【摘 要】
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血皮槭(Acer griseum),为秋季落叶的木本植物,现属于无患子科(Sapindaceae),其高度可达20 m,为中国特有种、濒危种,极具观赏性,主要片段化分布于华中地区。本研究主要通过对血皮槭天然群体生境状况调查,了解血皮槭生境状况;对血皮槭及其3个近缘物种进行叶绿体基因组高通量测序,绘制叶绿体基因图谱后,对6条叶绿体基因组进行差异与系统进化分析等。最后通过对26个来自21个不同群体的血
【基金项目】
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中央级公益性科研院所基本科研业务费专项资金—《特有濒危种血皮槭谱系地理研究》;
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血皮槭(Acer griseum),为秋季落叶的木本植物,现属于无患子科(Sapindaceae),其高度可达20 m,为中国特有种、濒危种,极具观赏性,主要片段化分布于华中地区。本研究主要通过对血皮槭天然群体生境状况调查,了解血皮槭生境状况;对血皮槭及其3个近缘物种进行叶绿体基因组高通量测序,绘制叶绿体基因图谱后,对6条叶绿体基因组进行差异与系统进化分析等。最后通过对26个来自21个不同群体的血皮槭植株进行叶绿体基因组测序,分析叶绿体单倍型多样性,对血皮槭群体遗传结构、群体进化进行研究,为血皮槭保护策略的制定提供理论依据。主要结果如下:(1)迄今为止,本课题组累计调查了7个省份,一个直辖市的21个血皮槭天然群体,共计469株树。调查结果表明占总数45.6%的血皮槭,胸径主要分布于8.0~15.9cm之间。469棵树中,胸径40.0cm以上的有6株,胸径最大的为大巴山重庆城口的一株血皮槭,其胸径为45.1cm。河南栾川老君山的一株血皮槭地径最大,为63cm,多数地径分布于32.0~43.9cm。在21个野生群体内,目前尚未发现胸径达到60.0cm的单株。(2)得到3条血皮槭叶绿体基因组序列(cp DNA),3条血皮槭近缘种毛果槭、三花槭、蔹叶槭的叶绿体全基因组序列,并进行了叶绿体基因图谱的绘制。槭属叶绿体基因组呈典型的环状结构,长度在156kb左右,叶绿体基因组由典型的四部分组成,基因的组成、排列顺序与方向一致,共编码基因136个。同一物种不同群体的血皮槭cp DNA差异很小,不同槭属物种之间也相对保守,未出现基因的缺失重排等现象,在假基因ycf1处存在较高的进化。几种槭属植物cp DNA中均存在80个左右的SSR位点,且多数为单核苷酸重复类型。基于cp DNA的系统进化树中槭属植物单独组成了3个高支持率进化支:第一个分支只包含三角槭一个物种,形态上为单叶全缘;第二个分支包括血皮槭、三花槭、蔹叶槭、毛果槭四个物种,均为三小复叶。第三个分支包括青榨槭、玉山槭、庙台槭、元宝槭四个物种,其中青榨槭与玉山槭亲缘关系更近,庙台槭与元宝槭亲缘关系更近,此分析结果与槭属基于形态的组系分类基本吻合。(3)对来自21个天然群体的26个血皮槭植株进行叶绿体全基因组测序,共得到21种单倍型,除个别群体外,几乎每个群体为一种单倍型。比对长度是155 942bp。共检测到62个多态性位点,统计计算得知其单倍型多态性(Hd)数值为0.982,其核苷酸多态性(π)数值为0.0016。中性检验结果与失配分析结果表明在历史上,血皮槭群体经历过扩张事件。采用分子钟计算的血皮槭现存群体的共祖时间是在2.86Mya左右,大概属于更新世晚期,推测血皮槭的起源分化时间至少在第四纪冰川期之前。与一些起源于亚热带地区的珍稀濒危植物一样,冰期来临时,血皮槭在未直接受冰川覆盖的亚热带地区存活下来,冰期后逐渐向北部扩张。血皮槭自然更新困难,一些地区有人为破坏痕迹,可建立保护区,或者人工繁育基地对血皮槭进行保护。建议把神农架作为优先保护单元,而河南栾川、内乡等地区作为血皮槭繁殖保护基地。
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