濒危植物长叶榧种群遗传多样性研究

来源 :杭州师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:shilibin2001
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长叶榧(Torreya jackii Chun)为中国所特有的新生代第三纪孑遗裸子植物,为濒临灭绝的珍稀树种,被列为国家2级重点保护植物。应用随机扩增多态 DNA(random amplified polymorphic DNA,RAPD)和简单序列重复区间(inter-simple sequence repeat,ISSR)两种分子标记技术,分析长叶榧的遗传多样性和遗传结构,揭示长叶榧种群、亚种群遗传多样性的现状以及不同世代间遗传多样性的变化规律,从而更清楚地认识长叶榧种群遗传变异的空间分布格局、生存潜力和濒危程度,为制订合理的保护策略提供理论依据。主要研究结果如下:  1、借助RAPD分子标记,分析了9个长叶榧自然种群的遗传多样性和遗传分化,12个随机引物在180个样品中可检测到180个可重复的位点,其中多态位点119个。长叶榧物种水平的遗传多样性较高,多态位点百分率(P)为66.11%,Shannon信息指数(I)为0.3087,Nei指数(h)为0.2015;而种群水平的遗传多样性水平较低,P、I、h分别平均为23.76%、0.1221和0.0813。AMOVA分子变异显示,42.57%变异来源于种群内,57.43%变异来源于种群间,种群间的遗传分化系数(Gst)为0.5965,种群间的遗传分化程度高。长叶榧种群间的基因流很低,为0.3382。瓶颈效应、种群隔离、种群间基因流低等因素都加剧了长叶榧种群间的遗传分化。9个长叶榧种群间的平均遗传距离为0.1630。通过UPGMA进行聚类,可将9个长叶榧种群分为浙江和福建两大类群。  2、采用ISSR分子标记对浙江省桐庐县白云源森林公园的6个长叶榧亚种群进行分析,12个引物对6个长叶榧亚种群的120个个体进行扩增,共得到194个位点,其中多态位点87个,总多态位点百分率(P)为44.85%,平均为29.21%。长叶榧总Shannon信息指数(I)为0.1663,平均为0.1199;总Nei指数(h)为0.1035,平均为0.0755。P、I、h均表明长叶榧总体水平的遗传多样性较高,而亚种群水平的遗传多样性较低。AMOVA分子变异分析结果显示,21.45%的变异存在于亚种群间,78.55%的变异存在于亚种群内。长叶榧亚种群间的遗传分化系数(Gst)为0.2705,基因流为1.3478。6个长叶榧亚种群的平均遗传距离为0.0370,根据亚种群间的遗传距离进行UPGMA聚类,结果为生境相似的亚种群聚在一起。  3、按胸径将浙江省桐庐县白云源森林公园长叶榧种群划分为成体、小树、幼苗3个年龄级,利用RAPD和ISSR两种分子标记对不同年龄级的遗传多样性及遗传分化进行分析。12个RAPD引物和12个ISSR引物分别扩增出199和180个条带,总多态位点百分率分别为44.72%和56.11%。RAPD和ISSR分析均显示,3个年龄级的多态位点百分率、Shannon信息指数、Nei指数以成体最高,小树次之,幼苗最低,表明长叶榧种群遗传变异呈衰退趋势。分子方差分析(AMOVA)表明长叶榧种群不同年龄级内、年龄级间均存在遗传变异,但遗传变异主要存在于年龄级内。RAPD和ISSR分析显示,长叶榧种群不同年龄级间的遗传分化系数(Gst)分别为0.2869和0.3077,基因流(Nm)分别为1.2412和1.1231。长叶榧种群不同年龄级间的遗传相似度以幼苗与小树最高,小树与成体最低。通过UPGMA进行聚类,RAPD和ISSR分析结果均表明幼苗与小树先聚合,再与成体聚在一起。在长叶榧种群不同年龄级中,ISSR能检测到比RAPD更多的遗传变异,经Mantel检验,两种分子标记的分析结果相关性极显著(p<0.01)。  根据长叶榧种群的遗传结构,在就地保护时应当对尽可能多的种群和亚种群实施保护,尤其要加强对成体的保护,同时要创造长叶榧生存的适宜生境;在迁地保护时应当从所有种群、亚种群的不同年龄级中采集样本,同时尽量避免在种群之间实施种质迁移。
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