基于SSR标记的槲树、蒙古-辽东栎种间杂交研究

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作为自然界最常见的现象之一,种间杂交在有花植物中更为普遍,是植物系统演化中广泛存在并最重要的驱动力之一。对自然杂交的研究有助于了解物种形成的过程。与杂交会对生物尤其是濒危物种构成威胁相反,近年的研究认为,杂交同样是物种进化选择上的潜在资源,可通过产生新的基因型组合、增加遗传多样性、提高生态适应性,促进物种的散布和种群扩张。   壳斗科(Fagaceae)栎属(QuercusL.)植物种间普遍存在杂交,因此被认为是研究种间杂交及基因渐渗的极佳材料。蒙古栎(Q.mongolica)和辽东栎(Q.liaotungensis)由于亲缘关系很近、杂交普遍,在物种地位上存在争议。   本研究选取槲树(Q.dentata)及蒙古栎和辽东栎为研究对象,通过SSR标记分析了同域分布的栎属群体的遗传多样性、居群遗传结构及种间杂交情况,并在DNA水平上讨论了蒙古栎与辽东栎的分类地位,同时结合形态学分析研究同域分布的栎属群体间的自然杂交和基因渐渗情况。   筛选出多态性和扩增效果均较好的9对SSR引物分别对290个个体进行分析,共检测到等位基因162个,平均每个位点的等位基因(Na)为18,有效等位基因数目(Ne)为7.5426,群体的Shannon多样性指数(I)平均为2.1904,期望杂合度(He)的平均值为0.8443,处于林木遗传变异的较高水平。   为研究群体的遗传结构,通过STRUCTURE模型聚类分析,研究区域分为2个类群,槲树群组和蒙古-辽东栎群组,辽东栎与蒙古栎由于在遗传组成上的连续性,不能作为两个独立的分类单位。聚类分析的结果显示,仅有5.86%的个体(17个)为杂种个体,证实了种间杂交的存在。通过混合系数(Q)对基因渐渗情况进行分析,仅3个个体(17.65%)为F1代个体,发生基因渐渗的个体有14个(82.35%)。   两种群的遗传分化水平均较低,蒙古栎群体的遗传分化系数(FST)为0.0559,槲树群体的则更低,为0.0254,说明遗传多样性大多存在于种群内。蒙古栎群体间的基因流(Nm)为4.22,槲树群体的为9.58,说明群体间存在一定的基因交流,且槲树间的基因交流更强。   通过SSR分子标记,运用POPGENE和STRUCTURE软件对结果进行分析,揭示了蒙古栎与辽东栎遗传学的一致性,为两者的分类地位提供依据;进一步分析表明,槲树和蒙古栎群体中存在较高的遗传多样性及有限的种间杂交。本研究有助于对栎属群体的遗传变异、种群扩散及演替趋势的进一步探讨。
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