臭柏天然居群遗传多样性及演变历史分析

为了合理有效地保育天然臭柏(Juniperus sabina L.)种质资源,追溯和阐释其分布格局的历史成因,本文对我国内蒙古自治区、陕西省、甘肃省和青海省共10个天然臭柏居群388个个体的核糖体内转录间隔区(ITS)序列片段进行测序分析。结果显示:臭柏ITS序列总长度为1089 bp,共含有25个变异位点,定义32个单倍型,其中H4和H6单倍型为共有单倍型;分子变异分析(AMOVA)显示,臭柏居群变异主要来源于居群内,遗传变异为95.04%,而居群间遗传变异仅4.96%,居群间差异水平极显著(F ST=0.0496,P<0.001);Network单倍型网络分析表明,H4和H6为古老单倍型,其他单倍型是由他们衍生而来;遗传分化系数N ST(0.072)0.05)。推测臭柏起源于第三纪中新世(Miocene)中期约12.38 Mya,在第四纪冰期可能存在多个小型避难所。沙埋产生不定根的扩繁能力和较好的有性更新环境可能是沙地居群遗传多样性高于山地居群的决定性因素。     

濒危植物长柄扁桃的遗传变异格局研究

该研究基于ITS1-ITS4序列对濒危植物长柄扁桃(Amygdalus pedunculata)自然分布区内的8个居群,105个个体的遗传多样性及遗传结构进行了分析,以明确长柄扁桃的地理分布及其遗传多样性特征。结果表明:(1)ITS1-ITS4序列长度583bp,变异位点13个,共定义了8个单倍型;居群间总的遗传多样性(hT)为0.727,居群内平均遗传多样性(hS)为0.564,各居群单倍型多样性、核酸多样性的变化范围分别为0.182~0.636、0.000 6~0.006 3。(2)AMOVA分析表明,33.65%的遗传变异来自居群间,而66.35%的遗传变异来自居群内;居群间平均基因流(Nm)为0.986,居群间遗传分化系数NSTGST(GST=0.225,NST=0.362,P0.05),表明长柄扁桃居群间存在不十分显著的遗传分化,但谱系地理结构显著;中性检验和错配分布曲线表明,居群自然分布区内的长柄扁桃没有经历明显的近期扩张。(3)单倍型网络和最大似然树都表明:内蒙古和陕西的长柄扁桃居群分别聚为2个明显的分支。     

利用rp132-trnL分析阿尔金山自然保护区真藓居群遗传多样性

本研究对分布在中国新疆维吾尔自治区阿尔金山自然保护区的6个真藓(Bryum argenteum)居群的遗传结构及遗传多样性进行比较。通过对32条叶绿体DNA的rpl32-trnL序列的核苷酸序列变异的分析,发现了14种单倍型,存在201个可变位点;分子变异分析显示有51.02%的遗传变异发生在居群间水平,居群内部的遗传变异为48.98%,真藓居群间的遗传分化程度较高略大于居群内的遗传分化。居群遗传变异的分化系数为0.510 2,基因流值为0.48,显示各居群间的基因流低。单倍型多态性水平为(0.780 2±0.076 0),核苷酸多态性水平为(0.058 59±0.020 09),表明真藓居群遗传多样性丰富。对所有变异位点进行的Taijma's检验的结果是Taijma's D值为-1.567 05 (p0.10),显示所有变异符合中性进化假说。     

濒危植物连香树居群的遗传多样性和遗传分化研究

利用ISSR分子标记技术对濒危植物连香树10个居群的遗传多样性和遗传变异进行了分析,结果表明:连香树物种水平遗传多样性较高,多态位点百分率(PPB)达到69.59%,Nei’s基因多样性指数(H)和Shannon信息指数(I)分别为0.231 3和0.351 4;而在居群水平上,多态位点百分率(PPB)为30.61%,Nei’s基因多样性指数(H)和Shannon信息指数(I)分别为0.115 6和0.173 3。遗传变异分析表明,居群间遗传分化程度高,遗传分化系数(GST)为0.500 3,居群间基因流Nm为0.527 3。Mantel检测,居群间的遗传距离和地理距离之间不存在显著的相关性。生境的片断化使居群间的基因流受阻,可能是导致居群间高遗传分化和居群水平低遗传多样性的主要原因。     

基于线粒体COⅡ基因的大豆蚜不同地理种群遗传分化研究

【目的】大豆蚜Aphis glycines逐渐成为栽培大豆上的世界性重要害虫,为明确大豆蚜不同地理种群的遗传分化及遗传多样性,本研究探讨其在中国的种群遗传变异。【方法】测定了采自7个省共14个地理种群339头大豆蚜的线粒体COⅡ基因的673 bp序列,利用Dna SP 5.0、Arlequin 3.5.1.2、Network4.6.1.3等软件对地理种群间的大豆蚜的遗传多样性、遗传分化程度及分子变异进行分析,并建立了单倍型网络图及单倍型系统进化树。【结果】在所分析的339个COⅡ序列中,共检测出7个单倍型,其中H1为各种群所共享。种群内遗传多样性较低(Hd=0.479±0.030,Pi=0.00166±0.00018),种群内遗传分化相对较大(Fst=0.1985),基因流水平较高(Nm=2.019)。中性检验结果不显著(Tajima’s D=﹣0.931,P>0.10,Fu’s Fs=0.220,P>0.10),说明中国地区大豆蚜在较近的历史时期内没有出现种群扩张现象。分子变异分析(AMOVA)结果表明,大豆蚜遗传变异主要来自种群内部(80.15%),而种群间未发生明显的遗传分化。根据各地理种群的单倍型建立的系统发育树、单倍型网络图表明,各单倍型散布在不同的地理种群中,无明显的地理分布格局。【结论】大豆蚜不同地理种群的遗传多样性不高,各种群的遗传距离与地理距离之间没有显著线性相关性,各种群间的基因交流并未受到地理距离的影响。     

迁飞性昆虫甜菜夜蛾遗传分化研究

【目的】甜菜夜蛾Spodoptera exigua逐渐成为世界性重要害虫,为明确甜菜夜蛾不同地理种群的遗传分化及遗传多样性,本研究探讨其在中国的种群遗传变异。【方法】测定了采自15个地理种群154个甜菜夜蛾的线粒体COⅠ基因的547 bp序列,利用DnaSP 5.0、Arlequin 3.5.1.2等软件对甜菜夜蛾不同种群间的遗传多样性、遗传分化及分子变异进行分析,并建立单倍型系统进化树。【结果】在所分析的154个COⅠ序列中,共检测出5个单倍型,其中H1为各种群所共享种群内遗传多样性较低(Hd=0.172±0.041,Pi=0.00077±0.0002),种群内遗传分化相对较大(FST=0.3182),基因流水平较高(Nm=1.071)。中性检验结果不显著(Tajima’s D=-1.278,P0.10,Fu’s Fs=-1.660,P0.10),说明中国地区甜菜夜蛾在较近的历史时期内没有出现种群扩张现象。分子变异分析(AMOVA)结果表明,甜菜夜蛾遗传变异主要来自种群内部(68.18%),而种群间未发生明显的遗传分化。根据各地理种群的单倍型建立的系统发育树表明,各单倍型散布在不同的地理种群中,无明显的地理分布格局。【结论】甜菜夜蛾不同种群的遗传距离与地理距离间无显著线性相关性,不同种群间的基因交流不受地理距离的影响。这些数据表明,除了遗传因素之外,不同因素的组合,例如地理距离、环境条件和生理行为,可能在甜菜夜蛾种群内和之间形成变异中起重要作用。     

基于线粒体COI序列变异的高原鼢鼠种群遗传分化研究

基于线粒体COI基因序列对高原鼢鼠7个地理种群的遗传多样性、遗传分化和基因流进行分析,158条COI基因序列中发现了570个变异位点,界定了54个COI单倍型。总体单倍型多样性指数Hd为0.911,种群单倍型多样性在0.278—0.964之间,高原鼢鼠的种群遗传多样性较高。群体总的遗传分化系数Fst为0.611,群体间的基因流Nm在-0.020—3.700之间,部分地理种群之间的遗传分化程度高,基因流弱。AMOVA分子变异分析显示,高原鼢鼠的遗传变异主要来自种群之间(77.56%),种群内部的遗传变异较低(22.44%)。中性检验(P0.01)与错配分析显示高原鼢鼠种群经历了群体扩张事件。IBD未检测到地理距离与种群间遗传距离的显著性相关关系(R2=0.124,P=0.118)。综合分析认为,高原鼢鼠不同地理种群间遗传分化的原因除地理隔离外,还与迁移扩散方式、进化过程和其他环境因素有关。     

七筋菇自然居群的遗传结构分析

采用ISSR分子标记,对七筋菇(Clintonia udensis)17个居群的遗传多样性与遗传结构进行了研究。结果表明:七筋菇不同居群的多态位点百分率PPB为11.90%~59.52%,总的多态位点百分率PPB为98.8%,具有高的遗传多样性。Shannon多样性指数(0.6903)和基因分化系数(GST=0.6944)均揭示出七筋菇居群间存在明显的遗传差异,AMOVA分析结果也显示遗传变异主要发生在居群之间(81.47%),而居群内部的遗传变异仅为18.53%。七筋菇居群间的遗传距离从0.1871~0.6632,平均为0.3838,大于同一物种居群间的平均遗传距离值(0.05),同样表明七筋菇居群间的遗传多样性存在较大差异。七筋菇居群间的基因流Nm=0.2200,远远低于一般广布种植物的基因流(Nm=1.881)。Mantel检测显示居群间的遗传距离与地理距离之间没有显著相关性(r=0.029,P=0.3196)。七筋菇分布范围广以及其进化历史是其具有高遗传多样性的原因;居群间存在较高遗传变异可能是由于七筋菇本身的生物学特性、有限的基因流以及遗传漂变等原因造成的。     

中国穗状狐尾藻遗传多样性的初步分析

利用叶绿体DNA三个片段(trnK-matK、trnL-trnF、rpl32-trnL)对中国大陆广布的水生植物穗状狐尾藻(Myriophyllum spicatum L.)的遗传多样性进行了初步分析,以探讨其自然居群的遗传结构及具有广泛分布格局的可能机制。AMOVA分析显示,穗状狐尾藻8个居群间的遗传变异为84.97%,而居群内的遗传变异为15.03%,居群遗传分化系数(Fst)为0.85,表明穗状狐尾藻具有较高的遗传多样性(Hd=0.83)且主要存在于居群间,奠基者效应可能导致了最初的遗传差异,而隔离障碍(Nm=0.09)又进一步导致了居群间的遗传分化。基于17个单倍型构建的系统发育树和网络关系图均显示,单倍型H5和H6在居群中的分布范围最广且出现频率最高,表明H5和H6可能为最古老的祖先单倍型。Mantel检验表明居群间的遗传距离与地理距离之间不存在显著的相关性,失配分布检测结果显示穗状狐尾藻在历史上曾发生过扩张事件,而Tajima’s、FuLi’s D*和F*检测发现,该物种不存在明显的谱系地理格局,这可能与穗状狐尾藻种子的长距离扩散有关。     

湖北野生天麻的遗传分化及栽培天麻种质评价

采用7条ISSR引物对天麻(Gastrodiaelata)8个自然居群和6个人工栽培居群共483个样本的居群遗传多样性进行了初步检测,共检测出清晰、重复性好的DNA带77条,其中64条为多态性带,总多态位点百分比PPB=83.12%。遗传多样性分析结果表明:天麻自然居群的遗传多样性参数分别为:多态位点百分比PPB=59.09%,有效等位基因数Ae=1.29,Nei’s遗传多样度H=0.176,Shannon’s多态信息指数I=0.270,明显高于人工栽培居群(PPB=35.71%,Ae=1.16,H=0.100,I=0.155),揭示出栽培居群存在明显的遗传基础狭窄和遗传均质性问题。UPGMA聚类分析表明,自然居群与栽培居群存在明显的分化而分别聚为两大类群。自然居群间基因分化系数GST=0.2558,与AMOVA分析所揭示的居群间遗传变异量占总变异的27.25%的结果相近,说明天麻自然居群间亦存在一定程度的遗传分化;居群间基因流(Nm)为1.4547,相对较弱,可能对自然居群的遗传分化有一定影响。自然居群聚类结果显示出一定程度的地理区域聚类趋势,但Mantel检验表明自然居群间遗传距离与地理距离并不存在显著相关(r=0.1669,P=0.2110),揭示出天麻自然居群的分化现状可能是其生活史特性、地理隔离与人为破坏综合作用的结果。栽培居群的遗传均质化趋势,揭示了引种驯化的瓶颈效应和长期无性繁育所导致的遗传多样性丧失,也反映出栽培天麻种质的遗传基础狭窄。而栽培居群与自然居群间存在着明显的遗传分化,反映天麻栽培居群与自然居群间可能存在基因流的阻断。     

基于ITS和trnL-trnF序列的草木樨种群遗传多样性研究

以白花草木樨(Melilotus alba)和黄花草木樨(Melilotus officinalis)18个地理种群植物为材料,用ITS序列和trnL-trnF序列研究了2种草木樨不同种群间的遗传多样性。结果表明:(1)trnL-trnF序列对位后长度为459bp,其中包括6个变异位点,6个简约信息位点,G+C含量为33.1%;ITS序列对位后长度为714bp,其中包括5个变异位点,3个简约信息位点,G+C含量为48.9%。(2)在基于trnL-trnF序列构建的系统发育树中,2种草木樨能够形成单系分支,说明trnL-trnF序列在草木樨中的鉴别能力较强。(3)单倍型多样性以及核苷酸多样性分析表明,黄花草木樨的遗传多样性高于白花草木樨。     

青藏高原濒危植物唐古特大黄的遗传多样性

唐古特大黄(Rheum tanguticum)是中国传统的中藏药材,近几年由于生境的严重破坏,已濒临灭绝,并被列入濒危植物名单。为了探索唐古特大黄物种濒危的原因并保护其野生资源,本研究采集了9个居群87个个体的唐古特大黄样本,基于该物种的叶绿体基因trn S-G序列对其进行了遗传多样性研究。结果表明,唐古特大黄物种具有较高的遗传多样性水平(Ht=0.694),其中95.97%的遗传分化来自于居群间(G_(ST)=0.960),4.03%的遗传分化来自于居群内(Hs=0.028)。AMOVA分析也显示唐古特大黄居群间基因流较小(N_m=0.01),存在较高的遗传分化(F_(ST)=0.9631)。唐古特大黄较高的遗传多样性水平可能与该物种较长的进化史和生活史有关,居群间较高的遗传分化可能与高山地区特殊的地理环境和人类活动有关。根据研究结果,建议对唐古特大黄所有野生居群进行就地保护,同时收集种质资源开展异地繁殖工作,以保护物种的遗传多样性,维持其进化潜力。     

10种棘豆属植物的trnL-F序列及其分子系统学研究

选择内蒙古27个样地采集的10种棘豆属植物54个单株,提取样品的基因组DNA,对其叶绿体trnL-F序列进行扩增、测序,所得序列利用ClustalX软件进行对位排列,并用MEGA5.0软件采用最大似然法构建系统发育树,以探讨棘豆属的种间关系与系统进化.结果显示:(1)10种棘豆属trnL-F的变异位点54个,信息位点46个,种间碱基差异百分率为1.9％,GC含量变化范围在30.69％～31.50％之间.(2)棘豆属与黄芪属各为一支,自展支持率达99％,支持棘豆属植物为单系起源.(3)系统树中小花棘豆的样本自成一支,为相对独立进化;多叶棘豆、砂珍棘豆和黄毛棘豆的样本相互混杂,表明亲缘关系很近,从而支持《内蒙古植物志》将三者归入真棘豆亚属轮叶棘豆组的观点.(4)刺叶柄棘豆的样本不同样地形成2个分支,对其亚属水平上的分类需进一步探讨.(5)缘毛棘豆与阴山棘豆的样本聚成一支,支持将二者归入矮生棘豆组.研究表明,trnL-F序列可为棘豆属下种间系统发育关系研究提供分子证据.     

Postglacial population expansion of Dacrydium pectinatum (Podocarpaceae) in Hainan, southem China, based on cpDNA trnL-F nocoding sequence data

This study determined the sequences of chloroplast DNA (cpDNA) trnL-F non-coding regions of individuals of a tropical coniferous species, Dacrydium pectinatum, collected from 12 natural populations located in Hainan Province, southern China. Sequence length varied from 868 bp to 876 bp, indicating length polymorphism. Base composition in the sequences was high in A+T content between 64.17% and 64.95%, and no recombination event occurred (Rm = 0). Thirty haplotypes were identified based on statistical parsimony algorithm by running the TCS program. Populations of D. pectinatum in Hainan were lacking genetic differentiation. Such a deduction was supported by the observed F _ST values (0.00), AMOVA (24.17% of molecular variance attributed to difference among populations, P>0.05), high values of Nm (ranging from 1.92 to 2.50) and the branching structure in neighbor-joining (NJ) tree constructed from haplotypes. A ‘star-like’ pattern was exhibited in the TCS network of trnL-F haplotypes, and majority of the haplotypes coalesced near the tips in NJ tree. Gene genealogies of cpDNA haplotypes proposed a recent population expansion of D. pectinatum in Hainan, which was further supported by the results from Tajima’s D test and mismatch distribution analysis. Our data, in conjunction with geological and palynological evidences, showed that in the Holocene, due to global warming, refugee populations of D. pectinatum in Hainan might experience a range expansion. __________ Translated from Acta Scientiarum Naturalium Universitatis Sunyatseni, 2005, 44(5): 70–74 [译自: 中山大学学报 (自然科学版), 2005, 44(5): 70–74]     

Application of petG-trnP sequence to systematic study of Chinese Cupressus species

Chinese Cupressus L. includes five species. The molecular phylogenetic relationship of the Cupressus species and Chamaecyparis L. were determined by comparing 417–479 bp of chloroplast petG-trnP intergenic spacer sequence. In PAUP^* analysis, Platycladus orientalis was used as the functional out group. By using the maximum likelihood method 1 077 trees were examined and the result showed that one tree had a best score of -Ln=2 232.47. The phylogenetic tree clearly showed that Chamaecyparis nootkatensis was diverged from other Chamaecyparis species. Based on the results, together with evidences from other aspects, we consider that Cupressus funebris and Chamaecyparis nootkatensis should be placed in the genus Cupressus. The use of cpDNA intergenic spacer petG-trnP in Cupressus was also discussed. __________ Translated from Journal of Sichuan University (Natural Science Edition), 2005, 42(5): 1033–1037 [译自: 四川大学学报 (自然科学版) 2005, 42(5): 1033–1037]     

基于cpDNA trnL-F序列的胡黄连保护遗传学研究

胡黄连为特产中国-喜马拉雅特有高山植物,作为常用中、藏药材,受到灭绝性采挖,作为濒危和二级保护植物亟待科学的保护。该研究以云南和西藏7个野生居群91个个体为材料,基于 cpDNA trnL-F 非编码序列测序分析胡黄连的遗传多样性和遗传结构,分析显著进化单元,确立优先保护居群并提出科学的保护策略。结果表明：胡黄连 trnL-F 序列长度为871~876 bp,根据序列的核苷酸变异共鉴定出5个单倍型,西藏占有2个单倍型,云南占有3个单倍型,西藏和云南2个地区的所有单倍型均不共享。胡黄连具有较低的单倍型多样性(Hd ＝0.43419)和核苷酸多样性(Dij ＝0.00466)。种群间分化度(Fst ＝0.864520)和基因流(Nm ＝0.04)、居群间的遗传分化水平(GST ＝0.916)、AMOVA 分析(0.78％的遗传变异发生在居群内,60.97％的遗传变异发生在地区内居群间,38.25％的遗传变异发生在地区间)均表明,胡黄连居群间存在明显遗传分化。多数一致性树将胡黄连划分为3个进化分支(Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ),这3个分支均与地理相关,分支Ⅰ分布于横断山区的4个居群,分支Ⅱ是分布于东喜马拉雅的一个居群,分支Ⅲ是分布于喜马拉雅中段的2个居群。3个分支分属于3个“进化显著单元(ESU)”。这3个 ESU 中白马雪山、茨中、定日、波密、聂拉木五个居群都需要保护,建议现阶段应优先保护的居群是云南白马雪山和西藏波密居群,以就地保护为主。     

Phylogenetic relationships within Pappophoreae s.l. (Poaceae: Chloridoideae): Additional evidence based on ITS and trnL-F sequence data

Historically, Pappophoreae included the genera Cottea, Enneapogon, Kaokochloa, Pappophorum and Schmidtia. Some authors consider this tribe as a well-supported monophyletic group; while other evidences reveals Pappophoreae as polyphyletic, with Pappophorum separated from the rest of the tribe. When the latter happens, it can form a clade with Tridens flavus. Molecular phylogenetic analyses of the subfamily Chloridoideae have included few species of Pappophoreae; therefore, further research involving more representatives of this tribe is needed. With the aim of providing new evidence to help clarify the phylogenetic position of Pappophorum and its relationships with other genera of the tribe and the subfamily Chloridoideae, eight new sequences of ITS and trnL-F regions of Pappophoreae species were generated. These sequences were analyzed together with other available sequence data obtained from GenBank, using maximum parsimony and Bayesian inference, for individual (trnL-F or ITS) or combined trnL-F/ITS data sets. All analyses reveal that Pappophoreae is polyphyletic, with Pappophorum separated from the rest of the tribe forming a well-supported clade sister to Tridens flavus.     

TrnL-trnF sequence data imply paraphyly of Aquilaria and Gyrinops (Thymelaeaceae) and provide new perspectives for agarwood identification

The genera Aquilaria and Gyrinops (Thymelaeaceae, Malvales) are well known for the production of agarwood which is a highly wanted forest product of substantial economic value. The taxonomic status of Aquilaria and Gyrinops as separate genera is doubted as they are only distinguished by the number of stamens. We investigated their status by conducting phylogenetic analyses of DNA sequences from the plastid trnL-trnF spacer. Control of international trade of agarwood is currently hampered by the failure of traditional methods such as microscopy to identify samples to species level. We therefore evaluated the potential of molecular identification of agarwood by searching for species- and region-specific plastid DNA polymorphisms. DNA sequences were obtained from 31 Thymelaeaceae accessions encompassing 20 different species in six genera. Aquilaria and Gyrinops appear to be paraphyletic. Success in sequencing wood samples demonstrates that molecular markers provide new perspectives for agarwood identification.