【摘 要】
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巴山松(Pinus henryi Mast.)是我国特有的松属植物,分布于大巴山脉、巫山支脉、武陵山脉,是我国温性针叶林的一个重要树种。分别与油松(Pinus tabuliformis Carr.)地理分布区的南缘、马尾松(Pinus massoniana Lamb.)地理分布区的北缘相重叠。自命名以来,巴山松的系统分类位置一直存在争议,由于长期以来分类系统的混乱,巴山松常被视为其他物种的变种被滥
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巴山松(Pinus henryi Mast.)是我国特有的松属植物,分布于大巴山脉、巫山支脉、武陵山脉,是我国温性针叶林的一个重要树种。分别与油松(Pinus tabuliformis Carr.)地理分布区的南缘、马尾松(Pinus massoniana Lamb.)地理分布区的北缘相重叠。自命名以来,巴山松的系统分类位置一直存在争议,由于长期以来分类系统的混乱,巴山松常被视为其他物种的变种被滥砍滥伐,缺乏有效的保护,已被列为稀有植物。先前研究的居群数目、样本数量均较少,本文基于高通量测序数据,组装巴山松、油松、马尾松共205个叶绿体全基因组序列来分析其遗传变异及系统发育关系,并利用筛选出来的微卫星数据进一步探索地理上的群体关系,主要研究结果如下:(1)首次确定了巴山松的叶绿体基因组序列,与油松和马尾松一样,呈现出典型的四分体结构,叶绿体基因组大小为119,669 bp,大单拷贝为65,624 bp,小单拷贝为53,055 bp,中间有两个495 bp的反向重复区。由74个蛋白编码基因、4个r RNA基因和36个t RNA基因组成。此外,4个t RNA(trn H-GUG、trn I-CAU、trn S-GCU、trn T-GGU)有2个拷贝,只有trn I-CAU基因在IRs中被复制。同马尾松一样,巴山松和油松也丢失了ndh A-ndh K的全部11个ndh基因。在简单序列重复的分析研究中,三种松树均未检测出三核苷酸重复,单核苷酸所占比例最大,其次是四核苷酸。此外,(T)11重复和(AT)5重复在三个物种中分别是单核苷酸和二核苷酸中数量最多的。在密码子偏好性和氨基酸使用分析中,三种松树的密码子组成基本一致,RSCU值大致相同,在氨基酸的使用中,亮氨酸(Leu)使用率最高,三种松树的使用百分比均为10.02%,而半胱氨酸(Cys)最低,分别是1.20%(巴山松和油松)和1.19%(马尾松)。三种松树密码子的第三个碱基均偏好使用A或T。IR边界和序列变异分析中,三种松树在基因组成和分布上是一致的,马尾松IR区与油松和巴山松相比有一定程度的收缩。psa M,psa M-ycf12,rps2-rpo C2,trn E-UUC-clp P,psa B-rps14,trn I-GAUtrn A-UGC表现出较高的变异,可进一步用作潜在DNA条形码的研究。巴山松和油松选择压力分析中结果显示,共有11个基因受到了正选择作用。受选择SSR位点筛选结果表明,三个SSR位点为阳性选择,三个SSR位点为平衡选择,其中两个受选择SSR位点分别与两个受选择基因相邻,可能通过增强子与邻近的受选择基因相互作用。(2)基于叶绿体全基因组数据,我们研究了巴山松、油松、马尾松的系统发育关系,巴山松先与油松聚为一枝,再与马尾松聚为一起,呈现出巴山松与油松的亲缘关系更近而与马尾松较远。为此,我们利用筛选出来的SSR数据进一步探讨巴山松和油松在地理上的群体关系,结果同样显示巴山松与油松亲缘关系更近,且几乎所有采集的巴山松群体全部聚在一枝。STRUCTURE结果显示,随着K值变化,武陵山脉和大巴山的油松群体逐渐产生分化,这些产生较大分化的油松群体可能是对生态环境适应的结果。巴山松与油松群体在遗传上出现了明显的分化,叶绿体SSR较叶绿体有着更高的变异速率,表明巴山松可能是最近分化出来的一个物种。
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