喜马拉雅-横断山区优越虎耳草谱系地理学研究

利用叶绿体DNA非基因编码区rpl20-rps12和trnL-trnF作为分子标记,对喜马拉雅-横断山区优越虎耳草13个居群151个个体进行谱系地理学研究,旨在揭示优越虎耳草现有的遗传结构及其演化历程。共检测到19个单倍型,其中63%的单倍型为居群特有单倍型。研究还发现,优越虎耳草居群总的遗传多样性较高（H_t=0.868）,居群内平均遗传多样性较低（H_s=0.466）。分子变异分析（AMOVA）表明,优越虎耳草居群57.37%的遗传变异来自居群内,居群间遗传变异为42.63%。居群遗传分化系数N_st大于G_st（N_st=0.463,G_st=0.438,P>0.05）,但不显著,表明优越虎耳草在其整个分布范围内没有明显的谱系地理结构。中性检验结果表明,Tajima's D为负值（-1.348 32,P>0.05）而Fu's F_s*为正值（18.915 72,P>0.05）,但均不显著,结合歧点分布分析发现该物种在整个分布范围内未经历过居群扩张。此外,在本研究中优越虎耳草遗传多样性和核苷酸多样性较高的居群及大量特有单倍型在整个分布范围内随机分布,符合"微型避难所"假说。优越虎耳草居群在冰期可能随气候波动而发生分布范围的不断变化,最终在相互隔离的"高山岛屿"中发生异域分化,导致大量特有单倍型产生。因此,推测优越虎耳草与其生境中的乔木和灌木可能具有相似的谱系地理历史,它们可为优越虎耳草提供微型避难所而使之在冰期时保留下来。     

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。     

岷江柏野生居群和迁地保护居群的遗传多样性比较

通过分析岷江柏的迁地保护居群和野生居群的遗传多样性、遗传结构及居群间基因流,判断迁地保 护岷江柏居群的遗传多样性水平,为其迁地保护提供理论基础。本研究利用GBS（Genotyping-by-Sequencing） 测序技术获得的SNP位点对四川大渡河双江口岷江柏迁地保护移栽苗、苗圃播种苗及3个野生居群进行主成分分析（PCA分析）、聚类分析、分子进化树、遗传多样性和遗传结构分析。经过GBS测序共获得高质量Clean Data 118 321 514 728 bp,并开发了1947 047个tags,从中鉴定到了1 259 610个SNP位点。系统发育进化树显示大部分移栽岷江柏居群和野生岷江柏聚在一起,居群结构分析结果显示交叉验证错误率的谷值确定最优分群数为1。4个岷江柏居群的观测杂合度（H_o）、期望杂合度（H_e）、Shannon信息指数I（S_hi）、近交系数（F_is）、多态信息含量（P_ic）的值分别为0.181 5~0.272 0、0.223 2~0.300 3、0.331 0~0.464 9、0.178 0~0.246 5和0.272 2~0.309 2,说明岷江柏居群的遗传多样性水平较高。移栽岷江柏居群的H_e=0.300 3,S_hi=0.464 9,岷江柏居群迁地保护居群遗传多样性总体水平略高于野生居群。野生岷江柏居群中白湾隧道（BW）_vs_松岗镇（SA）的遗传分化指数（F_st）较大,基因流（N_m）较小（F_st=0.091,N_m=2.496）,而迁地保护的岷江柏居群与野生岷江柏居群没有明显的遗传分化,居群间的基因交流频繁（F_st<0.05,基因流N_m>4）,说明没有明显的分群现象,岷江柏居群迁地保护居群遗传多样性较高。因此,移栽濒危植物是迁地保护过程中较好的方法,本文为以后野生岷江柏迁地保护提供参考,为其他树木种质资源的保存提供理论依据。     

青藏高原东侧白桦种群的遗传多样性与遗传结构

青藏高原东侧山区是生物多样性热点地区, 也是许多植物冰期时的避难所, 其独特地形使得地理隔离在塑造种群遗传格局中发挥了重要作用。位于青藏高原东侧的白桦(Betula platyphylla)种群被峡谷、山脉或河流所隔离, 呈片段化分布, 遗传格局尚不清晰。该研究利用11对核微卫星标记, 对采自青藏高原东侧山区13个地点、412个白桦样本进行分析。共检测到114个等位基因, 整体遗传多样性水平较高(期望杂合度(H_E) = 0.579; 观察杂合度(H_O) = 0.555), 遗传分化水平中等(遗传分化系数(F_st) = 0.127), 两两种群间遗传距离差异较大(F_st = 0.017-0.319), 且遗传距离与地理距离呈显著正相关关系。聚类分析将所有个体分为2组, 以雅砻江峡谷为界, 西侧种群相比于东侧种群遗传多样性较低而且遗传分化较大。表明青藏高原东侧独特地形造成的地理隔离深刻地影响了白桦的遗传多样性和遗传结构, 位于云南地区的边缘种群已面临遗传多样性降低的风险, 应给予重点保护。     

基于单拷贝核基因的褐沙蒿遗传结构和谱系地理学分析

褐沙蒿（Artemisia intramongolica）是我国浑善达克沙地重要的固沙植物。本研究利用转录组测序开发获得的直系同源单拷贝核基因c9065和c7847对褐沙蒿8个自然种群进行群体遗传结构与谱系地理特征研究。结果表明：c9065和c7847总长度分别为485、457 bp,具有14、19个变异位点,分别获得48、40种单倍型;褐沙蒿单倍型多样性H_d分别为0.871 6和0.934 8,各种群均在0.8以上;总核苷酸多样性π分别为0.008 2和0.005 9,各种群均在0.005以上,表明不论是种还是种群均有高的遗传多样性。AMOVA分析结果显示,基于c9065和c7847,褐沙蒿分别有99.398%和98.908%的遗传变异存在于种群内,基因流N_m分别为6.810和7.270,远远大于1,说明褐沙蒿种群间基因交流十分广泛。c9065的分析结果N_stst,c7847虽然N_st>G_st,但差异不显著（P>0.05）,说明褐沙蒿种群不存在明显的谱系地理结构。中性检验显示,2个核基因的Tajima’s D值均不显著（P>0.05）,而Fu’s F_s值显著（P<0.05）,结合歧点分布分析,反映出褐沙蒿在中性模式下经历有限的种群扩张。     

异叶泽兰的遗传多样性和居群历史动态研究

异叶泽兰属于菊科泽兰属,是该属分布海拔相对较高的植物,分布在青藏高原东部和横断山海拔1700~3000 m的地区。该文利用ycf6-psbM和rpl32-trnL两个叶绿体DNA(cpDNA)片段以及核DNA片段ITS(nITS)作为分子标记,研究了异叶泽兰的遗传多样性及其分布特征,探讨了其居群历史动态。结果表明:(1)叶绿体片段联合分析结果显示,异叶泽兰在物种水平遗传多样性水平不高,单倍型多态性指数(H_d)为0.656,核苷酸多态性(π)为0.00161;而ITS的基因型多态性指数(H d)为0.687,核苷酸多态性(π)为0.00235。(2)cpDNA和nITS分析结果均显示,异叶泽兰居群水平总的遗传多样性大于居群内平均遗传多样性,遗传变异主要发生在居群间,居群间存在明显的遗传分化(cpDNA:G_st=0.679,N_st=0.655,F st=0.655;nITS:G_st=0.543,N_st=0.370,F_st=0.584),但是由于N_st值小于G_st值,因此异叶泽兰的分布不具有明显的谱系地理结构。(3)基于单倍型地理分布以及Network分析推测,横断山区南部(川西南-滇西北)和云南中部可能是异叶泽兰在第四纪冰期时的两个避难所,中性检验和失配分析的结果支持异叶泽兰在冰期后未发生过居群扩张。     

珍稀濒危植物阜康阿魏的遗传多样性及遗传结构

明确珍稀濒危小种群阜康阿魏（Ferula fukanensis）的遗传多样性和遗传结构,是对其制定有效的保护和管理策略的基础和前提。本研究基于10对多态性好且可以稳定扩增的SSR引物对来源于3个居群87个珍稀濒危植物阜康阿魏的遗传多样性和遗传结构进行分析。结果显示：小种群的阜康阿魏具有相对较高的遗传多样性,居群间Nei’s基因多样性指数（h_S）为0.514,总的Nei’s基因多样性指数（h_T）为0.516,观测杂合度（H_o）为0.881,期望杂合度（H_e）为0.512,香农信息指数（I）为0.836,多态位点百分率（P_PB）为100%,遗传分化程度较低 （F_st=0.007）,95.9%的变异发生在居群内,遗传距离与地理距离无显著相关性,66.7%的居群遭遇了遗传瓶颈。结果表明,阜康阿魏遗传变异丰富,有较高的进化潜力。结合该种野外种群现状,建议建立保护区,开展就地保护,并加强引种和人工繁育等迁地保护措施,辅助阜康阿魏保育。本研究可为阜康阿魏植物资源保护提供理论支持,具有重要的理论和实践意义。     

秦巴山区漆树nrDNAITS和cpDNA序列分子进化特点的分析

应用PCR产物直接测序法分析漆树种群nrDNA （核糖体DNA） ITS序列和cpDNA序列（matK、rbcL、psbA-trnH）的碱基差异,初步研究两套植物基因组的变异速率。结果表明：nrDNA ITS序列共有518 bp,有变异位点15处,变异位点百分率为2.9%,（G+C）含量为61.8%。cpDNA序列合并后长度1 907 bp,有变异位点20处,变异位点百分率为1.05%,（G+C）含量为36.1%。通过对ITS序列核糖型（Ribotype）和叶绿体序列单倍型（Haploype）进行分析发现,秦巴山区漆树区域性分布明显,不同区域拥有自己独特的单倍型,漆树居群历史近期没有扩张。nrDNA ITS序列较叶绿体序列进化较快,变异速率较快。nrDNA ITS序列及叶绿体matK、psbA-trnH适合漆树的亲缘地理学研究。     

基于叶绿体基因序列rbcL-accD研究莛子藨的分子遗传多样性和谱系地理结构

莛子藨是莛子藨属的一种多年生草本植物,主要分布在青藏高原东北部及邻近高山地区和日本,为东亚特有种。本文基于叶绿体DNA基因间隔区rbcL-accD序列,对莛子藨物种水平的序列特征、分子遗传多样性和谱系地理结构进行研究。分析结果发现该区域莛子藨种群的遗传变异主要来自于居群间（72.28%）,优势单倍型（H2）广泛分布,特有单倍型分散在多个居群。居群间遗传分化系数N_STST,没有检测到显著谱系地理结构,而且居群间基因流较低（N_m=0.096）,青藏高原及其邻近地区特殊地形和生态环境造成的地理隔离或者生境异质化可能是现有单倍型分布格局形成的原因。种群动态历史分析显示莛子藨经历过不显著的种群选择或者扩张事件,综合分析推测莛子藨居群应该是在间冰期或者冰期后从不同避难所扩散形成现在的分布格局,具体避难所还需进一步深入研究才能确认。     

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。     

不同喀斯特小生境中小蓬竹的遗传多样性

通过RAPD标记法对5类喀斯特小生境中小蓬竹的遗传结构及其多样性进行了分析。RAPD随机引物8个扩增共得87个清晰度高且重复性好的条带,分子量200～3 000 bp,含多态68条,物种PPL=78.16%,Nei’s基因多度H=0.291 3,Shannon多样性指数I=0.431 0。土面(TM)生长的小蓬竹遗传多样性水平最高(PPL=47.13%,H=0.195 3,I=0.283 4),石缝(SF)中的小蓬竹遗传多样性水平最低(PPL=39.08%,H=0.147 4,I=0.219 2)。POPGENE 32分析5类小生境中小蓬竹的遗传分化系数G_st=0.415 1,基因流N_m=0.704 5。5类小生境的小蓬竹间遗传相似系数(I)变化范围0.777 3～0.999 4,平均为0.865 6;遗传距离(D)变化范围0.000 6～0.251 9,平均为0.148 3。各类小生境的遗传多样性水平PPL均值为43.91%,5类小生境间的遗传分化G_st=0.405 4。研究结果说明,小生境间的差异增加了小蓬竹的遗传多样性。     

不同天然居群小蓬竹的遗传多样性

从分子水平探讨不同居群小蓬竹的遗传多样性以及与环境因子的相关性,揭示其濒危原因,为小蓬竹的保护和后续开发利用提供理论支撑,助力实施极危物种最佳保护策略。运用RAPD标记技术和POPGENE32对16个小蓬竹天然居群进行遗传多样性研究和遗传变异分析。结果表明,8个RAPD随机引物共扩增出105条清晰、重复性高的条带,其中多态性条带有98条,分子量300~2000bp;物种水平多态性位点百分率PPL=93.33%,有效等位基因数Ne=1.4942,Nei’s基因多样性H=0.3005,Shannon多样性指数I=0.4586;落湾(ZY1)居群的遗传多样性水平最高(PPL=60.95%,H=0.2329,I=0.3451),[JP3]桃坡(PT1)居群的最低(PPL=44.76%,H=0.1700,[JP]I=0.2523);16个天然居群的遗传分化系数Gst=0.3231,基因流Nm=1.0478,基于Shannon’s多样性指数的分化系数[(HSP-HPOP)/HSP]为0.3429。小蓬竹居群内存在丰富的遗传多样性,各个天然居群间具有一定的遗传分化但分化水平并不高,主要的遗传变异存在于居群内部。     

柴达木野生黑果枸杞的空间遗传结构

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。     

引致蝉若虫地方病的蝉棒束孢种群遗传结构

采用ISSR分子标记技术对在3个不同地区引起蝉若虫地方病的蝉棒束孢种群遗传结构进行研究.结果表明: 3个地方病种群均表现出较高的遗传多样性,其中敬亭山种群的遗传多样性最高,石台种群最小.UPGMA聚类分析表明,不同地方病种群无优势性,均为多系的异质种群,遗传谱系与地理来源无关.敬亭山不同采集时间的菌株表现出明显的时间异质性.种群(亚种群)间的遗传分化系数G_st为0.2153,而基因流N_m为0.9110(N_m＜1), 暗示低水平的基因交流是种群内遗传变异的主要原因之一.因此,蝉棒束孢种群水平的高异质性和低优势性是维持蝉若虫地方病的遗传结构特征.