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海桑属(Sonneratia)是典型的真红树植物,是印度-西太平洋(Indo-WestPacific)地区红树林的主要组成成分。该属包括6个种和3个杂种,分布于印度-西太平洋地区的泛热带海岸潮间带以及河口地带,属内不同种的地理分布与生境有较大差异,是研究亲缘地理学的良好材料。该属具有多个物种,并且物种间的分化较小(<3.5%),也是研究植物基因家族进化的较好材料。本研究包括两部分,第一部分旨在采用多个核基因测序的方法分析海桑的亲缘地理学格局,以期揭示该物种的居群历史,同时为该种的科学保护提供依据。在选择亲缘地理学所需的核基因过程中,发现海桑属的GapC以基因家族形式存在,因此,第二部分克隆了海桑属的GapC因家族,并对该基因家族进行了分子进化分析。
海桑亲缘地理学研究。本研究采用cpi,ppc和phi三个核基因片段对采自中国海南、泰国、印尼及澳大利亚海桑样品做了亲缘地理学分析。综合三个核基因片段分析显示,海桑种上水平的遗传多样性较低,核苷酸多态性πsil平均值仅为0.00704;而群体内遗传多样性更低,πsil值范围在0~0.0069,绝大多数群体内遗传多态性小于0.003。考虑到该物种是以外交为主的多年生木本植物,该物种表现出的遗传多样性远低于预期。本研究中三个基因遗传分化系数Fst值分别为:0.618,0.360和0.501,表现出强烈的群体间遗传分化。Mental test结果显示在海桑种内,遗传距离与地理距离之间有显著的相关性。冰期导致的瓶颈效应以及地理隔离可能造成海桑遗传多态性水平低及遗传分化强烈的原因。
海桑属GapC基因家族研究。拟用于海桑亲缘地理学研究的GapC基因在测序时发现有不少于两种的序列混杂。本研究先采用RACE以及Genome Walking方法在杯萼海桑中获得该家族4个成员的全长。其他已知的被子植物的GapC基因家族通常只有2-3个成员,这表明海桑属该家族可能经历了多一轮的基因复制。然后针对每个家族成员设计特异性引物,采用PCR技术在海桑属的其他四个物种海桑、卵叶海桑、无瓣海桑、格氏海桑内分别扩增获得各成员的部分序列。杯萼海桑四个得到全序列的家族成员均具有完整的读码框。分子进化分析表明,海桑属GapC基因家族可分为GapC1/GapC3和GapC2/GapC4两个亚家族,并且两个亚家族已经有很长的分歧历史,后经独立的复制事件而发展成为如今的GapC1/GapC3和GapC2/GapC4四个成员。根据杯萼海桑编码区全序列信息作divergence分析,所得结果也支持该结论。