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青杨派(Section Tacamahaca)杨树种类繁多,主要分布于北美洲和亚洲。我国青杨派树种资源丰富,有许多特有树种,如青杨(Populus cathayana)、大青杨(P.ussuriensis)、滇杨(P.yunnanensis)等。其中,青杨广泛分布于华北、西北、西南和东北等地,生长快、材质好、适应强,是重要的速生用材林、防护林和城市绿化树种,也是重要的遗传育种资源;大青杨主要分布于东北地区,耐寒性强,是东北地区山地森林更新的主要树种之一;滇杨主要分布区集中于云南、贵州和四川等西南地区,是典型的南方型杨树树种。本研究以37个青杨种群的451个个体、6个大青杨种群的56个个体和6个滇杨种群的64个个体为研究对象,利用SSR和cpDNA标记分析其天然种群的遗传多样性和遗传结构,旨在为青杨派杨树种质资源评价和保存、遗传和改良等提供理论依据。采用38对均匀分布于19条染色体上的SSR引物对3种青杨派杨树进行分析,其中分别有38对、36对和34对SSR标记在青杨、大青杨和滇杨中表现出多态性。在青杨中,共检测到165个等位基因,平均等位基因(Na)为4.323,有效等位基因数(Ne)为2.776,遗传分化系数(Fst)平均值为0.332,近交系数(Fis)为0.180,多态性信息含量指数(PIC)为0.750;大青杨共检测到92个等位基因,Na为2.551,Ne为1.895,Fst为0.409,Fis为0.308,PIC为0.545;在滇杨中检测到154个等位基因,Na为4.588,Ne为2.262,Fst为0.238,Fis为-0.139,PIC为0.421。结果表明,所选用SSR引物均能有效的揭示物种的遗传多样性高低,3种杨树的遗传分化水平均处于中等水平,其中大青杨的遗传分化水平最高。从整体上看,青杨的期望杂合度(He)为0.543,观测杂合度(Ho)为0.407,近交系数(Fis)为0.242,Shannon’s信息指数(I)为1.066;大青杨的He为0.020,Ho为0.024,Fis为0.047,I为0.040;滇杨He为0.360,Ho为0.528,Fis为0.341,I为0.561。结果表明,青杨遗传多样性最高,大青杨遗传多样性相对较低,滇杨的遗传多样性则处于中等水平。分子方差分析(AMOVA)显示青杨、大青杨和滇杨遗传变异分别有74%,82%,59%来自种群内个体间,说明3种青杨派杨树的种群内遗传变异均大于种群间。在遗传聚类和主坐标分析中,青杨和滇杨都呈现出明显的地理分布特征,Mental检测显示出青杨和滇杨种群间的遗传距离与地理距离呈正相关;而大青杨则在检测中未呈现明显相关性。研究认为,青杨和滇杨在地理上可能存在地理隔离导致了青杨和滇杨在遗传结构上呈现出明显的地理分布特征,而大青杨受人为干扰较大,在地理和空间上交流较为频繁,基因流较大,种群间遗传分化大,遗传结构不明显。使用4对cpDNA(trn K、rbc L、rpo C1、atp F)引物分析青杨派三种杨树叶绿体多样性,其中4个cpDNA标记在青杨和大青杨中表现多态性,3对引物在滇杨和大青杨中表现出多态性。将cpDNA片段序列组合,在青杨、大青杨、滇杨种群中分别检测到72种、15种、13种叶绿体单倍型。在同一树种中,不同种群中单倍型种类和数量也存在较大差别:青杨中有27个种群含有种群特有单倍型,共59种单倍型为种群特有单倍型;大青杨中有5个种群含有种群特有单倍型,共14种单倍型为种群特有单倍型;滇杨中有4个种群含有种群的特有单倍型,共12种种群的特有单倍型。在核苷酸多样性和遗传多样性上,青杨遗传多样性(h)为3.043,核苷酸多态性(π)为2.539;大青杨h为1.768,π为4.632;滇杨h为0.402,π为0.200,这表明青杨的遗传多样性最高,而滇杨的遗传多样性相对较低,大青杨的遗传多样性则处于中等水平。本研究基于SSR标记和cpDNA标记分别从核DNA和叶绿体DNA两个方面揭示了3种青杨派杨树遗传多样性水平均处于中等水平,遗传结构中,青杨和滇杨种群都表现出了一定程度的地理分布特征,在种群基因流的研究中显示,相同的遗传亚类种群间基因流大,而不同遗传亚类的种群间基因流小,而大青杨在地理分布上则没有呈现明显的结构特征,种群间基因交流水平相似。