论文部分内容阅读
伯乐树(Bretschneidera sinensis Hemsl.),也称钟萼木,隶属于伯乐树科(Bretschneideraceae),为单科单种属濒危植物。在我国仅分布于东南部部分山地区域,但也少量分布在越南、泰国和缅甸北部地区。作为第三纪孑遗植物,目前伯乐树是中国一级重点保护野生植物。本文利用微卫星体(SSR)分子标记技术,以广东省南昆山伯乐树种群为研究对象,探讨伯乐树种群的交配系统及其遗传结构,为相关保护措施的制定提供参考。 为筛选微卫星体,本研究以广东南昆山自然保护区和广西花坪自然保护区的伯乐树幼苗各1株为样本,开展简化基因组测序(RAD-seq,Restriction-site Associated DNA sequencing)。通过对测序数据的前处理、组装,两个样本分别获得708,822和736,464个组装序列(contig),所有组装序列的平均GC含量约为35%。在组装序列中查找微卫星(SSR)序列和插入/缺失(InDel)序列,并设计其相对应的引物。经验证,共获得多态性较高的SSR标记63个,InDel标记15个。选择多态性高且无遗传连锁效应的12个SSR标记开展南昆山伯乐树种群的交配系统及其遗传结构研究。 在南昆山伯乐树种群中,共采集到伯乐树成熟个体24株,幼苗190株。SSR分子标记检测结果表明,伯乐树成熟个体群体共检测到103个等位基因,平均每个位点有8.6个等位基因;幼苗群体共检测到114个等位基因,平均每个位点有9.5个等位基因。成熟个体群体的香农多样性指数I(1.81)、观测杂合度Ho(0.83)和期望杂合度uHe(0.80)均高于幼苗群体(I:1.56,Ho:0.78和uHe:0.72),但各位点的有效等位基因数AR均低于幼苗群体。通过两种算法计算成熟个体群体的自交系数FIS为-0.025(W&C算法)和-0.02(R&H算法),表明南昆山伯乐树种群的自交程度较低。南昆山伯乐树种群的有效种群大小约为13.07,仅为实际种群数量的0.54倍。 南昆山伯乐树种群的历史动态研究显示,成熟个体和子代幼苗群体在TPM模型中没有显著的杂合子过剩状态,表明南昆山伯乐树种群未偏离突变-漂变平衡,没有发生过瓶颈效应。用另一个瓶颈效应分析方法M-ratio法分析表明,成熟个体和子代幼苗群体的M-ratio均值都为0.69,接近发生遗传瓶颈的种群M-ratio阈值(0.68)。利用MSVAR软件分析南昆山伯乐树种群的历史种群大小,结果表明该种群在大约997年前数量开始下降,历史种群大小为2827株,是目前有效种群大小的216.27倍。 空间自相关分析表明,南昆山伯乐树种群在86.27m距离范围内成熟个体间的亲缘关系较近,当个体间距大于86.27m后种群呈现随机分布。空间遗传结构强度统计量Sp为0.01,亲缘关系系数与地理距离自然对数的斜率b为-0.0098,说明南昆山伯乐树种群呈现出微弱的空间遗传结构。 交配系统分析结果表明,南昆山伯乐树种群为高度异交种群,多点异交率(tm=0.983)和单位点异交率(ts=0.984)均较高,亲本近交现象较低(tm-ts=-0.001),幼苗个体间共有相同父本的概率也较小(rps=-0.048,rpm=0.073)。根据邻域模型计算,获得该种群的花粉平均传播距离约327~352m,但呈现肥尾分布,说明该种群成熟个体间的交配主要以远距离交配为主。 双亲关系分析显示,该种群中11.96%的成熟个体间具有亲缘关系,其中Ind-11与Ind-10,Ind-28与Ind-24为亲子关系(PO),其余为半同胞关系(HS)。使用CERVUS3.0软件对190株子代幼苗的双亲分析显示,在80%和95%的置信级别上共有136株子代幼苗(71.58%)能检测到双亲个体,平均交配距离为121.61m;仅1株子代幼苗是成熟个体自交产生的后代,自交率为0.73%。子代的父本分析结果显示,该种群中每个父本为2.18个母本提供花粉,候选父本的平均繁殖贡献率为6.25%。 景观遗传学分析结果显示,南昆山伯乐树种群不具有显著的地理隔离效应。异质景观分析结果显示,成熟个体间的基因流与地理距离、最小成本距离及阻抗距离均无显著相关性,表明非林地景观类型对伯乐树个体间的基因流并没有显著的阻碍或促进作用。 因此,本研究认为南昆山伯乐树的种群具有较大的进化潜力。结合前人对伯乐树繁殖生态、生理生态、谱系地理学等方面的研究,伯乐树的保护工作主要是确保天然种群的可持续生存,提高伯乐树幼苗在两年内的存活率,加强伯乐树天然种群中幼苗抚育管理。在就地保护方面主要是恢复伯乐树的适宜生境和保持有效种群数量,维持种群内个体间的基因流。迁地保护过程中,为防止近交衰退和遗传漂变,可从多个种群中收集种质材料,增加迁地保护种群的进化潜力;另外为了避免迁地保护中产生种质污染和远交衰退,可根据谱系地理学研究结果中不同的地理组进行组内种子混合,然后将成功抚育的混合幼苗回迁至各种群或移栽到合适的栖息地。