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海岛以具有清晰的边界,独特的气候和生境,以及与大陆隔离等特点,而成为研究生物进化和群体遗传学的理想场所。检测海岛生物居群的遗传结构,对了解物种遗传多样性丧失和种群遗传分化的影响因素(如隔离,气候和环境的差异等)具有非常重要的意义。但目前为止,与广东沿海岛屿生物相关的遗传学研究仍非常匮乏。 本研究采用11对多态性高的SSR引物对广东玉叶金花(Mussaendakwangtungensis H.L.Li)13个海岛居群和11个大陆居群进行遗传多样性和遗传结构的对比性研究,并检测IBD模型和岛屿特性(岛屿面积,岛屿与大陆距离)对居群遗传多样性的影响,最后以广东玉叶金花海岛居群的栖息地现状和遗传多样性水平为出发点,提出针对生物岛屿居群的保护策略。主要研究结果如下: 1、广东玉叶金花海岛和大陆居群的遗传多样性和遗传分化 广东玉叶金花海岛和大陆居群均体现出较高的遗传多样性,大陆居群遗传多样性参数(Ho:0.583; He:0.705; AR:5.86)略高于岛屿居群(Ho:0.540; He:0.666; AR:5.56)。广东玉叶金花居群间具有一定程度的遗传分化(FST:0.006~0.16),绝大部分居群间的遗传分化达到显著程度(P<0.05);比较大陆-大陆间,岛屿-岛屿间以及大陆-岛屿间遗传分化的平均值,FST值分别为0.064,0.064和0.084,表明大陆-岛屿居群间平均的遗传分化最大;AMOVA分析显示遗传变异主要来自于居群内部(87%),且岛屿和大陆居群间的遗传分化达到显著程度(p<0.05)。 相关性检测和IBD模型分析显示岛屿面积和岛屿离大陆距离均与遗传多样性显著相关(P<0.05),居群的地理距离和遗传距离也具有显著相关关系,符合岛屿生物地理学平衡理论和IBD模型,表明地理隔离对广东玉叶金花居群的遗传分化有重要的影响。 2、广东玉叶金花海岛和大陆居群的遗传结构 STRUCTURE分析以及PCoA分析均表明广东玉叶金花居群可划分为大陆和岛屿两大遗传谱系。其中,岛屿遗传谱系由12个岛屿居群和3个大陆的半岛居群组成;大陆遗传谱系由8个大陆居群和岛屿居群DA组成,遗传结构较为清晰;大陆和岛屿气候与环境条件差异可能推动了大陆和岛屿居群遗传谱系的分化。 3、研究意义和保护策略 本研究通过对比检测广东玉叶金花海岛和大陆居群的遗传结构,发现形成时间仅1万年的海岛上,广东玉叶金花海岛居群与大陆居群已产生一定程度的遗传分化,且居群的基因库组成分别来自于两个不同遗传谱系,充分说明了地理隔离机制和环境因子促进居群分化的重要作用,对推动进化生物学研究,特别是与物种形成相关的研究的发展具有重要的意义。 以本研究为例,广东玉叶金花海岛居群与大陆居群的基因库组成具有明显差异,可能已经分化出适应海岛生境,气候的基因型,海岛居群的遗传多样性是整个物种遗传多样性的重要组成部分。因此,在保护生物学领域,对生物的海岛居群与大陆居群的保护同等重要。海岛面积小,与大陆隔离,生态系统更为脆弱和敏感,因而海岛居群的保护应当引起足够的重视。为此,本研究提出以下保护策略:一是注意海岛外来入侵种的监测,防护和清理;二是在海岛建立自然保护区,保护生物海岛居群的栖息地。