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地质运动和全球气候动荡,导致环境反复而剧烈的变化,对不同生态分布区的各动植物的分布和遗传结构产生了极大的影响。谱系地理学(Phylogeography)是研究物种及物种内不同种群形成现有地理分布格局的历史过程的学科。秦岭山脉是我国温带植物区系最丰富的地区之一,是探索东亚植物区系的起源与形成、演化与分化的重要地区。本论文选取生态与分布具残遗性质的我国特有濒危松科树种-大果青扦的谱系地理学,阐明其种群分布历史,以期为研究秦岭地区植物区系的形成历史和发展动态以及松科云杉属植物系统演化贡献力量。松科植物线粒体DNA为母系遗传,叶绿体DNA为父系遗传,结合二者进行谱系地理学的研究,对于揭示种群的遗传结构,论证物种分化,推测形成种群现有分布格局的历史过程有重要意义。 本论文采用DNA测序技术,对我国松科云杉属物种大果青扦进行了谱系地理学的相关研究。对该物种分布区内4个种群83个个体的线粒体DNA片段nad5 intron1和nad7 intron1以及叶绿体 DNA片段trnL-F和Matk进行分析。根据序列变异鉴定单体型的地理分布格局,建立了单体型的系统进化树,并结合地质化石证据推测大果青扦种群的变迁历史。 两个线粒体DNA片段共检测出8个不同线粒体单体型M1-M8,而两个叶绿体DNA片段共检测到7个不同的叶绿体单体型C1-C7。mtDNA及cpDNA片段数据皆显示大果青扦的种群间遗传距离较低。AMOVA结果显示大果青扦4个种群的种群间的变异在总变异量中所占比例较大,种群内的遗传分化较小。另外,差异度指数比较结果显示,不论是叶绿体单体型还是线粒体单体型,Gst都高于Nst,表明大果青扦种群间线粒体单体型和叶绿体单体型谱系地理学结构不显著。 8个线粒体单体型在系统进化树中可分为3个分枝,基部分枝包含出现于秦岭南部地区种群的单体型,分枝2由秦岭北部地区种群中出现的单体型组成,分枝3包括了秦岭南部种群中所含单体型。而线粒体单体型NETWORK网络图表明,秦岭南部种群线粒体单体型与秦岭北部种群中分布的单体型在进化上关系密切,形成一个相互关联的组合。鉴于秦岭南部和北部种群之间未发现共有线粒体单体型,且线粒体单体型之间进化关系密切,推测秦岭北部的大果青扦种群可能起源于秦岭南部的种群,而祖先种群的碎化很可能发生在距今较近的地质年代。叶绿体单体型网络分布图支持这一可能。 系统发育将7个叶绿体单体型聚为3个分枝,基部分枝由仅分布在秦岭南部种群中的单体型组成,组成第二个分支的单体型 C1广泛分布于秦岭南部种群以及北部,第三个分支包含分布于秦岭北部种群中的单体型;与线粒体单体型网络图相似,叶绿体单体型网络图表明在种群2中出现的叶绿体单体型与种群1中叶绿体单体型谱系亲缘关系密切,形成一个环状结构,这进一步证明了秦岭北部种群在距今较近的地质时期由南部种群起源的可能性。 研究结果表明,秦岭北部分布的大果青扦种群起源于秦岭南部种群,更新世时期秦岭山脉的隆起造成大果青扦种群栖息地的破碎,形成了大果青扦当前的分布格局;而定殖到新的栖息地的小型种群由于瓶颈效应和奠基者效应发生强烈的遗传漂变,导致种群多样性的衰退。加之随后,秦岭地区气候剧烈变化,不利于重新分布的大果青扦种群的生存,进一步导致种群遗传多样性的丢失。另外,人类历史时期,由于垦荒等原因大面积森林被破坏,环境的恶化使大果青扦种群进一步的处于灭绝的险境之中。