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本文通过对沙拐枣属(Calligonum.L)植物的果实形态特征和分子生物学特征进行比较研究,比较了精河沙拐枣(C.ebi-nuricum Ivanova ex Y.D.Soskov)与三列沙拐枣(C.trifariumZ.M.Mao)、小沙拐枣(C.pumilum A.Los.)与若羌沙拐枣(C.juoqiangenseLiou f.)、塔里木盆地的5种沙拐枣[塔里木沙拐枣(C.roborovskii A.Los.)、若羌沙拐枣(C.juoqiangense Liou f.)、英吉沙沙拐枣(C.yingisaricum Z.M.Mao)、库尔勒沙拐枣(C.kuerleseZ.M.Mao)和塔克拉玛干沙拐枣(C.taklimakanenseB.R Pan&G.M.Shen)]之间的果实长度、果实宽度、果实形状、果实大小、刺毛长度、两肋宽度、瘦果长度、瘦果宽度和瘦果形状等9种果实形态的差异及叶绿体DNA的rbcL、matK、trnL-F、accD基因序列和核DNA的ITS基因序列差异;由于上述沙拐枣属八个种的5项基因差异很小,因此本研究内容还包括分布在新疆的其它沙拐枣属植物的叶绿体DNA的rbcL、matK、trnL-F、accD基因序列和核DNA的ITS基因序列差异及基因组大小的测定研究,为下一步研究沙拐枣属植物细胞器基因组和核基因组大小测序提供依据,从而为研究该属植物在分子水平上的分类学问题奠定基础。主要的结论如下: 1)精河沙拐枣和三列沙拐枣的9种果实形态特征指标在种内和种间都有变化,其中果实长度、果实大小、两肋间距、瘦果长度,瘦果宽度和瘦果形状差异极显著,果实宽度、果实形状和刺毛长度差异不显著,但是这种形态特征的变化是连续的、不稳定的变化。精河沙拐枣和三列沙拐枣叶绿体DNA的rbcL、matK、trnL-F、accD基因序列间无差异,核DNA的ITS基因序列间差异很小。上述5项基因序列的分子生物学研究证据不足以支持精河沙拐枣和三列沙拐枣合并,但它们具有共同的分布范围,而且分布范围有限,只分布在艾比湖附近,有限的分布范围内没有分布区转移或生境片断化,可能导致遗传特征方面没有差异或差异很小的现象。因此,作者支持精河沙拐枣和三列沙拐枣在形态上的合并。 2)小沙拐枣和若羌沙拐枣的9种果实形态特征指标在种间和种内都存在变异。两种沙拐枣果实形态特征的9个指标中,除了果实形状,瘦果宽度和瘦果形状差异显著以外,其余6种形态指标差异均不显著,这种差异可能是这两种沙拐枣对不同生境长期适应的结果,即趋同进化的结果。小沙拐枣和若羌沙拐枣叶绿体DNA的rbcL、matK、trnL-F序列一样,叶绿体DNA的accD序列和核DNA的ITS序列均具有两个变异位点,无信息位点。小沙拐枣和若羌沙拐枣分布于不同范围,在长期的环境变化过程中形成的表型特征,是其对恶劣环境的适应性策略,也是物种进化的体现,但其分子水平的变化比形态特征变化慢得多,这是由于分子水平的变化被受到突变、遗传漂变、交配系统、基因流和自然选择等不同过程的相互作用。 3)塔里木沙拐枣、若羌沙拐枣、英吉沙沙拐枣、库尔勒沙拐枣和塔克拉玛干沙拐枣的9种果实形态指标中,果实长度、果实宽度、果实大小和刺毛长度的种间变化幅度较大,其余形态指标的变化幅度均较小;其中塔克拉玛干沙拐枣这4种形态指标变化最大,其次为若羌沙拐枣;9种果实形态指标在种间和种内都存在较大的变异性;5种沙拐枣的果实形态特征指标的距离矩阵和聚类结果表明,塔克拉玛干沙拐枣与其他4种沙拐枣的距离均较远,与若羌沙拐枣的距离最远。英吉沙沙拐枣和若羌沙拐枣之间的距离最近,其次是库尔勒沙拐枣和塔里木沙拐枣的之间的距离。单因素方差分析结果表明,5种沙拐枣的9个果实形态指标中,除果实形状外,瘦果长度差异显著,果实长度、果实宽度、果实大小、刺毛长度、两肋间距、瘦果宽度和瘦果形状差异极显著。5种沙拐枣的5种基因序列中,除trnL-F基因外,其余的四种基因序列均没有差异或差异很小,仅存在一个或两个碱基的差异;trnL-F基因序列共有9个变异位点,无信息位点,10个缺口位点,遗传距离范围为0.002-0.015,标准差范围是0.002-0.005。这5种沙拐枣虽然都分布在塔里木盆地,但是空间分布和生长环境条件均有一定的差异,在漫长的历史变化过程中,受到环境变化的影响,形态上有对此环境的适应性变化,但是遗传上几乎没有变化。 4)沙拐枣属植物的叶绿体DNA的rbcL、matK、trnL-F、accD基因序列和核DNA的ITS基因序列上差异很小,基因序列变异位点很少,变异位点最多的为核DNA的ITS基因序列,具有9个变异位点,其中只有2个变异位点为信息位点。叶绿体DNA的rbcL基因序列有2个变异位点,matK、trnL-F、accD基因序列各具有4个变异位点,但这4个基因序列均没有信息为点。5个基因序列种间的GC含量差异很小,种间的遗传距离也很小。沙拐枣属植物在进化历史过程中,随着气候和环境条件的时空变化,虽然果实形态上有变异,但通过对部分基因序列的分析结果表明,分子水平上没有变异或变异较小,这是由于基因序列的进化速率慢于形态特征的变化。 5)本研究首次公布涵盖新疆分布的约50%的沙拐枣的核DNA含量。流式细胞术实验结果表明,染色体为二倍体的6种沙拐枣的基因组大小范围为1.40-3.02pg,染色体为四倍体的6种沙拐枣的基因组大小为0.85-2.99pg。沙拐枣属植物基因组大小研究并不能为本属植物的分类提供有利的信息,基因组大小之间没有差异,并不表明所有的种都属于一个种,例如,白皮沙拐枣、戈壁沙拐枣和头状沙拐枣具有相似的基因组大小(2.99-3.00pg),但它们具有不同的形态特征和分布区域,是独立的种,表明通过分子手段进行植物分类时,还需要跟形态分类紧密结合。 综上所述,果实形态特征对沙拐枣属植物的分类起着关键作用,但是本文研究的9种果实形态特征指标在种间和种内都存在变异,不能作为沙拐枣属刺果组的分类依据;而叶绿体DNA的rbcL、matK、trnL-F、accD和核DNA的ITS基因序列变异较小,不能作为分类该属植物的证据。在分子水平上,还需要进一步深入到细胞器基因组和全基因组的测序研究。