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马鞭草(Verbena officinalis Linn.),多年生草本植物,为马鞭草科(Verbenaceae)马鞭草属(Verbena)植物。马鞭草在我国是一种历史悠久的传统药用植物,其研究主要都集中在药理作用、化学成分等方面,关于其谱系结构、遗传格局方面的研究几乎没有。本研究基于三种分子标记(cpDNA、nrDNA、SSR),以细叶美女樱(Verbenatenera)为外类群,对我国22个马鞭草居群进行亲缘地理学和遗传结构的分析,以此来说明马鞭草在我国的遗传多样性水平、历史动态、分布格局等方面的特征。1.亲缘地理学分析利用cpDNA序列、ITS序列分析马鞭草在我国的演化历程。从通用叶绿体引物中筛选出2对引物(trnL-trnF、psbD-trnT)进行分析。trnL-trnF序列在国内居群中产生2种单倍型,其变异位点百分率为0.11%,单倍型多态性Hd=0.087,核苷酸多态性π=0.00010;psbD-trnT在国内的居群中仅占有3种单倍型,其变异位点百分率为1.8%,单倍型多态性Hd= 0.345,核苷酸多态性π=0.00046;ITS序列产生2种单倍型,其变异位点百分率为0.15%,单倍型多态性Hd=0.236,核苷酸多态性π=0.00035;对叶绿体序列和ITS序列进行联合分析后,国内马鞭草居群占有6种单倍型;其中单倍型多态性(Hd)和核苷酸多态性(π)分别为0.537和0.00029。单倍型Hap1为广布单倍型,单倍型Hap2距离外类群最近为祖先单倍型,Hap3和Hap4这两个单倍型之间的亲缘关系最近。种群动态分析表明,马鞭草历史上经历过快速扩张事件。2.马鞭草转录组测序和SSR位点分析本研究基于转录组测序在马鞭草中得到57689条Unigenes序列,经搜索后发现SSR位点12730个,占有128种不同的基序类型;SSR位点的重复类型中单碱基重复和二碱基重复所占比例最大,三碱基重复为第二;在二碱基重复中AG/CT类型最丰富,三碱基重复中AAG/CTT类型最丰富。总之,基于马鞭草转录组测序得到的SSR位点其存在的类型较为丰富,出现频率和密度都较大。3.基于SSR分子标记的遗传多样性从随机挑选的90对引物中共筛选到多态性引物11对,在马鞭草22个居群中检测到等位基因68个,平均等位基因数K=6.2;观测杂合度Ho、期望杂合度He、多态性信息含量PIC三个参数分别为0.781、0.565、0.512;经检测引物SSR14的无效等位基因频率为0.6373,该值过高,不符合实验要求故将其删除。利用10对SSR引物对马鞭草居群进行扩增,结果表明我国马鞭草居群水平上存在较高的遗传多样性(Ho=0.847,He=0.495,PPL=92.27%);所有居群的内繁育系数(F)均为负值,表明居群内部存在明显的杂合子过剩,这可能与马鞭草的繁殖方式、生长环境等有关。主成分分析、STRUCTURE和聚类分析图表明,马鞭草居群最有可能分为2个谱系,两个谱系之间的基因交流相对较小(Nm=1.1679);谱系内部的基因交流更大(谱系1:Nm=2.2366;谱系2:Nm=1.9015);分子方差分析表明,马鞭草的变异有7.81%来自两个谱系之间,9.82%来源于居群之间的差异,82.37%来源于居群内部;两个谱系之间的遗传分化系数Fst=0.1763,为中等分化水平;经瓶颈效应检测后发现,所有居群均经历过瓶颈效应。经IBD检测发现,马鞭草的遗传距离和地理距离之间存在显著相关性(r=0.273,p=0.01),说明马鞭草居群遗传变异产生的原因之一与地理距离导致的隔离有关。