银杉的分子谱系地理学研究

论文摘要

银杉（Cathaya argyrophylla）是中国特有的濒危裸子植物,孤立分布于我国亚热带山地。虽然以往等位酶和RAPD标记的研究表明,银杉群体的遗传多样性水平很低而群体间的遗传分化很高,但迄今对该种群体的动态变化以及物种的进化历史仍缺乏了解,包括影响群体遗传结构的因素以及物种可能的避难所等,对如何有效地保护和恢复银杉群体仍缺乏科学依据。本文根据8个核基因片段和2个线粒体片段的序列数据,运用群体遗传学和谱系地理学方法,探讨了银杉在DNA水平上的多样性和群体的动态历史,探讨了影响银杉特殊的群体遗传结构的各种因素,并推测了银杉第四纪冰期的避难所,对银杉花粉活力及其变异进行检测。在此基础上,提出了保护和恢复银杉群体的具体策略和措施。主要研究结果如下:1.核甘酸多态性和群体遗传结构从101个核基因片段中筛选了8个适用于银杉的片段,对来自四个地区15个群体共86个个体的胚乳总DNA进行了扩增和测序。8个核基因座位的平均核苷酸多态性（θs=0.0022,πs=0.0027）显著低于其它松杉植物遗传多态性的多座位估计值。四个地区中,大瑶山（DY）的多态性最高（θs=0.0026,πs=0.0027）,八面山（BM）最低（θs=0.0014,πs=0.0018）,大娄山（DL）和越城岭（YC）介于二者之间。大多数座位内的多态位点间紧密连锁,座位间的连锁只在八面山地区检测到。AMOVA分析表明显著性的多态性比例存在于地区间（20.05%）和地区内群体间（9.37%）。FST分析也显示群体间（FST=0.294）和地区间（FST =0.131-0.319）存在显著的遗传分化。推测伴随着瓶颈效应而出现的遗传漂变及其有限的基因流（Nm=1.2）是导致银杉群体低水平多态性和群体间强烈分化的主要原因。2.谱系地理学分析利用2个线粒体片段（nad1和nad4）序列以及高变异量的核2009片段序列对银杉的谱系地理进行了探讨。2个线粒体片段的多态位点组合成3种单倍型,将银杉分成大娄山（DL）、八面山（BM）以及越城岭（YC）和大瑶山（DY）3个地区,地区间的单倍型完全不同（GST=1.0）,结合核基因呈现的群体遗传结构,推测现存银杉群体至少来源于4个冰期避难所,相当于银杉现存

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 植物分子谱系地理学研究概述
• 1.1.1 群体遗传学研究中的分子标记
• 1.1.2 植物谱系地理的研究
• 1.2 银杉及其进化历史
• 1.2.1 银杉及其研究历史
• 1.2.2 银杉的进化历史
• 1.3 本研究的目的和意义
• 第二章 遗传变异和群体遗传结构
• 2.1 材料和方法
• 2.1.1 群体取样
• 2.1.2 胚乳总DNA 提取
• 2.1.3 引物筛选
• 2.1.4 片段的扩增和测序
• 2.1.5 数据分析
• 2.2 结果
• 2.2.1 核苷酸变异
• 2.2.2 中性检测
• 2.2.3 连锁与重组
• 2.2.4 群体遗传结构
• 2.2.5 基因流
• 2.2.6 谱系地理分析
• 2.3 讨论
• 第三章 谱系地理分析－来自线粒体序列的证据
• 3.1 材料和方法
• 3.1.1 引物筛选
• 3.1.2 扩增和测序
• 3.1.3 数据分析
• 3.2 结果
• 3.3 讨论
• 3.3.1 银杉线粒体的突变率和特异的多态性模式
• 3.3.2 银杉线粒体群体结构和避难所
• 第四章 谱系地理分析－来自核基因2009 的证据
• 4.1 材料和方法
• 4.1.1 材料、DNA 提取、片段扩增和测序
• 4.1.2 数据分析
• 4.2 结果
• 4.2.1 序列特点和核苷酸多样性
• 4.2.2 中性检测和谱系地理分析
• 4.2.3 群体遗传结构
• 4.2.4 失配分布分析
• 4.3 讨论
• 第五章 银杉基因杂合性的遗传分析
• 5.1 材料和方法
• 5.2 结果
• 5.2.1 银杉的杂合体比例及其群体变异
• 5.2.2 利用针叶进行杂合体推断
• 5.3 讨论
• 5.3.1 银杉群体的杂合性及其影响因素
• 5.3.2 利用针叶进行杂合体鉴定及其可行性
• 第六章 银杉花粉生命力及其变异
• 6.1 材料和方法
• 6.1.1 花粉取样
• 6.1.2 花粉活力检测
• 6.2 结果
• 6.2.1 银杉花粉寿命和萌发适宜蔗糖浓度
• 6.2.2 银杉花粉活力的个体变异和群体差异
• 6.3 讨论
• 第七章 银杉的进化历史及其保护
• 参考文献
• 致谢
• 附录
• 个人简历