特有濒危植物六角莲的克隆结构与遗传多样性研究

特有濒危植物六角莲的克隆结构与遗传多样性研究

论文摘要

六角莲是小檗科(Berberidaceae)八角莲属(Dysosma)植物,为我国特有濒危种,是一种重要的药用植物,其分布仅限于我国东南沿海。该植物既能进行有性繁殖,又能克隆繁殖。本研究通过分子标记评估有性繁殖和克隆繁殖对该物种居群建立和更新的重要程度;同时调查该濒危植物的遗传多样性水平及遗传结构。我们利用ISSR技术获取了六角莲基株小尺度范围内空间分布情况,遗传多样性水平,以及遗传变异在居群内和居群间的分布情况等信息。通过对三个小尺度样方中的六角莲克隆多样性的研究,显示该物种具有较高的克隆多样性(平均值:G/N=0.351,Simpson’s D=0.734),并且同一基因型的六角莲个体呈明显聚集分布。通过对所采集的5个野生居群的研究发现,居群内的遗传多样性的水平相对较低。Nei’s gene diversity=0.112),其中来自两个自然保护区的居群表现出了相对较高的遗传多样性(PPF=:43.94%,I=0.2022,HPOP=0.133,HB=0.238)。遗传变异大量存在于居群间(AMOVA:ΦST=0.4999;Nei’s genetic diversity:GST=0.4652,Bayesian analysis:ΦB=0.4361),并且居群间的遗传距离与空间距离成明显正相关(rM=0.833;P=0.0270),符合地理隔离模型。通过对数据的分析处理,我们可以下如下结论:有性繁殖在六角莲居群的繁殖更新中起重要作用,是其重要繁育机制。由于近交和有限的基因交流导致了六角莲居群内较低的幼苗更新率,因此,低的幼苗更新率和小居群遗传漂变是居群内遗传多样性水平低和居群间的遗传分化大的决定因素。由于居群间的高分化率,我们必须增加保护的居群数,对保护区外的居群也加强保护,包括一些小的居群;并进行人工干预,通过移栽换位的方法,避免近交,增加野生居群的结实率,促进小居群里的幼苗更新;迁地保护时,组织培养是一种行之有效的办法,通过人工繁育产生的新植株应引种到来源地,以避免远交衰退以及植株对新环境的不适应。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 保护遗传学研究概况
  • 1.1.1 保护遗传学研究内容
  • 1.1.2 保护遗传学研究中的分子标记
  • 1.2 六角莲研究进展
  • 1.2.1 六角莲生物学特性
  • 1.2.2 六角莲研究现状
  • 1.2.3 六角莲保护生物学研究需要解决的问题
  • 1.3 本研究的目的、研究内容和意义
  • 第二章 材料与方法
  • 2.1 样品采集
  • 2.2 研究方法
  • 2.2.1 实验试剂及其来源
  • 2.2.2 主要仪器及其来源
  • 2.2.3 主要溶液配制
  • 2.3 基因组DNA提取
  • 2.4 DNA浓度测定
  • 2.5 ISSR-PCR扩增
  • 2.5.1 ISSR反应体系及反应程序
  • 2.5.2 引物筛选
  • 2.5.3 电泳和拍照
  • 2.6 生态调查
  • 2.6.1 野外调查与样地设置
  • 2.6.2 种群分布格局的测定方法
  • 2.7 数据分析
  • 2.7.1 带的记录与数据矩阵的建立
  • 2.7.2 遗传多样性水平和居群遗传结构分析
  • 2.7.3 居群遗传关系的聚类分析
  • 2.7.4 主成分分析(principal coordinates analysis,PCA)
  • 2.7.5 遗传距离与地理距离的相关性检验
  • 2.7.6 迁地保护和就地保护的保护有效性评价
  • 2.7.7 测定克隆多样性的指标
  • G系数'>2.7.8 空间自相关分析所用DG系数
  • 2.7.9 种群分布格局的测定方法——Morisita分散指标(系数I)
  • 第三章 结果与分析
  • 3.1 ISSR-PCR扩增结果
  • 3.2 ISSR结果分析
  • 3.2.1 六角莲的遗传多样性分析
  • 3.2.2 六角莲的遗传结构分析
  • 3.2.3 居群遗传关系的聚类分析及遗传距离与地理距离的相关性检验
  • 3.2.4 主成分分析(PCA)
  • 3.2.5 克隆多样性分析
  • 3.2.6 空间自相关分析
  • 3.3 生态学研究结果——六角莲种群分布格局
  • 3.4 ISSP-PCR扩增条件优化
  • 3.4.1 DNA的提取
  • 3.4.2 Taq酶
  • 3.4.3 DNA模板浓度
  • 2+浓度'>3.4.4 Mg2+浓度
  • 3.4.5 dNTPs浓度
  • 3.4.6 退火温度
  • 第四章 讨论
  • 4.1 小尺度范围遗传结构
  • 4.2 遗传变异在居群内和居群间的分布
  • 4.2.1 六角莲的遗传多样性
  • 4.2.2 六角莲的遗传结构与基因流
  • 4.3 对保护工作的启示
  • 4.3.1 就地保护评价及保护建议
  • 4.3.2 迁地保护评价及保护建议
  • 第五章 总结与展望
  • 5.1 总结
  • 5.2 展望
  • 参考文献
  • 相关论文文献

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