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苏铁植物起源古老,对研究种子植物的起源与进化、古气候、古地理等都有十分重要的意义。目前,世界上大多数苏铁种类处于濒危状态,我国所有野生种类均被列为国家一级保护植物。本研究选取葫芦苏铁(Cycas changjiangensis N.Liu)和念珠苏铁(Cycas lingshuigensis GA.Fu)这两种分布于海南省的野生苏铁作为研究对象,采用微卫星分子标记方法,对这两种苏铁共5个种群进行遗传多样性及遗传结构研究,为其保护及种群恢复提供依据。
通过对葫芦苏铁进行SSR引物开发,筛选出8对SSR引物,用于4个葫芦苏铁种群和1个念珠苏铁种群的遗传多样性分析。8个位点共扩增出77个等位基因,每个位点的等位基因数为3~15个不等;葫芦苏铁南宝山种群具有最少的特有等位基因数(1个),念珠苏铁陵水种群则最多(11个);5个种群均检测出较高的多态性,在物种水平上,葫芦苏铁的观察杂合度为0.4997,期望杂合度为0.7734,总遗传多样性(HT)为0.771;念珠苏铁的观察杂合度为0.5744,期望杂合度为0.7182,总遗传多样性(Hr)为0.702。4个葫芦苏铁种群中近交系数最大的是葫芦苏铁东六种群,最小的是葫芦苏铁王下种群,念珠苏铁种群则介于两者之间。
葫芦苏铁4个种群的基因分化系数(Gsr)为0.188,种群间存在着较低的基因交流(Nm=0.276)。两种苏铁5个种群间的遗传距离介于0.4583和1.2473之间,NJ邻接树显示葫芦苏铁4个种群分布具有明显的地缘性,王下种群和东六种群、驼铃峰种群和南宝山种群分别聚为一支,而与葫芦苏铁种群地理距离较远的念珠苏铁陵水种群却与王下、东六种群聚为一支。瓶颈效应检测表明葫芦苏铁驼铃峰种群和南宝山种群受到了显著的瓶颈效应的影响,而葫芦苏铁另外两个种群及念珠苏铁陵水种群近期均未经历明显的种群瓶颈效应。
本研究对这两种野生苏铁的遗传多样性及遗传分化分析结果可为探讨海南省野生苏铁种间关系及确定保护策略提供依据。根据我们的分析结果,念珠苏铁可归并为葫芦苏铁。对海南省这两种野生苏铁的保护策略应以就地保护为主,念珠苏铁种群有最多的特有等位基因数,葫芦苏铁驼铃峰种群有最高的遗传多样性,这两个种群应优先保护。