论文部分内容阅读
东喜马拉雅-横断山区有着复杂的地质历史和多样化的生境及气候条件,具有丰富的物种多样性和特有成分,是研究物种分化和物种形成机制的理想地区。此地区也是报春花属植物的现代分布中心和多样化中心,报春花属在这一地区的分化是种子植物在此地区急剧辐射演化的一个典型例子。本论文选取报春花属在此地区广泛分布的两个物种(钟花报春Primula sikkimensis Hook.和偏花报春Primula secundiflora Franch.)作为研究对象,利用多种分子标记的方法在种下居群水平上研究它们的遗传多样性和遗传分化,初步探讨这两个物种的亲缘地理学式样,推测其可能的冰期避难所及导致现代格局的历史成因。本研究的主要内容如下:
1.钟花报春的遗传多样性及遗传分化研究
利用简单序列重复间隔区(ISSR)对钟花报春的13个居群254个个体进行居群遗传多样性和遗传结构的分析。在物种水平上,香浓多样性指数为0.5576,多态位点百分率为100%,表明该物种具有较高的遗传多样性水平。居群间遗传分化也较大,用POPGENE计算出的居群间遗传分化系数(GST)为0.4127,AMOVA的结果表明50.3%的遗传变异存在于居群之间。
同时本文作者使用叶绿体微卫星(cpSSR)的分子标记手段对该物种的13个居群254个个体进行居群遗传多样性和遗传结构的分析。三对叶绿体微卫星引物得到15种单倍型。总的遗传多样性Hr=0.891,表明具有很高的遗传多样性。居群间遗传分化强烈,居群间遗传分化系数GST=0.697。AMOVA的结果表明79.16%的遗传变异存在于居群之间。遗传分化系数NST显著大于GST,表明存在亲缘地理结构。根据cpSSR检测出的单倍型创建了最小生成树(MST),该结果表明其中的一种单倍型H1可能是原始单倍型,并推测出几个可能的冰期避难所。
2.钟花报春叶绿体DNA序列变异和亲缘地理学研究
通过对钟花报春16个居群102个个体进行了叶绿体rps16和trnL片段的测序,共检测出14种单倍型。钟花报春具有很高的遗传多样性,总的单倍型多样性(Hd)是0.811,核苷酸序列多样性(π)是0.00319,总的遗传多样性(HT)是0.854。而且遗传分化也很大,分子方差分析(AMOVA)表明70.32%的遗传变异存在于居群之间,居群分化系数NST(0.939)显著高于GST(0.812)(P<0.05),这表明单倍型与地理分布间存在亲缘地理结构。从单倍型的最大简约性分析得到三个主要分支,从地理位置看,这三个呈现从东到西的分布式样。从单倍型间的最小生成树(minimum spanning tree)可以看出,单倍型之间整体呈现出一种星状特征。单倍型Hl位于中央位置,由Hl经过若干步突变衍生出其他单倍型。此外,本文作者推测有几个可能的冰期避难所。
3.偏花报春叶绿体DNA序列变异和亲缘地理学研究
本部分内容检测了偏花报春的11个居群109个个体的叶绿体trnL-trnF和rps16片段的序列变异。研究发现偏花报春存在高的总遗传多样性(HT=0.966)和低的居群内遗传多样性(HS=0.117)。分子方差分析(AMOVA)表明在居群间存在高水平的遗传分化(98.57%)。居群间的遗传分化系数NST(0.974)明显高于GST(0.879),表明单倍型与地理分布间存在亲缘地理结构。本实验共检测出12个单倍型,其中单倍型7分布在3不同的居群中,而其它的仅分布在单个居群内。单倍型的系统发育分析框架呈现出三个主要的分支,分支I和分枝III占据整个分布范围的北部,而分枝II分布于分布区的南部。在最小生成树(MST)中,分别在三个分支中分别存在较老的单倍型。巢式分支分析NCA(Nested Clade Analysis,NCA)表明,限制性基因流和异域片断化可能是影响单倍型空间分布的主要历史因素。本文作者推断在整个偏花报春分布区范围内有多个可能的避难所。