福建省小舌唇兰遗传多样性的ISSR分析

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小舌唇兰(Platanthera minor)隶属兰科舌唇兰属,为一年生草本植物,产于福建、广东、广西、浙江及台湾等省,生长于山坡草地、林缘或荫湿的岩壁等,但其福建资源的分布现状和分子水平上的遗传多样性研究,尚未见报道。鉴于此,首先对福建省境内小舌唇兰野生资源进行全面调查,在此基础上,利用ITS、mat K和rbc L等三种基因片段对小舌唇兰样品辅助鉴定,进而采用ISSR分子标记技术对福建境内的12个居群共78份材料开展小舌唇兰的遗传多样性分析,包括居群间的遗传结构、遗传相似性系数及遗传距离UPGMA聚类分析等,旨在探究其对环境变化的适应能力和进化潜能,为后续深入小舌唇兰野生种质资源的保护和利用及其遗传改良等提供理论依据。主要研究结论如下:(1)调查结果表明,福建省内的福州市、南平市等9个市均有小舌唇兰的野生资源分布,且海拔区间较广,范围从250 m分布到1 930 m,但集中在中、高海拔区间(700 m-1 400 m)。从生境看,小舌唇兰生长的群落类型多样,伴生植物的种类丰富,包括带唇兰、叉唇角盘兰、斑叶兰、小朱兰、苞舌兰等十余种其他兰科植物。(2)采用ITS、mat K、rbc L三种基因片段对野外采集的小舌唇兰样品进行辅助鉴定。结果显示,在基于ITS序列构建的NJ拓扑树和ML拓扑树中,采集的样品与NCBI上的小舌唇兰聚成一支;基于其他两个基因序列构建的系统树没有达到很好的分辨效果,原因可能是这两者的进化速率没有核基因的进化速率快,比较适合用于研究属及属以上单位的系统进化研究。可见,在形态学鉴定的基础上,ITS基因更适合用于小舌唇兰的分子鉴定。(3)从100条ISSR引物中筛选出12条多态性高的引物用于小舌唇兰的ISSRPCR扩增实验。12条引物总共扩增出了104条条带,其中多态性条带有98条,多态性比率为94.23%。POPGENE1.31软件分析结果显示为:PPF=96.15%,Na=1.9615,Ne=1.6321,H=0.3609,I=0.5319;小舌唇兰居群间存在较高的遗传分化(Gst=0.2335),居群内的遗传变异(76.65%)比居群间的遗传变异(23.35%)更加丰富;Nm=1.6409,处于高水平,居群间的基因交流很频繁,可有效防止遗传分化的发生。可见,小舌唇兰具有丰富的遗传多样性,对环境的适应能力强,进化潜力大。(4)用NTSYS-pc分析软件在居群遗传相似性系数的基础上对小舌唇兰居群做UPGMA聚类分析,各居群间的遗传距离(D)的范围是0.0503-0.4582,遗传相似性系数(Gs)的范围是0.6324-0.9510。其中,XCZ(1)居群和XCZ居群之间的遗传距离最小,为0.0503;HXX居群和BYX居群之间的遗传距离最大,为0.4582。UPGMA聚类分析显示,当阈值为0.76时,这12个居群可分成2大分支,一支是HXX和GDZ,剩下的居群则聚为另一支。当阈值为0.848时,第二大支的10个居群可分成四大分支,BYX居群单独为一支,HXZ居群和JTZ居群聚为一支,PYZ居群和LXX居群聚为一支,YYZ居群、HKZ居群、XCZ(1)居群、XCZ居群和WYSZ居群聚为含有5个居群的大支。从聚类结果看出大部分地理位置相近的居群都聚类在一起,说明遗传距离与地理的远近密切相关。综上所述,从ISSR分子角度来看,小舌唇兰具有丰富的遗传多样性,对环境的适应能力强,居群内的遗传变异大于居群间的变异,基因流水平高,进化潜力大,遗传距离与地理的远近密切相关。这些遗传特性与该物种在福建省境内分布广的现状相吻合,原生地保护是其适宜的保护对策。后续还可继续开展更大范围内(全国)小舌唇兰的遗传多样性系统研究,及其人工繁殖和利用前景的挖掘工作。
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