刺槐不同居群遗传多样性的ISSR分析

利用ISSR标记对全国10个刺槐居群子代100个个体的遗传多样性进行了比较分析,从65个随机引物中筛选出10个多态性引物进行扩增,共检测到91个位点,多态位点数(AP)为85,多态位点百分率(P)为93.41%.刺槐在种级水平的遗传多样性参数略高于居群水平,多态位点百分率(P)分别为95.60%、69.01%,Shannon′s信息指数(I)分别为0.6145、0.3733,Nei′s基因多样性指数(H)分别为0.4337、0.2514.居群间的遗传分化指数Gst、Nei′s基因多样性指数和Shannon′s信息指数统计结果,均显示出中国刺槐居群内遗传多样性大于居群间遗传多样性.利用PopGen32软件对10个居群进行聚类分析可知,10个刺槐群体可分为三大类,亲缘关系和地理分布呈一定的相关性,但没有形成明显的地理变异模式.     

祁连山两侧中国沙棘不同居群的遗传多样性研究

应用RAPD技术研究了祁连山中段中国沙棘(Hippophae rhamnoidoes ssp．sinensis)4个居群和1个对照居群的遗传多样性水平,探讨中国沙棘边缘居群的遗传变异以及天然屏障祁连山对中国沙棘居群遗传结构的影响。结果显示,祁连山地区中国沙棘居群水平的Nei’基因多样度(h)和Shannon多态信息指数(I)分别为0．2070和 0．297 4,基因分化系数(Gst)为0．319 3,均高于中国沙棘整个分布区的平均值,表明该地中国沙棘边缘居群遗传多样性水平及居群间的遗传分化都有增加的趋势;居群间每代迁移数(Nm=1．065 9)显著低于异交风媒植物(Nm= 5．380),表明祁连山的隔离对中国沙棘居群间的基因交流有限制作用,造成了该地中国沙棘边缘居群间较高的遗传分化。     

陕西实生板栗居群遗传多样性研究

利用超薄平板聚丙烯酰胺等电聚焦技术对陕西板栗4个实生居群,8个酶系统的20个位点进行了遗传多样性及遗传结构分析,结果表明：4个居群中以宝鸡居群遗传多样性最高,其P为80．0％,Ho,He分别为0．478和0．343,4个居群的居群遗传分化度Gst为6．2％,平均总遗传多样性为0．3372,总遗传多样性的93．8％属于居群内的遗传变异,聚类分析结果表明,以秦岭为界可以分为秦岭以南与秦岭以北2个略有差异的板栗自然亚分布区。     

新疆桑属植物栽培居群的遗传多样性研究

应用RAPD分子标记对新疆不同地区栽培的桑属植物2种3个分类群共11个居群进行了遗传多样性研究。结果表明,新疆桑属栽培植物中虽然存在较为丰富的遗传多样性,多态位点比率(PPB)为87．39％,Shannon多样性指数为0．3997,但在栽培居群内的遗传变异水平相对较低;在不同居群间遗传变异水平仔住很人差异,各居群的多态位点比率(PPB)为4．5％至45．95％,Shannon多样性指数为0．0312至0．2339;白桑(Morus alba L．)及其变种鞑靼桑(Morus alba L．var．tatarica)居群内的遗传变异水平远高于黑桑种(Morus nigra)。新疆桑属植物栽培居群内较低的遗传变异水平与其采用扦插等无性繁殖方式有关。分析全部的遗传变异显示,11个栽培居群之间的基因分化系数(Gst)为0．3541,其中桑及其变种9个居群间的基因分化系数为0．4597,黑桑种2个居群问的基因分化系数为0．4728。AMOVA分析表明,在全部遗传变异中,黑桑种和白桑种2个物种之间的遗传变异占59．16％,居群间遗传变异为17．46％。遗传距离和聚类分析也表明,黑桑种和白桑种及其变种鞑靼桑之间存在很大的遗传分化。     

中国特有濒危树种毛红椿核心和边缘居群的遗传多样性

选用8对多态的微卫星引物, 研究了毛红椿(Toona ciliata var. pubescens)核心居群和边缘居群的遗传多样性。研究结果显示, 边缘居群的观察等位基因数和有效等位基因数并不比核心居群低, 甚至更高。普通广布和稀有地方等位基因在所有居群中均有分布, 而普通地方和稀有广布等位基因分别仅在5个和3个居群中有分布。从4种类型等位基因总数上看, 边缘居群高于核心居群, 特别是边缘居群的稀有地方等位基因数量明显多于核心居群。边缘居群的平均期望杂合度和观察杂合度都高于核心居群。核心居群间的基因分化系数为0.1520, 边缘居群间为0.3045, 边缘居群与核心居群的遗传分化差异达到显著水平。核心居群间基因流大于1, 而边缘居群间基因流小于1, 说明核心居群间基因交流频繁, 边缘居群由于片段化和地形影响, 基因流较小。Mantel检验结果显示, 居群间遗传距离与地理距离的相关性不显著, 说明地理距离对毛红椿居群遗传分化的影响不显著。     

刚毛柽柳天然居群遗传多样性初探

柽柳是荒漠地区主要的灌木资源树种。以刚毛柽柳为代表,运用RAPD技术分析了广布于新疆境内9个刚毛柽柳(Tamarix hispida L．)天然居群的遗传多样性及居群间的遗传分化。10条随机引物检测到157个可重复的位点,其中多态位点155个,占总位点数的98．7％。由Shannon表型多样性指数和Nei基因多样性指数估计居群间遗传分化百分比分别为62．5％和55．30％,表明刚毛柽柳种内的遗传变异主要存在于居群间。根据以上结果,我们认为新疆境内刚毛柽柳天然居群的遗传多样性很丰富,居群间分化程度较高;繁育系统属于一种自交和不完全异交混合的交配类型;形成并维持其分布格局的主要因素是基因流的隔离。     

大叶藻居群微卫星遗传多样性研究

采用4对微卫星引物对大叶藻的7个地理居群进行了遗传多样性与遗传结构分析。扩增148株大叶藻得到57个等位基因, 每个位点平均等位基因数为6, 大叶藻居群的平均期望杂合度(He)为0.687, 平均观测杂合度(Ho)为0.417。青岛湾居群的遗传多样性最高(A=7.750, AR=7.043), 俚岛居群最低(A=4.750, AR=4.543)。从F_st值来看, 7个大叶藻居群间属于中度分化。UPGMA系统发育树显示, 中国4个大叶藻居群聚类到一起, 其遗传分化可能是由于历史大海草场的遗留小片段居群产生, 而中国、韩国、日本和爱尔兰居群间的遗传分化则主要是由于地理隔离造成的。自由交配估计结果支持海草的东亚起源说。青岛湾居群遗传多样性较高, 可优先作为大叶藻移植修复的材料和基因库, 并进行重点保护。     

缙云山特有植物缙云黄芩的遗传多样性研究

采用聚丙烯酰胺凝胶垂直平板电泳检测了重庆缙云山特有植物缙云黄芩7个居群70个个体的过氧化物酶、细胞色素氧化酶、超氧化物歧化酶、淀粉酶和酯酶5种等位酶,获得20个基因位点的资料,由此分析了其遗传分化水平。结果表明：缙云黄芩遗传多样性水平较高,多态位点比率P为45．7％,平均每个多态位点的等位基因数目A为1．46,平均预期杂合度He为0．205,平均观察杂合度Ho为0．352。缙云黄芩居群间遗传分化水平较高,Gst=0．401,居群间遗传一致度和遗传距离的平均值分别为0．741和0．300。缙云黄芩遗传多样性的40．1％来源于居群之间的基因差异,59．9％属于居群内的遗传分化,因而对缙云黄芩遗传多样性的保护,应保护其较多的居群。     

白檀自然居群遗传结构与遗传多样性研究

采用ISSR分子标记技术分析了湖南省5个地区6个居群白檀的遗传多样性水平和遗传结构。结果表明,9条ISSR引物对6个居群的149份白檀样品PCR扩增检测到122个扩增位点,其中多态性位点113个,多态性比率高达92.62%。Nei's基因多样性指数(He)为0.3264,Shannon多样性指数(I)为0.4873,居群之间产生较大的遗传变异(Gst=0.5215,Nm=0.4588),AMOVA分子差异分析表明白檀居群间遗传分化程度高,51.07%的变异存在于居群间,48.93%的变异存在于居群内;UPGMA聚类分析将6个白檀居群分为3大类:大围山和龙山居群为一类,岳阳和道县居群组成另一类;衡山居群单独成一类,聚类原则跟地理位置不一致,与海拔高度有一定的相关性。     

唐古特虎耳草谱系地理学研究

利用叶绿体基因(trnL-trnF和rpl16)对青藏高原地区的18个唐古特虎耳草(Saxifraga tangutica Engl.)居群(209个个体)进行谱系地理学研究,以揭示唐古特虎耳草的现有遗传结构及其历史演化过程。结果表明:(1)从209个个体中共检测到74个单倍型,且只有单倍型H5在居群中广泛分布,71.62%的单倍型为居群特有单倍型。(2)分子变异分析(AMOVA)显示,91.85%的遗传变异来源于居群内,居群间遗传分化不明显(F_(ST)=0.081);遗传分化系数N_(ST)(0.109)大于G_(ST)(0.097,P0.05)但不显著,表明唐古特虎耳草在其整个分布范围内没有明显的谱系地理结构。(3)中性检验表明,Tajima’s D(-2.045 07,P0.05)和FuLi’D*值(-3.629 27,P0.05)均为显著的负值,结合单峰的错配分布曲线,表明该物种经历过近期扩张。研究推测,唐古特虎耳草在第四纪冰期时可能存在多个微型避难所,由于第四纪冰期气候的反复波动,使得原来连续的居群片段化,避难所内的居群单独进化,从而形成了大量特有单倍型;唐古特虎耳草居群对第四纪冰期气候波动的反应可能更多的表现为垂直海拔高度的迁移,而非大规模的水平迁移。     

山羊臭虎耳草的延迟自动自花授粉机制

通过对山羊臭虎耳草6个花形态及其发育阶段、授粉过程的连续观察和对花粉活性、柱头可授性的连续检测,报道了一种新的延迟自动自花授粉机制,即山羊臭虎耳草花丝运动引导的延迟自动自花授粉。利用电子显微镜研究了花粉囊的破裂方式和柱头结构,同时利用苏丹Ⅲ研究了花粉的组织化学性质。结果显示:(1)第四生长阶段,当花丝引导大部分花粉囊运动至柱头上方时,花粉和柱头的可授性才均达到峰值[可授性分别为(94±6)%和(96±13)%],这种运动消除了第三生长阶段花粉活性较高[(90±8)%]而柱头可授性较低[(6±17)%]的异花授粉特征,即消除了花粉与柱头的时空隔离;自动自花授粉发生于异花授粉特征消除之后,因此山羊臭虎耳草具有典型的延迟自动自交行为。(2)第四发育阶段柱头空腔的大量柱状突起和花粉鞘的油脂性特征,增加了花粉和柱头的接触表面,并且使花粉更好地互相堆积粘附在柱头上,提高授粉效率。(3)对山羊臭虎耳草的繁育系统研究表明,强制自花授粉和人工自花授粉产种量无明显差异,2007年和2008年的自交系数高达0.92和0.91,说明山羊臭虎耳草具有很好的自交能力并且不存在花粉数量限制;人工异花授粉的产种率显著高于人工自花授粉,说明自花花粉的质量显著低于异花花粉,虎耳草延迟自动自花授粉存在生殖衰退,生殖保障系数2007年为0.92,2008年为0.91,表明在极端环境下自动自花授粉为该植物提供了繁殖保障,但极端环境下,没有观察到有效的授粉昆虫。研究表明,作为高山冰缘植物的山羊臭虎耳草,保留了开花植物异花授粉的特征,在极端环境下利用延迟自动自花授粉机制完成授粉,保障生殖。     

云杉矮槲寄生遗传多样性及其群体遗传结构分析

该研究采用CTAB法提取云杉矮槲寄生(Arceuthobium sichuanense)的基因组DNA,利用ITS1片段的序列信息对中国9个不同地理群体的62份云杉矮槲寄生样本的遗传多样性及群体遗传结构进行分析。结果表明:(1)62条ITS1序列共定义16个单倍型(H1~H16),表现出较低的遗传多样性水平(h=0.678 5,π=0.005 9),而群体间的遗传多样性水平则表现出较大差异(h=0~1.000 0,π=0~0.009 4);AMOVA分析显示云杉矮槲寄生群体内的遗传变异占到51.37%,群体间为48.63%。(2)Network单倍型网络分析表明,单倍型H1和H12较为古老,且所有群体对2种单倍型无共享现象;单倍型H1是广布单倍型,存在于青海和甘肃的6个群体中,单倍型H12仅在四川的2个群体中有分布。(3)基于最大似然法(ML)构建的群体聚类和中介邻接法构建的单倍型网络图均显示,四川的3个群体为独立类群,区别于青海、甘肃群体,且甘肃和青海的群体之间没有明显分化。该研究首次报道了云杉矮槲寄生遗传多样性和遗传结构,为进一步研究其进化及后续的病害防控提供了一定的参考。     

北沙柳群体遗传多样性和遗传结构分析

以内蒙古北沙柳(Salix psammophila)国家种质资源库内9个群体(P1~P9)288个无性系为实验材料,利用TP-M13-SSR技术,选取22对具有多态性EST-SSR北沙柳引物,采用毛细管电泳对PCR产物进行检测,分析北沙柳遗传多样性、分化程度和群体遗传结构,为北沙柳种质资源库遗传管理、无性系鉴定、品种选育、遗传改良和构建指纹图谱提供理论依据。结果显示:(1)22对EST-SSR引物共检测到222个等位基因,各位点平均等位基因数(A)为10,四倍体基因型丰富度(G)和特异基因型(G1)总和分别为1 460和802个,平均特异基因型比率(P1)和种质鉴别率(P2)分别为45.86%和13.21%。(2)9个群体平均等位基因数(A)为7.475,基因型丰富度(G)为15.586,观察杂合度(Ho)和期望杂合度(He)分别为0.577和0.638。以期望杂合度He为标准,北沙柳群体遗传多样性水平最低的是P1和P9。(3)北沙柳群体遗传分化系数仅为0.02,AMOVA分子变异分析显示,北沙柳群体大部分遗传变异来自群体内(97%),群体间变异仅为3%。(4)三维主成分、聚类和Structure群体遗传结构分析显示,9个群体被划分为2个组,Mantel检验表明北沙柳遗传距离与地理距离极显著相关(r=0.684 P0.001)。研究表明,北沙柳种质资源具有丰富的遗传多样性,这是其具有耐旱、耐寒、耐高温、耐沙埋和抗风蚀等适应性较强的分子基础;北沙柳的遗传变异集中在群体内;分布区群体呈现由中心向边缘群体扩张分化的趋势。     

山地虎耳草和棒腺虎耳草转录组SSR和SNP分析

利用Illumina HiSeqTM2000对山地虎耳草和棒腺虎耳草进行转录组测序,分析和比较其SSR和SNP特征。结果表明:山地虎耳草63 763条Unigene序列中含有4 622个SSR,发生频率为7.25%,有110种重复基元,平均每10.00kb出现一个SSR位点;棒腺虎耳草60 972条Unigene序列中含有4 542个SSR,发生频率为7.45%,有85种重复基元,平均每10.40kb出现一个SSR位点,略低于山地虎耳草。山地虎耳草和棒腺虎耳草转录组序列的SSR优势基元均为三核苷酸重复。2个物种的转录组SSR以5~10次的较低重复次数为主,长度主要集中于12~30bp,具有较高的多态性。山地虎耳草和棒腺虎耳草中分别获得118 424个和112 006个SNP位点,编码区的SNP位点分别占30.40%和28.59%,且在编码SNP中同义突变所占比例(30.27%、28.48%)远高于非同义突变(0.13%、0.11%)。比较发现,2个物种的各项检索结果基本一致,推测与选取的组织部位、组织的发育阶段以及物种的亲缘关系有关。     

武陵山区蛇足石杉遗传多样性的AFLP分析

采用AFLP分子标记对武陵山区蛇足石杉(Huperzia serrata)4个居群进行遗传多样性的研究,结果表明:(1)7对引物组合共扩增出条带615条,其中549条为多态性条带;在物种水平上,多态性条带百分率PPB=89.27%,有效等位基因数Ne=1.257,Nei’s基因多样度指数H=0.178,Shannon多样性信息指数Isp=0.298;在居群水平上,PPB=71.42%,Ne=1.235,H=0.154,Shannon多样性信息指数Ipop=0.251;遗传多样性在居群间有明显的差别,其中坪坝营(PBY)居群最高(PPB=81.95%),而铁峰山(TFS)居群最低(PPB=64.55%)。(2)居群间的遗传分化较低,基于Nei’s基因多样性分析结果显示,居群间遗传分化系数GST=0.159;Shannon’s居群分化系数[(Isp-Ipop)/Isp]为0.16;WINAMOVA分析显示,武陵山区蛇足石杉的遗传变异主要存在于居群内,居群内的遗传变异分量为65.057,占总变异的75.77%,而居群间的遗传变异分量为20.804,占总变异的24.23%;居群内存在极显著的遗传分化(ΦST=0.242,P0.001)。(3)由遗传分化系数(GST)估计,武陵山区蛇足石杉居群间的基因流Nm=2.647,表明蛇足石杉属于异交种。(4)两两居群间的Nei’s遗传一致度(IN)范围为0.031 0~0.969 4;Mantel检测结果显示,居群间的遗传距离与地理距离之间不存在显著的正相关关系(r=0.269,P=0.887)。研究认为,遗传多样性与遗传结构主要决定于居群历史,较少干扰而稳定的居群偏向克隆生殖,遗传多样性较低,而新建居群的遗传多样性则较高;克隆生长、生态位选择、异交,以及有效的孢子风媒传播等可能是其维持较高遗传多样性水平的因素,而过度采挖等人类活动和生境片断化是导致蛇足石杉濒危的主要因素。     

祁连山特有濒危植物穴丝荠分布预测及其重要影响因子分析

穴丝荠是祁连山特有濒危植物,预测潜在适生区可为穴丝荠的保护与研究提供重要参考。基于地理分布记录和环境因子变量数据,采用MaxEnt和ArcGIS模型,利用41个有效分布点和28个环境因子,模拟了穴丝荠当代、未来(2050s、2070s) RCP2.6、RCP4.5和RCP8.5气候情景下在祁连山的适生分布区,并筛选影响其分布的主导因子。结果显示：(1)训练数据集的AUC值均值达到0.948,随机误差均值达0.043,表明MaxEnt模型模拟预测精度较高。(2)影响穴丝荠分布的主导因子有海拔、平均气温日较差、等温性、最潮湿度月份的降水量和土壤有机质,这些环境因子占总贡献率的87.4%。(3)海拔在3 000~4 000 m处,平均温度日较差在10 ℃~12 ℃,等温性为32~35,最潮湿月份的降水在140~160 mm,土壤有机质含量在1.2%~1.5% 时较适宜穴丝荠的生长,推测穴丝荠适合生长于热量低、日温差大且年温差小、寒冷半湿润型的高原气候。(4)在当代气候条件下,穴丝荠的潜在地理分布主要位于祁连山东部和南部地区,随着气候变化和时间推移,穴丝荠潜在适生区有缩小趋势,祁连山南部地区高度适生区向北部收缩,大部分集中于祁连山保护区内。(5)未来应首先考虑重点保护祁连山保护区内的种群,并可将祁连山保护区南部一带作为保护区域进行就地保护。     

濒危植物宽叶羌活天然居群cpDNA非编码区多态性分析

采用叶绿体DNA非编码区直接测序的方法,对青海、甘肃、四川3个省区内濒危植物宽叶羌活14个天然居群的遗传多样性和遗传结构进行了研究,以明确其遗传背景,为宽叶羌活的保护提供理论依据。结果表明:(1)14个居群138个个体的序列长度介于509~515bp;碱基组成A+T含量较高(平均67.6%)。(2)根据序列的核苷酸变异共鉴定出31个单倍型,其中9种单倍型(H5、H1、H9、H10、H16、H17、H19、H20、H22)为居群所共享,而且单倍型H5分布最广、在10个群体的67个个体中检测到,占总样品数的48.56%。(3)14个居群宽叶羌活具有高水平单倍型多样性(Hd=0.750 3)和较高水平核苷酸多样性(Pi=0.007 11),但31个单倍型没有按地理分布形成明显的族群,各地理单元中的单倍型相互混杂,没有明显的地理分化模式。(4)AMOVA分析、居群间分化度(FST=0.602 4)分析和基因流(Nm=0.330)分析的结果一致,表明宽叶羌活大部分遗传变异(60.24%)发生在居群间,居群间的基因流较低,群体间变异是宽叶羌活的主要变异来源。(5)14个居群的遗传距离在0.000~0.007,平均为0.003,表明居群间的亲缘关系较远,且居群间的遗传距离与地理距离之间无显著相关关系(P=0.143),说明宽叶羌活居群遗传变异的分布没有明显的地理趋势。研究认为,宽叶羌活居群间高的遗传变异可能是由基因流受阻、遗传漂变、地理隔离造成的,并提出了对该物种遗传多样性的保护策略。     

秦岭紫堇属植物及其地理分布修订

在室内查阅标本和查阅文献资料的基础上,结合野外实际调查,对秦岭地区紫堇属植物及其地理分布进行全面修订。结果表明:秦岭地区共有紫堇属植物28种,其中5种为秦岭特有种。地理分布格局研究表明:8种为秦岭广布种,7种为秦岭西部分布种,7种为秦岭中部分布种,1种为秦岭东部分布种,3种为秦岭中部和西部分布种,2种为中部和东部分布种。根据修订,给出了秦岭紫堇属植物分种检索表。     

祁连山东部青杄年内径向生长动态对气候的响应

树木径向生长对气候因子的响应是树轮气候学的基础。在我国西北地区,虽然已有大量的树轮-气候响应研究,但是响应分析多基于数理统计结果,缺乏对树木生长过程的理解。基于此,于2013年到2015年在祁连山东部吐鲁沟国家森林公园内通过Dendrometer连续监测了树轮气候重建中常用树种青杄的径向生长,通过平均值法提取2013到2015年生长季内不同时间尺度(1天、7天、10天)的平均径向生长量及对应时间段的平均气候状况。不同时间尺度径向生长量和气候因子的相关分析结果表明,时间尺度的延长削弱了树干水分昼夜变化的干扰,但水分仍然是青杄径向生长的限制因子。为了进一步分析青杄径向生长与气候关系随时间的变化情况,以31天为窗口将日径向生长量与气候要素每隔一天进行滑动相关,结果显示:5、7月青杄的径向生长与降水的关系稳定,都呈显著正相关,但是6月降水的年际变率较大,导致树木可利用水分的变幅也较大,因而树木径向生长与6月水分的响应关系不稳定,存在较大的年际差异,而这可能是一些树轮-气候响应研究中轮宽与6月降水关系不显著的原因。