濒危植物秦岭石蝴蝶的SCoT遗传多样性分析

利用筛选到的24条SCoT引物,分析秦岭石蝴蝶人工繁育和野生种群60份材料的遗传多样性和遗传结构,为秦岭石蝴蝶的濒危机制和制定种群保护与修复策略提供理论依据。结果显示:(1)60份秦岭石蝴蝶供试样品的观察等位基因数平均为1.51,有效等位基因数平均为1.31,Nei's基因多样性平均为0.2305,Shannon指数平均为0.3703,表明供试材料种群的遗传多样性较低。(2)种群间的遗传距离与遗传相似系数分析结果表明,3个种群60份供试材料间的遗传相似系数为0.9551~0.9705,平均相似系数0.9634,进一步表明供试材料之间的遗传相似性极高,遗传背景较为狭窄。(3)秦岭石蝴蝶种群分子方差分析结果显示15%的变异来自于种群间,而85%的变异来自于种群内部。综合分析表明,秦岭石蝴蝶各种群内和种群之间的遗传多样性较低,遗传背景狭窄,这可能是秦岭石蝴蝶适应环境能力差,从而导致其濒危的重要原因之一。     

秦岭石蝴蝶人工种群花器变异现象研究

以人工栽培的秦岭石蝴蝶为实验材料,通过观察并记录花器官形态和数目的变化,初步探讨秦岭石蝴蝶花器变异规律,并分析了导致其变异的诱因。结果显示:(1)在观察的1 996朵秦岭石蝴蝶花朵中,发现了17种花冠变异类型、5种萼片变异类型和7种可育雄蕊变异类型,总变异率分别为34.57%、38.38%和32.67%。(2)秦岭石蝴蝶花梗或可分支,花梗苞片数目2～3枚。(3)相关性分析结果表明,下唇数目与可育雄蕊数目呈正相关,相关系数为0.927 4,而上唇数目与可育雄蕊数目呈负相关,相关系数为-0.481 1,结合花型图示分析这可能与秦岭石蝴蝶雄蕊着生于花冠下唇内侧近基部有关。该研究统计的秦岭石蝴蝶变异类型丰富,可能对于今后秦岭石蝴蝶的系统进化、花器官发育、生殖生态以及分子遗传方面研究奠定了基础,也为培育不同观赏价值的品种提供思路。     

濒危植物秦岭石蝴蝶野外回归早期探索

秦岭石蝴蝶(Petrocosmea qinlingensis)是秦岭地区分布的国家II级重点保护野生植物,具有重要的生态价值和观赏价值,但其野外数量极其稀少,处于濒危状态,亟需加强保护和拯救。本文在成功进行人工繁育和野外驯化的基础上,尝试开展野外回归实验。通过踏查法选择3个不同的野外回归地,同时采用随机样方调查和观察拍照的方法,定期记录野外回归的秦岭石蝴蝶生长情况并统计其存活率。结果表明:(1)野外回归地的海拔高度、空气湿度、土质结构和地表植被等环境因素的差异,均可不同程度地影响野外回归的秦岭石蝴蝶的存活率,其中海拔高度的影响达显著水平(P <0.05)。(2)遭遇的严重干旱、暴雨和冻害,均造成了3个野外回归地秦岭石蝴蝶不同程度的损失。(3)秦岭石蝴蝶野外回归12个月后,叶柄和叶片会明显伸长,而叶片数目和叶片宽度会明显下降。以上结果表明,加强野外回归前的驯化和野外回归地的小气候调查和选择是决定秦岭石蝴蝶野外回归能否成功的关键因素。这些研究将为进一步深入开展秦岭石蝴蝶的野外回归和其他濒危极小种群野生植物的迁地保护提供一定依据。     

濒危植物秦岭石蝴蝶花瓣数量变异机理研究

为了探明秦岭石蝴蝶花瓣数量变异原因,该研究采用Illumina HiSeq 2500高通量测序技术对秦岭石蝴蝶两种花型发育的早期和晚期进行转录组测序,挖掘参与其花发育相关的差异基因,并探讨花器变异的可能机制。结果显示：(1)与NR数据库进行比对,共有52 677个Unigene注释到NR库,占Unigene总数的46.25%,与旋蒴苣苔(Dorcoceras hygrometricum)的序列同源性最高(54.29%)。(2)GO富集分析结果显示,正常2 3型和变异2 4型差异基因富集最显著的GO条目为：细胞组分类的细胞膜、分子功能类的反转运蛋白活性和酶抑制剂活性、生物过程类的跨膜转运和催化活性的负调控等;KEGG富集分析结果显示,正常2 3型和变异2 4型差异基因富集最显著的KEGG通路为：植物激素信号转导、脂肪酸延长、戊糖和葡萄糖醛酸酯的相互转化、苯丙烷生物合成、硫代谢、类黄酮生物合成、玉米素的生物合成等途径。(3)对表达差异基因进行筛选并进一步对4个比较组进行交叉比对分析,确定了6个可能与秦岭石蝴蝶花器官发育相关的基因,分别为PqMIF2、PqMYB340、PqMYB305、PqGATA12、PqCCD4和PqZBED;qRT PCR验证发现,其表达趋势和转录组测序分析结果一致。该研究结果为秦岭石蝴蝶的花器官发育和系统进化及其濒危机制方面研究提供了重要的信息。