中华猕猴桃和美味猕猴桃自然居群遗传结构及其种间杂交渐渗

 利用9对SSR引物对中华猕猴桃（Actinidia chinensis）和美味猕猴桃（A. deliciosa）两近缘种的5个同域分布复合体和各自1个非同域分布居群进行了遗传多样性、居群遗传结构的分析以及种间杂交渐渗的探讨。结果表明：1）两物种共有等位基因比例高达81.13%,物种特有等位基因较少（中华猕猴桃：13.27%,美味猕猴桃：5.61%）,但共享等位基因表型频率在两近缘种间存在差异,而且与各同域复合体中两物种样本的交错程度或间距存在关联;2）两种猕猴桃均具有极高遗传多样性,美味猕猴桃的遗传多样性（H_o＝0 .749, PIC＝0.818）都略高于中华猕猴桃（H_o＝0.686,PIC＝0.799）;3）两猕 猴桃物种均具有较低的Nei’s居群遗传分化度,但AMOVA分析结果揭示种内异域居群间（F_ST=0.091 5）和同域复合体种间（F_ST=0.111 5）均存在一定程度的遗传分化;中华猕猴桃居群遗传分化（G_ST=0.086; F_ST=0.212 1）高于美味猕猴桃（G_ST= 0.080;F_ST=0.142 0）;4）同域分布复合体两物种间的遗传分化（G_ST=0.020）低于物种内异域居群间的遗传分化（中华猕猴桃：G_ST=0.086; 美味猕猴桃：G_ST=0.080）,同域复合体物种间的基因流（N_m＝7.89 -29.75）远远高于 同种异域居群间（中华猕猴桃：N_m =2.663; 美味猕猴桃：N_m=2.880）; 5）居群UPGMA聚类揭示在同一地域的居群优先聚类,个体聚类结果显示多数个体聚在各自居群组内,但各地理居群并不按地理距离的远近聚类,这与Mantel相关性检测所揭示的居群间遗传距离与地理距离没有显著性相关的结果一致。进一步分析表明两种猕猴桃的遗传多样性和居群遗传结构不仅受其广域分布、远交、晚期分化等生活史特性的影响,同时还与猕猴桃的染色体基数高 (x=29)、倍性复杂和种间杂交等因素密切相关,其中两种猕猴桃的共享祖先多态性和同域分布种间杂交基因渗透对两猕猴桃的居群遗传结构产生了重要影响。     

猕猴桃属植物的cpSSR遗传多样性及其同域分布物种的杂交渐渗与同塑

同域分布的近缘物种常常发生杂交而导致种间基因渐渗, 从而对相关物种的自然居群遗传结构产生重要影响, 近缘种间的杂交渐渗已成为进化生物学和保护生物学关注的热点。本研究采用8对cpSSR引物对我国西部高原台地向中东部丘陵平原过渡地带同域重叠分布的猕猴桃属(Actinidia)7个物种的自然居群遗传多样性、居群遗传结构和同域分布种间遗传分化进行了检测。结果表明: (1)在6个多态性位点检测到18个等位基因形成的42个单倍型, 尽管各单倍型间显示了复杂的网状进化关系, 但还是具有明显的物种特异性; (2)各物种有丰富的cpSSR遗传多样性, 但种间存在较大差异, 绵毛猕猴桃(Actinidia fulvicoma var. lanata)的遗传多样性水平最高(P = 62.50%, h_T = 0.173, H_T = 0.897), 美味猕猴桃(A. deliciosa)的最低(P = 37.5％, h_T = 0.041, H_T = 0.516); (3)尽管不同物种的居群分化程度存在较大差异, 但种内居群间存在明显分化(G_ST为0.319–0.780, F_ST为0.401–0.695), 居群间的基因流不足(N_m为0.219–0.747<1); 其中以美味猕猴桃的居群遗传分化度最高(G_ST = 0.780, F_ST = 0.695); (4)遗传分化系数G_ST(unordered alleles)与N_ST(ordered alleles)无显著差异, 揭示本研究的大多数猕猴桃属物种不存在系统地理结构, 与用Mantel检验得出的居群遗传距离和地理距离不存在显著性相关的结果一致; (5)除了中华/美味猕猴桃复合体(A. chinensis / A. deliciosa complex)的湖北五峰(HW)和广西资源(GZ)两个同域复合居群外, 同域分布的物种间遗传分化强烈(F_ST为0.476–0.990), 与UPGMA聚类时多数居群按各自物种聚类的结果一致。进一步分析表明, 中华/美味猕猴桃复合体近缘种间存在明显的共祖多态性和杂交渐渗现象, 近缘种植株分布的交错程度以及是否存在亚居群结构对杂交渐渗存在着重要影响。亲缘关系较远的物种间杂交渐渗事件稀少, 但存在个别同塑事件。本研究结果有助于进一步了解猕猴桃属植物自然居群cpDNA的遗传特性和渐渗杂交进化模式, 为我国猕猴桃野生种质资源保育及可持续开发利用提供基础数据和科学依据。     

猕猴桃野生居群的SSR分析初报

采用SSR分子标记技术对我国猕猴桃的2个商业栽培物种——中华猕猴桃和美味猕猴桃的9个天然居群(共221个样)的遗传多样性进行了初步分析。通过对14对猕猴桃引物的筛选,8对重现性好的引物扩增结果表现出良好的多态性。在8个多态性位点上共获得222个等位基因。居群等位基因平均数A=17．3,多态位点百分率P-100,多态信息指数PIC为0．87～0．96,显示出我国的猕猴桃野生居群具有极高的遗传多样性。中华猕猴桃和美味猕猴桃野生居群拥有高比例的共同等位基因,反映出二者的亲缘关系极近。     

小果油茶与普通油茶居群遗传结构及种间杂交渐渗

利用11对SSR引物对5个同域分布的小果油茶和普通油茶居群进行了遗传多样性、居群遗传结构,以及种间杂交渐渗的研究.结果表明:两物种的共有等位基因数为57个,占总数的96.6％;在普通油茶中仅检测到2个特异等位基因,而在小果油茶中没有检测到特异等位基因,但两物种的等位基因频率存在一定的差别.两物种的遗传多样性均较高.在物种和居群层次上,两物种的多态信息含量的变化幅度均为0.25 ～0.50,属于中度多态性.同域分布的两物种间的平均遗传分化系数为0.057,明显低于物种内异域居群间的遗传分化系数的平均值(小果油茶0.332,普通油茶0.201),也低于木本被子植物种内居群间平均水平(0.102).5个同域分布物种间基因流的平均值为10.072,明显高于物种内异域间基因流的平均值(小果油茶1.006,普通油茶1.990).UPGMA聚类结果显示,小果油茶和普通油茶之间的亲缘关系非常接近,明显存在着因杂交而产生的基因渐渗.小果油茶或许是普通油茶的一个变种.     

猕猴桃自然居群SSR遗传变异的空间自相关分析

本研究采用空间自相关分析方法对同域分布的中华猕猴桃(Actinidiachinensis)和美味猕猴桃(A.deliciosa)自然居群SSR遗传变异的空间结构进行了研究,以探讨猕猴桃自然居群遗传变异的分布特征。选用的9对SSR引物在两物种中共扩增出104个等位基因。选择频率在20–80%的SSR等位基因,运用等样本对频率方法分别对同域分布的中华猕猴桃和美味猕猴桃各1个居群及其中华/美味猕猴桃复合居群进行了空间自相关系数Moran’sI值计算。结果表明:中华猕猴桃和美味猕猴桃的遗传变异在居群内均存在着一定程度的空间结构,尽管近半数或半数以上的等位基因在居群内表现为随机分布的空间模式,但也有相当比例(29.6–48.0%)的等位基因在种内居群中和复合居群中(河南西峡51.0%,陕西商南44.7%)呈现渐变、衰退、双向衰退或侵扰模式。而且其居群内遗传变异的空间分布规律,不论是在种内还是复合居群中都基本一致:相距在100m以内,特别是30m范围内的个体间的等位基因表现出显著性的正相关,但随着地理距离的增大逐渐显示出负相关,说明猕猴桃属植物的有效传粉距离可能在100m左右,种子散播主要集中在30m的近距离内。猕猴桃自然居群遗传变异的空间结构是其传粉和种子散播等生物学特性与生境共同作用的结果,其中种子近距离的散播、花粉传播的有限距离及人为干扰是最主要的因素。本研究结果揭示了这两个近缘物种居群遗传变异的空间分布特征及相互关系,有助于进一步探讨猕猴桃属植物的遗传变异、居群扩散及其地理系统发育进化等方面的规律,并为制定相应的保育策略和措施提供基础数据和科学依据。     

山西省榛属植物居群的SSR遗传多样性研究

利用9对SSR引物对山西省平榛(Corylus heterophylla Fisch)和毛榛(C.mandshurica Maxim.et Rupr.)野生居群、欧榛(C.avellana L.)和平欧杂种榛(C.heterophylla Fisch.×C.avellana L.)的人工栽培居群,共205个样本进行PCR扩增,共扩增出172个等位基因。每个位点的等位基因数为5~18个,平均等位基因数为12.5个。居群观测杂合度(Ho)和预期杂合度(He)的变化范围分别为0.395~0.665和0.778~0.906,表明榛属植物遗传多样性较高,其中平欧杂种榛的遗传多样性最高(He=0.867,I=2.271),毛榛遗传多样性最低(He=0.825,I=2.006)。不同物种居群间遗传分化系数FST=0.106,平均基因流Nm=2.609,表明居群间的遗传分化水平较低。各居群在大多数位点上偏离Hardy-Weinberg平衡,主要原因是人工选择或近交所致。分子方差分析(AMOVA)表明,遗传变异主要发生在物种居群内。NJ聚类结果显示毛榛和平榛多数个体聚在各自居群内,平欧杂种榛和欧榛个体交互混合组成一小支后再与平榛聚在一起,表明平欧杂种榛与欧榛、平榛的亲缘关系较近,而毛榛与其它3种榛属植物的亲缘关系较远。本研究还分析讨论了山西省榛属植物居群具有较高遗传多样性的原因,并提出了野生榛子的保护利用策略。     

山东实生板栗居群遗传多样性ISSR分析

采用ISSR分子标记技术对山东省内的10个板栗居群共279个个体的遗传多样性水平及居群遗传结构进行了研究。10个引物共检测到116个位点,其中101个位点为多态位点,占87.07%。POPGENE分析结果表明:板栗具有丰富的遗传变异(在物种水平上,He=0.2697,H0=0.3999;在居群水平上,PPL=64.58,He=0.2004,H0=0.3010)。Neis遗传多样性分析和AMOVA分析表明,各居群间产生了一定程度的遗传分化(GST=0.2414,FST=0.2224)。居群间一定程度的遗传分化可能是由于生境破坏和基因流的障碍(Nm=0.8743)引起。UPGMA聚类分析可知,临沭、莒南、郯城和费县4个居群优先聚成一支,而莱阳居群单独聚为一支。     

湖北野生春兰资源遗传多样性的ISSR分析

近年来,由于过度采挖和生境片断化,湖北野生春兰(Cymbidiumgoeringii)资源正面临着灭绝的危险。本文采用ISSR分子标记技术对湖北省内的11个春兰野生居群共325个个体的遗传多样性水平及居群遗传结构进行了研究。11个引物共检测到127个位点,其中112个为多态位点,占88.19%。POPGENE分析结果表明:与其他兰科植物相比,春兰具有丰富的遗传变异(在物种水平上,He=0.2628,Ho=0.4037;在居群水平上,PPL=63.06%,He=0.1945,Ho=0.2958)。Nei's遗传多样性分析和AMOVA分析表明,各居群间产生了一定程度的遗传分化(GST=0.2440,FST=0.2207)。居群间一定程度的遗传分化可能是由生境破坏和基因流障碍(Nm=0.8828)引起。UPGMA聚类分析可知,与其他居群相比,恩施地区的5个居群,即巴东(BD)、福宝山(FBS)、宣恩(XE)、毛坝(MB)、来凤(LF)优先聚成一支,而大悟(DW)居群单独聚为一支。同时本研究也表明,虽然春兰自交亲和,但在自然界中其繁育系统还是以异交为主。鉴于春兰资源的遗传多样性现状和其相应的居群遗传结构,我们建议在遗传多样性较高的来凤(LF)、京山(JS)、大悟(DW)居群设立保护点进行就地保护;而对资源破坏最为严重的毛坝(MB)和宣恩(XE)居群要实行迁地保护。     

雅鲁藏布江河谷丝须蒟蒻薯遗传多样性的初步研究

分布于雅鲁藏布江河谷的丝须蒟蒻薯(Taccaintegrifolia)与其在东南亚的主要分布区具有明显的间断分布格局。为了探讨地理隔离对其居群遗传结构和遗传多样性的影响,我们应用ISSR分子标记方法对采自西藏墨脱的3个丝须蒟蒻薯居群共65个个体进行了遗传多样性和居群遗传结构分析,并与马来西亚Seremban的1个居群(19个个体)进行了比较。19个ISSR引物共扩增到165个位点,其中111个为多态位点,占67.68%。丝须蒟蒻薯在物种水平上的遗传多样性虽然不低(PPB=67.68%,HT=0.185,Hsp=0.292),但在居群内的遗传多样性却非常低(PPB=12.81%,HE=0.065,Hpop=0.044)。与马来西亚居群(Ma)(PPB=31.71%)相比,墨脱的3个居群遗传多样性极低(PPB分别为3.66%,8.54%,7.32%)。Ma居群与墨脱居群相隔2000km以上,两个地区间的遗传分化程度很大(GST=0.777,FST=0.9206),而墨脱的3个居群间(0.28%)及居群内(7.94%)的遗传分化却非常低(P<0.001)。居群间极其有限的基因流(Nm=0.1435)可能是由于该物种是以自交为主的种类、种子散布很困难、居群间的隔离、生境的破碎化等原因所致。总之,雅鲁藏布江河谷地区特殊的地形和地貌以及与其他热带地区的地理隔离是造成丝须蒟蒻薯在这一地区遗传多样性极低的可能原因。     

同域分布垂穗披碱草和达乌力披碱草遗传多样性和遗传结构分析

披碱草属(Elymus L.)是禾本科(Poaceae)小麦族(Triticeae)中的一个多年生属,该属在青藏高原地区有广泛分布,多数物种是草原和草甸的组成成分,许多种类为品质优良的牧草。垂穗披碱草(E.nutans)和达乌力披碱草(E.dahuricus)同为禾本科小麦族披碱草属异源六倍体物种,染色体组组成皆为StYH。为探究垂穗披碱草遗传多样性形成的内在机制,该研究利用微卫星(SSR)分子标记,对采自青藏高原地区同域分布的垂穗披碱草和达乌力披碱草两个居群共58个个体进行遗传多样性和遗传结构分析。结果表明:8对引物在垂穗披碱草和达乌力披碱草扩增条带分别为163条和124条,多态性位点百分率(PPB)分别为89.71%和76.07%,多态性信息含量(PIC)分别介于0.583~0.929和0.524~0.830之间。垂穗披碱草遗传多样性(H_e=0.69,I=1.34,P_p=100%)高于达乌力披碱草(H_e=0.53,I=0.80,P_p=93.75%);同域分布的垂穗披碱草和达乌力披碱草居群,垂穗披碱草呈现出更高的遗传多样性。AMOVA分子变异显示,两个物种居群内遗传变异分别80.92%和63.62%,但居群间遗传分化水平较低。遗传结构分析揭示两个物种间有基因流存在。综合分析结果认为,该地区种间杂交基因渗透引起的种内遗传分化,在这两个物种多样性形成中可能起着重要作用。     

拟南芥和线虫基因序列及剪切位点的理论预测

将拟南芥(A．thaliana)和线虫(C．elegans)基因组按外显子、内含子及基因间序列区分为3类。分别选取64、40、20种三联体的概率作为信号参数构建离散源,根据离散增量预测序列所属类型。结果表明：拟南芥各条染色体标准集总预测成功率达到82．19％,检验集为87．95％;线虫各条染色体标准集总预测成功率达到79．67％,检验集达到81,93％。另外,将两种基因序列中的外显子分别划分成3类,用外显子剪切位点、翻译起始和结束位点附近的三联体的3个位点作为3条子链,以各条子链的12个参数构建离散源,用离散增量对3种序列类型进行预测,预测成功率都达80％以上。