多样性分析

【摘要】：细叶云南松(Pinus yunnanensis Franch.var.tenuifolia Cheng et Law)主要分布于我国西南滇黔桂三省交界区域的南盘江、红水河的沿岸狭长地带。以往研究认为其是云南松在其分布区域东南角,为适应低海拔干热地理环境而形成的变种,其耐干旱瘠薄,生态适应性较强,同时其树干粗大,出材率高,木材抗性良好,具有较高的经济价值和生态价值。近年来,随着人为活动增加,气候变暖等原因,细叶云南松开始呈现碎片化分布,因此保护该物种遗传资源迫在眉睫。当前,针对细叶云南松遗传资源分布,亲缘地理等研究较为滞后,这极大限制了该树种遗传资源的发展。本研究以从南盘江-红水河流域沿线采集到的细叶云南松12个种群样本(574个植株)为材料,开展细叶云南松遗传多样性、遗传结构等方面的研究,得到以下结论:1.马尾松核基因组微卫星标记(n SSR)和叶绿体基因组微卫星标记(cp SSR)在细叶云南松这一物种上具有高度通用性。所采用的22对n SSR引物中有18对可以稳定扩增出多态性条带;选取的14对cp SSR引物均可在细叶云南松中稳定地扩增出条带,多态位点百分率为58.93%。表明细叶云南松与马尾松可能存在较近的系统进化关系。2.细叶云南松遗传多样性较高。细叶云南松n SSR香农多样性指数为I=1.095,He=0.572),但cp SSR遗传多样性相对较低(I=0.254,h=0.157)。总体上,居群间有一定程度的基因流(Nm=3.22)。3.细叶云南松居群间遗传分化较低。AMOVA分析表明,细叶云南松遗传分化主要存在于群体内部,n SSR分析结果显示93%的变异存在于群体内部;cp SSR分析结果显示有66%的变异存在于群体内部),遗传分化程度为中低等水平(Fst=0.071)。4.遗传结构分析表明,细叶云南松天然群体可分为两个类群,类群Ⅰ主要包含南盘江-红水河北岸的群体,类群Ⅱ包括南盘江南岸的群体以及北岸的BW和QX群体。基于cp SSR和n SSR标记的聚类分析均支持贵州的XQ、DT、WJ群体聚为一类,BW与QX群体聚为一类,广西乐业的三个群体X1、X2、X5聚为一类。进一步用Mantel检验地理距离与两种标记遗传距离的关系,发现地理距离与遗传距离之间相关性不显著(r~2=0.004,P=0.30.05)。Bottleneck检测表明,细叶云南松可能在过去经历过瓶颈效应(P0.01)。5.综上,在整个采样区尺度上,细叶云南松具有较高遗传多样性及较低的遗传分化,但cp SSR多样性较低,推测其相对于n SSR可能受到相对较强环境选择作用。细叶云南松群体遗传关系不符合IBD假设,推测不同居群可能受到不同程度人为干扰,影响了其自然状态的空间遗传格局,同时作为窄域型分布和风力授粉树种,其具有气囊的花粉使其基因流动距离较远,很可能覆盖了整个区域,使得地理距离相对较远的群体间具有相同的cp SSR单倍型和较近的遗传关系,进而限制了其遗传分化。此外,该地区复杂的高山河谷地貌,以及由此导致的复杂气流运动,也可能对河谷两岸居群基因流与遗传格局产生影响。