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枫香树(Liquidambar formosana Hance)作为亚热带分布较广的第三纪孑遗树种,进化历史久远。在全球气候变化背景下,孑遗树种成为生物多样性保护研究的热点之一。开展枫香树群体遗传学与谱系地理学的研究对于解析其遗传结构,阐明其起源演化规律,探讨其现今分布格局特点与成因具有重要意义,研究结果不仅可以为枫香树遗传资源保护策略的制定提供科学依据,而且有利于枫香树遗传资源的科学管理与可持续利用和开发。本研究利用SSR分子标记、cpDNA非编码序列研究了枫香树在天然分布范围内的遗传多样性和谱系地理结构以及种群历史动态,同时,基于现有地理分布数据与气候数据,利用Biomod2物种分布模型重建不同时期的分布地理格局。取得的主要结果如下:(1)本研究从枫香树80 482条Unigenes中挖掘出10 645个潜在的SSR标记位点,平均每5.28 kb就能发现1个SSR位点,发生频率为13.22%,转录组中SSR的主要重复类型为二核苷酸重复。基于转录组数据共开发了14对多态性SSR引物;随后,利用这些引物对湖北红安(HA)群体进行群体取样策略研究,结果表明枫香树群体遗传分析的最小取样数量应为17-26个单株,单株采样间距需大于50 m。(2)从14个SSR位点中筛选了11个位点,对枫香树的25个群体691个个体进行遗传多样性研究。11个位点共检测到67个等位基因,平均观测等位基因数(Na)为6.0909,平均有效等位基因(Ne)的数量为1.9266,平均Shannon信息指数(I)为0.8178,平均观测杂合度(Ho)和期望杂合度(He)分别为0.4090和0.4322。枫香树具有中等水平的遗传多样性(He=0.399),其中贵州兴义(XY)群体具有最高的遗传多样性(He=0.469)。通过地区水平的遗传多样性对比,西南地区的秦巴和贵州群体表现出最高的遗传多样性(He=0.435),其次是大别山以及周围的丘陵地区和沿海地区,然而,中部地区表现出最低的遗传多样性和杂合子缺失。结果表明中国西南地区是枫香树遗传多样性丰富的热点地区,边缘群体较低的遗传多样性可能由于地理隔离或者奠基者效应引起的。枫香树群体有中等水平的遗传分化(Fst=0.0757),而且Mantel检验表明群体遗传变异与群体地理距离不存在显著相关性(P>0.05),这表明地理隔离不是造成枫香树中等遗传分化的主要原因。群体遗传分析表明枫香树的遗传变异主要存在于群体内部的个体之间,因此优树选择将成为利用天然变异进行遗传改良的有效方法之一。UPGMA聚类结果表明25个群体被分成三大类群,与主成分分析(PCoA)和Structure结果完全一致。(3)采用4个叶绿体间隔区片段(cpDNA)对枫香树25个群体的251个个体进行测序,基于整合的2 732 bp比对数据,一共检测到20个多态性位点,得到20种单倍型,其中10个单倍型为某一群体所特有,18个群体具有1种以上的单倍型。枫香树物种具有较高的叶绿体遗传变异(Ht=0.909±0.0192),然而群体内的平均遗传多样性较低(Hs=0.323±0.0553)。单倍型的变异主要发生在群体间(Fst=0.73012),群体内遗传多样性低或许是由于受限制的基因流(Nm=0.18)造成的。总的单倍型多态性Hd为0.88762,总的核苷酸多态性π为0.00144,其中广西凭祥(PX)群体具有最高的单倍型多态性(Hd=0.75556),具有5种单倍型;福建建瓯(JO)群体具有最高的核苷酸多态性(π=0.00120)。群体遗传分化系数(Nst(0.730)>Gst(0.645),P<0.05),表明枫香树群体存在显著的谱系地理结构。分子方差分析(AMOVA)结果显示,大部分叶绿体遗传变异存在于枫香树群体间(75.34%),明显高于群体内的遗传变异(24.66%)。Mantel检验表明枫香树群体间不存在地理隔离现象(P>0.05),中性检验和失配分析表明枫香树群体在历史上经历过扩张事件。单倍型H4出现的频率最高(50/251),其次为H1(42/251)和H5(32/251),具有这三种单倍型的个体占总数的49.4%(124/251),H4和H1是分布最广泛的单倍型。H5单倍型位于网络图的中心位置,是最古老的单倍型。基于群体遗传与单倍型分析结果,表明枫香树可能存在多个避难所,如西南地区的广西凭祥(PX)、贵州兴义(XY),东部地区的安徽黄山(HSAH)、福建建瓯(JO)很可能是枫香树的比较重要的避难所。采用宽松分子钟计算的枫香树现存群体的共祖时间是在10.30 MYA百万年前(95%HPD:9.74-15.28),属于第三纪的中晚期,分化的原因是第三纪的地质和气候事件。(4)利用Biomod2集合10个物种分布模型重建了枫香树不同历史时期的地理分布格局,结果显示枫香树的最适分布区与其现有分布区相吻合,表明枫香树的分布已经达到其最大的分布范围。对过去历史时期(LIG、LGM)的潜在地理分布进行重建,说明枫香树存在“盛冰期扩张,间冰期收缩”的现象。通过预测气候变化对未来物种分布区及其面积变化的比较,未来80年内,气候变化对枫香树的分布并没有显著影响,呈现相对稳定的状态。平均日较差和最冷季度平均温度是影响枫香树分布最重要的环境因子,表明限制其向北扩张的最重要的环境因素就是温度。