幌菊与毒药树的谱系地理学研究

	幌菊与毒药树的谱系地理学研究
	卢曦
导师	彭华
学位专业	植物学
关键词	幌菊、毒药树、谱系地理学、地理隔离、遗传多样性、ssr引物设计
摘要	幌菊与毒药树作为在系统演化上高级孤立的古老类群，分布于东亚及东南亚，其对生物多样性和进化历史的贡献较多型类群更大，具有不可替代性。本研究分别选取这两个高级孤立类群，通过谱系地理学的方法，揭示其在起源后如何变迁演化及其对地质环境变迁的响应。(一) 幌菊的谱系地理学研究：幌菊属作为一个单型属，分布于东亚及东南亚地区。这个多年生匍匐草本植物生长于潮湿的林下及山区。本论文采用两个叶绿体DNA基因间隔区片段(TrnS-TrnG，TrnT-TrnL)及一个核DNA基因间隔区片段(ITS)研究了幌菊的谱系地理，试图探讨其地理分布格局的形成机制，进而追溯其历史演化过程。对采自于分布区内的24个居群共240个个体进行了测序分析，分别检测到17个单倍型和20个单倍型。在物种水平上，幌菊遗传特征表现为：单倍型多样性高(cpDNA：Hd=0.924，nrDNA：Hd=0.936)，总的遗传多样性高(cpDNA：HT=0.96，nrDNA：HT=0.971)，居群内遗传多样性很低(cpDNA：HS=0，nrDNA：HS=0.054)，居群遗传分化指数高(nrDNA：GST= 0.945，NST= 0.984)，谱系地理结构十分明显(nrDNA：GST< NST，p<0.01)。在分组水平上，ES谱系的遗传多样性水平稍高于EN谱系(ES谱系：cpDNA：Hd=0.881，HT=0.933，nrDNA：Hd=0.924，HT=0.975；EN谱系：cpDNA：Hd=0.791，HT=0.893，nrDNA：Hd=0.728，HT=0.821)，两谱系间没有检测到共享单倍型。无论是构建的系统树还是网状进化图都将来自ES谱系和EN谱系的单倍型分成独立的两组。因此，我们推测幌菊在ES谱系和EN谱系的间断分布是由地理隔离所致。并且估算隔离时间发生在中新世(Miocene)的晚期。对幌菊全部居群和各个分组的居群进行的中性检验的参数均为正值，结合失配分析得到的多峰曲线，研究结果表明两个谱系分化后，都没有再次扩张各自的分布范围，而是在不同的区域内进行独立的演化。分布于ES谱系的幌菊基于叶绿体序列共有11个单倍型，居群间遗传分化十分强烈，谱系地理结构显著(nrDNA：NST=0.968>GST= 0.917，p<0.01)。在ES谱系的网状进化图中，位于云贵高原的居群处于中间位置，可能是该种起源于此地并广泛分布，并在第四纪冰期后或间冰期通过西岭走廊扩散至台湾、菲律宾。利用改良磁珠富集法，本研究挑选阳性克隆274个，测序后得到191条含有微卫星重复的序列。选取合适的序列设计100对引物，31对成功扩增，通过多态性检测筛选共获得25对具有高多态性的SSR引物。(二) 毒药树的谱系地理学研究：筛选了两个cpDNA片段(TrnS-TrnG和atpB-rbcL)对毒药树24个居群220个个体进行序列变异分析。从两个cpDNA联合序列共计1392bp分析中共检测到5种单倍型。cpDNA遗传特征上的分析结果表明，在物种水平上，毒药树显示出较低的遗传多样性(Hd=0.734，π=0.00248，HT=0.757)，这暗示着毒药树居群遗传多样性的随机丢失可能发生在最近的时间里。而毒药树居群的遗传变异都存在于居群间，居群内无变异(HS=0)。在居群水平上，每个居群都只固定了一种cpDNA单倍型，而其主导单倍型广泛分布与多个居群中。因此，据此推测，毒药树现有的遗传结构可能是由生境的片断化以及地理隔离导致的基因流受限所致。另外，中性检测为显著的正值，结合失配分析得到的多峰曲线、网状进化关系图及单倍型的最近共同祖先的时间估算，可以推测毒药树在冰期可能经历了居群的缩减或灭绝，居群没有退缩到共同的避难所而后发生扩张。基于居群的遗传多样性和独特性，提出了毒药树的保护策略：就地保护和迁地保护。
语种	中文
	2012-12
学位授予单位	中国科学院研究生院
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/18715
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	卢曦. 幌菊与毒药树的谱系地理学研究[D]. 中国科学院研究生院,2012.

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