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第四纪全球气候波动,不仅造成生物物种地理分布区和遗传结构的改变,而且还可能导致生物物种的适应性进化甚至新物种的起源。研究青藏高原地区植物物种的空间分布格局、遗传结构,以及近缘种之间可能存在的杂交渗入,对于揭示该地区物种对环境响应的动态变化及进一步深入探讨物种形成机制及植物遗传资源的保护具有重要的意义。龙胆科(Gentianaceae)龙胆属秦艽组(Gpntiana sect.Cruciata)内物种为多年生草本植物,广泛分布于青藏高原及其周边地区,是研究物种遗传多样性及与青藏高原隆升还有第四纪气候变化关系的理想物种。本论文以秦艽组(Gentiana sect.Cruciata)的四个形态近缘种为研究对象,分析了四种秦艽的遗传多样性与遗传结构,并结合秦艽组的物种形成模式探讨了这几个种之间可能存在的杂交与渗入。
用于本论文分析的材料共29个居群225个体,以母系遗传的叶绿体trnSG片段和双亲遗传的核ITS(Internal Transcribed Spacer)作为分子标记进行序列测定。叶绿体trnSG片段共检测得到7种单倍型(Haplotype),即H1-H7,分成较为明显的三支:其中H1、H2为一支,两种加起来在所有秦艽中都有所出现;H3单独为一支,分布于西藏秦艽(G.tibetica)、大叶秦艽(G.macrophylla)与粗茎秦艽(G.crassicaulis)中;H4-H7形成最后一支,所有个体都来自于大叶秦艽(G.macrophylla)。核ITS片段排序得到16种ITS类型,即g1-g16,分成三支。其中g1、g4、g8-g12、g16为一支,g1分布于西藏秦艽(G.tibetica)、大叶秦艽(G.macrophylla)与粗茎秦艽(G.crassicaulis)中,g8仅仅在粗壮秦艽(G.robusta)中有发现,其余的类型都来自于大叶秦艽(G.macrophylla);g2-g3、g5-g7五种类型组成第二支除g3还在西藏秦艽(G.tibetica)中出现外,其余四种全部来自粗茎秦艽(G.crassicaulis);剩下的g13-g15为最后一支,鉴定的个体全部为大叶秦艽(G.macrophylla);另外在每个物种的部分居群中还发现了碱基叠加现象。基于叶绿体单倍型频率计算显示大叶秦艽(G.macrophylla)拥有最高的遗传多样性,HT=0.619(0.1045);西藏秦艽(G.tibetica)与粗茎秦艽(G.Crassicaulis)依次之。AMOVA结果分析显示变异主要分布于物种之间,占56.30％,其Fst值显著,达0.88037,表明四个种之间现今几乎不再存在基因流。四个种之间存在的共享遗传多态性现象,其中叶绿体单倍型H1、ITS类型g1倾向于认为是由于不完全谱系筛选所造成,同时亦怀疑存在更为复杂的原因;而租茎秦艽(G.crassicaulis)与西藏秦艽(G.tibetica)的多态性频繁共享则认为主要是由于二者之间的古杂交介导的基因渗入所致。