种群大小对普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.）遗传多样性的影响

论文摘要

普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.）是亚洲栽培稻（O. sativa L.）的祖先种,是水稻育种极其重要的野生基因库。然而,近年来普通野生稻的生境遭到严重破坏,其种群衰退甚至部分种群消失,成为亟待加强保护的濒危物种。为了探讨普通野生稻种群衰退的遗传后果,从而为其保护提供指导,本研究通过调查自然种群大小和分子标记检测种群遗传变异性,分析了普通野生稻种群大小与有效种群大小、遗传变异水平、分布格局、异交率的关系,并结合子代栽培实验检测是否存在近交衰退,获得如下结果。1.野外调查结果显示,普通野生稻自然种群大小不等,小种群偏多,人为干扰是这些种群变小的主要原因。2.使用12对SSR分子标记,对来自于广东、广西、海南10个不同大小的普通野生稻种群共计1279份样本进行了检测。空间自相关分析显示,武宣（WX）、东沃（DA）、朋山（PS）、奎山（KS）、大岭（DL）、谭碌（TL）、那冰（NB）等7个种群存在显著空间遗传结构,这可能由局限基因流、近交以及克隆繁殖等因素共同决定的；而大岭（DL）、蒲瓜岭（PG）以及水边（SB）种群中没有检测到遗传斑块,这可能是由于基因型随机分布或是克隆斑块过大所致。种群基因散布以及邻域大小分析结果显示,大种群WX的基因散布距离最小（4-10m）、邻域最小（22-24）,而小种群NB的基因散布距离最大（48-100m）,邻域也最大（266-449）,这说明种群密度越高,克隆斑块越小,基因散布距离越近。进一步分析发现,种群大小（N）、种群分布面积（S）和有效种群大小（Ne）之间分别存在显著相关性（r=0.969,P=0.001；r=0.917,P=0.010）。3.普通野生稻种群有较丰富的遗传多样性（He=0.308）,大种群WX遗传多样性水平最高（Ae=3.411,He=0.635）,而另一个大种群DA的遗传多样性水平确最低（Ae=1.413,He=0.271）,且种群内克隆斑块最大（D=0.668,E=0.052）,表明克隆生长对种群遗传多样性有重要影响。普通野生稻种群大小与遗传多样性水平无显著相关性。种群间遗传分化显著（FST=0.491）。4.使用7对SSR引物对9个种群共1389份子代样本进行了分析,发现普通野生稻种群异交率较高（平均多位点异交率tm=0.544）,且所有种群都存在不同程度的双亲近交,种群大小和异交率之间没有发现显著相关性。5.栽培实验显示,自交和异交子代适合度没有明显差异,即没有检测到明显的近交衰退,而基于交配系统参数间接估计却显示,所有种群都存在不同程度的近交衰退,但种群大小与近交衰退程度的之间没有相关性,推测普通野生稻种群近交衰退可能主要表现在种子萌发和成苗阶段。本研究表明,虽然适宜生境减少会导致普通野生稻种群大小下降并进而导致有效种群大小下降,但种群大小与遗传变异水平、异交率以及近交衰退都无明显的相关性,提示不同大小的种群具有同等的保护价值,应尽量避免生境完全丧失而导致种群灭绝。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 遗传多样性及其影响因子
• 1.1.1 有效种群大小
• 1.1.1.1 有效种群大小的估计
• 1.1.1.2 空间遗传结构
• 1.1.2 交配系统
• 1.1.3 近交衰退
• 1.1.4 克隆多样性
• 1.2 普通野生稻保护生物学研究进展及存在问题
• 1.2.1 普通野生稻极其生物学特性
• 1.2.2 普通野生稻在我国的分布
• 1.2.3 普通野生稻的重要价值
• 1.2.4 普通野生稻所面临的濒危与保护现状
• 1.2.5 普通野生稻保育遗传学研究概述
• 1.3 本研究的内容及目的
• 第二章 不同大小的普通野生稻种群的有效大小
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 实际种群大小估计
• 2.1.2 取样策略
• 2.1.3 叶片基因组DNA的提取
• 2.1.4 PCR扩增与电泳
• 2.1.5 数据分析
• 2.1.5.1 空间自相关分析
• g、邻域大小N_b、S_p统计值及有效种群大小N_e的估算'>2.1.5.2 种群基因散布值σ_g、邻域大小N_b、S_p统计值及有效种群大小N_e的估算
• 2.2 结果
• 2.2.1 普通野生稻自然种群大小
• 2.2.2 种群遗传斑块大小
• 2.2.3 种群内基因散布范围和邻域大小
• 2.2.4 有效种群大小估算
• 2.2.5 种群实际大小与有效种群大小的关系
• 2.3 讨论
• 2.3.1 普通野生稻种群的空间遗传结构
• 2.3.2 普通野生稻种群内基因散布模式
• 2.3.3 有效种群大小与实际种群大小的关系
• 第三章 不同大小的普通野生稻种群的遗传多样性水平
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 实验种群
• 3.1.2 种群遗传多样性估计
• 3.1.3 种群遗传分化分析
• 3.1.4 回归分析
• 3.2 结果
• 3.2.1 普通野生稻种群内遗传多样性水平
• 3.2.2 克隆多样性
• 3.2.3 种群间遗传分化分析结果
• 3.2.4 遗传多样性与种群大小的关系
• 3.3 讨论
• 3.3.1 普通野生稻的种群遗传多样性
• 3.3.2 克隆多样性及其对遗传多样性的影响
• 3.3.3 种群大小对遗传多样性的影响
• 第四章 不同大小野生稻种群的异交率变化
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 样本采集
• 4.1.2 种子萌发及子代DNA的提取
• 4.1.3 PCR扩增与电泳
• 4.1.4 数据读取与分析
• 4.1.5 回归分析
• 4.2 结果
• 4.2.1 交配系统参数分析结果
• 4.2.2 回归分析结果
• 4.3 讨论
• 4.3.1 普通野生稻种群的异交率
• 4.3.2 种群大小和异交率的关系
• 第五章 子代适合度调查
• 5.1 材料与方法
• 5.1.1 子代栽培实验以及适合度指标的观测
• 5.1.2 数据分析
• 5.2 结果
• 5.3 讨论
• 第六章 主要结论
• 参考文献
• 致谢
• 已发表、投稿的论文