十齿花谱系地理学和保护遗传学研究

	十齿花谱系地理学和保护遗传学研究
其他题名	A Phylogeographic and Conservation Genetic Study of Dipentodon sinicus
	袁庆军
导师	彭华
学位专业	植物学
关键词	十齿花谱系地理学遗传多样性和遗传结构进化显著单元微卫星
摘要	伴随着青藏高原的上升，在这一地区形成了极其复杂的地形结构和气候条件，使青藏高原东南部成为世界上植物进化历史最为复杂的地区，基于其物种的丰富、特有现象的明显和濒危程度的严重，青藏高原东南部及其毗邻的西南地区被列为世界生物多样性的热点之一。然而，目前从DNA分子水平探讨这一地区植物居群水平的遗传多样性和进化历史的研究还很缺乏。十齿花Dipentodon sinicus是主要分布在这一地区的东亚特有古老树种，在中国物种红色名录中被列为易危植物，通过对十齿花谱系地理学和保护遗传学研究，从居群水平揭示青藏高原东南部复杂的地理历史对植物遗传多样性和进化历史的影响，对保护这一地区特有物种遗传的完整性提供理论指导。本文对十齿花进行了基本的生殖生态学研究，初步了解十齿花的传粉机制和种子传播方式；并进行了染色体初步观察；重点根据叶绿体DNA基因间序列数据，运用群体遗传学和谱系地理学方法，揭示了十齿花的遗传多样性和遗传结构及其影响因素，探讨了青藏高原东南部复杂的地理历史和气候条件对十齿花进化历史的影响；在此基础上，根据“进化显著单元（ESU）”的划分标准，提出了保护十齿花遗传完整性的具体策略和措施；为了进一步应用SSR分子标记进行核基因谱系地理学和保护遗传学研究，构建了十齿花微卫星文库。主要研究结果如下： 1．基本生殖生态学特性和染色体特征在彝良居群进行了传粉生态学初步研究，控制授粉实验表明，十齿花的传粉几乎完全为虫媒传粉，存在一定的风媒传粉；昆虫访花实验表明，主要访花昆虫归属2科、5属、6种，即食蚜蝇科（Syrphidae）3属4种：长尾管蚜蝇（Eristalis tenax Linnaeus）、灰带管蚜蝇（Eristalis cerealis Fabricius）、黑带食蚜蝇（Episyrphus balteatus Geer.）、黑足食蚜蝇（Syrphus vitripennis Meigen）；蜜蜂科（Apidae）2属2种：中华蜜蜂（Apis cerana Fabricius）和贞洁熊蜂（Bombus parthenius Richards）。对多个居群成熟果实观察的结果表明，十齿花的种子靠蒴果成熟时开裂的弹力传播。对彝良和云龙两居群染色体观察的结果表明，十齿花不同居群的染色体均为2n=34。 2．谱系地理分析应用2个cpDNA基因间序列psbA–trnH和rps16–trnQ对十齿花的16个居群进行谱系地理分析，结果表明，十齿花具有高度的遗传多样性(hT=0.902)和遗传分化(NST=0.987和GST=0.948)，有显著的谱系地理结构。漫长的进化历史和多变的生境引起十齿花高的遗传多样性，低效的种子传播方式和分布区内巨烈的地壳上升共同形成了它高度分化的遗传结构。嵌套分支分析(NCA)支持地形变化引起的异域片断化是形成高度分化遗传结构的原因。然而，三级分支反映的种内（或刘建生划分的种间）遗传分化和形态的分化是不一致的；同时，二级分支的遗传距离和地理距离也表现出不一致，地理上最接近的云贵高原东南边缘居群（分支2-1）和西北部居群（分支2-2）却有着最大的遗传分化。我们认为形成这种谱系地理模式的原因有两种可能的解释：一是青藏高原和云贵高原的上升引起祖先居群片断化而导致的谱系分选和遗传漂变使居群间的遗传分化不断增大；二是由于青藏高原东南部板块的平面移动将原先分布在一起的居群强行分离的结果。因此，我们的结论是伴随着青藏高原及毗邻地区的上升而显著增加的地理和生态多样性对这一地区生物多样性的进化有着非常深刻的影响。 3．“进化显著单元（ESU）”的划分及其保护十齿花总的保护策略是加强就地保护，居群间的相互移植或混合不同居群个体的迁地保护都会导致远交压力和适应性特征的丧失，应该避免。利用最大简约树和UPGMA树，根据单倍型的地理分布、遗传距离和AMOVA分析，十齿花的16个居群可划分为4个ESUs (ESU A-D)，保护的优先权从高到低为：ESU B、ESU A、ESU D和ESU C。祖先的ESU B（贡山、福贡1、福贡2）应给予最优先的保护，保护的重点放在FG2；其次是居群间分化最大的ESU A（元江、彝良、安龙），其中的三个居群必须同时加强保护，保护力度应在现有基础上有所加大；再次是分化最大的ESU D（越南、麻栗坡、惠水、雷山、从江、田林、融水），保护重点放在VN、LS和HS居群，可考虑重建1–2个VN居群，HS居群就地保护亟待加强；最后保护的是ESU C（腾冲、云龙、泸水），主要保护LUS居群，TC和YL居群保护二者之一即可。 4．微卫星文库的构建采用Dynabeads和选择性杂交法分离微卫星位点。首先将基因组DNA用限制性内切酶Rsa I消化为300–1000 bp大小的片段，然后用生物素标记的简单重复寡核苷酸序列做探针与其杂交，杂交复合物用抗生链霉素蛋白包裹的磁珠吸附，经过一系列洗脱、沉淀，得到富含微卫星的DNA片段，最后进行克隆测序。结果显示，用于测序的96个克隆序列中88个（91.67%）含有微卫星片段，其中72个片段完全不相同，从中筛选出可用于引物设计的34个片段构建微卫星文库，为下一步应用微卫星（SSR）分子标记进行十齿花核基因谱系地理学和保护遗传学研究奠定了基础。
语种	chi
	2007-01-11
学位授予单位	中国科学院昆明植物研究所
文献类型	学位论文
条目标识符	http://ir.kib.ac.cn/handle/151853/82
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	袁庆军. 十齿花谱系地理学和保护遗传学研究[D]. 昆明植物研究所. 中国科学院昆明植物研究所,2007.

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