中国亚热带常绿阔叶林植物毛花猕猴桃的亲缘地理学研究

来源 :中国科学院大学(中国科学院武汉植物园) | 被引量 : 0次 | 上传用户:lhihxk
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亚热带常绿阔叶林是中国亚热带地区典型的植被类型。近年来人们对其相关的森林要素对过去环境变化的响应进行了大量的研究。藤本植物作为亚热带森林生态系统的重要组成部分,对亚热带常绿阔叶林群落的恢复和演替具有重要影响。然而大多数的系统地理学研究大多集中在常绿乔木上很少有藤本植物研究。在这里,我们选择了湿润的东部亚热带常绿阔叶林中常见的林下木质落叶藤本植物毛花猕猴桃为研究对象。毛花猕猴桃是一种原产于中国的多年生二倍体木质藤本植物,含有较高的抗坏血酸含量,是一个很有商业改良价值的猕猴桃物种,而且该物种是一种传统的中药。我们使用了3个叶绿体DNA位点和38个核微卫星位点,结合了传统的系统发育和种群遗传方法,以及强大的新统计方法,如物种分布模型(SDM),探索了其遗传多样性和种群分化的模式,古气候震荡和地理隔离的影响,其对气候波动的响应模式,以及该物种可能的避难所和扩张路线。由于缺少该物种的基因组资源,因此可用于群体遗传研究的微卫星标记很少。在本研究中,我们利用毛花猕猴桃果实的RNASeq结果,得到了5,678,129个reads,共3.41 Gb。重组装得到69,783个非冗余unigenes(41.3 Mb),其中21,730个在蛋白质数据库中得到了注释。共在7,495个unigenes中鉴别出8,658个微卫星位点,其中,3,842(44.4%)个位点可以成功设计出合适的引物对。我们合成并验证了其中的183个引物对,共发现69个在毛花猕猴桃中具有多样性的引物对。此外,通用性检测发现,其中61对引物可成功用于至少一个毛花猕猴桃近缘种。我们随机选择了其中32对引物和从中华猕猴桃筛选出来的在毛花猕猴桃中通用的6个核微卫星。由于用了基于表达序列标签开发的微卫星标记(EST-SSR),因此可能低估了毛花猕猴桃的群体水平遗传多样性(Ae=2.52;HE=0.510),实际上相对较高。毛花猕猴桃的群体分化水平相对较低(FST=0.177),这可能是较高水平基因流导致的。微卫星标记揭示了五个主要的与地理区域相对应的毛花猕猴桃集群。叶绿体DNA的谱系溯祖时间可追溯到上新世中期(约4.03 Ma)。亲缘地理分析和物种分布模型表明,毛花猕猴桃起源于闽南丘陵地区,在不同的冰川期反复从武夷山脉扩展和收缩。传播走廊分析揭示了中国亚热带地区一条东西向的拓殖路径。此外,微卫星标记的统计分析表明地理距离对群体间的遗传分化有显著影响。而微卫星标记和叶绿体DNA的统计分析均表明环境距离与种内遗传分化之间不存在显著的相关关系。这说明毛花猕猴桃的生态位较为保守。研究表明,毛花猕猴桃的气候波动响应模式为扩张-收缩模式。气候波动、地理隔离和物种的内在因素都影响了毛花猕猴桃的历史动态和目前的种群结构。同时,本文也为亚热带常绿阔叶林藤本植物的亲缘地理学研究提供了新的视角。
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