新疆野苹果叶绿体DNA变异与遗传进化分析

利用4对叶绿体DNA引物对来源于新疆巩留、霍城和新源3个地区的242份新疆野苹果种质资源的4个非编码区trn H-psb A、trn S-trn G spacer+intron、trn T-5′trn L和5′trn L-trn F进行了扩增,基于4个叶绿体基因间区的序列变异,从母系遗传的角度评价了遗传变异和不同居群的遗传进化关系。结果表明:4个叶绿体DNA非编码区经测序、拼接、比对和合并之后的片段长度为3812 bp,共有171个多态性变异位点,其中包含6个单一突变位点、16个简约信息位点和149个插入-缺失位点。在242份新疆野苹果种质中,trn H-psb A、trn S-trn G spacer+intron、trn T-5′trn L和5′trn L-trn F区域的变异位点的数量分别为68个、25个、77个和1个,单倍型数量分别为36个、6个、6个和2个,合并之后的叶绿体DNA片段的单倍型为52个。核苷酸多样性和单倍型多样性最高的区域均为trn H-psb A(Hd=0.773,Pi=0.01982),最低的为5′trn L-trn F(Hd=0.025,Pi=0.00002)。242份新疆野苹果种质4个叶绿体DNA区域合并后的遗传多样性较高(Hd=0.806,Pi=0.00291)。Tajima′s D检验中,4个cpDNA区域合并后片段在P0.05水平上显著,4个cpDNA区域整体不遵循中性进化模型,自然选择的压力是新疆野苹果遗传进化的主要动力。新疆野苹果的遗传变异主要存在于居群内部,新疆巩留和新源居群间的遗传距离较近,与霍城居群间遗传距离相对较远,居群间的遗传分化与地理距离相关。3个地区的新疆野苹果各自经历着遗传分化但又存在频繁的基因交流,有向新疆新源的新疆野苹果演化的趋势。     

新疆野杏种质资源表型性状多样性研究

为了明确新疆野杏种质资源的遗传多样性和变异特点,以新疆伊犁地区3个野杏居群为研究对象,采集了135个单株样品,测定其植株35个形态特征相关指标,利用DPS 7.05软件对表型指标和主成分进行分析,采用UPGMA法对3个居群的欧氏距离进行聚类分析。结果显示:(1)数值性状和非数值性状的Simpson和Shannonweaver指数均为霍城居群最高(0.979 9、4.729 9;0.981 9、4.770 1),巩留居群居中(0.975 5、4.385 7;0.978 6、4.416 0),新源居群最小(0.944 7、3.241 9;0.945 2、3.277 1),说明霍城居群的表型最丰富,巩留居群居中,新源居群的表型多样性最差。(2)各居群间不同性状变异系数的变异幅度在6.16%~54.58%之间,大部分性状的变异系数都在10%以上;霍城居群和新源居群均为果形指数的变异系数最小,遗传较稳定,巩留居群叶片长宽比的变异系数最小;3个居群均以硬度的变异系数最大,另有单果重、鲜核重和壳厚的变异系数也普遍较大。(3)新源居群与巩留居群间的欧氏距离为20.445 3,其亲缘关系最远;霍城居群与新源居群间的欧氏遗传为19.218 6,其亲缘关系最近。(4)35个性状的主成分分析中前14个主成分的累计贡献率为80.64%,说明叶片长度、叶片宽度、叶片长宽比、叶基形态、叶尖形态、着色类型、单果重、鲜核重、鲜仁重、果实形状、可溶性固形物等是造成新疆野杏表型差异的主要因素。     

中国新疆野苹果[Malus sieversii(Lebed.)Roem.]群体遗传结构的SSR分析

以中国新疆伊犁地区的巩留县莫合镇库尔德宁、新源县交吾托海、霍城县大西沟和塔城地区的裕民县巴尔鲁克山4个种下居群的109个新疆野苹果实生株系为材料,利用8对苹果SSR引物进行群体遗传结构的研究。结果表明:8对SSR引物在4个居群中可平均扩增出16条带,其中巩留县居群多态性带数百分比最高为89.06%,各位点平均Nei基因多样度为0.257;4个群体共扩增出128个位点,在种级水平及巩留县、新源县、霍城县和裕民县4个居群水平多态性位点百分比分别为100%、88.28%、84.38%、87.50%、78.12%,种级水平Nei基因多样度(H=0.2619)和香农信息指数(I=0.4082)大于种下居群,4个种下居群Nei基因多样度和香农信息指数比较巩留县>霍城县>新源县>裕民县;巩留县居群和新源县居群遗传一致度最大,遗传距离最近;根据基因分化系数(GST=0.064)值,测得的基因流Nm为7.265。UPGMA聚类分析结果表明,巩留县和新源县居群遗传关系最近,霍城县居群次之,裕民县居群远离其他3个居群,巩留县、新源县、霍城县和裕民县4个居群是相对独立的群体,但同时存在部分基因交流。所有参数分析表明,巩留县遗传多样性最丰富,故在制定原位种质保护计划时应优先考虑巩留县居群。     

新疆准噶尔山楂不同居群的遗传多样性

为了揭示新疆准噶尔山楂(Crataegus songorica)不同居群的遗传多样性,为其合理保护与利用提供科学依据,采用表型性状变异分析和SSR分子标记相结合的方法,对新疆霍城大西沟准噶尔山楂的5个不同居群的92个个体进行遗传多样性分析。结果表明:(1)33个表型性状的变异系数在2.96–71.32%之间,表型性状之间存在着丰富的变异。居群间的平均表型分化系数为13.90%,而居群内的平均表型分化系数为86.10%,表明新疆准噶尔山楂居群内的变异是其表型变异的主要来源。(2)43对SSR引物共检测到739个位点,物种水平上多态性位点比率为90.53%,Nei’s多样性指数和Shannon多样性指数(I)分别为0.2377和0.3712,居群内基因多样度(H_s)为0.1635,总居群基因多样度(H_t)为0.2023,居群间遗传分化系数(G_(st))为0.1916,基因流(N_m)为2.1116。新疆准噶尔山楂总的遗传多样性水平较高,居群间遗传分化较小。UPGMA聚类结果显示5个居群形成2个亚类,不同居群所处的生境的不同是引起居群间差异的主要原因。研究表明,新疆准噶尔山楂不同居群在表型和分子水平均具有较高的遗传多样性,居群内的遗传分化较大,并且分化趋势具有地域性,因此可以选择就地保护。     

云南长尖叶蔷薇自然居群遗传多样性分析北大核心CSCD

采用SSR标记对云南地区的8个长尖叶蔷薇天然居群进行了遗传多样性分析。结果显示:所选用的14对SSR引物,共检测到77个等位位点;在物种水平上,总居群的Nei's基因多样性指数(He)和香农指数(I)分别为0.3139和0.4747;该居群内遗传变异(65.47%)大于居群间遗传变异(34.53%),说明居群内变异是其居群的主要变异来源;利用Popgene计算出两两居群间的Nei's遗传一致度(I)和遗传距离(D),其范围分别为0.7879～0.8986和0.1070～0.2384,依据遗传距离可将8个居群分为3组,8个居群并没有严格依据地理距离的远近而聚类;海拔与Nei's基因多样性的相关系数为0.8771,呈显著正相关。研究结果表明,云南地区的长尖叶蔷薇居群遗传多样性较高,居群间遗传变异存在中度的遗传分化。基于得到的居群遗传信息,建议采取就地保护为主的保护策略,但当个别居群野外的生存环境被自然或者人为因素破坏时,建议采取迁地保护的保护策略。     

不同海拔高度大血藤群体遗传多样性的RAPD分析及其与环境因子的相关性

利用 RAPD技术分析了分布于浙江省天台山 3个不同海拔高度的天然大血藤群体的遗传多样性、遗传分化以及与环境因子的相关性。 13种随机引物在 3 6株个体中共检测到 88个可重复的位点 ,其中多态位点 74个 ,总多态位点百分率为84.0 9% ,大血藤具有丰富的遗传多样性。 Shannon信息指数显示的遗传多样性以海拔 950 m的群体为最高 ,其次是海拔 73 0 m的群体 ,最低的是海拔 52 0 m的群体 ;群体内的遗传多样性占总遗传多样性的 43 .68% ,群体间的遗传多样性占 56.3 2 %。 Nei指数估计大血藤群体间的遗传分化系数为 0 .540 6,大血藤群体间的基因流很低。大血藤海拔 73 0 m群体与海拔 52 0 m群体的遗传相似度较高 ,海拔 950 m群体与其它两群体的遗传相似度较低。大血藤群体内的遗传多样性与土壤总氮呈极显著的正相关。     

广东高州7个普通野生稻居群遗传结构的SSR分析

利用32对SSR引物对来自全部7个自然居群的217份广东高州普通野生稻（简称＂高野＂）材料进行遗传结构、多样性和遗传聚类分析。结果表明,高野各居群因遗传结构存在差异而相对独立,但各居群之间由于存在基因渗透又具有一定的相似性。高野总体多样性指数（Ht）为0.65,居群内的多样性（HS=0.431）略大于居群间的多样性（DS=0.392）,二者差异并不显著。居群间的遗传分化系数（GST）为0.611,说明高野群体的遗传差异是由居群内和居群间的遗传分化共同作用的结果。其中A、B、E居群间,D、F、G居群间遗传相似性较高,C居群与其它居群之间存在较大差异。根据7个居群的遗传结构,结合其地理分布状况,认为遗传多样性最大的B和E居群以及遗传分化最小的C居群应作为重点对象进行保护。     

广东高州7个普通野生稻居群遗传结构的SSR分析

利用32对SSR引物对来自全部7个自然居群的217份广东高州普通野生稻(简称“高野”)材料进行遗传结构、多样性和遗传聚类分析。结果表明, 高野各居群因遗传结构存在差异而相对独立, 但各居群之间由于存在基因渗透又具有一定的相似性。高野总体多样性指数(Ht)为0.65, 居群内的多样性(HS=0.431)略大于居群间的多样性(DS=0.392), 二者差异并不显著。居群间的遗传分化系数(GST)为0.611, 说明高野群体的遗传差异是由居群内和居群间的遗传分化共同作用的结果。其中A、B、E居群间, D、F、G居群间遗传相似性较高, C居群与其它居群之间存在较大差异。根据7个居群的遗传结构, 结合其地理分布状况, 认为遗传多样性最大的B和E居群以及遗传分化最小的C居群应作为重点对象进行保护。     

广东高州普通野生稻(Oryza rufipogon Griff)的遗传多样性和居群遗传分化研究

利用30对SSR引物对广东高州普通野生稻3个群体进行了遗传多样性分析和居群遗传分化研究.结果表明,30对引物中只有20对表现出多态,多态位点比率P为66.7%;在20个多态位点中共检测出81个等位变异,平均等位变异数(Ap)为4.05 个;3个群体总的遗传多样性(Ht)为0.61,其中,居群内的遗传多样性为居群间的遗传多样性的3倍多,说明总的遗传多样性主要来自居群内;虽然居群间的遗传分化系数(G ST)较低,仅为0.2427,但当遗传相似系数临界值增加时,3个群体在聚类图上相对独立 ,说明3个群体既存在着高度的遗传相似性,又具有一定程度的遗传分化,可以作为3个居群进行原生境保护.     

新疆野苹果不同地理分布与树龄的叶片解剖结构特征

以新疆野苹果为材料,对不同居群及不同树龄叶片解剖结构特征进行了分析研究。结果表明：新疆野苹果叶片属于异面叶,由上表皮、栅栏组织、叶脉、海绵组织和下表皮组成;不同居群新疆野苹果叶片厚度及细胞排列方式有差异,巩留、额敏及托里的野苹果栅栏组织增厚,且栅栏组织/海绵组织比值增大;新源的野苹果叶片及栅栏组织较薄,栅栏组织/海绵组织比值偏低;不同树龄新疆野苹果叶片厚度随着树龄的增大而呈变薄的趋势,多年生野苹果及野苹果“树王”栅栏组织及海绵组织层数最少,厚度较薄。这些结果暗示新疆野苹果通过各部分结构的协调生长来保证光合作用效率,以适应不同的生长环境以及处于不同发育时期的生长状况。本研究为新疆野苹果原位保护、保育提供了实验依据。     

Identifying evolutionarily significant units for conservation of the endangered Malus sieversii using genome‐wide RADseq data

Malus sieversii, a wild progenitor of the domesticated apple, is an endangered species and is assigned second conservation priority by the China Plant Red Data Book. It is urgent to carry out in situ conservation of this species, but previous studies have not identified evolutionarily significant units (ESUs) for conservation management. In this study, we investigated the genetic diversity and relationships of six M. sieversii populations from China using integrated analysis of microsatellite (nSSR) data, genome‐wide SNPs and previous results in order to propose a reasonable conservation management. The results showed that levels of genetic diversity were inconsistently reflected by our nSSR and previous studies, suggesting that indices of genetic diversity are not effective to identify priority conservation areas for M. sieversii. Based on the selection criteria of ESUs for endangered species conservation, ESUs should reflect lineage divergence, geographical separation and different adaptive variation. Our phylogenetic tree based on genome‐wide SNPs yielded a clear relationship of divergent lineages among M. sieversii populations, leading to new different from those of previous studies. Three independent lineages, including the pairs of populations Huocheng‐Yining, Gongliu‐Xinyuan and Tuoli‐Emin, were identified. The geographic distances between populations among the different phylogenetic lineages were much greater than those within the same phylogenetic lineage. A cluster analysis on environmental variables showed that the three independent lineages inhabit different environmental conditions, suggesting that they may have adapted to different environments. Based on the results, we propose that three independent ESUs should be recognized as conservation units for M. sieversii in China.     

Application of SSR and AFLP to the analysis of genetic diversity in <Emphasis Type="Italic">Gracilariopsis lemaneiformis</Emphasis> (Rhodophyta)

The agarophyte Gracilariopsis lemaneiformis is both important for biological research and of significant economic value. However, the genetic diversity of wild populations of the alga has not been studied. We used amplified fragment length polymorphism (AFLP) PCR and simple sequence repeat (SSR) analysis to investigate diversity in four field populations, three from the coast of Qingdao and one from Weihai, China. Forty G. lemaneiformis isolates collected from the four different geographical groups were analyzed using 16 pairs of SSR primers for PCR amplification. However, no polymorphisms were detected, indicative of a degree of genetic homogeneity. A total of 347 reproducible bands were then amplified using eight AFLP primer pairs, and genetic indices of diversity within and between populations were calculated. This analysis revealed only low levels of genetic diversity both within and between the four geographical groups of G. lemaneiformis. The Weihai population showed a higher within-population genetic diversity than any of the Qingdao populations. The data suggest that there is only limited gene flow between populations. An UPGMA dendrogram revealed two main clusters, and one of these included all the Qingdao isolates. The order of clustering was in accordance with their geographical distribution. These results suggest that the wild G. lemaneiformis populations are closely related and that there is little genetic diversity within wild germplasm in the regions sampled.     

Genetic diversity of sea-island cotton (Gossypium barbadense) revealed by mapped SSRs

In order to evaluate the genetic diversity of sea-island cotton (Gossypium barbadense), 237 commonly mapped SSR markers covering the cotton genome were used to genotype 56 sea-island cotton accessions. A total of 218 polymorphic primer pairs (91.98%) amplified 361 loci, with a mean of 1.66 loci. Polymorphism information content values of the SSR primers ranged from 0.035 to 0.862, with a mean of 0.320. The highest mean polymorphism information content value for the SSR motifs was from a compound motif (0.402), and for the chromosomes it was Chr10 (0.589); the highest ratio of polymorphic primers in Xinjiang accessions was from Chr21 (83.33%). Genetic diversity was high in Xinjiang accessions. AMOVA showed that variation was 8 and 92% among populations and within populations, respectively. The 56 sea-island accessions were divided into three groups in the UPGMA dendrogram: Xinhai5 was in the first group; accessions from Xinjiang, except the five main ones, were in the second group, and the other 34 accessions were in the third group. Accessions from the former Soviet Union and Xinjiang main accessions were closely related. Both PCA and UPGMA confirmed that Xinhai5 was distinct from the other accessions, and accessions from Xinjiang were in an independent group. Given the differences between principal components analysis and UPGMA results, it is necessary to combine molecular markers and pedigree information so that genetic diversity can be objectively analyzed.     

烟草种质不同群体量遗传完整性的SSR研究

本研究以普通烟草种质红花大金元、豌口红土烟、白花黑烟、云烟87以及野生种N.alata为试验材料,利用SSR分子标记技术结合构建DNA混合基因池的方法对种质不同群体量的遗传完整性性进行研究。结果表明,960对引物对红花大金元、豌口红土烟、白花黑烟以及云烟87进行全基因组扫描,在前3份种质中未筛选到多态性引物,而在云烟87中筛选出3对多态性引物,3对多态性在云烟87的80个单株中扩增出6条特异性条带,将群体量降为10株时仍能检测到6条特异性条带,因此普通烟草种质繁殖更新群体等于或大于10株便能代表群体的遗传完整性。野生种N.alata从608对引物中筛选出11对多态性引物,扩增出44条DNA 条带, 其中多态性DNA 片段有19条,并对不同的群体量进行遗传多样性参数的比较,得出大于20株的群体能代表野生种质的遗传完整性。     

蕙兰SSR引物开发及渝贵川地区兰属遗传多样性研究

采用磁珠富集法对野生蕙兰DNA进行SSR引物开发,并以开发出的多态性引物为研究工具,选取来自渝、贵、川3省(市)的9个野生兰属居群为研究对象,探讨遗传多样性与其地理位置分布的关系,从而在分子水平上为如何保护兰属植物提供有利参考。结果显示:8对SSR引物共扩增出53个等位基因,平均每个位点的等位基因为6.6250个,平均多态性位点百分率为98.6%。兰属植株个体间存在交配不平衡现象,Nei′s多样性指数范围为0.3158~0.8661,Shannon信息多样性指数变化范围为0.8833~1.3557。重庆黔江野生兰属居群的遗传多样性最高,79.97%的遗传分化存在于居群内,20.03%的遗传分化存在于居群间,居群内的变异高于居群间,基因流Nm<1,遗传漂变在兰属的遗传分化中起一定的作用。通过比较居群间遗传聚类结果与兰属植株采集地理位置的关系,发现野生兰花居群的划分在分子遗传学水平受其地理因素的影响较大。     

SSR标记在毛木耳种质资源遗传多样性研究中的应用

本研究利用基于毛木耳全基因组开发的SSR标记对27份毛木耳菌株（野生14株、栽培13株）的遗传多样性进行分析。首先随机选取3个菌株（2个野生菌株、1个栽培菌株）的DNA为模板,从144对SSR引物中筛选出扩增条带清晰、稳定性强、多态性丰富的引物24对。24对SSR引物共检测到116个多态性SSR片段,每对引物的多态性片段有3-7个,引物平均检测效率为4.83个,Shannon’s遗传多样性指数范围是0.866-1.885,多态性位点比率100%。供试菌株遗传相似系数范围是0.618-0.971,说明毛木耳种质资源具有丰富的遗传多样性。野生菌株与栽培菌株间平均遗传相似系数分别为0.746、0.779,说明毛木耳野生菌株遗传多样性更为丰富。经聚类分析,在遗传相似系数为0.680时,可将供试菌株分为无色（白色）类群Ⅰ和有色（浅黄色到红褐色）类群Ⅱ。遗传相似系数为0.704时,可将供试菌株中栽培菌株和野生菌株明显区分（14株野生菌株均在类群Ⅱ-2中,13株栽培菌株分别在类群Ⅰ和Ⅱ-1中）。本研究表明基于全基因组的SSR标记能从分子水平上揭示各菌株间的遗传差异,丰富毛木耳遗传多样性的研究手段,并为进一步进行毛木耳的品种选育、遗传学研究等提供有力手段。     

中国南疆栽培杏群体遗传结构的荧光AFLP分析

以中国新疆维吾尔自治区南部塔里木盆地边缘库车、喀什和和田3个栽培杏群体的85个品种类型为试材,利用荧光标记AFLP对群体遗传结构进行了研究,结果表明:对64对EcoRⅠ/MseⅠ引物(其中MseI引物为FAM荧光标记物)进行了筛选,其中8对荧光标记引物谱带清晰,多态性高;同一引物在不同群体以及同一群体不同引物扩增多态性均存在显著差异,种级水平多态带百分率P>库车>和田>喀什3个群体水平;种级水平Nei基因多样度指数H和Shannon信息指数I>库车>和田>喀什3个群体水平。种级水平大于种下群体,各群体以库车最高;杏遗传多样性主要存在于群体内,群体间的遗传分化系数GST为0.0882,即群体间的遗传变异占总变异的8.82%,群体间的基因流Nm为5.1689;群体的遗传一致度在0.9772～0.9811之间,遗传距离在0.0191～0.0232之间,说明群体间的相似程度较高,遗传距离较小;UPGMA聚类分析结果表明,库车、喀什、和田3个亚群可能是相对独立的孟德尔群体,但同时存在部分基因交流;各项研究指标都表明库车群体的遗传多样性都最高,它可能是野杏向栽培杏过渡的中间群体;南疆栽培杏群体拥有极为丰富的遗传多样性,为进一步的选择育种提供了更多的种质资源,为该地区杏群体生物多样性保护和利用提供理论依据。     

核桃种质资源遗传多样性的SSR分析

应用16对SSR引物对国内不同地理生态型的44个核桃样品、8个铁核桃样品和7个美国核桃样品进行了分析。结果显示,在16个SSR位点上共获得87个等位基因,每个位点扩增等位基因4～9个,平均5.4个。各SSR位点的观察杂合度为0～0.931 0,平均为0.389 4。各位点PIC值在0.376 2～0.786 3之间,平均为0.663 2。59个核桃样品的杂合度在0.133～0.813之间,平均0.387。聚类分析表明,来自秦岭山地的核桃样品与华北核桃属于同一生态类型;巩留的野核桃属于与新疆生态型和华北生态型不同的一个独立的生态型;美国核桃和铁核桃属于核桃种下不同的生态类型。     

基于SSR标记的8个山荆子居群遗传多样性和遗传关系分析

采用10对SSR引物对8个山荆子[Malus baccata (L.) Borkh.]居群140个单株的基因组总DNA进行PCR扩增,并据此对8个居群的遗传多样性和遗传关系进行了分析.结果表明:用10对SSR引物共扩增出91条带,多态性条带百分率达100.00％.8个居群的遗传多样性参数差异较大,有效等位基因数为1.437 9～1.535 0,Nei's基因多样性指数为0.256 0～0.309 2,Shannon信息指数为0.376 7～0.459 2,多态性条带百分率为64.84％～85.71％.居群间的有效等位基因数为1.616 9,Nei's基因多样性指数为0.355 1,Shannon信息指数为0.528 5,均明显高于居群内;8个居群间的基因流为1.739 5,基因分化系数为0.223 3,显示居群间的基因交换较多.UPGMA聚类分析结果表明:在Nei's遗传距离0.148 6处,8个居群被分为3组,河北塞罕坝居群单独为一组,山西五台山居群和北京东灵山居群为一组,其余5个居群为一组.据此推测:山荆子起源于中国华北和东北地区,山西灵空山、黑龙江小兴安岭、吉林长白山和山西中条山居群可能是其遗传多样性的核心居群.