梵净山尖叶拟船叶藓的遗传多样性分析

采用RAPD技术,选取10个引物对梵净山的尖叶拟船叶藓(Dolichomitriopsis diversiformis)自然分布区的南、北坡14个居群153个个体的总DNA进行了扩增,共得到196个位点.统计分析表明:(1)梵净山尖叶拟船叶藓在物种水平有较高的遗传多样性,居群水平的遗传多样性相对较低.(2)该藓种遗传多样性高低与海拔高度无关,但南坡的多样性水平略高于北坡.(3)遗传多样性的63.29%发生在居群间,只有36.71%发生在居群内.研究结果提示尖叶拟船叶藓的遗传多样性受小生境的影响较大,遗传漂变和环境适应可能是影响居群分化的主要原因.     

箭叶淫羊藿同质园栽培居群非腺毛多样性及其分类学启示

淫羊藿是国际上多年来重点研究的药用植物.箭叶淫羊藿(Epimedium sagittatum)是淫羊藿属分布最广,也是形态变异最大的物种,箭叶淫羊藿复合群种分类中存在诸多疑点和争议.为了重建淫羊藿属的系统发育,我们利用数码显微摄影技术对10省16个箭叶淫羊藿同质园栽培居群的叶背非腺毛性状进行了比较研究.结果表明,箭叶淫羊藿非腺毛性状的主要特征包括:细胞数、非腺毛长度、是否存在伸长细胞、顶细胞形态及由此导致的顶细胞直径和壁厚差异.不同居群的非腺毛形态和特征存在巨大差异和丰富的多样性,其中项细胞形状是最重要的特征,并与全长、有无伸长细胞、项细胞比例、顶细胞直径和壁厚等多个性状密切关联.聚类分析将16个居群划分为两个类型,即梭形组和剑形组.变异式样的分析表明个体间和居群间整体呈现连续变异,丰富的多样性可能是多型种的表现.但形态上的分化往往来源于关键性状特征的强烈选择作用引起的居群间适应性分化,同质园栽培个体和居群间的形态差异暗示着适应性相关性状的遗传分化,居群间的形态差异应为地方适应性的结果,这种差异可能是物种形成的雏形.     

基于系统发育分析的DNA条形码技术在澄清芍药属牡丹组物种问题中的应用

清晰的物种概念是材料正确鉴定的基础,是DNA条形码技术应用的前提.本文通过芍药属牡丹组植物DNA条形码数据的系统发育分析,揭示牡丹组植物的进化谱系及其与分类上“物种”的关系.在此基础上分析DNA条形码技术在牡丹组植物中应用的可能性.同时,以芍药科芍药属牡丹组植物为例,讨论DNA条形码技术在应用中存在的问题与解决方案.研究材料包括牡丹组植物目前已知的几乎所有的变异类型（种或种下分类群）共40份.DNA序列来自叶绿体基因组ndhF,rps16-trnQ,trnL-F和trnS-G4个基因,共有（含插入/缺失）5040个位点,包含96个变异位点,其中信息位点69个;核基因组GPAT基因2093~2197bp,变异位点（含插入/缺失）总数279个,其中信息位点148个.叶绿体基因组与核基因组所揭示的包括四川牡丹、矮牡丹、卵叶牡丹和紫斑牡丹在内的进化线与根据形态所建立的物种限定不吻合：（ⅰ）叶绿体基因分化明显但核基因没有明显分化——四川牡丹和紫斑牡丹的各居群系统;（ⅱ）核基因分化显著而叶绿体基因分化很小——矮牡丹和卵叶牡丹.因为这些居群系统之间存在一定程度的地理隔离,但不存在生殖隔离,出现这种两个基因组数据背离的现象可能是由于不同居群系统在进化历史中捕获了其他居群系统的叶绿体基因组.这些基因作为牡丹组植物DNA条形码的适合性分析显示,叶绿体基因在种间或居群系统之间的变异是种或居群系统内变异的4.82倍,GPAT基因在种间或居群系统之间的变异是种或居群系统内变异的2.21倍,说明这些基因可作为牡丹组植物的DNA条形码.种间或居群系统之间完全分化位点的统计结果表明,这些种或居群系统之间存在相互区别所必需的位点.通过牡丹组植物DNA条形码分析,认为：（ⅰ）物种概念对DNA条形码技术能否成功应用有十分重要的影响,拟应用DNA条形码的类?     

井冈寒竹复合体(竹亚科)的表型变异及其分类学意义

井冈寒竹复合体(Gelidocalamus stellatus Wen complex)包括井冈寒竹(Gelidocalamus stellatus)、蒙竹(G.auritus)、小蒙竹(G.monophyllus)、多叶井冈寒竹(G.multifolius)和武功山短枝竹(G.wugongshanensis),其分类处理尚存在争议。通过对该复合体13个自然居群的13个主要分类性状进行测量、统计和分析,结果表明:1)13个性状在居群内和居群间均存在不同程度的变异,其中枝下高变异幅度最大(27.6%),叶长宽比变异最小(6.4%);2)胸径、节数、枝下高、叶长、叶宽、叶长宽比和枝盘数等7个性状在模式产地井冈山4个居群间较为稳定,但可以将复合体居群进行有效区分,可能具有一定的分类学价值;3)九凝山居群(JYM)和小龙归(XLG)居群表型与井冈山居群(JGM)的最为相近,连坪乡(LPC)和黄河村居群(HHV)叶片性状以及武功山居群(WGM)秆的特性与其它居群有显著的差异,杆子坑(GZD)和溶家洞(RJC)居群分枝数明显多于其它居群。结合秆箨和叶下表皮微形态特征,我们对该复合体不同居群的分类处理进行了讨论,不支持多叶井冈寒竹新种的成立,支持将蒙竹废除;建议将小蒙竹和武功山短枝竹作为井冈寒竹种下单位处理。     

我国盾叶薯蓣居群遗传结构分析

利用随机扩增多态DNA(RAPD)标记,分析研究了中国11个盾叶薯蓣居群82个个体的遗传多样性与遗传结构,15个寡聚核苷酸引物扩增共得到108条带,其中96条为多态带,占88．89％。Shannon多样性指数(I)为0．3093,居群水平的变异从0．1564到0．3098,物种水平的Nei基因多样度(h)为0．2499,居群水平的变化范围为0．1607到0．2137。遗传变异分析表明,物种水平的基因分化系数Gst为0．3415,居群间的基因流Nm为0．9641,居群间遗传交换小。分子方差分析(AMOVA)表明,居群内变异为68．96％,地区间变异为19．45％,居群问变异为11．58％。聚类结果以长江为界,将盾叶薯蓣分为南北两个大类群。研究结果对盾叶薯蓣种质的迁地保护有重要意义。     

箭叶淫羊藿居群形态及遗传多样性比较研究

箭叶淫羊藿（Epimedium sagittatum）是淫羊藿属中分布最广、形态变异最大、分类学最难处理的一个物种,不同箭叶淫羊藿居群其形态、活性成分等差异较大,质量极其不稳定。本实验选择湖北罗田等12个不同的箭叶淫羊藿地理居群,在武汉植物园进行同园栽培,分析其主要形态数量性状及遗传多样性。结果发现箭叶淫羊藿不同居群在形态上表现出各自明显的差异。基于AFLP数据进行的遗传多样性分析显示,各居群聚类关系与地理分布密切相关,柳州居群（LZ）、西南居群（CL、HH、ZY）、华东华中居群（YT、WN、NF、HS、QZ、SG、LY、LT）依次分出。而形态分层聚类分析显示各居群形态变异复杂,只有部分与遗传多样性有一定的相关性。本研究结果对箭叶淫羊藿分类研究及资源筛选具有重要指导作用。     

尖叶拟船叶藓居群叶形态变异的初步研究

对东桠特有濒危植物尖叶拟船叶藓4个地点9个居群叶的形态变异进行了初步观测,结果表明,7个形态指标除叶表外,叶的形状、叶细胞形状、叶基部反曲和宽窄程度、叶边缘的分化及齿的类型和数量、叶尖和中肋的相对长度等均存在一定程度的变异,尤其是后三者变异程度较大,在梵净山的4个居群中,随着海拔的上升,叶的宽度递减和长度递增,叶缘齿的数量递减,叶尖和叶中肋的相对长度却以中度海拔的居群较大。     

小叶锦鸡儿天然居群叶形态性状变异研究

为揭示小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)天然居群叶形态性状的变异规律及其生态适应性特征,该研究以10个小叶锦鸡儿天然居群为对象,通过多重比较、巢式方差分析、相关性分析、聚类分析和主成分分析等方法,对7个叶形态性状进行分析。结果表明：(1)小叶锦鸡儿叶形态性状在居群内和居群间均存在极显著差异(P < 0.01),平均变异系数为10.13%,不同性状的变异幅度为6.23%~12.78%;平均叶形态性状的表型分化系数为43.62%,居群内变异(30.09%)大于居群间变异(24.91%),说明居群内是其叶形态性状变异的主要来源。(2)相关性分析表明,环境因子对小叶锦鸡儿的叶形态性状变异有很大的影响,在地理空间上主要呈现出沿海拔梯度的变异模式;主成分分析的结果显示,小叶宽、叶柄宽和叶柄长对小叶锦鸡儿叶形态变异起主导作用;利用欧式距离对小叶锦鸡儿居群进行UPGMA聚类分析结果显示,基于叶形态性状和环境因子可分别将小叶锦鸡儿10个居群分为3类和2类,Mantel检验结果表明,小叶锦鸡儿的叶形态性状变异不存在地理连续性。研究结果为小叶锦鸡儿的适应性进化和开发利用提供了理论依据。     

濒危植物宽叶羌活天然居群cpDNA非编码区多态性分析

采用叶绿体DNA非编码区直接测序的方法,对青海、甘肃、四川3个省区内濒危植物宽叶羌活14个天然居群的遗传多样性和遗传结构进行了研究,以明确其遗传背景,为宽叶羌活的保护提供理论依据。结果表明:(1)14个居群138个个体的序列长度介于509~515bp;碱基组成A+T含量较高(平均67.6%)。(2)根据序列的核苷酸变异共鉴定出31个单倍型,其中9种单倍型(H5、H1、H9、H10、H16、H17、H19、H20、H22)为居群所共享,而且单倍型H5分布最广、在10个群体的67个个体中检测到,占总样品数的48.56%。(3)14个居群宽叶羌活具有高水平单倍型多样性(Hd=0.750 3)和较高水平核苷酸多样性(Pi=0.007 11),但31个单倍型没有按地理分布形成明显的族群,各地理单元中的单倍型相互混杂,没有明显的地理分化模式。(4)AMOVA分析、居群间分化度(FST=0.602 4)分析和基因流(Nm=0.330)分析的结果一致,表明宽叶羌活大部分遗传变异(60.24%)发生在居群间,居群间的基因流较低,群体间变异是宽叶羌活的主要变异来源。(5)14个居群的遗传距离在0.000~0.007,平均为0.003,表明居群间的亲缘关系较远,且居群间的遗传距离与地理距离之间无显著相关关系(P=0.143),说明宽叶羌活居群遗传变异的分布没有明显的地理趋势。研究认为,宽叶羌活居群间高的遗传变异可能是由基因流受阻、遗传漂变、地理隔离造成的,并提出了对该物种遗传多样性的保护策略。     

重金属污染芒萁居群遗传分化的RAPD分析

利用随机扩增多态DNA标记技术(random amplified polymorphic DNA,RAPD)对自然生长的芒萁洁净居群和铅锌矿尾矿居群的遗传多样性和遗传分化进行分析。结果表明在170个检测位点中发现有102个位点呈多态性,在尾矿居群中有2个RAPD标记位点发生了丢失,推测可能为重金属的敏感基因片段;尾矿居群的多态位点百分率(52.94%)、Shannon信息指数(0.3059)和Nei基因多样性(0.2084)均略低于洁净居群(分别为53.53%、0.3196和0.2198),总的遗传多样性水平较高(分别为70.59%、0.3723和0.2472)。尾矿居群与洁净居群之间发生了一定的遗传分化(Φst=0.1900,Gst=0.1339),但居群间的变异程度远远小于居群内的变异程度,居群间的基因流较大。重金属胁迫对芒萁居群的遗传分化有较大程度的影响,可能是导致芒萁适应重金属污染的分化和微进化的一个重要驱动力。     

带叶兜兰5个野生居群表型多样性分析

以云南、广西、贵州的5个带叶兜兰主要野生居群分布区为研究对象,采用巢式方差分析、表型分化系数、主成分分析、相关分析、聚类分析等分析方法,对带叶兜兰的18个性状的表型多样性进行分析。结果显示:带叶兜兰表型性状在居群间表现出显著或极显著差异,居群内变异较少。带叶兜兰平均表型分化系数为75.18%,居群间的变异是居群多样性的主要来源;18个表型性状变异系数平均值的变化范围为6.36%～18.51%,离散程度较高。主成分分析表明,造成带叶兜兰表型变异的主要来源是株高、子房长、花茎高、最大叶长、花横径和合萼片长6个性状。Pearson相关分析表明,株高、合萼片宽和中萼片宽等与大部分性状均呈显著或极显著正相关;18个性状中只有合萼片长与地理因子极显著相关。聚类分析结果表明,5个居群大致依据地理距离聚为3个类群。本研究发现,带叶兜兰居群遗传多样性较高,居群间的变异远高于居群内的变异,因此,应尽可能保护更多的野生居群,在原地保护的基础上建立种质资源保存圃、库,进行人工繁殖和育种,以利用促保护。     

青藏高原高山流石滩特有植物绵参的谱系地理学研究

绵参(Eriophyton wallichii)是中国青藏高原地区高山流石滩特有植物.为探讨第四纪冰期气候波动对青藏高原高山流石滩植物居群遗传结构以及谱系历史的影响,检测了绵参20个居群187个个体的核糖体内转录间隔区(ITS)的序列变异,共发现19个单倍型,且结果表明大部分居群拥有独自的单倍型.AMOVA分析表明,居群间的变异占了总变异量的89.54％,居群遗传分化指数很高(GST=0.863,NST=0.957),但无明显的谱系结构.我们推测这种独特的谱系地理结构可能主要是由于高山流石滩独特的地形和环境及“孤岛效应”形成的,与先前研究过的青藏高原植物不同,绵参呈现出高度分化的遗传结构,常常呈现出“一个居群,一种单倍型”的模式,这可能是由于第四纪冰期及间冰期尽管绵参的分布范围有扩大和收缩,但始终由于特殊的高山生境和流石滩基质,导致了该物种长期以来居群间很少有基因交流并一直处于隔离状态,造成了现在这样的谱系地理结构.     

青藏高原特有属——固沙草属表型变异及其对环境因子的响应

该研究通过测量固沙草属(Orinus)3个物种(青海固沙草、固沙草和居间固沙草)的40个天然居群145个个体的22个表型性状,依据VIF膨胀系数筛选得到年平均降雨(MAP)等9个气候因子和海拔等因子,并采用冗余分析(db-RDA)考察不同物种、不同居群植物表型多样性与多元地理气候环境的关系,探讨该属植物表型多样性驱动机理。结果显示:(1)基于22个植物表型性状,固沙草属天然居群在组内最小方差(Ward)55时可归为2类,居群间表型性状不存在显著的空间自相关性(P 0.05),植物表型多样性高(Shannon-Wiener index,H:1.045～2.734),17个定量的表型性状变异系数(CV)平均值47.84%,而居群间小穗颜色多样性最低(H:0.170),证明固沙草属植物表型性状具有独特的环境响应模式。(2)巢式方差分析显示,固沙草属植物表型在居群间和居群内均存在丰富的变异(F 10,P0.01),旗叶、颖片和外稃分别是主成分分析中表型总变异的重要组成部分,表型分化系数居群间变异(71.10%)大于居群内(28.90%),固沙草属植物表型变异来源于居群间。(3)冗余分析结果表明,海拔(ALT)和年平均风速(Wind)是决定青海固沙草(O.kokonoricus)和固沙草(O.thoroldii)居群间表型差异性的主要影响因子;极端气候条件[最冷季平均温度(Bio9)和最干季降雨量(Bio14)]对固沙草居群间表型相似性起促进作用,相反干燥度指数(AI)与水气压(Vapr)对其差异性起促进作用;居间固沙草(O.intermedius)居群间表型差异受年均降雨(MAP)、潜在蒸散(PET)和水气压(Vapr)影响。研究认为,固沙草属植物天然居群之间表型变异反映出明显的地理气候变化趋势,这些表型变异是高山植物环境适应性的重要标志。     

琴叶风吹楠资源遗传多样性的AFLP分析

为研究濒危植物琴叶风吹楠(Horsfieldia pandurifolia)的遗传多样性,利用AFLP分子标记技术,对采自云南省西双版纳州、临沧市的8个居群共56份琴叶风吹楠样品进行了分析。结果表明,琴叶风吹楠在物种水平的多态性较高,多态性百分率为75.16%;在居群水平,平均多态性百分率为36.20%;AMOVA分析表明,琴叶风吹楠的遗传变异主要存在于居群内(75.45%),而居群间的变异仅为24.55%;mantel检验结果表明,地理距离和遗传距离存在不显著的正相关(r=0.119 7, P=0.321 0);基于遗传相似性系数,对8个居群进行了UPGMA聚类分析,在遗传相似性系数0.951处可将8个居群聚为3组。这些为琴叶风吹楠的保护和开发利用提供了理论依据,并提出了保护建议。     

珍稀濒危植物硬叶兜兰的遗传多样性及遗传结构研究

由于人为采集、走私贩卖以及生境的破坏,分布于中国西南石灰岩地区的野生硬叶兜兰居群受到严重的干扰与威胁。为有效地保护这种珍稀野生植物,本研究采用ISSR和SRAP两种分子标记对15个硬叶兜兰野生居群进行遗传多样性及遗传结构的研究。结果表明,硬叶兜兰在物种水平上具有较高的遗传多样性（ISSR：PPB=91．66％,He=0．3839;SRAP：PPB=99．29％,Hc=0．2806）。硬叶兜兰居群间存在一定程度的遗传分化（ISSR：Gs1： 0．2577;SRAP：Gst=0．2383）,可能由于较低的基因流（ISSR：Nm=0．7201;SRAP：Nm=0．7991）所致。UPGMA聚类分析以及主成分分析均把15个居群分成2个主要分支。居群间的地理距离和海拔差距是引起居群遗传分化的自然因素。     

鼠尾草属不同物种的雄蕊杠杆机制对传粉者空间变异的进化响应

被子植物虫媒传粉植物的物种分化通常被认为是花性状响应传粉环境(传粉者)的空间变异而发生适应性分化的结果。通过对鼠尾草属(Salvia) 3个物种(共4个居群)传粉互作系统的比较, 探索了花性状对不同传粉环境的进化响应。结果表明: 各居群的传粉者组成、主要传粉者类型及其大小各不相同, 杠杆状雄蕊及相关花部性状大小在不同居群间具有显著差异; 各居群均表现出腹部传粉和背部传粉2种传粉模式, 但背部传粉仍然是最有效的传粉方式; 居群间杠杆状雄蕊长度与传粉者体长表现出极显著的正相关, 然而花冠长与传粉者体长表现出负相关; 花冠口高度和柱头高度与传粉者胸厚也表现出一定的协同变异。鼠尾草属植物的杠杆状雄蕊及相关花部性状在传粉系统的进化过程中表现出高度的可塑性, 表明雄蕊杠杆传粉机制对传粉环境的变异非常敏感, 在该属植物的物种分化过程中具有关键作用。     

独叶草叶宏观形态状的变异式样的初步研究

根据独叶草分布区内８个居群的叶的８个宏观性状在散点图上的表现,探讨了独叶草的形态变异式样。独叶草在叶宏观性状上表现出了一定的变异性,这种变异性表现在不同居群间及由不同居群组成的区域上,但在居群间或由不同居群组成的区域间在性状上有不同程度的重叠。     

贵州特有药用植物毕节小檗的形态变异

为探讨贵州特有药用植物毕节小檗(Berberis guizhouensis)形态多样性的变异式样及其适应机制,对其野外居群营养器官和花部形态进行研究。对毕节小檗一直空缺的花部性状进行了描述。结果表明,毕节小檗的性状在同一居群或同一性状在不同居群中都存在较丰富的变异,变异系数为0.03~0.57。从总体来看,营养器官性状的变异程度要高于花部性状。单因素方差分析表明居群间部分花部性状存在显著差异(P0.05)。聚类分析表明小白岩居群形成1个独立的分支,这种分化很可能是环境压力选择的结果。主成分分析表明花部性状与营养性状在维持形态结构的稳定性具有协调一致的生态适应。     

紫距淫羊藿的地理分布新记录及形态描述

淫羊藿属依据少量栽培个体命名的类群普遍存在,往往缺乏足够的野外调查和形态性状统计,对其性状变异幅度、变异式样和分类价值研究不够。紫距淫羊藿(Epimedium epsteinii)由Stearn于1997年依据引种个体命名,为掌握其资源分布及形态性状变异,该研究基于居群概念,对淫羊藿属分布区展开调查,在各分布区选择一个居群(30个体/居群)于花期进行形态观察、统计和描述。结果表明:紫距淫羊藿以往被认为狭域分布于湖南天平山,该研究调查发现广东省和湖北省均有分布,为新分布记录。此两处新分布分别位于天平山的南部和北部,将其自然分布区显著扩大。基于居群观测的形态变异较原描述更广泛。6个主要数量性状(株高、序轴长、小花数、叶长、叶宽和根茎)和花部颜色在居群间和个体间均呈现丰富的变异。生物种的分布范围并非完全连续,而是由若干个多少间断的居群组成,任何一个居群都存在不同程度的连续性变异,要更好地认识各物种,就应当足够重视这些居群系统。紫距淫羊藿的新分布记录对淫羊藿属的资源利用、扩散机制和系统地理学研究具有重要意义。     

硬叶兜兰居群表型变异研究

为了揭示硬叶兜兰表型变异的规律,以滇东南核心分布地区7个硬叶兜兰居群113个体的18个表型数量性状进行研究,通过变异系数、巢式方差分析、相关性和聚类分析,结果显示:除了叶长、叶宽、花梗粗、苞片长和苞片宽5个数量性状不存在显著差异外,其余数量性状在居群水平上都存在显著差异。各性状变异系数在0.088~0.189之间,花梗长、叶长、叶长宽比、附毛长的变异系数较大,而中萼高、花囊高和宽、花梗粗、合萼高、花瓣宽和长相对变异不大;18个性状表型分化系数(Vst)在2.05%~50.62%之间,平均值达到22.02%,暗示有77.98%表型变异存在于居群内。除雄蕊长和宽表现居群内和居群间的变异相当外,果蒴长、花瓣长和宽、中萼高和宽、合萼高和宽的分化系数分别为36.03%、23.74%、24.55%、28.13%、18.00%、20.56%和18.12%,叶长最小,为2.05%,居群间的变异明显小于居群内。性状关联性研究表明:花瓣、合萼、中萼高、花梗长和叶长宽比高度相关,而叶宽、苞片长、雄蕊性状和中萼高与其余性状关联性不密切,这些性状相对独立,稳定性较高;基于数量指标的欧氏距离聚类表明:7个居群可分为2大类:杨柳井居群和马固居群为近缘支;其余5个居群(斗咀、小坝子、夹寒箐、古林箐和田坝)为一类。