【摘 要】
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作为陆生生态系统中重要的干扰因子,火对植物演化的作用一直是火生态研究的重点。云南松（Pinus yunnanensis）是我国西南地区的特有种,有典型的火适应特征。本研究以分布在滇中地区的云南松为对象,从表型性状和基因转录组两个方面,研究云南松表型和遗传变异的分布格局及其与环境因子之间的关系。通过比较不同火险等级下云南松表型性状变异,探讨表型性状种内变化模式及其与火的关系;在基因水平对云南松群体进
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作为陆生生态系统中重要的干扰因子,火对植物演化的作用一直是火生态研究的重点。云南松（Pinus yunnanensis）是我国西南地区的特有种,有典型的火适应特征。本研究以分布在滇中地区的云南松为对象,从表型性状和基因转录组两个方面,研究云南松表型和遗传变异的分布格局及其与环境因子之间的关系。通过比较不同火险等级下云南松表型性状变异,探讨表型性状种内变化模式及其与火的关系;在基因水平对云南松群体进行无参转录组测序,重新组装转录本并进行常用数据库功能注释,比较不同火险等级地区云南松差异表达基因（differentially expressed genes,DEGs）的数量,并对DEGs分别进行GO（Gene Ontology）富集分析和KEGG（Kyoto Encyclopedia of Genes and Genomes）代谢通路分析;此外,进一步运用转录组单核苷酸多态性位点（single nucleotide polymorphism,SNP）,探讨不同火险等级下云南松群体的遗传组成;分析环境因子与遗传信息对表型性状的影响。主要的结果如下:（1）研究区内的云南松在表型性状上存在广泛的变异。其中种子的黑色比例、种翅重量、种子去翅重量和种子带翅质量的变异系数均大于30%,树皮相对厚度和内皮比的变异系数均大于50%。树皮相对厚度、黑色比例、种子形状、翅载力与火险等级具有显著的正相关关系。基于种子性状作主成分和聚类组合图发现云南松群体被聚成了4大类,聚类的结果与按照火险等级划分的类别大致相同。（2）最高火险与最低火险之间,即二级火险地区与五级火险地区之间差异基因数量最多（12215个）,相近火险等级下,如三级火险地区与四级火险地区之间差异基因数量最少（758个）。GO富集显示DEGs大部分富集在分子功能（61.81%）,其次是生物学过程（36.28%）,而参与细胞组分的差异基因数量最少（1.08%）;KEGG富集分析的结果表明有2616个DEGs被富集,按照富集的DEGs数目排序前五的代谢通路有:植物-病原体相互作用（103个）、乙醛酸盐和二羧酸盐代谢（84个）、苯丙素生物合成（77个）、淀粉和蔗糖代谢（68个）和戊糖和葡糖醛酸相互转化（63个）。（3）基于SNPs数据,使用ADMIXTURE软件研究不同火险等级下云南松的群体遗传结构,华坪种群被单独分离出来,主成分分析的结果也支持上述结果,可能与华坪样地经历最多火烧次数有关。（4）云南松的地理距离和遗传距离二者之间无相关性,基于表型性状（树皮、种子和球果）的欧式距离与地理距离和遗传距离之间也几乎没有相关性,而云南松部分表型性状受火环境因子和遗传共同影响,云南松种子形状的影响因子重要性排序结果为:干季降水量（7.75）＞火险（4.29）＞观测杂合度Ho（4.16）。综上所述,本研究认为云南松的表型性状及其分子水平的表达呈现出与火环境因子的一定相关性,在对云南松的研究和管理中不可忽视火的作用。本研究获得的云南松表型及遗传变异分布格局,可以为进一步揭示云南松火适应分子机理奠定基础。
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