单瓣月季花与亮叶月季的系统关系及遗传多样性研究

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单瓣月季花(Rosa chinensis var.spontanea)与亮叶月季(Rosa lucidissima)是《中国植物志》中所记录的蔷薇属(Rosa L.)月季组(Sect.Chinenses DC.ex Ser.)两个重要的原始野生种,也是现代月季的重要原始亲本和药用植物资源。然而,两个种的形态分类描述极其相似和模糊。在多个标本馆中,同一采集号的不同标本常被定名为两个不同的种。目前在已有的微形态研究和蔷薇属分子系统树上也难以将二者分开。因此,弄清二者之间的相互关系对研究蔷薇属植物,特别是月季组植物的系统演化和物种形成具有重要意义,也是蔷薇属资源保护和利用的前提。本研究通过对二者有标本记录的地点进行详细调查,了解其分布和资源现状;对采集到的标本进行表型性状的测量,分析其居群间的表型变异及多样性;利用表型性状、ITS和叶绿体基因片段来探讨二者间的系统关系,确定二者是独立的好种还是本身即为同一种,并在此基础上计算出二者或二者构复合群的遗传多样性。研究结果如下:(1)“单瓣月季花”和“亮叶月季”的地理分布范围较广。水平分布主要在四川、重庆、贵州;而在甘肃、湖北、云南、广西和广东各省分布较少。垂直分布海拔范围则从93m到1573m,但是各居群内植株稀少,物种受威胁程度较高。(2)花直径、花瓣长和宽、花梗、叶柄等多数性状在居群内和居群间的差异显著。基于表型性状,个体间并不完全以居群或者地理距离进行聚类,同一居群的不同个体在不同阈值的聚类支上都有分布。居群间也没有以关键性状为标准分成两个大支。因此,传统分类上的单瓣月季花和亮叶月季应为同一种植物,居群间或居群内的不同植株因适应环境产生了表型可塑性,在株型、叶片大小和形态、花色、花梗和嫩枝的腺毛有无等性状上出现了表型分化。(3)以玫瑰(Rosa rugosa)、Rosa woodsii和Rosa glauca为外类群,全部个体植株的ITS序列矩阵全长为697bp,两个叶绿体片段(petL-psbE和trnS-trn G)联合分析的序列矩阵长2451bp。基于ITS的NJ树中,同一居群的不同个体常分散在不同层级和不同分支中;基于叶绿体片段的NJ树中,全部个体分为了两大支。居群间的遗传距离为0到9.063,NJ树将全部居群分成了与个体聚类相似的两大支,第一大支包括分布区中心及东北部的全部居群,第二大支主要是来自分布区西南边缘的几个居群,与传统分类中关于单瓣月季花和亮叶月季的分布描述不一致。结合各居群的关键表型性状,表明传统分类上的单瓣月季花和亮叶月季不是独立的种,应属于同一种,其种内的表型变异一方面是遗传变异的结果,另一方面是对环境长期适应的表现。建议将两个种合并成一个种,并根据种内的遗传变异将其定义为一个复合群。(4)基于上述结果,对26个居群共331个个体的遗传多样性进行研究,共检测到24个单倍型,遗传多样性(HT)为0.763,单倍型多态性(Hd)为0.724,表明该复合群的遗传多样性较高,居群间的遗传分化程度也较高(Gst=0.841)。由于具有较高的遗传多样性,其生存所面临的主要威胁可能由人类活动所引起。根据其遗传结构特征,应合理采取就地保护策略,尽量保护更多的野外居群,并且优先保护那些具有较高遗传多样性的居群。
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