喜马拉雅-横断山区优越虎耳草谱系地理学研究

利用叶绿体DNA非基因编码区rpl20-rps12和trnL-trnF作为分子标记,对喜马拉雅-横断山区优越虎耳草13个居群151个个体进行谱系地理学研究,旨在揭示优越虎耳草现有的遗传结构及其演化历程。共检测到19个单倍型,其中63%的单倍型为居群特有单倍型。研究还发现,优越虎耳草居群总的遗传多样性较高（H_t=0.868）,居群内平均遗传多样性较低（H_s=0.466）。分子变异分析（AMOVA）表明,优越虎耳草居群57.37%的遗传变异来自居群内,居群间遗传变异为42.63%。居群遗传分化系数N_st大于G_st（N_st=0.463,G_st=0.438,P>0.05）,但不显著,表明优越虎耳草在其整个分布范围内没有明显的谱系地理结构。中性检验结果表明,Tajima's D为负值（-1.348 32,P>0.05）而Fu's F_s*为正值（18.915 72,P>0.05）,但均不显著,结合歧点分布分析发现该物种在整个分布范围内未经历过居群扩张。此外,在本研究中优越虎耳草遗传多样性和核苷酸多样性较高的居群及大量特有单倍型在整个分布范围内随机分布,符合"微型避难所"假说。优越虎耳草居群在冰期可能随气候波动而发生分布范围的不断变化,最终在相互隔离的"高山岛屿"中发生异域分化,导致大量特有单倍型产生。因此,推测优越虎耳草与其生境中的乔木和灌木可能具有相似的谱系地理历史,它们可为优越虎耳草提供微型避难所而使之在冰期时保留下来。     

异叶泽兰的遗传多样性和居群历史动态研究

异叶泽兰属于菊科泽兰属,是该属分布海拔相对较高的植物,分布在青藏高原东部和横断山海拔1700~3000 m的地区。该文利用ycf6-psbM和rpl32-trnL两个叶绿体DNA(cpDNA)片段以及核DNA片段ITS(nITS)作为分子标记,研究了异叶泽兰的遗传多样性及其分布特征,探讨了其居群历史动态。结果表明:(1)叶绿体片段联合分析结果显示,异叶泽兰在物种水平遗传多样性水平不高,单倍型多态性指数(H_d)为0.656,核苷酸多态性(π)为0.00161;而ITS的基因型多态性指数(H d)为0.687,核苷酸多态性(π)为0.00235。(2)cpDNA和nITS分析结果均显示,异叶泽兰居群水平总的遗传多样性大于居群内平均遗传多样性,遗传变异主要发生在居群间,居群间存在明显的遗传分化(cpDNA:G_st=0.679,N_st=0.655,F st=0.655;nITS:G_st=0.543,N_st=0.370,F_st=0.584),但是由于N_st值小于G_st值,因此异叶泽兰的分布不具有明显的谱系地理结构。(3)基于单倍型地理分布以及Network分析推测,横断山区南部(川西南-滇西北)和云南中部可能是异叶泽兰在第四纪冰期时的两个避难所,中性检验和失配分析的结果支持异叶泽兰在冰期后未发生过居群扩张。     

药食同源植物薤白的谱系地理学研究

对我国14个地区的药食同源植物薤白（Allium macrostemon）的叶绿体基因片段（psbA-trnH、rps16和trnL-F）与核基因片段（ITS）进行测序分析,揭示薤白的遗传变异分布式样、单倍型地理分布格局,并推断其在第四纪冰期的避难所。结果表明：薤白叶绿体基因（cpDNA）遗传多样性低于核基因（nrDNA）遗传多样性（cpDNA：H_T=0.868;nrDNA：H_T=0.890）。cpDNA和nrDNA的分子变异分析（AMOVA）结果显示：薤白遗传变异主要发生在居群间（cpDNA：92.84%;nrDNA：98.40%）,存在遗传分化（cpDNA：N_st=0.918,G_st=0.866,F_st=0.928;nrDNA：N_st=0.984,G_st=0.855,F_st=0.984）,且N_st均大于G_st,表明该物种具有明显的谱系地理结构。在薤白居群中,共检测到11个叶绿体单倍型和14个nrDNA基因型;单倍型网络图及地理分布图表明,叶绿体单倍型H3、核DNA基因型H1频率最高,位于网络结构图的中心位置,可能为古老单倍型。此外,冰期避难所假说认为遗传多样性高、拥有古老单倍型和较多特有单倍型的区域可能是该物种的冰期避难所,因此推测薤白在第四纪冰期时可能在大盘山、天水和通化地区存在多个冰期避难所。这些分析可为类似草本植物的进化提供参考,丰富对东亚草本植物分子系统与生物地理学的认识。     

基于叶绿体基因序列rbcL-accD研究莛子藨的分子遗传多样性和谱系地理结构

莛子藨是莛子藨属的一种多年生草本植物,主要分布在青藏高原东北部及邻近高山地区和日本,为东亚特有种。本文基于叶绿体DNA基因间隔区rbcL-accD序列,对莛子藨物种水平的序列特征、分子遗传多样性和谱系地理结构进行研究。分析结果发现该区域莛子藨种群的遗传变异主要来自于居群间（72.28%）,优势单倍型（H2）广泛分布,特有单倍型分散在多个居群。居群间遗传分化系数N_STST,没有检测到显著谱系地理结构,而且居群间基因流较低（N_m=0.096）,青藏高原及其邻近地区特殊地形和生态环境造成的地理隔离或者生境异质化可能是现有单倍型分布格局形成的原因。种群动态历史分析显示莛子藨经历过不显著的种群选择或者扩张事件,综合分析推测莛子藨居群应该是在间冰期或者冰期后从不同避难所扩散形成现在的分布格局,具体避难所还需进一步深入研究才能确认。     

青藏高原东北部黄缨菊的谱系地理学

黄缨菊（Xanthopappus subacaulis）是青藏高原地区一种特有的高山草甸药用植物。为探讨第四纪冰期气候波动对黄缨菊居群遗传结构和空间分布格局的影响,对黄缨菊20个居群、123个个体的叶绿体DNA片段（psbA-trnH、rbcL和psbI-psbK）进行测序和数据分析。结果表明：黄缨菊居群共检测到6个单倍型,其中H1为古老单倍型,除居群P7外其余居群均具有单倍型H1,H3、H5和H6为特有单倍型,单倍型H3为居群P7的私有单倍型,单倍型H5和H6只存在于居群P18,单倍型H2和H4主要存在于青海湖流域的居群;总的遗传多样性（H_e）和核苷酸多样性（π）分别为3.101和0.008 903;居群间遗传变异（68.98%）大于居群内遗传变异（31.02%）,居群间遗传分化较高（F_ST=0.689 85,P<0.01）;居群遗传分化系数N_ST（0.727）大于G_ST（0.656）（P>0.05）,表明黄缨菊在分布区域内不存在明显的谱系地理结构;错配分布和中性检验结果显示,黄缨菊居群可能经历过近期扩张。据此,推测第四纪冰期黄缨菊可能在青海湖流域和甘肃临潭地区存在微型避难所,认为第四纪气候变迁及青藏高原隆升塑造了黄缨菊的现代地理分布格局。     

基于叶绿体DNA变异研究高山植物偏花报春的种内谱系地理结构

横断山地区是许多温带植物的冰期避难所。为揭示该地区分布物种的亲缘地理结构, 检测了该地区特有、分布相对较为普遍的偏花报春Primula secundiflora的叶绿体trnL-trnF和rps16区序列变异。研究了11个居群109个个体, 一共发现了15种单倍型。只有一种单倍型为3个居群所共有, 其他单倍型都只存在于单个居群内。总的遗传多样性较高(HT=0.966), 但居群内遗传多样性较低(HS=0.178)。尽管种内形态十分一致, 居群间却存在高水平的遗传分化(FST=0.976)。NST (0.982)显著高于GST (0.816), 表明偏花报春在居群间存在明显的亲缘地理结构。单倍型聚成四个主要的分支: 三个分支的单倍型分布在北部, 而另一分支的单倍型分布在南部。四个分支的隔离分布表明该物种在冰期存在多个避难所。未发现在其他温带物种中广泛存在的间冰期或者冰期后物种分布范围的统一扩张现象。但是, 在气候变迁过程中由于居群增长-缩小反复发生, 多数居群的遗传多样性降低。这些推断也被巢式分支分析所证实, 距离隔离而导致的限制性基因流以及异域片断化被认为是该物种现有单倍型分布格局形成的主要原因。这种独特的谱系地理结构主要是由于气候变迁与该地区复杂的地质环境相结合造成的。     

武夷山地伯乐树种群遗传多样性的ISSR分析

伯乐树（Bretschneidera sinensis Hemsl.）为我国特有单型科珍稀濒危植物,具重要的科研价值。本研究采用ISSR分子标记对武夷山脉分布的5个伯乐树天然种群和1个移栽种群进行遗传多样性分析。结果表明伯乐树物种水平遗传多样性较高（PPB：75.70%;H_ES：0.304 5;H：0.450 1）,种群水平则较低（PPB：60.13%;H_EP：0.238 1;H：0.347 5）,MJY种群和BSZ种群分别是所有种群中遗传多样性最高和最低的。5个地理种群间遗传分化程度较高（G_st=0.218 1）,原因可能源于伯乐树的繁殖方式及生境片段化,Mantel检验也证实了地理距离与遗传距离具有显著相关性（r=0.626 7,P＜0.05）。针对伯乐树种群遗传多样性现状,建议加强现有自然种群的就地保护,促进种群自然更新。     

横断山地区海仙报春的谱系地理学研究

由于横断山地区特殊的地理效应,第四纪冰期气候的反复变化对该地区植物的地理分布和居群遗传结构产生重要影响。为了揭示该地区分布的物种的谱系地理结构,检测了该地区特有的、生于湿地环境的植物海仙报春（Primula poissonii）的叶绿体trnL—F和trnT—L两个序列变异。共对13个居群167个个体的两个叶绿体片段进行测序,共发现11个单倍型。三种单倍型被共享,其他单倍型都只存在于单个居群内。分子变异分析（AMOVA）结果表明分布区内海仙报春的遗传变异主要存在于居群间（99．08％）,且居群间的遗传分化很高（GST=0．916,FST=0．99077,NST=0．973）,有着极显著的谱系地理学结构（NST〉GST,P〈0．01）和较低的居群间平均基因流（Nm=0．08）。结合嵌套分支分析（NCA）,本文的研究结果推测该物种在冰期可能存在多个避难所,并没有表现出大多数温带植物在第四纪冰期所经历过的种群集体扩张和迁移的现象,异域片段化被认为是该物种现有单倍型分布格局形成的主要原因。海仙报春的谱系地理结构是气候的反复波动和横断山特殊的地理环境互相作用的结果。     

侯晨曦：附表1-附表2

本研究基于7个叶绿体DNA片段（cpDNA）和2个核DNA片段（ITS和PZ8）的测序数据,对龙血树柴胡（Bupleurum dracaenoides Huan C.Wang,Z.R.He&H.Sun）8个居群的153个样本进行了遗传多样性和分布式样研究。cpDNA片段分析结果显示：龙血树柴胡在物种水平具有较高的遗传多样性（H_d=0.862;P_i=0.00567）,但居群内遗传多样性低,遗传变异主要存在于居群间,遗传分化显著（F_st=0.959）;而核DNA片段ITS和PZ8的数据分析结果显示,其遗传多样性较低（H_d=0.532,P_i =0.00121和H_d=0.349,P_i=0.00060）,遗传变异主要存在于居群内,居群间仅存在一定程度的遗传分化。中性检验和失配分布分析结果发现龙血树柴胡没有经历过近期种群扩张事件,8个居群的153个样本从遗传成份上可被分为两组。研究结果将为龙血树柴胡的资源保护和发掘提供参考。     

横断山区高山绣线菊的谱系地理学研究

横断山区作为青藏高原东南部主要的一个冰期避难所,第四纪冰期气候的变化对该地区的植物地理分布和居群遗传结构都产生了重要的影响。为了揭示该地区物种分布的分子系统地理学结构,选取在该地区广泛分布的一种高山灌木-高山绣线菊的叶绿体trnL-trnF序列进行研究。采集了15个居群182个个体进行测序,共发现7个单倍型。总的遗传多样性较高(HT=0.809),但居群内遗传多样性较低(HS=0.236)。分子变异分析(AMOVA)结果表明分布区内高山绣线菊的遗传变异主要存在于居群间(84.48%),且居群间的遗传分化很高(GST=0.708,FST=0.84476,NST=0.863),有着显著的谱系地理学结构(NST>GST,P<0.01)和较低的居群间平均基因流(Nm=0.09)。单倍型的系统进化树和进化分支网络分析得到了相似的拓扑结构,7种单倍型都按照地理分布聚为三支:横断山区西部、横断山区东部以及两者的交接地带。本研究推测该物种在横断山区存在多个冰期避难所,而没有表现出大规模的种群集体扩张和迁移的现象。青藏高原隆升、第四纪气候的反复波动以及横断山区特殊的地理环境使得原来连续的居群片段化,并发生范围扩张,从而塑造了高山绣线菊的现代生物地理分布格局。     

丹霞梧桐群体遗传结构及其遗传分化

丹霞梧桐(Firmiana danxiaensis)是分布于我国韶关地区北部丹霞地貌的特有物种, 其分布范围狭窄, 种群数量小。本文利用EST-SSR分子标记位点, 分析丹霞梧桐群体(丹霞山组群和南雄组群)的遗传多样性和遗传结构, 研究群体的分化历史, 探讨该物种的可能分布和科学保护策略。结果表明: 丹霞梧桐总的遗传多样性中等(Ht = 0.631), 群体内遗传多样性较高(Hs = 0.546), 遗传变异主要存在于群体内(79.66%), 但不同地理组群间存在显著的遗传分化(F_ST = 0.150)。长期地理隔离和现代人为干扰是形成丹霞梧桐当前遗传变异模式的主要原因。STRUCTURE分析可将研究群体划分为清晰的两个基因库(gene pool), 其遗传结构与系统发育地理格局之间有密切关系。丹霞梧桐不同地理群体经历了独立的进化路线, 但丹霞山群体的杂合性高, 遗传背景更为复杂。近似贝叶斯运算法(Approximate Bayesian Computation, ABC)分析表明, 丹霞山和南雄地理群体在10万年前由同一个祖先群体分化而来, 分化时有效群体大小分别为7,290和5,550。结合丹霞梧桐的遗传变异和生态位信息, 可推测丹霞梧桐曾广泛分布于南岭地区, 受第四纪第三次亚冰期的影响, 南岭北部的丹霞梧桐群体因气候剧烈变化而灭绝, 仅在南岭南部适宜的环境中得以保存并繁衍至今, 丹霞山和南雄是丹霞梧桐最主要的两个冰期避难所。在全面掌握丹霞梧桐的自然分布, 开展就地保护的基础上, 通过建立种质资源圃、人工种苗扩繁、自然回归试验等措施, 对于该物种的异地保护、种群恢复和开发利用具有重要意义。     

祁连山区特有物种黑虎耳草的居群遗传多样性研究

利用叶绿体基因(rbcL和trnS-G)及核糖体DNA内转录间隔区(ITS),对祁连山区狭域分布的特有物种黑虎耳草8个居群(115个个体)进行遗传多样性研究,旨在揭示黑虎耳草的居群遗传结构及其历史进化过程。结果表明:(1)所有取样个体共检测到4个cpDNA单倍型和9个ITS单倍型,其中祁连山东南部的居群固定较多的单倍型和特有单倍型,而西北部居群只固定少数几个广泛分布的单倍型,且遗传多样性普遍较低。(2)基于cpDNA数据和ITS数据的分子变异分析(AMOVA)显示,遗传变异主要来源于居群内。(3)基于cpDNA数据的中性检验表明,Tajima’s D(-1.012 30,P 0.05)和FuLi’s D*(-2.066 77,P 0.05)均为负值,均不显著;歧点分布分析结果显示,黑虎耳草居群经历过近期的扩张事件。根据物种现有遗传分布格局推测,黑虎耳草在第四纪冰期时退缩到祁连山东南部的边缘避难所,间冰期或冰期后回迁到祁连山西北部地区,在回迁过程中由于奠基者效应导致祁连山西北部的居群仅固定少数广泛分布的单倍型,并呈现出较低的遗传多样性;由于居群较小且相互隔离,该物种经历了严重的瓶颈效应和遗传漂变,导致该物种总遗传多样性(H_T)和居群平均遗传多样性(H_S)远低于虎耳草属其他青藏高原-喜马拉雅广域分布的物种。     

Glacial Refugia of Ginkgo biloba and Human Impact on Its Genetic Diversity： Evidence from Chloroplast DNA

Variations in the trnK region of chloroplast DNA were investigated in the present study using polymerase chain reactionrestriction fragment length polymorphism to detect the genetic structure and to infer the possible glacial refugia of Ginkgo biloba L. in China. In total, 220 individuals from 12 populations in China and three populations outside China were analyzed, representing the largest number of populations studied by molecular markers to date. Nineteen haplotypes were produced and haplotype A was found in all populations. Populations in south-western China, including WC, JF, PX, and SP, contained 14 of the 19 haplotypes and their genetic diversity ranged from 0.771 4 to 0.867 6. The TM population from China also showed a high genetic diversity （H = 0.848 5）. Most of the genetic variation existed within populations and the differentiation among populations was low （GsT = 0.2）. According to haplotype distribution and the historical record, we suggest that populations of G. biloba have been subjected to extensive human impact, which has compounded our attempt to infer glacial refugia for Ginkgo. Nevertheless, the present results suggest that the center of genetic diversity of Ginkgo is mainly in south-western China and in situ conservation is needed to protect and preserve the genetic resources.     

基于核基因LEAFY的中国珍稀濒危植物中华水韭的遗传多样性分析

利用核基因LEAFY第二个内含子片段对中国现存中华水韭（Isoetes sinensis Palmer）的遗传多样性进行分析,探讨了中华水韭自然居群的遗传多样性结构及其形成机制。结果显示：现存中华水韭7个自然居群共105个样本中存在78个单倍型,单倍型多样性（H_d）为0.989,核苷酸多样性（π）为0.021,遗传差异主要存在于居群内（72%）,且存在较高的基因流（N_m=0.59）。同时,居群遗传学分析结果发现中华水韭居群不存在明显的谱系地理格局（G_ST>N_ST）;Mantel检验中Rxy值为-0.286,P（rxy-rand≥rxy-data）值为0.370,表明居群遗传距离和地理距离之间没有明显相关性;UPGMA聚类分析显示处于海拔较高位置的2个居群与其它5个居群遗传关系较远;中性检验（Taijima's D、Fu & Li's D^*和F^*）检测结果均为负值,基于稳定模型的失配分布检测显示为多峰。根据中华水韭居群的地理位置,推测中华水韭的遗传结构可能与水系、海拔分布及其杂交后代多倍化的物种形成过程相关。     

广东南昆山与大岭山孑遗植物伯乐树群落特征比较与谱系地理学研究

以群落学方法和谱系地理学方法,分析广东省南昆山与大岭山珍稀孑遗植物伯乐树种群之间的关系,揭示它们的遗传结构并比较所处群落的异质性.群落分析发现,南昆山和大岭山伯乐树所在群落无论在区系成分上还是在物种组成上均表现出极大相似性,同时也稍有差异:大岭山伯乐树所在群落的物种多样性不及南昆山;两群落内伯乐树种群龄级结构均不完整,...     

Genetic variation of Ardisia crenata in south China revealed by nuclear microsatellite

Ardisia crenata Sims, one of the most widely distributed Ardisia in the world, is an important ornamental and medicinal plant species. Using 7 polymorphic nuclear microsatellite loci, we studied the genetic variation of 20 natural populations of A. crenata across its distribution centre, the south China. Significant deviation from Hardy-Weinberg equilibrium in all populations and at all loci were detected, and the fixation index was high (F_IS = 0.725), indicating that inbreeding may be dominant in the mixed mating system of this self-compatible species. The average genetic diversity within populations was relatively low (H_S = 0.321). There was significant genetic differentiation among populations (F_ST = 0.583), which may be resulted from high level of inbreeding and low level of gene flow. A. crenata in south China can be roughly divided into eastern group and western group, consistent with the floristic division of Sino-Himalayan forest subkingdom and Sino-Japanese forest subkingdom. It was suggested that there may be separated glacial refugia in each region.     

Genetic diversity of the endangered species Rosa rugosa Thunb. in China and implications for conservation strategies

Rosa rugosa Thunb. is one of the dominant and important shrub species in estuary dunes and shingle beaches of northern China. However, its area of distribution, the number of populations, and the size of each population have decreased rapidly in the past two decades because of habitat degradation and loss. Random amplified polymorphic DNA markers were used to determine the genetic diversity of four remaining large natural populations of R. rugosa and to discuss an effective conservation strategy for this endangered species in China. High genetic variations were detected in R. rugosa populations in China. The mean percentage of polymorphic loci （P%） within four local populations was 57.99%, with the P% of the total population being 75.30%. Mean Shannon＇s information index （H0） was 0.2826, whereas total Ho was 0.3513. The genetic differentiation among populations was 0.1878, which indicates that most genetic diversity occurs within populations. Population Tumenjiang （TMJ） showed the highest genetic diversity （P% = 66.27%; H0 = 0.3117） and contained two exclusive bands. Population Changshandao （CSD） showed higher genetic diversity （P% =59.04%; H0 = 0.3065）. Populations TMJ and CSD contained 95.33% and 99.33%, respectively, of loci with moderate to high frequency （P〉0.05） of the total population. These results indicate that populations TMJ and CSD should be given priority for in situ conservation and regarded as seed or propagule sources for ex situ conservation. The results of the present study also suggest that R. rugosa in China has become endangered as a result of human actions rather than genetic depression of populations; thus, human interference should be absolutely forbidden in R. rugosa habitats.     

基于叶绿体DNA非编码序列的蒙古扁桃谱系地理学研究

该研究选取中国西北干旱区第三纪孑遗植物蒙古扁桃（Amygdalus mongolica）,基于叶绿体DNA非编码trnH psbA序列对蒙古扁桃17个居群324个个体进行了谱系地理学研究。结果表明：（1）蒙古扁桃trnH psbA序列长度350 bp,变异位点63个,共有9种单倍型,居群间总遗传多样性为（H_t）为0.758,居群内平均遗传多样性为（H_s）为0.203,贺兰山东麓及阴山南麓边缘的居群具有较高的单倍型多样性及核苷酸多样性并固定较多特有单倍型,推测这2个地区是蒙古扁桃在第四纪冰期时的重要避难所。（2）AMOVA分析表明,居群间的遗传变异为83.84%,居群内的遗传变异为16.16%,居群间遗传分化系数N_st>G_st（N_st=0.733, G_st=0.655, P>0.05）,表明蒙古扁桃不存在明显的谱系地理结构;根据单倍型地理分布及网络关系图,把蒙古扁桃自然地理居群分为东、西两大地理组群,而且东、西地理组群没有共享单倍型;居群遗传结构分析表明,两大地理组群遗传分化较大。（3）蒙古扁桃居群在间冰期或冰期后经历了近期的居群扩张,由于奠基者效应使得多数居群只固定了单一的单倍型。     

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。