羌活与宽叶羌活的群体遗传结构和种间分化研究

为了合理利用羌活和宽叶羌活的药用植物资源,同时保护其物种多样性,该研究利用SSR分子标记技术对羌活与宽叶羌活邻域及异域分布的23个自然种群,共计227个个体进行多样性和种间分化研究。结果显示:(1)两个物种具有中等水平的遗传多样性;羌活的平均等位基因数(N_a)、有效等位基因数(N_e)和期望杂合度(H_e)分别为2.603、1.777和0.313,均高于宽叶羌活(分别为2.200、1.641和0.308)。(2)分子方差分析表明,两个物种的遗传变异主要存在于群体内,羌活和宽叶羌活群体间分化系数分别为0.181和0.191。(3)Structure聚类分析和主坐标分析(PCoA)将所有取样个体分为两大遗传组分,分别对应于羌活和宽叶羌活两个物种,二者间存在着有限的基因交流。研究表明,羌活与宽叶羌活物种间存在较高程度的遗传分化,并且遗传变异主要源自群体内,应各自划分为不同的地理单元进行多样性保护。     

中国特有金钱槭属植物物种分化研究

金钱槭属(Dipteronia Oliv.)隶属于槭树科(Aceraceae),是北温带植物区系中古老、残遗的木本属之一,为中国特有属,属下仅包括金钱槭(D.sinensis Oliv.)和云南金钱槭(D.dyerana Henry)2个物种。本实验从形态学、分子遗传学及基因序列分析等方面对金钱槭(D.sinensis Oliv.)和云南金钱槭(D.dyerana Henry)进行对比研究,探讨其物种间分化程度。结果表明:(1)形态学研究显示两物种形态性状存在显著差异,表明其在形态上发生了显著分化;(2)基因组DNA的AFLP标记分析表明,两物种间存在极显著遗传分化(ΦST=0.390 4),在物种水平及群体水平,两物种遗传多样性及遗传变异水平皆有明显差异(金钱槭云南金钱槭);(3)从GenBank数据库中选出2物种已知的叶绿体基因(psbM-trnD、trnD-trnT、trnL、trnL-trnF、rpl16)和核基因ITS(ITS1、5.8SRNA、ITS2)进行序列进化比对分析,t-test检验表明,2物种叶绿体基因序列间有极显著差异。研究结果表明:金钱槭和云南金钱槭两物种间产生了极显著的分化,推测可能由于长期的地理隔离所致。     

地黄属植物的DNA条形码研究

地黄属(Rehmannia)为玄参科(Scrophulariaceae)药用植物,广泛分布于中国中东部及北部地区。由于地黄属植物经历了快速成种,导致其属内物种间形态性状差异较小,运用传统的形态学分类方法已难以准确地鉴定物种,近年来迅速发展起来的DNA条形码技术为快速、准确地鉴别物种提供了新思路。本研究选用3个叶绿体DNA非编码区片段(trn L-trn F、trn M-trn V和trn S-trn G)及核基因ITS片段,运用PWG-distance和TreeBuilding两种方法对地黄属5个物种75个个体进行了DNA条形码分析。结果表明:单个叶绿体DNA片段或核基因ITS片段对地黄属物种的鉴别率较低(0%~20%),组合的叶绿体DNA片段分辨能力虽然高于单个DNA片段,但并不能将地黄属5个物种完全区分开;trn S-trn G+ITS片段组合的分辨率可达100%,能够将地黄属5个物种准确区分,与所有叶绿体DNA片段和核基因ITS片段组合(trn L-trn F+trn M-trn V+trn S-trn G+ITS)的辨别率相同,因此推荐trn S-trn G+ITS作为地黄属植物的标准条形码。此外,利用DNA条形码鉴别物种时,可采用叶绿体DNA片段和核DNA片段组合的方法来提高物种鉴定的成功率。     

中国特有森林树种华山松的群体进化历史研究

利用现代分子群体遗传学的分析手段,对华山松27个自然群体129个个体的样本进行双亲遗传核基因AGP6片段的测序分析,检测该物种在第四纪冰期时的避难所和群体进化历史。结果表明:(1)华山松群体在AGP6基因座位上具有较高水平的核苷酸多态性,其沉默位点多样性值(πt=0.013 8,πsil=0.030 6)显著高于其他松属植物。(2)基于Bayesian聚类分析结果表明,华山松具有明显的群体遗传结构,地理分布区上能够分为中国中部和中国西南部两大区域族群,Network网络分析和系统发育分析均得到了相似的结果。(3)分子变异(AMO-VA)分析结果表明,遗传变异主要存在于群体内(65.65%)和族群间(30.18%),群体间存在较小的变异量(4.17%);物种水平和族群水平上的群体错配分析分布均呈多峰模式,说明华山松群体未经历过近期的扩张事件。(4)秦岭山脉和横断山区的群体存在较高水平的单倍型多样性和较多的特有稀有单倍型,进一步结合单倍型间的多样性关系,推测这些区域可能是华山松在第四纪冰期时期的避难所。研究认为,不同避难所地区间长期的地理隔离以及高大山脉、河流等异质性生境的形成可能促使了华山松在中国中部和西南部两大区域族群的异质性分化以及物种较高水平的核苷酸多态性。     

金钱槭属植物的遗传多样性与保护策略

金钱槭属包括2个种:金钱槭(Dipteronia sinensis Oliv.)和云南金钱槭(Dipteronia dyeriana Henry),均为珍稀濒危植物,主要分布于中国的中部和南部。该研究应用18种随机扩增多态性DNA(RAPD)引物、8对扩增片段长度多态性(AFLP)引物和10种多态性叶绿体微卫星基因(cpSSR)引物,获得金钱槭和云南金钱槭的遗传多样性与种群结构的相关信息。结果表明,在物种水平上,由RAPD(金钱槭:H=0.386 4,Hsh=0.556 3;云南金钱槭:H=0.304 7,Hsh=0.445 0)和AFLP(金钱槭:H=0.331 9,Hsh=0.488 0;云南金钱槭:H=0.304 7,Hsh=0.4450)2个核标记的遗传多样性具有可比性,而cpSSR标记(金钱槭He=0.603 2,云南金钱槭He=0.671 1)的遗传多样性高于AFLP和RAPD标记的遗传多样性,遗传分化系数(GST)也显示出相似的结果,由此揭示2个种均拥有相对较高的遗传多样性和遗传分化。研究认为,人类活动破坏植物栖息地是造成2种物种处于濒危状态的主要原因;从长远来看,保护2种金钱槭属植物的主要策略是保护植物栖息地,同时应加强扩大种群规模以维持现有遗传变异水平。     

马尾松和黄山松两个核基因位点的群体遗传多样性和种间分化

利用两个核基因座位C3H和GI, 对重叠分布于中国东南部的两个松属(Pinus)物种马尾松(P. massoniana)和黄山松(P. hwangshanensis)的22个群体88个个体进行了遗传多样性和种间分化模式研究。在这两个核基因座位上, 两种植物都表现出较低的核苷酸多样性水平(马尾松π_sil = 0.001 71; 黄山松π_sil = 0.003 40), 但是马尾松要显著低于黄山松; 在种内分化水平上, 马尾松的种内遗传分化也明显低于黄山松(马尾松F_ST = 0.059; 黄山松F_ST = 0.339)。这可能是由于黄山松的海拔分布高于马尾松, 而高海拔分布使黄山松的分布区域更加片段化, 促使其形成较高的种内遗传多样性和遗传分化。分子变异分析(AMOVA)发现, 两物种基于两个核基因座位的种间差异为48.86%, 而GI基因座位上的种间差异明显高于C3H座位(GI: 77.24%, C3H: 20.48%), 同时, 基因谱系显示两物种的共享单倍型仅在C3H座位上存在。结合这两个基因的功能, 推测GI基因可能在物种形成过程中受到了一定的选择压力, 因为GI基因参与调控植物的开花时间, 而C3H与木质素表达水平的调控有关。不同的选择压力使得GI的进化速度相对较快, 从而加速了黄山松和马尾松的物种分化。     

绞股蓝属植物系统进化研究进展述评

绞股蓝属植物为典型的热带亚洲分布类型,中国是绞股蓝属的现代分布中心和多样化中心。绞股蓝属植物多倍体的系统进化研究表明,该属内广布物种绞股蓝多倍体种群经历了同源多倍化起源的过程。同时,形态学结合分子生物学证据的研究解决了绞股蓝属部分物种间的系统发育关系。分子标记研究结果表明,绞股蓝属植物具有低水平的群体遗传多样性和高水平的种群分化。另外,分子亲缘地理学研究表明,绞股蓝属植物发生了冰期后的种群范围扩张事件,气候波动和环境变迁可能驱使了该属植物的物种分化。本文从以上几方面进行研究述评,以期为绞股蓝属植物资源利用、保护和评价提供科学依据和理论基础。     

基因流存在条件下的物种形成研究述评:生殖隔离机制进化

物种形成过程是生物多样性形成的基础, 长期以来一直是进化生物学的中心议题之一。传统的异域物种形成理论认为, 地理隔离是物种分化的主要决定因子, 物种形成只有在种群之间存在地理隔离的情况下才能发生。近年来, 随着种群基因组学的发展和溯祖理论分析方法的完善, 种群间存在基因流情况下的物种形成成为进化生物学领域新的研究焦点。物种形成过程中是否有基因流的发生?基因流如何影响物种的形成与分化?基因流存在条件下物种形成的生殖隔离机制是什么?根据已发表的相关文献资料, 作者综述了当前物种形成研究中基因流的时间和空间分布模式、基因流对物种分化的影响以及生殖隔离机制形成等问题, 指出基因流存在条件下的物种形成可能是自然界普遍发生的一种模式。