四季金花茶的保护遗传学研究

来源 :广西师范大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:quake_bj
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四季金花茶(Camellia perpetua S.Y.Liang et L.D.Huang)为山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia),为桂西南喀斯特地貌,石灰岩特有种。因具有较高的观赏价值和经济价值,近几年被疯狂盗挖,其种群和个体数量急剧减少。本文选取叶绿体DNA(cpDNA)小单拷贝区域(small single Copy,SSC)的一个片段(5191bp),并结合10对微卫星(SSR)引物标记,对四季金花茶12个种群351个个体,遗传多样性和种群遗传结构进行研究,并根据研究结果确定保护单元的划分,提出保护策略。研究结果主要如下:1)基于cpDNA片段序列结果:cpDNA片段(ndhF、rpl32、trnL-UAG和CCSA四个基因及其间隔区)长度为5191bp,共存在37个变异位点,16种单倍型。物种水平上,四季金花茶具有较高水平的遗传多样性(h=0.903,π=0.00069)。种群水平上,3个野生种群和2个移栽种群只有一种单倍型,7个移栽种群含有多种单倍型。单倍型Network网络图成发射状,错配分布图呈现单峰,表面四季金花茶种群存在扩张。单倍型Network网络图中单倍型H1位于网络图中央且频率最高,推测其为祖先单倍型。AMOVA分析表明变异主要发生在种群间(74.31%)。集中分布种群遗传多样性高于地理孤立种群,Mantel检测显示,遗传距离与地理距离显著相关,地理隔离是导致其遗传分化的主要原因。2)基于微卫星(SSR)分子标记结果:结果显示四季金花茶具有较高水平的遗传多样性。物种水平上,平均等位基因数(Na)为6.133,平均有效等位基因数(Ne)为3.386,平均观测杂合度(Ho)和期望杂合度(He)分别是0.611和0.636。其中外坡屯(WP)种群的遗传多样性最高(Na=7.5,Ho=0.63),企鸟屯(QN)种群的遗传多样性最低(Na=4.0,Ho=0.513),固定指数F在-0.0830.181之间。集中分布区种群各项参数均高于地理孤立种群。四季金花茶遗传分化水平较低,遗传分化系数(Fst)在0.011-0.11之间,基因流较大,各种群间基因流均大于1,遗传变异主要来自种群内(92.13%)。STRUCTURE结果显示,K=6为最佳分组,3个野生种群和一个地理孤立移栽种群各自独立聚成组,其他村民家中移栽种群相互混杂,表明野生种群之间存在一定的遗传分化,移栽种群为来自不同地点的自然种群的集合。3)基于叶绿体全基因组测序:使用Illuminad对端测序法对四季金花茶叶绿体进行全基因组测序。结果显示:四季金花茶叶绿体全基因组全长156.804 bp,具有典型的四方结构,其中反相重复序列区(IRs)长25.996 bp,大单拷贝序列区(LSC)和小单拷贝序列区(SSC)长度分别为86.570、18.242 bp。共注释122个基因,包括编码蛋白基因86个,tRNA基因28个和rRNA基因8个。四季金花茶叶绿体基因组全序列GC含量37.32%。4)提出保护策略:根据四季金花茶的遗传多样性和遗传结构研究结果,对于四季金花茶提出针对性保护策略。就地保护:3个野生种群划分为3个保护单元进行就地保护;迁地保护:村民移栽家中种群,各种群多样性均较高,遗传结构相似,应根据实际情况应选取一个种群迁入种质资源库或移栽回附近自然生境保护其种质资源。
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