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。     

承德大窝铺不同海拔与群落类型天然油松种群遗传多样性

利用ISSR技术分析了河北承德大窝铺3个不同海拔、4个不同群落类型的油松天然种群的遗传多样性与遗传分化,探讨了天然油松种群遗传多样性与主要生态因子的关系.结果表明:天然油松种群具有较高的遗传多样性,13个筛选出的随机引物共检测出180个位点,总多态位点比率分别达到73.33％和91.11％.海拔影响油松种群的遗传多样性,中海拔( 1070～1130 m)高于高海拔(1230 ～1350 m)和低海拔(910 ～970 m)(多态位点比率分别为63.33％、51.67％和59.44％);群落类型与种群的基因组结构变异之间存在一定的内在联系.遗传变异多来自种群内部(分别为90.45％和75.22％),种群分化不明显;群落类型对天然油松种群间遗传变异和基因交流(Gst为0.248,Nm为1.517)的影响高于海拔对其影响(Gst为0.095,Nm为4.738).可以认为,群落类型对大窝铺天然油松种群遗传分化有较大影响.     

西藏地区雪层杜鹃遗传多样性的AFLP分析

采用AFLP技术对西藏地区雪层杜鹃（Rhododendron nivale）5个天然种群135份材料进行遗传多样性和遗传分化研究。筛选得出的6对引物共扩增产物273条DNA片段,扩增多态位点百分率为85.71%。5个雪层杜鹃种群的遗传多样性指标表现了相似的变化趋势,Nei基因多样性指数（h）和Shannon信息指数（I）的变化趋势一致,均为工布江达县种群 < 米林种群 < 嘎隆拉种群 < 色季拉山种群 < 红拉山种群。POPGENE分析结果表明雪层杜鹃在物种水平（PPL=85.71%,I=0.415 1,h=0.273）具有较高的遗传多样性,种群水平（PPL=62.26%,I=0.280 3,h=0.184 1）的遗传多样性较低。AMOVA分析结果表明36%的遗传变异存在于种群间,64%的遗传变异存在于种群内,雪层杜鹃种群间的遗传分化系数（G_st=0.324）与AMOVA分析得到的遗传变异分布结果一致。UPGMA聚类结果说明雪层杜鹃的遗传距离与地理距离和海拔高度没有明显的相关性。综合分析,引起雪层杜鹃的遗传变异的原因可能是地理环境不同和种群的生境类型差异。最后就雪层杜鹃的合理开发和保护提出建议。     

锥栗自然居群遗传多样性的ISSR分析

采用20条ISSR分子标记对栗属中国特有种-锥栗(Castanea henryi)的16个自然居群进行了遗传多样性与遗传关系分析。在449份试材上共扩增得到379个位点,其中多态性位点378个,多态性位点百分率(PPL)达99.74%,平均期望杂合度(He)为0.2950,Shannon信息指数(I)为0.4522;居群水平遗传多样性为46.09%,且不同居群遗传多样性水平有较大差异,16个自然居群中以湘西居群的遗传多样性水平最高(PPL=53.30%,He=0.1861,I=0.2781),其次为靖州、庆元、昭通及都江堰居群,南平居群最低(PPL=36.94%,He=0.1202,I=0.1817)。Nei’s遗传多样性和AMOVA分析表明,居群间产生了较大的遗传分化(Gst=0.4466),锥栗自然居群内的遗传变异稍占优势(52.51%)。UPGMA聚类分析将16个锥栗居群分为2大类5亚类。湘西地区可能是锥栗的次生分布中心和现代遗传多样性分布中心,是锥栗研究的资源中心,也是最有价值的基因库,需要重点保护。     

油松天然次生林居群遗传多样性及与产地地理气候因子的关联分析

利用ISSR分子标记技术,分析了中国北部地区10个油松天然次生林居群的遗传多样性,以及与地理环境因子的相关性.研究结果表明:13条ISSR引物对250个个体扩增出137条谱带,平均多态位点百分率60.72％,不同居群的多态位点百分率差异明显;不同地理居群间的期望杂合度指数在0.2824-0.3702之间,平均为0.3210;Shannon多样性指数范围为0.1923-0.2490,平均为0.2165.居群间的遗传变异占居群总的遗传多样性的37.53％.经Mantel检验,居群间的地理距离和遗传距离间不存在显著相关性(r=0.069,p=0.360).聚类分析(UPGMA)表明,河南宝天曼(BTM)、承德大窝铺(DWP)、宁夏苏峪口(SYK)和甘肃冶力关(YLG)居群聚为一组,辽宁医巫闾山(YWL)、山西沁源灵空山(LKS)、陕西蔡家川林场(CJC)、山西和顺云龙公园(YLGY)和山西汶水三道川林场(SDC)居群为一组,山东蒙山(Ms)居群独立为一组.经分析发现,分布于我国地势二级、三级阶梯分界线区域的油松天然林( YWL、BTM、YLGY)遗传多样性水平高,位于分布区东西临界点居群(MS、YLG)遗传多样性水平低.经相关性分析,温度相关因子(年均温、1月均温、极端最低温)、海拔及年降雨量显著影响遗传多样性水平.油松天然居群分子变异存在一定的地理变异规律.     

大别山山核桃天然群体遗传结构的初步分析

利用RAPD分子标记技术检测了大别山山核桃3个天然居群的遗传多样性和遗传结构。20条10 bp随机引物共检测到238个扩增位点,其中多态性位点162个,多态位点百分率(PPB)为68.1%。居群水平Shannon’s多态性信息指数(I)介于0.2651~0.2801之间;居群水平Ne i’s基因多样性指数(H)介于0.1789~0.1890之间。遗传变异计算显示大别山山核桃居群间基因分化系数(Gst)为0.4063,分子方差分析(AMOVA)表明居群间基因分化水平为0.4177,居群间基因流(Nm)为0.7306,说明大别山山核桃大部分变异存在于居群内,居群间基因交流相对较少。这一结果符合大别山山核桃风媒、异交的繁育系统特点,但其居群间基因分化程度明显高于异交植物的平均水平(Gst=0.1930)。地理隔离、居群内近交及居群间基因流受阻可能是形成目前大别山山核桃天然群体遗传结构的主要因素。     

濒危植物三棱栎遗传多样性的RAPD分析

用随机扩增多态DNA (RAPD)标记对 5个三棱栎 (Trigonobalanusdoichangensis)居群共 99个个体进行遗传多样性和居群遗传结构分析。 16个引物共检测到 15 7个位点 ,其中多态位点 83个 ,占 5 2 87%。物种水平Shannon多样性指数I =0 2 4 31,Nei基因多样度h =0 15 95 ,种内总遗传变异量Ht=0 16 0 0 ,居群内遗传变异量Hs =0 0 74 9,居群间变异量大于居群内变异量 ,表明三棱栎的遗传变异主要存在于居群之间。与同科植物相比 ,三棱栎遗传多样性较低 ,遗传分化系数Gst =0 5 32 0 ,说明居群间的遗传变异占 5 3 2 0 % ,居群间已出现强烈的遗传分化。当地人的强烈活动造成的生境破碎化和居群隔离 ,以及三棱栎演化过程中的地史变化对其种群发展的影响等 ,可能是造成其居群间强烈的遗传分化和较低遗传多样性的原因。基于本研究结果 ,提出了三棱栎遗传多样性的保护策略。     

秦岭秀雅杜鹃野生种群遗传多样性和遗传分化的AFLP分析

利用AFLP分子标记技术,对秦岭地区7个秀雅杜鹃野生种群的遗传多样性和遗传分化进行研究.结果表明:M52E41、M62E46和M64E94等3个引物组合共扩增出182条DNA片段,其中151条是多态的,多态位点比率为83.1％.7个秀雅杜鹃种群所检测的多态位点百分率(PPL)、Nei的基因多样性指数(h)和Shannon信息指数(I)的变化趋势一致,其排序为眉县种群＞柞水种群＞镇安种群＞户县种群＞宁强种群＞南郑种群＞周至种群.POPGENE分析表明,秀雅杜鹃在物种水平(PPL=91.22％,I=0.7217,h=0.5095)和种群水平(PPL=77.56％,I=0.6409,h=0.4725)都具有较高的遗传多样性.种群间的遗传分化系数(Gst)为7.26％,说明有92.74％的变异存在于种群内部.AMOVA分析表明,在总的遗传变异中,85.3％的变异发生在种群内,14.7％的变异发生在种群间,说明秀雅杜鹃种群的遗传变异主要存在于种群内部.UPGMA聚类分析表明,种群间的遗传距离与种群间的地理距离没有明显的相关性.最后提出了秦岭地区秀雅杜鹃种质资源的保护策略.     

珍稀濒危植物太行菊遗传多样性的ISSR分析

利用ISSR分子标记技术对太行山特有濒危物种太行菊11个自然居群的遗传多样性进行研究。用10个引物对11个居群的122个样品进行扩增,共得到150个扩增位点,其中多态性位点149个,多态位点百分率(PPL)为99.33%。POPGENE分析显示,太行菊具有较高的遗传多样性(H=0.2149,I=0.3455)。沁阳市大西天居群的遗传多样性水平最高(H=0.1910,I=0.2969),山西陵川县大双村居群的遗传多样性水平最低(H=0.1356,I=0.2155)。Nei’s遗传多样性分析表明,11个自然居群间出现了较高的遗传分化(基因分化系数Gst=0.2566,基因流Nm=1.4488)。生境的的片段化和基因流障碍可能是导致太行菊居群间遗传分化显著的主要原因。通过对太行菊居群遗传多样性和遗传结构的分析,该文提出了一些保护策略。     

云南南部野生大叶千斤拔资源遗传多样性的ISSR分析

应用ISSR分子标记技术,对云南南部7个地区的野生大叶千斤拔( Flemingia macrophylla)居群进行了遗传多样性分析。结果表明：云南野生大叶千斤拔具有较高的遗传多样性。在物种水平上,平均每个位点的多态位点百分率(PPL)为94.85％,有效等位基因数(Ne)为1.4627,Nei’s基因多样性指数(He)为0.2815, Shannon’s多样性信息指数(Ho)为0.4337;在居群水平上,PPL ＝43.44％,Ne ＝1.2981,He ＝0.1704,Ho ＝0.2499。基于Nei’ s遗传多样性分析可得出,居群间的遗传分化系数( Gst)为0.3975,表明居群内的遗传变异为60.25％,居群间的遗传变异为39.75％,这说明居群间的遗传分化要低于居群内的遗传分化。根据遗传多样性分析和聚类结果,应在大叶千金拔遗传多样性较高的勐腊易武( MY)、丘北( QB)和宁洱( NE)地区,设立保护点对其进行就地保护。     

北京东灵山地区不同海拔柴胡居群的遗传多样性

利用ISSR技术对北京东灵山地区不同海拔的6个柴胡居群进行分析,观察不同海拔柴胡居群的遗传多样性。结果表明,东灵山地区不同海拔柴胡居群的遗传多样性差异较大,海拔1135m居群表现出较高的遗传变异水平,高海拔居群遗传多样性较低;遗传距离与海拔差距有一定的相关性,相邻海拔的不同柴胡居群间具有相对较低的遗传距离;柴胡具有较强的遗传分化趋势,且大部分变异存在于居群内。不同海拔导致的异质生境及基因流是影响柴胡居群遗传多样性的主要原因。     

色季拉山不同海拔高度的藏川杨种群遗传多样性的研究

为研究青藏高原海拔变化与藏川杨遗传多样性和群体遗传结构的关系,以青藏高原东南部色季拉山分布的藏川杨群体为材料,用24对微卫星标记对其进行遗传分析。在469个个体中共检测到126个等位基因,每个位点的平均等位基因数(Na)为5.25;多态性位点百分率(PPL)为100%,期望杂合度(He)在高、低海拔的群体中都处于较高水平,分别为0.48和0.49;分子方差分析(AMOVA)的结果表明,种群间分化占总变异的6.38%,遗传变异主要集中在群体内不同个体之间;基因分化系数(FST)为0.02,也证实群体分化处于较低水平,而检测到群体间的基因流动(Nm)处于较高水平,为9.89。上述结果表明,海拔因素未对生长在色季拉山高低海拔的藏川杨群体造成地理隔离,从而产生种群分化;在此地区藏川杨遗传背景一致,藏川杨种质资源的保存无需考虑海拔的差异。本研究结果为研究高海拔适应机制材料的选择提供了很大的便利,并为藏川杨的可持续利用与保护提供了一定的理论依据。     

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。     

地被植物鹅绒委陵菜的遗传多样性研究

采用RAPD方法对不同海拔和植被盖度下的鹅绒委陵菜（Potentilla anserinaL.）6个种群的遗传多样性水平进行了研究。结果表明,13条随机引物共扩增出132条带,多态性位点为117;鹅绒委陵菜物种水平的遗传多样性较高,且种群间分化明,多态位点比率（88.64%）、Nei’s基因多样性（0.3180）、Shannon信息多样性指数（0.4732）均远高于多数克隆植物。6个种群内的遗传多样性水平变化较大,多态位点在各种群中分布不均衡,种群间分化系数（GST）为47.7%,基因流较低（Nm=0.5482）,多态位点比率在31.06%～74.24%之间,Shannon信息指数在0.1711～0.3625之间,Nei基因多样性指数在0.1164～0.2425之间。多样性水平的变化与海拔没有明显的相关性,而与生境盖度呈显著正相关。从而推断在盖度低、资源丰富的环境中,该物种可能更倾向于克隆繁殖。     

森林生态系中球孢白僵菌遗传多样性的ISSR分析

应用ISSR分子标记对安徽大别山区的球孢白僵菌遗传多样性进行了研究。从33个引物中筛选出12个多态性高、稳定性好的ISSRs用于正式的扩增分析,在2个自然保护区、3个不同季节和3个不同海拔梯度采集的48个菌株中共扩增出84条带,其中73条为多态性条带,多态性为81％,平均每个引物扩增出7条（2～11）。群体的多态位点百分率（PPL）达81％,Nei’s基因多样性（H）为0.3187,Shannon信息指数（I）为 0.4782。居群间的基因分化系数较小（Gst）0.1028。以上结果表明：安徽大别山区球孢白僵菌有较高的遗传多样性, 居群间遗传变异较小,居群内表现出较高水平的遗传分化。     

Patterns of Genetic Variation across Altitude in Three Plant Species of Semi-Dry Grasslands

Background

Environmental gradients caused by altitudinal gradients may affect genetic variation within and among plant populations and inbreeding within populations. Populations in the upper range periphery of a species may be important source populations for range shifts to higher altitude in response to climate change. In this study we investigate patterns of population genetic variation at upper peripheral and lower more central altitudes in three common plant species of semi-dry grasslands in montane landscapes.

Methodology/Principal Findings

In Briza media, Trifolium montanum and Ranunculus bulbosus genetic diversity, inbreeding and genetic relatedness of individuals within populations and genetic differentiation among populations was characterized using AFLP markers. Populations were sampled in the Swiss Alps at 1800 (upper periphery of the study organisms) and at 1200 m a.s.l. Genetic diversity was not affected by altitude and only in B. media inbreeding was greater at higher altitudes. Genetic differentiation was slightly greater among populations at higher altitudes in B. media and individuals within populations were more related to each other compared to individuals in lower altitude populations. A similar but less strong pattern of differentiation and relatedness was observed in T. montanum, while in R. bulbosus there was no effect of altitude. Estimations of population size and isolation of populations were similar, both at higher and lower altitudes.

Conclusions/Significance

Our results suggest that altitude does not affect genetic diversity in the grassland species under study. Genetic differentiation of populations increased only slightly at higher elevation, probably due to extensive (historic) gene flow among altitudes. Potentially pre-adapted genes might therefore spread easily across altitudes. Our study indicates that populations at the upper periphery are not genetically depauperate or isolated and thus may be important source populations for migration under climate change.     

天目山不同海拔檫木群体遗传多样性和遗传结构

采用13对SSR引物,运用Bioptic Qsep100全自动核酸分析系统,分析了天目山5个海拔檫木群体的遗传多样性和遗传结构及其在不同海拔下的变化模式.结果表明: 天目山檫木群体具有较高的遗传多样性水平,其中期望杂合度和观察杂合度分别为0.84和0.61.根据Shannon指数,天目山檫木中海拔(500～800 m)群体的遗传多样性水平大于低海拔(200 m)和高海拔(1100～1400 m)群体的遗传多样性水平.由基因分化系数和AMOVA分析可知,檫木种群的遗传变异主要存在于群体内.STRUCTURE分析和UPGMA聚类分析表明,中、低海拔被划为一个群体,而高海拔被划为另一个群体.低海拔和中海拔檫木群体遗传距离的差异表明,人为干扰对物种多样性具有负面效应,而自然保护区对物种多样性的保护起到了积极作用.     

湖南龙山不同海拔中华蜜蜂种群遗传多样性的微卫星DNA分析

【目的】利用11对微卫星标记对湖南龙山中华蜜蜂Apis cerana cerana种群遗传多样性进行分析,评估种群内遗传变异和种群间的遗传分化。【方法】从湖南省龙山县采集不同海拔(1 080和665 m)中华蜜蜂各30群,共60群。从每群10~20头成年工蜂中随机挑选1头提取DNA作为模板,利用11对微卫星引物进行PCR。基于PCR扩增产物,通过Microsatellite-Toolkit软件计算高海拔种群(G)和低海拔种群(D)各基因位点的优势等位基因频率(Pi)、期望杂合度(He)、多态信息含量(PIC)。根据FSTAT程序计算种群内近交系数(Fis)。用SPSS 25.0软件分析两个种群(G和D)间Pi, He, PIC和Fis的差异显著性。【结果】湖南省龙山县中华蜜蜂高海拔种群(G)和低海拔种群(D)的Pi分析表明,两个种群均具有较高的遗传多样性;高海拔种群的He, PIC和Fis平均值分别为0.593, 0.556和0.121,均略低于低海拔种群的0.631, 0.587和0.187。两个种群间Pi, He, PIC和Fis无显著性差异(P_Pi=0.721＞0.05,P_He=0.759＞0.05, P_PIC=0.802＞0.05, P_Fis=0.767＞0.05)。【结论】位于武陵山区龙山县地域高海拔与低海拔中华蜜蜂种群具有较高遗传多样性,但遗传分化程度不高,提示海拔因素可能不直接影响中华蜜蜂种群遗传多样性。     

Population differentiation of sessile oak at the altitudinal front of migration in the French Pyrenees

To assess the effects of altitude on the level and structure of genetic diversity, a genetic survey was conducted in 12 populations of sessile oak (Quercus petraea) located between 130 and 1660 m in two parallel valleys on the northern side of the Pyrenees Mountains. Genetic diversity was monitored at 16 nuclear microsatellite loci and 5 chloroplast DNA (cpDNA) markers. The cpDNA survey suggested that extant populations in both valleys shared the same source populations from the plain. There was no visible trend of nuclear genetic diversity along altitude, even if indirect estimates of effective population sizes revealed a consistent reduction at higher altitudes. Population differentiation, although low, was mostly present among populations of the same valleys and reached similar levels than differentiation across the range of distribution of sessile oak. Contribution to the overall differentiation in the valleys was mostly due to the genetic divergence of the highest populations and the altitudinal variation of allelic frequencies at a few loci. Bayesian inference of migration between groups of populations showed that gene flow is preferentially unidirectional from lower altitudes in one valley to other groups of populations. Finally, we found evidence of clonal reproduction in high altitude populations. The introgression of Quercus robur and Quercus pubescens was also more frequent at the altitudinal margin suggesting that this mechanism may have contributed to the present migration and adaptation of Q. petraea and may also facilitate its future upslope shift in the context of climate change.