异质景观中西南桦天然居群遗传变异的SSR分析

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:beibei114
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本文运用磁珠法开发了19对具多态位点的西南桦SSR引物,并构建了相应的实验体系。在此基础上应用SSR标记,在面积约4km2的土石山生态交错区,结合西南桦植株发育阶段分类和定位,在斑块和景观两个层次上研究了西南桦斑块或样带及其不同发育阶段(成年树、幼树、幼苗)的遗传多样性、遗传结构,揭示西南桦居群遗传变异的时空格局,探讨居群间的遗传关系及其受自然选择、遗传漂变、基因流等进化动力的影响,为景观遗传学研究提供实证案例,也为西南桦天然林经营以及种子园建设提供理论依据。主要结果如下:  (1)以1个西南桦样品的总DNA为模板开发西南桦SSR引物,获得58条具有SSR的序列。利用其中的30条序列设计出30对SSR引物,通过对PCR反应体系的优化,得到22对能专一扩增的引物;所揭示的19个位点具多态性,3个为单态。在应用到近缘种光皮桦和闽桦个体中,大部分能够专一扩增,为以后光皮桦和闽桦研究提供了分子标记技术。  (2)石山斑块有42个特有等位基因,土山只有3个特有等位基因。成年树、幼树和幼苗三个发育阶段的等位基因在石山和土山的分布也存在差异。在成年树阶段,石山斑块有31个特有等位基因,土山有2个特有等位基因;在幼树阶段,石山有37个特有等位基因,土山只有1个特有等位基因;而幼苗阶段,石山存在35个特有等位基因,土山无特有等位基因。石山斑块有25个特有等位基因在3个发育阶段都存在。石山斑块具有远比土山斑块多的特有等位基因,与土山和石山两种生境条件下自然选择作用的方向和强度不同有关。  (3)土石山生态交错区内的不同斑块不同发育阶段西南桦居群具有高的多的遗传多样性,反映出异质景观中西南桦的“岛状”分布格局并未降低西南桦居群的遗传多样性。斑块水平上,A=14.090,Ae=5.704,Ho=0.626,He=0.790;景观水平上A=20.8182 A=6.2685 Ho=0.6219 He=0.8029;不同发育阶段之间的遗传多样性水平存在明显差异,均表现出了相同的规律,即幼树阶段高于成年树和幼苗阶段。斑块(或样带)不同发育阶段的遗传多样性与其居群大小显著相关(A、Ae、I)。幼树阶段较高的遗传多样性,可能是基因交流频繁所致,也可能是由于幼树所跨年龄段较长造成的。  (4)研究区域内西南桦斑块(或样带)间的遗传分化较小,2.7%的遗传变存在于斑块(或样带)间(FST=0.027),而绝大部分的遗传变异存在于斑块内。斑块间3个发育阶段(成年树、幼树和幼苗)的遗传分化也较小,分别有93.23%、95.26%、91.14%的遗传变异存在于斑块(或样带)内。西南桦是长寿命风媒远交木本植物,斑块(或样带)间具有高的基因流(总体基因流为8.9999;3个发育阶段的基因流分别为3.4443、5.0208和2.5729),因此遗传变异主要分布在斑块(或样带)内。无论是不同斑块还是不同发育阶段,固定指数F多数大于0,西南桦纯合子过量。西南桦的时空间格局的形成是自然选择、基因流等因素共同作用的结果。  (5)从各斑块或样带间遗传距离的聚类分析可知,土山斑块P1、P8与石山斑块P2、P3、P4、P6、P9、P10、P11内西南桦居群的亲缘关系较近。经Mantel检验发现斑块间的遗传距离与空间距离之间相关不显著。研究还发现,石山斑块P7比较特殊,与其他斑块间亲缘关系较远,且表现出了低遗传多样性,其等位基因多为所有斑块的公共等位基因,推测可能在西南桦定居过程中发生了奠基者效应,而且定居较晚,从而暗示着西南桦从土山斑块向邻近石山斑块逐渐推进。
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