喜玛拉雅红豆杉的谱系地理学研究 
刘杰
学位类型博士
导师李德铢 ; 高连明
2011
学位授予单位中国科学院研究生院
摘要本研究中,我们选用父性遗传的叶绿体trnL-F片段和双亲遗传的SSR标记,以采集自喜马拉雅红豆杉整个分布区的43个居群共815个个体为研究材料,对其开展了谱系地理学和居群遗传学研究,以探讨其遗传多样性、遗传结构和谱系分化历史及其成因等问题,并在此基础上提出了该物种的保护策略。主要研究结果和结论如下:利用四个叶绿体和一个核基因片段对欧亚红豆杉属植物进行了DNA条形码研究。结果表明,分布于欧亚地区的红豆杉属植物包括11个种(谱系)。须弥红豆杉复合群形成了7个明显不同的谱系,各自均具有不同的地理分布区。其中,三个谱系与传统分类学的三个分类群相对应,其余四个谱系可能为新分类群或隐存种。分布于东喜马拉雅和横断山南部地区的喜马拉雅红豆杉包含两个谱系。叶绿体trnL-F片段共检测到29种单倍型。喜马拉雅红豆杉具有较高的遗传多样性(HT = 0.809, π = 0.00117)和明显的谱系地理学结构(NST = 0.768 > GST = 0.469, P < 0.01)。AMOVA的结果表明较多的遗传变异(61.8%)存在于组间,仅有30.16%的遗传变异存在于居群内。SAMOVA分析结果把43个居群分为了两组:HM组(谱系)包括16个居群,主要分布于横断山南部地区(云南西北部澜沧江和金沙江上游地区);EH组(谱系)包括了剩余的27个居群,主要分布于东喜马拉雅至云南高原的西部地区。单倍型系统发育及网状分析的结果表明,所有单倍型聚为两个不同的单系分支,单倍型的分布与SAMOVA分组的结果吻合。基于叶绿体trnL-F片段的平均进化速率估算的两个谱系间分歧时间大约在7.6-3.4 Ma BP。失配分析和中性检测的结果均表明这两个谱系历史上都发生过居群快速扩张,但具有不同的居群扩张历史。我们推测,这两个谱系的分化可能由青藏高原隆升导致的地理隔离所致,东亚季风和印度洋季风的加强加剧了这两个谱系间的生境异质化,最终导致它们发生了异域物种形成。通过跨种筛选和新开发的策略得到了20对有多态性的SSR引物。从中选择了11个微卫星位点对喜马拉雅红豆杉进行了STR分型检测,选取了9个微卫星位点用于居群遗传学分析。结果表明,喜马拉雅红豆杉具有较低的遗传多样性(HO = 0.39, HE = 0.48)及明显的遗传分化(GST = 0.21,P < 0.001)。AMOVA分析的结果表明有68.27%的遗传变异存在于居群内,23.97%的遗传变异存在于组间,仅有7.76%的遗传变异位于组内居群间。Barrier分析表明,怒山山脉成为两个谱系间的天然地理隔离障碍,阻碍了谱系间的基因流。STRUCTURE、PCO以及NJ分析的结果表明,喜马拉雅红豆杉分化为HM和EH两个明显不同的谱系,这与cpDNA结果一致。结合cpDNA的结果,根据遗传多样性的分布进一步确认两个谱系各自拥有多个不同的冰期避难所。在EH谱系中,东部的居群具有较高的遗传多样性,而西部的居群遗传多样性则较低,我们推测,东喜马拉雅地区西部的居群可能由西藏东南部的居群沿喜马拉雅山脉南坡由东向西扩散形成的。进一步分析发现,两个谱系的生态位存在明显分化,因此我们认为这两个谱系可能随着青藏高原的快速隆升和季风气候的影响经历了异域物种形成,它们已分化为完全不同的遗传实体。综合本研究的结果,喜马拉雅红豆杉包含两个进化显著单元(ESU),在制定保护策略时需要区别对待。保护策略上,就地保护应该是有效保护喜马拉雅红豆杉野生资源的优先保护策略,迁地保护和近地保护可作为就地保护的有效补充。
语种中文
文献类型学位论文
条目标识符http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/16927
专题昆明植物所硕博研究生毕业学位论文
推荐引用方式
GB/T 7714
刘杰. 喜玛拉雅红豆杉的谱系地理学研究 [D]. 中国科学院研究生院,2011.
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