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本论文以云南境内分布的梁王茶居群为研究对象,分别从形态、细胞和分子水平研究梁王茶居群的遗传与进化,探讨梁王茶居群遗传变异与结构。同时,选取其近缘属植物鹅掌柴、刺五加和楤木相关种进行DLAP和ITS序列分析,探讨各近缘属种之间遗传关系,试图为梁王茶植物资源的保护和利用以及五加科木本植物类群的系统研究提供背景资料。研究结果概括如下:
梁王茶在我国主要分布于云贵川的部分地区,西藏东部和广西西部。在云南境内分布较广,但分布区不连续,主要集中在滇西北、滇西南、滇中、滇东北和滇东南的部分地区。梁王茶喜气候温暖、雨量充沛的绿阔叶林及热带常绿阔叶—落叶阔叶混交林等生态环境,分布海拔大部分集中在1500~2500m的范围内。梁王茶为多年生常绿灌木,于每年2月下旬嫩叶开始抽芽,4-6月营养生长最快,可持续到10月中旬,8月中下旬为蕾期,9月-11月为花期,12月进入果期,1月中上旬浆果成熟脱落,进入蛰伏期。
形态研究发现,梁王茶与数量有关的生殖性状,如伞形花序数、伞形花序中的小花朵数等的变异系数明显高于其他生殖性状。
本文利用光学显微镜对梁王茶、鹅掌柴、刺五加和楤木共9个居群的叶表皮进行了观察。观察发现,梁王茶、刺五加、鹅掌柴和楤木叶片气孔都仅存于下表皮;梁王茶和楤木在上下表皮细胞形态上都较为相似,均为排列紧密的不规则形状,垂周壁上有深波状弯曲;鹅掌柴的垂周壁弯曲则要浅而稀疏得多,而刺五加的上下表皮细胞周壁则较平直而光滑,细胞形状也为不规则的多边形。研究结果表明,对于梁王茶、楤木和鹅掌柴而言,表皮细胞形状、垂周壁式样、气孔类型都属于比较相似的性状,难以作为属间分类的依据,但可以作为刺五加与梁王茶、楤木和鹅掌柴的区分依据;对于梁王茶而言,种内居群间的叶表皮形态基本上没有任何差别。
DALP研究显示,筛选的5组引物在梁王茶及其近缘属植物12个居群中检测到188个位点,其中多态位点167个,其中梁王茶6个居群总的多态位点百分比PPB为88.83%,居群平均PPB为41.38%;总的观察等位基因数Na为1.8883,居群平均Na为1.4138;总的有效等位基因数Ne为1.7965,居群平均Ne为1.3317;总的Neis基因多样性指数H为0.2581,居群平均H为0.1464;总的Shannon多样性指数I为0.4867,居群平均I为0.2322;居群总的基因多样度Ht为0.2218,居群内基因多样性度Hs为0.1786。基因分化系数Gst为0.4887,即遗传变异有48.87%发生在居群间,51.13%发生在居群内。结果表明梁王茶居群间存在较大的遗传分化,基因流受到阻碍(Nm=0.5372<1)。
鹅掌柴3个居群总的多态位点百分比PPB为68.62%,居群平均PPB为39.18%;总的观察等位基因数Na为1.6786,居群平均Na为1.3775;总的有效等位基因数Ne为1.5765,居群平均Ne为1.3148;总的Neis基因多样性指数H为0.2495,居群平均H为0.1387;总的Shannon多样性指数I为0.3782,居群平均I为0.2227;居群总的基因多样度Ht为0.3046,居群内基因多样性度Hs为0.1535。基因分化系数Gst为0.5683,即遗传变异有56.83%发生在居群间,43.17%发生在居群内。鹅掌柴基因流仍然受到阻碍(Nm=0.4268<1)。
刺五加1个居群多态位点百分比PPB为56.38%,观察等位基因数Na为1.5638;有效等位基因数Ne为1.4960;Neis基因多样性指数H为0.1956;Shannon多样性指数I为0.3134。
楤木2个居群总的多态位点百分比PPB为75.53%,居群平均PPB为41.22%;总的观察等位基因数Na为1.7475,居群平均Na为1.3986;总的有效等位基因数Ne为1.6783,居群平均Ne为1.3247;总的Neis基因多样性指数H为0.3428,居群平均H为0.1308;总的Shannon多样性指数I为0.4547,居群平均I为0.2315;居群总的基因多样度Ht为0.1944,居群内基因多样性度Hs为0.2642。基因分化系数Gst为0.3027,即遗传变异有30.27%发生在居群间,69.73%发生在居群内。
运用PCR直接测序法,对梁王茶属全部共6个种及其4个外类群nrDNA的ITS区进行序列测定。结果表明,梁王茶及其近缘属种的ITS序列总长度为561-619bp之间,长度变异在ITS-1(225-236bp)和ITS-2(239-254bp)区都有发生。用MEGA2.1软件进行系统发育分析表明:鹅掌柴属与楤木属的亲缘关系最近,梁王茶次之,刺五加属与另外三个属的亲缘关系则最为疏远。
依据ITS分析,对梁王茶属下种的划分提出建议,贡山梁王茶N.davidiivar.gongshangensisShang应归并入异叶梁王茶N.davidii(Franch.)HarmsexDiels,作为变种处理不妥;尾叶梁王茶N.delavayivar.longicaudatusFeng应归入异叶梁王茶作为其变种,即尾叶梁王茶N.davidii(Franch)HarmexDielsvar.longicaudatus(Feng)Yu。