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木通属(Akebia Decaisne)植物为我国的传统中药植物,有着二千多年的药用历史,具有很高的药用价值;叶、花、果观赏性强,果肉营养丰富,可鲜食或加工,极具开发潜力。木通属中,白木通(A.trifoliata ssp.australis)、三叶木通(A.trifoliata ssp.trifoliata)和五叶木通*(A.quinata)作为中药“木通”的药材基源为《中华人民共和国药典》所收录。物种遗传多样性的研究不仅有助于深入了解物种的进化机制,而且有利于制定科学的物种保育策略;种质资源的遗传学基础研究对于药用植物的育种和遗传改良也至关重要,但目前相关研究才刚起步。本研究选取木通属中3种最具经济价值的植物为研究对象,在进行野外考察的基础上,开展了基于SSR标记的居群遗传学分析。主要结论如下:
1.野外调查结果表明,五叶木通主要分布于中国东南部及长江流域部分地区,长期的过度采收使野生资源遭到严重破坏,保护工作迫在眉睫,此外,不同分布区形态变异大,可能存在种间杂交渐渗,需进一步分析、鉴定;三叶木通广泛分布于华中黄河流域地区,秦岭沿线分布较多,其野生资源蕴藏量匮乏,目前已相继建立GAP栽培基地并作为保健水果进行开发;白木通分布于华南及长江流域各省区,资源丰富,目前开发利用较少。
2.从白木通AC富集文库中分离和筛选了11个多态性微卫星位点,每个位点的平均等位基因数在3到14之间。居群水平上,每个位点的观察杂合度和期望杂合度分别为0.196-1.000和0.522-0.902。另外,这些引物在木通属其它的两个物种上呈多态性扩增,预示着这些微卫星标记可以为木通属植物的保育遗传学研究提供有利工具。
3.我们采用8对SSR引物分析研究了17个白木通居群、11个三叶木通居群和4个五叶木通居群的遗传多样性和居群遗传结构,为木通属植物资源的保护和可持续利用提供理论依据。与其它木本植物基于SSR标记的遗传多样性相比,白木通、三叶木通和五叶木通均维持了较高水平的遗传多样性;遗传瓶颈检测结果表明,部分居群经历了遗传瓶颈效应,然而遗传瓶颈事件可能发生时间太近以至于还没影响到居群的遗传多样性。白木通、三叶木通和五叶木通两两居群间均存在显著的遗传分化。AMOVA分析显示,三种木通属植物的遗传变异主要存在于居群内个体间,各居群间仍保持着中等较低水平的基因交流,从目前看遗传漂变尚未成为影响木通属遗传结构的主导因为,这一结果与基因流.漂变平衡检测中基因流模型占主导的结果相吻合。Mantel检验显示白木通和三叶木通自然居群间的遗传距离与地理距离呈显著正相关,意味着居群间存在显著的地理隔离。
4.白木通为三叶木通的一个亚种,二者分布区部分重叠,这些重叠区的个体在形态上往往呈现连续变异,很难鉴别;白木通与五叶木通间形态差别较大,极易区分,然而在二者同域分布区,也发现有中间形态的个体,推测三物种间可能存在杂交事件,对此我们进行了初步探讨。在本研究中,白木通与三叶木通的共有等位基因77.70%,二者间的遗传分化较低,表明二者亲缘关系很近,其共有祖先遗传变异和物种间可能发生的基因流致使亚种间遗传分化较低。其重叠分布区的居群(ASCQ、ASCC)在Bayesian分析中分别有87.9%和65.1%的白木通个体被分配到三叶木通类型中,说明了两者间可能存在重复杂交(回交)并产生基因渐渗。五叶木通与白木通的共有等位基因所占的比例为53.57%,三个同域分布区的白木通与五叶木通物种间的.Nm值分别为0.702,0.906和1.024,表明两物种间的基因交流有限。Bayesian分析表明,同域的湖北京山(HBJ)和浙江天目山(ZJT)的两个物种所有个体都能较好的分配到预先假定种的类群中,说明这两个物种近期内未发生明显的杂交事件,而江西庐山(JXL),五叶木通居群中有40.6%的个体被分配到了假定的白木通类型中,说明江西庐山地区白木通与五叶木通可能发生了一定程度的杂交,不过需要进一步的研究证明。