浙江楠EST-SSR标记开发及天然种群遗传多样性研究

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浙江楠(Phoebe chekiangensis C.B. Shang)是我国特有的珍贵用材与观赏树种,属国家二级保护的渐危种。本项研究全面调查了浙江楠自然分布区资源现状,选择典型群落进行群落结构和生物多样性调查分析。利用Solexa测序平台对浙江楠转录组进行高通量测序来搜寻SSR位点,并应用多态性EST-SSR标记对7个浙江楠天然群体190个单株进行遗传多样性评价,取得以下研究结果:1.天然群落结构分析表明,浙江楠6个种群间相似性系数为0.061-0.400,相似性系数最小的两个群落为浙江永嘉和江西婺源,而浙江松阳与江西婺源相似性系数最高;浙江楠在6个群落的重要值为16.27%-43.09%,重要值最小为浙江泰顺群落,而最大为江西黎川群落,并发现这种结构的差异与其群落保护程度直接相关;基于叶片表型将7个群落进行UPMGA聚类,聚成5类。2.浙江楠转录组的高通量测序获得有效Reads数据0.53亿条,数据量4.9G,平均长度94.31bp;DE NOVO拼接得到111250个Unigenes,总长度为79126921bp。基因功能注释与分类结果表明,共有47525个Unigenes比对上NR蛋白库,占42.72%;16135个Unigenes与KEEG库有同源信息,占14.5%,注释到984个酶,代谢通路为298个;25种KOGs有15605个Unigenes有具体蛋白功能注释;在GO功能分类中,共60个类别包括36370个Unigenes有具体功能注释。3.利用MISA软件对111250条浙江楠EST序列进行搜索,其中19259条EST含SSR位点,共22985个SSRs,频率为17.31%。重复类型主要为二核苷酸和三核苷酸重复,分别占56.14%和42.11%。随机挑选设计90对引物,73对可扩增出预期目的条带,其中41对引物具有较好多态性。4.应用41对多态性引物对7个浙江楠天然群体的190个单株进行扩增,41个SSR标记的多态性信息含量(PIC)为0.0452-0.5896,平均为0.32。共检测到88个等位基因,平均观察等位基因数(na*)为2.00,平均有效等位基因数(ne*)为1.73,Shannon,多样性指数(I*)平均为0.41,Nei’s遗传多样性指数(h*)为0.5911。基因分化系数(Fst)为0.20,基因流(Nm)为1.99。5.NTS聚类分析表明,190个浙江楠单株在遗传距离为0.68时可分成5类。基于Nei’s遗传距离的UPGMA聚类分析显示,7个浙江楠天然群体可分为4类:浙江杭州、浙江松阳聚为一类;浙江泰顺、浙江永嘉聚为一类;江西铅山、江西婺源聚为一类;江西黎川单独聚为一类。群体遗传结构分析软件Structure2.3将7个天然群体190个单株划分为5个亚群,这与NTS聚类结果相似。6.Mantel检测结果表明,群体间遗传距离与地理距离呈极显著正相关(r=0.616,P=0.005);群体间遗传距离与气温差值相关性不显著(r=0.192,P=0.394);群体间遗传距离与降水量差值相关性极不显著(r=0.012, P=0.958)。研究表明,浙江楠天然群体内遗传变异大于群体间的遗传变异,各群体间存在着一定的基因交流,同时表明地理距离是影响浙江楠群体间遗传距离的重要因素。
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