基于核质分子标记的团花种群遗传变异研究

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团花(Neolamarckia cadamba(Roxb.)Bosser),又名黄梁木,茜草科(Rubiales)黄梁木属,落叶大乔木。产于广东、广西和云南,国外分布于越南、印尼、马来西亚、缅甸等。因为其生长迅速,纹理通直,结构均匀,是我国南方重要的工业用材树种。本研究以中国地区分布黄梁群群为材料,在对团花种质资源收集整理的基础上,分析各种源种群的遗传多样性、种群间遗传分化及种源遗传谱系进化关系,为团花遗传改良,选择育种及遗传资源保持提供科学依据。研究采用核基因组DNA(nDNA)的ITS序列以及两条不同的线粒体基因片段为标记,分别对在中国分布的10个团花种群(龙州、防城港、南宁、广州、云浮、保山、德宏、景洪、芒市、勐腊)以及印度尼西亚的1个种群,共256株进行分析。线粒体全基因组测序分析发现团花线粒体由两个环状结构组成,一个基因组环总长度109836bp,共编码14个基因,表现出对A和T碱基的偏向性;另一个线粒体基因组2总长度305144bp,共编码69个基因,表现出对G和C碱基的偏向性。应用mtDNA标记分析显示团花种群具有较低的遗传多样性(π=0.0010)且种群不存在谱系地理结构(Nst=Gst=0.7121)。中性测定结果表明,Fu和Li的D值为0.6488,F值为1.1504,两者检测P值均大于0.10,不显著。Tajima’s D的值为1.6907,检测P值大于0.10,不显著,表明所用标记为中性或团花种群没有经历过种群的收缩和扩张事件。应用nDNA的ITS序列分析,所有种群进行Tajima’D检验,P值大于0.10,不显著,同样,Fu and Li的F值为0.3740(P>0.10),Fu and Li检验与Tajima’D检验结果一致,ITS片段没有偏离中性假说,也可能暗示着11个种群没有经历过收缩或扩张事件。Nst(0.0271)与Gst(0.0252)无显著差异(P>0.05),种群间不存在谱系地理结构。团花的遗传变异主要存在于种群内,种群间的遗传分化程度小(Fst=2.25%),历史上群体间基因流可能频繁。种群的遗传变异与种群地理距离不存在显著相关性,无地理隔离效应。除了龙州LZ种源群体外,其他种群都有不同程度的连锁不平衡区(核基因间LD)。根据种群结构分析,现有11个可分为3个亚种群较为合理,种群内个体间的杂合度很高,大部分个体基因组来源亚群杂交,种群间的遗传分化较小,与Fst估计一致。研究提出一个新的测量核质基因连锁不平衡LD的统计方法,包括配子型和基因型LD测验。应用所得的mt DNA两个标记及相应的核ITS序列分析核质分子标记LD,结果显示11个种源的混合群体存在约3-5%的核ITS(404个SNP位点,MAF>0.05)存在基因型核质连锁(P<0.01),但配子型核质LD无显著,暗示着迁移(群体混杂)和漂变(小样本)为可能产生核质标记连锁主要原因,在散生自然分布群体中是否存有待进一步验证。从团花物种水平来看,种群的遗传变异主要存在于种群内。本次研究的种群遗传变异信息,对于团花物种遗传资源管理有重要的作用。考虑到团花在中国分布范围狭小,在进行遗传资源保护时,可以选取少数单倍型多样性丰富,遗传多样性高的种群,比如说云南的德宏、芒市、勐腊和广西南宁这四个地区的种群,建议采取就地保护和迁移保护相结合的策略加以保护,而本研究的结果为制定这一策略提供了科学依据。
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