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叉孢苏铁复合群(Cycas segmentifida complex)包括已正式发表的8个种,即隆林苏铁(C.longlinensis H.T.Chang et Y.C.Zhong)、贵州苏铁(C.guizhouensis K.M.Lan et R.F.Zou)、多裂苏铁(C.multifida H.T.Chang et Y.C.Zhong)、厚柄苏铁(C.crassipes H.T.Chang,Y.Z.Zhong et Z.F.Lu)、西林苏铁(C.xilingensis H.T.Chang et Y.C.Zhong)、叉孢苏铁(C.segmentifida D.Y.Wang et C.Y.Deng)、长球果苏铁(C.longiconifera H.T.Chang,Y.C.Zhong et Y.Y.Huang)以及尖尾苏铁(C.acuminatissima H.T.Chang,Y C.Zhong et Z.F.Lu)。这8个种主要分布于中国的云南、广西和贵州三省交界的地区,在形态上十分相似,较难区分,在分类处理上一直存在争议。本论文主要采取DNA片段测序和微卫星分子标记的方法对叉孢苏铁复合群的物种界定及群体遗传学进行了研究,旨在探明叉孢苏铁复合群类群的分类地位和物种鉴定;并在此基础上研究了其遗传多样性、遗传结构和种群动态等方面的问题,主要结果如下: 1叉孢苏铁复合群的物种界定 基于4个叶绿体DNA片段(psb A-trnH、psbM-trnD、trnS-trnG、trnL-trnT)、3个核基因(GTP、PHYP、PPRC)以及12个微卫星位点构建的分子系统发育树(最大似然树、贝叶斯树、邻接树)和Structure聚类分析的结果对叉孢苏铁复合群进行了物种界定,并结合其形态特征解决了其分类问题。结果表明,虽然核基因PHYP和PPRC的结果不能单独解决叉孢苏铁复合群的物种界定问题,但是叶绿体DNA片段、核基因GTP以及微卫星数据的分析结果均表明叉孢苏铁复合群由2个独立的种组成:贵州苏铁(Cycas guizhouensisK.M.Lan et R.F.Zou)和叉孢苏铁(Cycas segmentifida D.Y.Wang et C.Y.Deng)。复合群中的隆林苏铁应归并到贵州苏铁,而其余5个类群应归入叉孢苏铁,且这一结果与其形态特征基本吻合。物种界定的结果为该复合群物种的群体遗传学和保护生物学的研究奠定了基础。 2贵州苏铁的群体遗传学 选择4个叶绿体DNA片段(psbA-trnH、psbM-trnD、trnL-trnF、trnL-trnT)、3个核基因(GTP、PHYP、F3H)以及13个微卫星位点研究了11个贵州苏铁居群的遗传多样性、遗传结构、分歧时间和历史居群动态等。研究结果表明,贵州苏铁具有较高的遗传多样性,居群间的遗传分化高。Network分析揭示了贵州苏铁存在两个进化单元,两个假定的祖先单倍型位于网状进化树的内部结点位置。另外,UPGMA、Structure以及PCoA聚类分析均显示贵州苏铁的11个居群被分为两大支系,其中分支Ⅰ包括居群LW、LL、AL和YP,而其余的7个居群组成分支Ⅱ。但U检验结果显示NST并不显著大于或小于GST,说明贵州苏铁未呈现显著的谱系地理结构,暗示了亲缘关系相近的单倍型不存在于距离相近的居群中。此外,Mantel test的结果显示贵州苏铁的遗传距离与地理距离无显著的相关性,表明该物种不符合距离隔离模型(IBD,Isolation ByDistance)。分歧时间的估算表明贵州苏铁的单倍型在中-晚更新世分化。不同的DNA片段揭示的贵州苏铁的居群动态历史并不一致,但是整体上显示贵州苏铁在冰后期经历了居群扩张,而微卫星数据显示贵州苏铁在历史上曾经历过有效居群大小下降事件,但并未经历近期的瓶颈效应。 3叉孢苏铁的群体遗传学 基于4个叶绿体DNA片段(psb A-trnH、psbM-trnD、trnS-trnG、trnL-trnT)、3个核基因(GTP、PHYP、PPRC)以及12个微卫星位点研究了14个叉孢苏铁居群的遗传多样性、遗传结构、分歧时间和历史居群动态等。结果显示叉孢苏铁具有较高的遗传多样性,居群间的遗传分化较高。除GTP基因片段的Network结果外,其余的片段均揭示叉孢苏铁存在两个进化单元。另外,基于微卫星数据的UPGMA、Structure以及PCoA聚类分析均显示叉孢苏铁的14个居群被分为两大支系,其中分支Ⅰ包括居群LK、LKA、JZ、BM、BY、NZ和BD,而其余的7个居群组成分支Ⅱ。Mantel test显示叉孢苏铁的遗传距离与地理距离存在显著的正相关,表明该物种符合距离隔离模型(IBD)。但是U检验结果显示NST并不显著大于或小于GST,说明叉孢苏铁并未呈现显著的谱系地理结构。分歧时间的估算表明叉孢苏铁的单倍型在更新世分化。瓶颈效应分析结果表明叉孢苏铁居群未经历近期的瓶颈效应,但是在历史上也曾发生过有效居群大小下降事件。值得注意的是,未遭到生境破坏且种群结构完整的云南坝美(BM)居群符合哈迪-温伯格平衡定律,说明它是一个自由交配的群体。 4保护策略 基于以上研究结果,结合野外分布现状调查,本文推断贵州苏铁和叉孢苏铁濒危的主要原因并不是扩繁存在障碍,而是由于栖息地的丧失和盗挖引起。综合本研究的结果,我们提出了合理有效的保护措施。首先是在两个物种的分布区建立保护区或保护小区实施就地保护;其次两个物种均具有的两个遗传分支都应给予高度的重视和优先保护。在就地保护的同时也应考虑迁地保护或近地保护,但应避免杂交或基因渐渗带来的遗传后果。