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云南芭蕉(Musayunnanensis Hakkinen&Wang)、阿宽蕉(Musa itineransCheesman)和芭蕉(Musa basjoo Siebold)为芭蕉科(Musaceae)芭蕉属(MusaL.)野生种,是栽培香蕉亲本小果野蕉(Musa acuminata Colla)和野蕉(Musabalbisiana Colla)在中国常见的近缘种。本研究在中国和越南采集了三种野生芭蕉共17个群体,采用叶绿体片段atpF-atpH和trnL-trnF,以及11个微卫星标记(SSR),从叶绿体DNA和核DNA水平,分析了野芭蕉群体的遗传多样性水平和遗传结构。主要结果如下: 1.基于叶绿体单倍型的遗传多样性分析 基于叶绿体atpF-atpH和trnL-trnF联合片段,于12个群体中检测到八个单倍型,其中,M.yunnanensis和M.basjoo各有两个单倍型,M.itinerans有五个单倍型。M.itinerans和M.basjoo之间的变异步数少,且有一个共享的单倍型,该单倍型为主要单倍型。对叶绿体单倍型的Network分析支持M.itinerans和M.basjoo有较近的亲缘关系,M.yunnanensis与前两者亲缘较远。 M.yunnanensis、M.itinerans和M.basjoo三个物种的叶绿体序列的总遗传多样性较低,分别为Ht分别为0.133、0.423和0.074。M.itinerans的AMOVA分析表明,遗传变异以群体内部为主(88.81%)。M.itinerans种内的分化系数GST=0.642和NST=0.235,且GsT>NsT,说明M.itinerans没有显著的谱系地理结构。Tajimas D(-2.02823)、Fu&Lis D*(-3.54067)、Fu&Lis F*(-3∶59025)均为负值且显著(P<0.1),说明M.itinerans的群体在近期经历了种群扩张。失配分布的结果与中性检验的结果吻合(SSD和Raggedness的值不显著,P>0.1)。 2.基于微卫星标记的群体遗传学分析 利用11个微卫星位点,对4个M.yunnanensis群体、10个M.itinerans群体和3个M.basjoo群体共292个个体进行SSR分析。结果显示三个物种均表现出较高的遗传多样性((M.yunnanensis∶Na=5.727,PPB=100%,He=0.498; M.itinerans∶Na=19.200,PPB=100%,He=0.816; M.basjoo∶Na=4.636, PPB=100%,He=0.394)),其遗传多样性高低依次为M.itinerans,M.yunnanensis, M.basjoo。对物种M.itinerans而言,其群体水平遗传多样性呈现随纬度升高而降低的趋势,位于MI_BHL(Na=9.000, PPB=100.00%, He=0.758)和MI_BM(Na=9.364,PPB=100.00%,He=0.709)的遗传多样性最高;对于狭域分布的物种M.basjoo,呈现较低的遗传多样性水平,其中MB_LB遗传多样性最低(Na=1.909,PPB=72.73%,He=0.248)。AMOVA分析结果表明,三个物种的遗传变异主要存在于个体间(M.yunnanensis,88%;M.itinerans,72%;M basjoo,88%)。三个物种的近交系数(Fis)结果显示,芭蕉属的这三个种(M.yunnanensis,-0.232;M.itinerans,0.055;M.basjoo,-0.078)异交为主,这与野生芭蕉依靠蝙蝠和昆虫传粉的繁殖方式一致。基于STRUCTURE、PCA和UPGMA树的三个物种遗传组成聚类分析表明,三个物种均为独立的物种,且M.itinerans和M.basjoo有较近的亲缘关系,与叶绿体序列分析结果一致;对于分布较广的物种M.itinerans,遗传组成聚类分析显示可大致分为广东、海南、台湾和越南四组。用Mantel test检验遗传距离与地理距离之间的相关性,除了M.basjoo(P=0.05)以外,M.yunnanensis(R2=0.046,P=0.01)和M.itinerans(R2=0.209,P=0.01)遗传距离与地理距离之间表现出显著相关性。 3.物种间的系统发育关系和种内群体的遗传结构 综合母系遗传的叶绿体序列和双亲遗传的微卫星位点的研究结果,表明M.itinerans和M.basjoo具有更近的亲缘关系。 M.itinerans各群体之间的遗传结构可能由东南亚大陆与邻近岛屿的地理条件和地质历史造成,显示出岛-岛、岛-陆和地理隔离三种基本的隔离模式。其中海南岛由于与亚洲大陆之间较近,且由于第四纪冰期的作用,北部湾地区广泛发生海退,促进了海南岛与越南及中国大陆南部的植物联系,因此海南与越南和广东之间的分化较小。而台湾岛与所有群体的分化都比较大,有可能经历了奠基者效应或者由于有效群体大小不足导致。