论文部分内容阅读
伯乐树(Bretschneidera sinensis Hemsl.)隶属于伯乐树科(Bretschneideraceae)伯乐树属(Bretschneidera),为单种科濒危植物,主要零星分布在我国长江流域以南地区,已被列为国家一级重点保护植物。作为古老的孑遗植物,伯乐树对被子植物的系统发育、植物区系、古地理、古气候等方面研究具有重要的科学价值。本研究采用SSR标记对来自6个省(区)的15个伯乐树天然种群遗传多样性和遗传结构进行分析,为其遗传资源保护策略的制定提供种群遗传学背景。主要研究结论如下:(1)伯乐树SSR-PCR反应体系利用单因素试验及正交试验对影响伯乐树SSR-PCR扩增的主要因素进行了优化,筛选出伯乐树SSR-PCR的最佳反应体系(20μl):Mg2+ 1.25mmol/L, dNTP 0.2mmol/L, Taq DNA聚合酶0.5U,引物0.3μmol/L, DNA 90ng。扩增程序为:95℃预变性5min 95℃变性30s,退火温度下退火45s,72℃延伸90s,35个循环;72℃延伸10min;4℃保存。(2)伯乐树遗传多样性利用优化的SSR-PCR扩增体系及筛选出多态性较高的4对引物对伯乐树15个天然种群287株个体进行遗传多样性评估。物种水平上,共检测到17个等位基因,每个位点观测等位基因数(A)为3~5,平均为4.25;有效等位基因数(Ae)为1.1183~3.0770,平均为1.9829;Shannon信息指数(,)为0.2325~1.1664,平均为0.7683;观测杂合度(Ho)为0.1115~0.5122,平均为0.3371;期望杂合度(He)为0.1060~0.6762,平均为0.4061;Nei’s期望杂合度(H)为0.1058~0.6750,平均为0.4054。种群水平上,各种群观测等位基因数(A)为2~3.25,平均为2.5;有效等位基因数(Ae)为1.3441~1.9617,平均为1.6188;Shannon信息指数(I)为0.3400~0.7445,平均为0.5413;观测杂合度(Ho)为0.1833~0.5577,平均为0.3521;期望杂合度(He)为0.1886~0.4253,平均为0.3314;Nei’s期望杂合度(H)为0.1853~0.4168,平均为0.3217。这表明伯乐树在物种水平及种群水平均具有较高水平的遗传多样性。依据各种群遗传参数综合排序,黄桑(HS)种群遗传多样性最高,井冈山(JGS)种群遗传多样性最低。(3)伯乐树种群遗传分化不同位点遗传分化系数(FST)存在较大差异,介于0.0536~0.3045之间,平均为0.2143;种群间基因流Nm介于0.5710~4.4127之间,平均为0.9163。分子方差分析表明,79.80%遗传变异存在于种群内,种群间遗传变异为20.20%(P<0.001),遗传分化系数(GST)为0.2020。这表明,种群间基因流较小,伯乐树种群遗传分化显著。(4)伯乐树遗传结构伯乐树15个种群间Nei’s无偏遗传距离(GD)在0.0085~0.5284之间,其中田心(TX)与莽山(MS)种群间遗传距离最近(GD=0.0085),莽山(MS)与舜皇山(SHS)种群间遗传距离最远(GD=0.5284)。基于Nei’s无偏遗传距离以不加权成对算术平均法(unweighted pair-group method with arithmetic mean, UPGMA)对伯乐树种群进行聚类,结果表明,15个伯乐树天然种群聚为2大类群,其中舜皇山(SHS)、黄桑(HS)、铜钹山(TBS)种群聚为类群Ⅰ,其余12个种群聚为类群Ⅱ。STRUCTURE分析结果显示参试伯乐树287株个体也分为2大类群,但与UPGMA聚类结果略有不同,其中部分样本存在一定程度的谱系混杂现象,这进一步证实种群之间存在基因交流。(5)伯乐树濒危机制及保护策略基于以上研究结果,我们认为伯乐树维持较高的遗传多样性水平,具有较大的进化潜力,不是其濒危的主要原因。伯乐树濒危的主要原因可能是其自身原因(如结实率低、种子萌发困难等)及过度人为干扰(如生境的破坏、过度采摘利用等)。建议对伯乐树采取就地保护与迁地保护相结合的保护策略,对于遗传多样性较高的黄桑(HS)、黎平(LP)、乳阳(RY)种群应优先进行保护。此外还要加大宣传力度,提高公众保护濒危植物的意识。