【摘 要】
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霸王复合体隶属于蒺藜科(Zygophyllaceae)霸王属(Zygophyllum),是中国西北干旱生境植被的重要组成成分之一,在维持荒漠生态系统的稳定性方面起着至关重要的作用。然而由于环境变化和人类活动等影响,霸王复合体在过去30年里分布规模急剧减小。因此对我国霸王复合体群体遗传多样性、遗传结构与分化、群体动态等基本问题的研究将为其保护及可持续利用奠定重要的科学依据。此外,霸王复合体存在一个基
【基金项目】
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国家自然科学基金(编号:31660048);
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霸王复合体隶属于蒺藜科(Zygophyllaceae)霸王属(Zygophyllum),是中国西北干旱生境植被的重要组成成分之一,在维持荒漠生态系统的稳定性方面起着至关重要的作用。然而由于环境变化和人类活动等影响,霸王复合体在过去30年里分布规模急剧减小。因此对我国霸王复合体群体遗传多样性、遗传结构与分化、群体动态等基本问题的研究将为其保护及可持续利用奠定重要的科学依据。此外,霸王复合体存在一个基础而重要的物种界定问题,霸王复合体包括霸王(Z.xanthoxylon)和喀什霸王(Z.kaschgaricum),它们形态特征相似,种间界限不明显,存在许多争议。为此,本研究从霸王复合体的地理分布区域采集了32个居群共145个个体,覆盖中国已知所有分布地区。利用SLAF-seq简化基因组测序技术获得所有个体的基因组SNP数据,对霸王复合体进行群体遗传学和物种界定研究。同时,观察了部分形态与微形态性状,为霸王复合体的物种界定提供形态学和微形态学的依据。此外,利用野外调查与网站检索收集到霸王复合体在我国境内的137条分布信息,结合气候因子,对其在末次盛冰期(LGM)、当前(1950-2000年)和未来(2070年)三个时期的分布动态进行了模拟。主要结果如下:1.基于SNP数据对霸王复合体的群体遗传学研究表明:(1)遗传结构分析、系统进化树分析和PCA分析结果具有高度一致性,32个居群被划分为GNMQ、EXJ、MXJ和WXJ四个谱系,具有地理分离和谱系分化的特征,但在外部形态上还不足以区分这些谱系;(2)AMOVA和Fst分析显示虽然遗传变异主要发生在居群内,但组间也发生了较大程度的遗传分化,尤其是塔里木盆地的WXJ谱系与其他谱系的分化程度都很高;(3)霸王复合体整体遗传多样性水平比较低,与经度呈现显著的正相关。各谱系的遗传多样性由高到低依次为:GNMQ>EXJ>MXJ>WXJ,即从东到西递减。2.利用Max Ent软件对霸王复合体进行的生态位模拟结果表明,霸王在末次盛冰期(LGM,约2.2万年前)的高适生区范围很小,仅在新疆南部的塔里木盆地分布较多,推测塔里木盆地可能为霸王在LGM时期的避难所。与LGM相比,当前气候条件下预测的适生区发生大幅度扩张,主要在天山山脉南缘、甘肃河西走廊、柴达木盆地、贺兰山一带以及内蒙古的阿拉善高原有所分布。对于未来的2070年的模拟结果显示,霸王适生区与当前分布范围相差不大。由生态位模拟结果可推测,LGM时期新疆南部的塔里木盆地为最适生区域,此后随着沙漠的扩张和河西走廊的形成,向天山南坡和东部贺兰山、阿拉善高原等地扩张迁移。3.对于霸王复合体的物种界定,综合霸王和喀什霸王叶、花、果实和种子的形态与微形态特征,并结合SNP分子标记的群体遗传结构和系统发育分析,认为它们形态学上的差异受水分条件、营养条件的影响较大,不同居群间没有实质性的差异;在系统进化树和群体遗传的NJ树上均彼此嵌合,并没有分开或形成单独的分支,即霸王和喀什霸王并不构成单系,支持将喀什霸王归并入霸王(Z.xanthoxylon)的分类界定。
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