Spatial genetic structure of Lycium ruthenicum in the Qaidam Basin

基于cpDNA序列, 研究柴达木野生黑果枸杞(Lycium ruthenicum)的遗传多样性、遗传结构和单倍型进化关系, 可为其种群的遗传保护提供理论依据。该研究基于3个筛选的叶绿体多态引物: psbA-trnH、psbK-psbI和trnV, 利用群体遗传分析方法研究柴达木盆地野生黑果枸杞的遗传变异格局: 利用软件DnaSP 6.0和Permut 2.0计算分子多样性指标, 利用分子方差分析研究组间和种群间的遗传变异来源, 利用单倍型网络分析和主坐标分析研究单倍型的聚类关系; 利用最大似然树和贝叶斯系统树分析单倍型的谱系进化关系。结果显示: 叶绿体序列psbA-trnH、psbK-psbI和trnV拼接后的总长度为1 454 bp, 鉴别出14个核苷酸变异位点, 共定义了7个单倍型。种群间总的遗传多样(h_T)和种群内遗传多样性(h_S)分别为0.916和0.512。AMOVA分析结果表明, 80%以上的遗传变异来源于组间和种群间。叶绿体单倍型的贝叶斯系统树和最大似然树均表明柴达木盆地黑果枸杞种群聚为2支: 德令哈和格尔木为一支, 诺木洪为另一支。单倍型网络和主坐标分析结果揭示的拓扑结构和聚类关系与系统树一致。Mantel检验结果表明柴达木黑果枸杞种群间的遗传距离与地理距离存在显著的弱相关关系(r = 0.591 1, p = 0.000 9)。柴达木盆地黑果枸杞种群具有较高的遗传多样性, 种群间遗传分化显著。从遗传多样性保护的角度而言, 具有较高遗传多样性的诺木洪林业站和格尔木新乐村种群可划分为保护管理单元。     

柴达木地区野生黑果枸杞种群遗传多样性的AFLP分析

采用扩增片段长度多态性(AFLP)分子标记技术对青海省柴达木地区5个野生黑果枸杞(Lycium ruthenicum)种群的120份样品的遗传多样性进行分析。结果表明: 柴达木地区野生黑果枸杞具有很高的遗传多样性, 9对选扩引物共得到1691条清晰条带, 其中多态性条带1678条, 多态性变异率为99.23%, 种群间的有效等位基因数为1.4712, Nei’s基因多样性为0.3245, Shannon信息指数为0.4367。分子方差分析(AMOVA)结果表明: 柴达木地区5个黑果枸杞种群的遗传变异主要存在于种群内部(92%), 种群间的遗传分化较小(8%, 遗传分化系数0.08)。黑果枸杞种群间的遗传相似系数介于0.9709-0.9922之间, 平均值为0.9835。种群间的聚类及Mantel检验(γ = 0.3368, p = 0.8064)均表明柴达木地区黑果枸杞种群地理距离与遗传距离之间的相关性不明显; 黑果枸杞个体间的聚类表明同一种群的个体不能完全聚在一起。对同一种源的遗传多样性分析发现, 诺木洪奥斯勒草场的种源内部的遗传变异更为丰富, 这或许可以推断诺木洪可能为柴达木地区野生黑果枸杞种质资源的中心产区。     

药食同源植物薤白的谱系地理学研究

对我国14个地区的药食同源植物薤白（Allium macrostemon）的叶绿体基因片段（psbA-trnH、rps16和trnL-F）与核基因片段（ITS）进行测序分析,揭示薤白的遗传变异分布式样、单倍型地理分布格局,并推断其在第四纪冰期的避难所。结果表明：薤白叶绿体基因（cpDNA）遗传多样性低于核基因（nrDNA）遗传多样性（cpDNA：H_T=0.868;nrDNA：H_T=0.890）。cpDNA和nrDNA的分子变异分析（AMOVA）结果显示：薤白遗传变异主要发生在居群间（cpDNA：92.84%;nrDNA：98.40%）,存在遗传分化（cpDNA：N_st=0.918,G_st=0.866,F_st=0.928;nrDNA：N_st=0.984,G_st=0.855,F_st=0.984）,且N_st均大于G_st,表明该物种具有明显的谱系地理结构。在薤白居群中,共检测到11个叶绿体单倍型和14个nrDNA基因型;单倍型网络图及地理分布图表明,叶绿体单倍型H3、核DNA基因型H1频率最高,位于网络结构图的中心位置,可能为古老单倍型。此外,冰期避难所假说认为遗传多样性高、拥有古老单倍型和较多特有单倍型的区域可能是该物种的冰期避难所,因此推测薤白在第四纪冰期时可能在大盘山、天水和通化地区存在多个冰期避难所。这些分析可为类似草本植物的进化提供参考,丰富对东亚草本植物分子系统与生物地理学的认识。     

青藏高原东北部及其邻近地区无苞香蒲的谱系地理学

第四纪冰期气候的反复变化对青藏高原及邻近地区植物的种群地理分布及种群遗传结构产生了巨大的影响。本研究对青藏高原东北部及其邻近地区无苞香蒲(Typha laxmannii)的15个种群148个个体的叶绿体rpl32-trnL间隔区和核基因(植物螯合肽合成酶, PS)进行测序, 共发现2个叶绿体单倍型和8个核基因单倍型。所有的单倍型被共享, 高原种群没有特有的单倍型。邻近地区种群的叶绿体遗传多样性和核基因遗传多样性分别是高原种群的4倍和2倍。高原种群的遗传分化水平明显高于邻近地区种群, 其中高原种群的遗传分化主要存在于东部种群与西部种群之间。研究结果表明, 冰期后从多个避难所回迁至高原台面和由此产生的奠基者效应造成了无苞香蒲在青藏高原东北及邻近地区目前的遗传多样性和基因谱系地理分布格局。     

滇杨种群遗传多样性与遗传结构

滇杨(Populus yunnanensis)是我国西南地区的特有树种, 具有速生、易无性繁殖、适应性强等优良特性, 是典型的南方型杨属树种。研究滇杨遗传多样性及种群结构对其种质资源的收集、保存和利用具有重要的意义。本研究从我国滇杨主要分布区云南和四川共采集了6个种群, 包括云南的昭通(ZT)、会泽(HZ)、嵩明(SM)、洱源(EY)、拉市海(LS)以及四川的美姑(MG), 共64个个体, 利用34对SSR分子标记和3对cpDNA叶绿体标记开展遗传多样性与遗传结构研究。SSR引物共检测到154个等位基因, 平均等位基因数为4.529, 观测杂合度(Ho)与期望杂合度(He)分别为0.552和0.472, 遗传分化系数(Fst)平均值为0.238, 多态性信息含量指数(PIC)平均值为0.421, 基因流(Nm)为0.806。滇杨的遗传结构分析(DAPC)与遗传距离的主坐标分析(PCoA)、UPGMA聚类分析均将6个种群划分为3个亚类: 第І亚类包括昭通种群、会泽种群和嵩明种群的4个个体, 第ІІ亚类包括嵩明种群的6个个体以及洱源种群和拉市海种群, 第III亚类为美姑种群; 嵩明种群包含第І和第ІІ两个亚类的混合遗传成分。3个cpDNA联合序列中共检测到35个变异位点, 分为13个单倍型, 其中单倍型H5在种群中分布最为广泛, 其余的单倍型均为种群特有的单倍型。分子方差分析(AMOVA)表明种群内的遗传变异大于种群间变异。研究表明滇杨不同种群的遗传分化具有地域性, 可选择就地保护; 昭通种群遗传多样性最高, 且包含7种叶绿体单倍型, 单倍型类型最多, 应优先保护。     

乔氏新银鱼基于细胞色素b序列的种群遗传结构和种群历史

为促进乔氏新银鱼(Neosalanx jordani)种质资源的保护, 采集了长江流域和淮河流域5个乔氏新银鱼地理种群计129个样本, 利用线粒体细胞色素b基因(Cyt b)全序列作为分子标记, 初步分析了乔氏新银鱼种群的遗传多样性、遗传结构及种群历史动态。研究结果共检测到18个Cyt b单倍型, 发现和其他鱼类相比, 乔氏新银鱼具有较高的单倍型多样性(h, 0.590±0.047), 但核苷酸多样性较低(π, 0.00088±0.00011)。分子变异分析(AMOVA)表明, 乔氏新银鱼5个地理种群内个体间和流域内种群间均存在显著的遗传差异, 而长江流域与淮河流域之间遗传分化不明显, 显示乔氏新银鱼遗传分化与当前水系的分布格局不吻合。结果表明乔氏新银鱼目前的遗传格局主要是由于长距离独立的建群事件、基因流限制以及种群的持续扩张的共同作用而形成的。种群历史动态分析结果显示乔氏新银鱼种群为近期扩张种群, 其大部分变异发生在1.897万年之内, 与最后一次冰期全面消退、海平面上升、长江流域及淮河流域中下游大量湖泊(适宜生境)形成的时间相吻合。建议对现存的乔氏新银鱼种群, 特别是遗传多样性较高的那些种群(如鄱阳湖、太湖及洪泽湖种群)分别保护。     

江孜沙棘和云南沙棘之间谱系分化和亲缘地理

研究具有邻近分布的近缘类群的遗传分化和谱系筛选对于进一步揭示物种形成机制具有重要意义。该文以沙棘属(Hippophae)临域分布的两个类群, 江孜沙棘(H. gyantsensis)和云南沙棘(H. rhamnoides subsp. yunnanensis)为研究对象, 进行群体水平上的母系分化研究。前一个种分布于西藏的中西部, 而后者主要分布于青藏高原东南部的云南西北部、四川西部和西藏东南部。两个类群在叶和果实性状存在明显区别。叶绿体在沙棘属植物中为母系遗传。共研究了两个类群14种群109个沙棘个体的叶绿体trnL-F、trnS-G序列; 序列排序后共发现11种单倍型, 江孜沙棘和云南沙棘分别有7种和6种, 两种单倍型为两个类群共享。分支分析和嵌套进化分析进一步表明, 两个类群之间的单倍型相互交错, 单倍型分化与形态上划分的两个类群不一致, 表明它们之间具有十分复杂的谱系筛选过程。这些发现明显不支持以前提出的有关江孜沙棘系统位置的假设。但是, 目前所获得的证据不能区分该物种究竟是通过异域分化还是同倍性杂交起源的。不同种群固定特有单倍型表明, 两个类群都在最后一次冰期可能存在多个避难所。     

基于ITS序列的灵芝遗传多样性与群体遗传分化研究

本研究基于ITS序列对中国8个不同地理群体的168份灵芝样本的分子变异、遗传多样性、群体遗传分化程度进行了分析。结果表明：168个样品中共检测到39个单倍型（H1-H39）,表现出较低的遗传多样性水平（H_d=0.867±0.018,P_i=0.00304±0.00024）,各群体的遗传多样性水平相差不大;TCS单倍型网络图和基于ML、NJ法构建的单倍型系统发育树显示,各地理群体的遗传距离与地理距离之间没有形成对应关系,二者没有明显的相关性;AMOVA分析结果显示不同地理群体间的遗传变异占4.33%,群体内的变异占95.67%,遗传分化主要来自于群体内部。总体和各地理群体的中性检验结果显示,群体扩张遵循中性进化,群体大小保持相对稳定。整体的遗传分化指数F_st为0.04331,基因流N_m为2.99,表明各地理群体间存在频繁的基因交流,群体遗传分化较小。推测原因可能为种群扩张历史较短,分布范围较窄,造成遗传多样性偏低,各群体间遗传分化不大。     

基于COI和ND5序列的中国南部唇鱼骨和间鱼骨群体遗传结构

唇鱼骨和间鱼骨均为分布较广的初级淡水鱼类,是理想的亲缘地理研究材料;且两者形态特征较为相似,不易鉴别,故两者的分布记述和物种有效性存在争议.为了解我国南部唇鱼骨和间鱼骨的群体遗传结构并探讨两者的物种有效性,本研究对8条水系的唇鱼骨和9条水系的间鱼骨共130尾个体的COI和ND5基因序列片段进行了测定,并对这两个基因的组合序列(2151 bp)进行了分析.结果表明: 在130尾个体的COI和ND5基因组合序列中,共有196个核苷酸变异位点,共检测出50个单倍型,单倍型多样性为0.964,核苷酸多样性为0.019,遗传多样性较高.基于COI和ND5基因组合序列构建的 NJ 树显示,所有种群可分为两支,支系Ⅰ包含了韩江和九龙江的全部单倍型以及瓯江的部分单倍型,余下的单倍型组成了支系Ⅱ.两支系间的遗传距离为0.036,而唇鱼骨与间鱼骨之间的遗传距离为0.027.单倍型网络图表明,韩江、九龙江种群和其他水系种群分化较大;漠阳江种群由海南岛种群扩散而来;海南岛各种群及漠阳江种群的单倍型分支与珠江水系单倍型的分支之间的亲缘关系较近,与长江水系单倍型分支之间的亲缘关系则较远;湘江、桂江和柳江之间的亲缘关系较近.AMOVA分析结果显示,地理区之间的变异约占71.2%,地理区内种群间变异约占16.6%,种群内的变异占12.2%,表明其遗传分化主要来自地理区之间.错配分析及中性检验结果显示,全部种群、唇鱼骨种群、间鱼骨种群、支系Ⅰ和支系Ⅱ在历史上均没有发生过明显的扩张.     

青藏高原东北部黄缨菊的谱系地理学

黄缨菊（Xanthopappus subacaulis）是青藏高原地区一种特有的高山草甸药用植物。为探讨第四纪冰期气候波动对黄缨菊居群遗传结构和空间分布格局的影响,对黄缨菊20个居群、123个个体的叶绿体DNA片段（psbA-trnH、rbcL和psbI-psbK）进行测序和数据分析。结果表明：黄缨菊居群共检测到6个单倍型,其中H1为古老单倍型,除居群P7外其余居群均具有单倍型H1,H3、H5和H6为特有单倍型,单倍型H3为居群P7的私有单倍型,单倍型H5和H6只存在于居群P18,单倍型H2和H4主要存在于青海湖流域的居群;总的遗传多样性（H_e）和核苷酸多样性（π）分别为3.101和0.008 903;居群间遗传变异（68.98%）大于居群内遗传变异（31.02%）,居群间遗传分化较高（F_ST=0.689 85,P<0.01）;居群遗传分化系数N_ST（0.727）大于G_ST（0.656）（P>0.05）,表明黄缨菊在分布区域内不存在明显的谱系地理结构;错配分布和中性检验结果显示,黄缨菊居群可能经历过近期扩张。据此,推测第四纪冰期黄缨菊可能在青海湖流域和甘肃临潭地区存在微型避难所,认为第四纪气候变迁及青藏高原隆升塑造了黄缨菊的现代地理分布格局。     

基于nrITS、psbA-trnH和DMC1序列中国短柄草族的系统进化和生物地理学研究

短柄草族（Brachypodieae）有短柄草（Brachypodium sylvaticum）和二穗短柄草（Brachypodium distachyum）两种模式植物,具有重要科研价值,与雀麦族（Bromeae）和小麦族（Triticeae）的系统位置关系尚不明确。据此,本文运用最大简约法（MP）、最大似然法（ML）和贝叶斯推断法（BI）对叶绿体基因片段psbA-trnH、核糖体基因转录间隔区ITS、单拷贝核基因片段DMC1以及psbA-trnH+nrITS+DMC1联合序列数据进行分析,来揭示三者的系统学位置关系。研究结果表明,在DMC1、nrITS以及联合基因序列构建的系统进化树中,短柄草族、雀麦族、小麦族各自聚为一支,且具有较高的支持率;在叶绿体基因psbA-trnH构建的系统进化树中,短柄草族聚为一支,雀麦族分散镶嵌在小麦族中,提示小麦族、雀麦族之间发生了多种进化情况。利用BEAST和RASP对psbA-trnH+nrITS+DMC1联合序列分析,结果表明：小麦族起源于西北地区,物种形成时间多集中在13-7 Ma,与青藏高原中新世中晚期（13-7 Ma）的隆起一致;短柄草族起源于西南地区,物种形成时间多集中在3 Ma之后,这与东亚季风的加强和青藏高原上新世以来的剧烈抬升时间一致,中国特有种草地短柄草（Brachypodium pratense）也是在该时间段分化形成。     

Phylogeography of Japanese water crowfoot based on chloroplast DNA haplotypes

Water crowfoot, Ranunculus subgenus Batrachium, are submerged macrophytes in the Ranunculaceae. We aimed to infer the Quaternary history of these aquatic macrophytes in the Japanese archipelago. We studied 212 individuals of three perennial and one annual species from 46 populations covering the entire geographic range and found eight haplotypes based on approximately 1800 bp of four spacers in chloroplast DNA. The relationships among haplotypes were resolved using maximum parsimony and parsimony network analyses. To identify the zones of clear genetic boundaries, Monmonier's algorithm was used. The eight haplotypes were distinguished from adjacent haplotypes by one substitution or indel. Each of the 46 populations was fixed for a single haplotype. Inconsistency between cpDNA haplotypes and Batrachium taxa was found, except in one annual species. The distribution of the haplotypes in perennial species was highly geographically structured. An abrupt genetic change was detected between the Tohoku region and more southerly regions. Since the perennial Batrachium are cold-adapted, this genetic differentiation may be due to historical changes in their distributions caused by Quaternary climatic oscillations: interglacial retreats in colder refugia and glacial range expansions. The single haplotype composition of each population may have been shaped by founder effects during colonization and/or by genetic drift. The interglacial refugial populations must have been small enough to deplete haplotype diversity. Inconsistency between cpDNA haplotypes and Batrachium taxa may be due to incomplete lineage sorting of ancestral polymorphic haplotypes.     

黑果枸杞在新疆的适宜分布模拟与局部环境适应性分化

黑果枸杞(Lycium ruthenicum)是重要的药食同源植物, 在干旱荒漠区发挥着防风固沙的重要生态功能, 但目前片段化分布日趋严重。该研究利用黑果枸杞在新疆的87个自然分布点和基准气候(1971-2000年)下的19个气候变量, 利用GIS空间分析和R软件Biomod2建模平台, 模拟分析黑果枸杞在新疆的适宜分布范围、空间分布特征及其关键限制因子; 并结合研究区土地利用/土地覆被现状, 评价其分布潜力; 同时对黑果枸杞的南北疆种群进行分组建模, 分析该植物的生态位分化。研究结果表明: (1)组合模型的真实技巧统计(TSS)均高于0.75、接收工作机特征曲线下的面积(AUC)均高于0.85, 模拟精度相比单个模型有明显提高; 组合模型得到的种下分组建模的模拟准确性较物种水平有显著提升, TSS均高于0.78、AUC均高于0.88; (2)根据组合模型的模拟结果, 黑果枸杞在新疆的适宜生境面积占比为36.72%, 主要分布于准噶尔盆地、天山北坡及塔里木盆地西北缘和西南缘; 其中, 高度适生区面积占比为5.19%, 集中于福海县、塔城地区东部、天山北坡博乐至阜康一线、库尔勒、柯坪县及塔里木盆地西南缘。高度与中度适生区与研究区耕地的重叠率达80.6%和50.8%; (3)南北疆黑果枸杞种群存在显著的生态位分化, 最暖季平均气温、等温性、降水季节性是驱动黑果枸杞局部环境适应性分化的主要因子。     

基于SSR技术对黄河三角洲二色补血草遗传多样性研究

应用GENALEX6.502、ARLEQUINversion3.5、STRUCTUREv2.3.4、STRUCTURE Harvester、CLUMP和Distruct等软件进行遗传参数估算、主成分分析、遗传变异分析及遗传结构分析。在这项研究中,我们系统地从分布在中国黄河三角洲的12个二色补血草居群中采集到202份个体。我们通过使用共显性的微卫星标记探索微地理遗传结构,旨在解决黄河三角洲二色补血草居群结构和动态问题。结果表明：二色补血草呈中等程度的遗传分化,遗传变异主要存在于居群内,微弱的遗传分化存在于居群间,为（F_ST=0.067）。香农信息指数平均是1.037,基因流平均是4.106,观测杂合度和期望杂合度平均值分别是0.43和0.529。通过分析二色补血草群体的遗传多样性和遗传结构,旨在为资源的管理、保护和利用提供依据。总之,保护遗传多样性时,应保存尽可能多的居群和特异单株。     

光皮桦6个南方天然群体的遗传多样性

为揭示中国特有珍贵用材树种光皮桦(Betula luminifera)天然群体的遗传多样性和遗传结构, 采用AFLP分子标记, 分析了采自浙江、福建、江西、广西和贵州5个省区6个天然群体的120份样品。9对引物获得了355个位点, 其中多态性位点323个。分析结果表明光皮桦天然群体具有较高的遗传多样性, 多态位点百分率(PPL)达90.99%, 各群体的PPL和Nei’s基因多样性(h_j)分别为93.20-98.60%和0.3143-0.3645; 总群体遗传多样性指数(H_t)为0.3616, 群体间遗传分化系数(F_st)为0.0650, 群体间总的基因流较高(N_m= 3.5962)。AMOVA分析表明群体间的遗传变异占总变异的11.49%, 浙江临安群体和贵州修文群体间的遗传距离最大(0.0665), 江西龙南群体和广西龙胜群体间的遗传距离最小(0.0173), 且遗传结构分析显示这两个群体的部分个体可能来自同一近祖。Mantel检测发现, 群体间的遗传距离与地理距离没有显著相关性(r = 0.423, P = 0.113), 而与两两群体所在地的均温差呈显著相关(r = 0.449, P = 0.017)。结合群体实地调查, 可以得出光皮桦天然群体的遗传多样性和遗传结构的形成不仅与其广域分布、自然杂交、种子特性以及生活史有关, 而且与群体被人为砍伐、生境片断化等因素有重要关系。基于上述结果我们提出了光皮桦天然种群的保护策略。