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。     

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。     

岷江柏野生居群和迁地保护居群的遗传多样性比较

通过分析岷江柏的迁地保护居群和野生居群的遗传多样性、遗传结构及居群间基因流,判断迁地保 护岷江柏居群的遗传多样性水平,为其迁地保护提供理论基础。本研究利用GBS（Genotyping-by-Sequencing） 测序技术获得的SNP位点对四川大渡河双江口岷江柏迁地保护移栽苗、苗圃播种苗及3个野生居群进行主成分分析（PCA分析）、聚类分析、分子进化树、遗传多样性和遗传结构分析。经过GBS测序共获得高质量Clean Data 118 321 514 728 bp,并开发了1947 047个tags,从中鉴定到了1 259 610个SNP位点。系统发育进化树显示大部分移栽岷江柏居群和野生岷江柏聚在一起,居群结构分析结果显示交叉验证错误率的谷值确定最优分群数为1。4个岷江柏居群的观测杂合度（H_o）、期望杂合度（H_e）、Shannon信息指数I（S_hi）、近交系数（F_is）、多态信息含量（P_ic）的值分别为0.181 5~0.272 0、0.223 2~0.300 3、0.331 0~0.464 9、0.178 0~0.246 5和0.272 2~0.309 2,说明岷江柏居群的遗传多样性水平较高。移栽岷江柏居群的H_e=0.300 3,S_hi=0.464 9,岷江柏居群迁地保护居群遗传多样性总体水平略高于野生居群。野生岷江柏居群中白湾隧道（BW）_vs_松岗镇（SA）的遗传分化指数（F_st）较大,基因流（N_m）较小（F_st=0.091,N_m=2.496）,而迁地保护的岷江柏居群与野生岷江柏居群没有明显的遗传分化,居群间的基因交流频繁（F_st<0.05,基因流N_m>4）,说明没有明显的分群现象,岷江柏居群迁地保护居群遗传多样性较高。因此,移栽濒危植物是迁地保护过程中较好的方法,本文为以后野生岷江柏迁地保护提供参考,为其他树木种质资源的保存提供理论依据。     

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。     

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。     

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Fu&Li’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...     

濒危植物毛柄小勾儿茶片断化居群的遗传多样性

采用扩增片段长度多态性(AFLP)标记对我国特有的濒危植物毛柄小勾儿茶(Berchemiella wilsonii var. pubipetiolata)现存于浙江和安徽的4个片断化居群中的89株个体进行了遗传多样性和遗传结构的研究。结果表明,与其它木本濒危植物相比,毛柄小勾儿茶具有与它们相当的遗传多样性,8对选择扩增引物共扩增出122条清晰的条带,居群的平均多态位点百分率为P_p=26.4%,其中马家河居群最高(29.5%)而湍口居群最低(23.8%),居群的平均基因多样度为H_ep=0.162 8(0.140 5~0.172 4);而在物种水平上的遗传多样性为P_s=36.9%, H_es=0.202 4。居群间的遗传分化系数F_ST=0.193 9,表明居群间有显著的遗传分化,进一步利用AMOVA软件对遗传变异进行等级剖分发现:24.88%的遗传变异存在于地理宗间(浙江地理宗和安徽地理宗),14.71%的遗传变异存在于居群间,60.42%存在于居群内。该研究结果表明,由于人为干扰引起的生境片断化和居群减小导致了毛柄小勾儿茶居群的遗传多样性丧失和遗传分化,并对毛柄小勾儿茶的生存造成潜在威胁。该文还就保育策略进行了讨论。     

地下水埋深对胡杨叶片光合作用及抗氧化物质积累的影响

以塔里木荒漠生态系统建群种—胡杨（Populus euphratica Oliv.）为试材,研究胡杨光合气体交换参数、抗氧化酶活性及渗透调节物质沿地下水埋深（GWD）梯度的变化规律,探讨胡杨适应干旱荒漠环境的生理生态机制。结果表明：（1）不同GWD条件下胡杨净光合速率（P_n）、蒸腾速率（T_r）、气孔导度（G_s）的日变化均呈单峰型,而胞间CO₂摩尔分数（C_i）日变化呈“V”型,P_n与G_s变化同步,峰值均出现在12：00,而T_r峰值滞后P_n、G_s 2 h。不同GWD间P_n峰值差异显著（P<0.05）,T_r、G_s峰值和C_i谷值在GWD为5.5 m极显著降低（P<0.01）。胡杨P_n、T_r、G_s、C_i、水分利用效率（WUE）和光能利用效率（LUE）均随GWD增加而降低,其中G_s、LUE日均值在GWD为5.5 m显著降低（P＜0.05）,但不同GWD条件下P_n、T_r、C_i、WUE日均值均无显著差异（P＞0.05）;（2）12：00—16：00胡杨P_n下降主要受气孔因素限制,16：00—20：00 P_n下降主要受非气孔因素限制;（3）通过对不同GWD条件下胡杨P_n、T_r与生理生态因子进行相关、偏相关、逐步回归分析发现,G_s是影响胡杨P_n、T_r的主要因子;不同GWD条件下胡杨调控P_n、T_r的因子不同,GWD增加使胡杨P_n与光合有效辐射（PAR）、T_r与G_s之间的相关性增强,表明GWD直接调控胡杨叶片水汽交换（G_s）过程;（4）胡杨叶片丙二醛（MDA）含量、超氧化物歧化酶（SOD）活性、过氧化物酶（POD）活性和游离脯氨酸（Pro）含量均随GWD增加而增大,而可溶性蛋白质（SP）含量、可溶性糖（SS）含量则降低,表明随GWD增加,胡杨叶片细胞膜透性和光合碳同化受抑增强,胡杨通过提高保护酶活性（POD、SOD）和渗透调节（Pro）能力协同抵御地下水位降低所带来的干旱胁迫,以维持基本正常的生理活动,这是胡杨适应荒漠区干旱生境的生理生态策略。     

基于AFLP分析的伯乐树(Bretschneidera sinensis)谱系地理学研究

伯乐树（Bretschneidera sinensis Hemsl.）是主要分布于中国的濒危物种。采用AFLP分子标记对分布于中国11个省的24个伯乐树居群192个个体进行谱系地理学研究。结果显示,伯乐树有相对较高的遗传多样性水平,基因多样性指数（He）和Shannon指数（Ⅰ）分别为0.2728和0.4070。伯乐树居群间的遗传分化远大于居群内遗传分化,遗传分化系数G_ST=0.7138,基因流N_m=0.2005。通过聚类分析、STRUCTURE分析和BAPS分析发现,24个伯乐树居群可形成4大地理居群组和进化谱系;云贵高原东部地区居群遗传多样性较高,可能是伯乐树在中国的扩散中心和冰期避难所,伯乐树在冰期后由此向外进行居群扩散;南岭地区各居群遗传多样性水平普遍高于其他地区,与邻近地区各居群的亲缘关系较近,可能为伯乐树演化历史上的另一个冰期避难所。     

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。     

基于序列trnL-trnF和ITS的榉属系统发育与地理分布格局的初步分析

榉属(Zelkova)是包含6个种的榆科小属, 呈东亚、西亚和南欧间断分布。该文基于DNA序列trnL-trnF和ITS构建了榉属的分子系统发育树, 大体上把此属分为3个分支, 分别对应东亚、西亚和南欧的种类, 与前人仅依据ITS序列的结果不同。生物地理的扩散和隔离分化分析(DIVA)表明, 榉属的原始祖先分布区可能是欧亚北温带, 包括了东亚、西亚和南欧的某个大的区域。分化过程以隔离分化为主要特征, 即3个分布区域是逐步隔离分化的。由于东亚的物种多样性, 北太平洋有可能是起源中心。榉属的现代分布格局可能主要是由于渐新世发生的古地中海西退、中新世发生的青藏高原大范围隆升, 以及第四纪冰川活动引起的分布区的收缩。     

基于单拷贝核基因的褐沙蒿遗传结构和谱系地理学分析

褐沙蒿(Artemisia intramongolica)是我国浑善达克沙地重要的固沙植物。本研究利用转录组测序开发获得的直系同源单拷贝核基因c9065和c7847对褐沙蒿8个自然种群进行群体遗传结构与谱系地理特征研究。结果表明：c9065和c7847总长度分别为485、457 bp,具有14、19个变异位点,分别获得48、40种单倍型;褐沙蒿单倍型多样性H_d分别为0.871 6和0.934 8,各种群均在0.8以上;总核苷酸多样性π分别为0.008 2和0.005 9,各种群均在0.005以上,表明不论是种还是种群均有高的遗传多样性。AMOVA分析结果显示,基于c9065和c7847,褐沙蒿分别有99.398%和98.908%的遗传变异存在于种群内,基因流N_m分别为6.810和7.270,远远大于1,说明褐沙蒿种群间基因交流十分广泛。c9065的分析结果N_stst,c7847虽然N_st>G_st,但差异不显著(P>0.05),说明褐沙...     

青藏高原东北部及其邻近地区无苞香蒲的谱系地理学

第四纪冰期气候的反复变化对青藏高原及邻近地区植物的种群地理分布及种群遗传结构产生了巨大的影响。本研究对青藏高原东北部及其邻近地区无苞香蒲(Typha laxmannii)的15个种群148个个体的叶绿体rpl32-trnL间隔区和核基因(植物螯合肽合成酶, PS)进行测序, 共发现2个叶绿体单倍型和8个核基因单倍型。所有的单倍型被共享, 高原种群没有特有的单倍型。邻近地区种群的叶绿体遗传多样性和核基因遗传多样性分别是高原种群的4倍和2倍。高原种群的遗传分化水平明显高于邻近地区种群, 其中高原种群的遗传分化主要存在于东部种群与西部种群之间。研究结果表明, 冰期后从多个避难所回迁至高原台面和由此产生的奠基者效应造成了无苞香蒲在青藏高原东北及邻近地区目前的遗传多样性和基因谱系地理分布格局。     

不同天然居群小蓬竹的遗传多样性

从分子水平探讨不同居群小蓬竹的遗传多样性以及与环境因子的相关性,揭示其濒危原因,为小蓬竹的保护和后续开发利用提供理论支撑,助力实施极危物种最佳保护策略。运用RAPD标记技术和POPGENE32对16个小蓬竹天然居群进行遗传多样性研究和遗传变异分析。结果表明,8个RAPD随机引物共扩增出105条清晰、重复性高的条带,其中多态性条带有98条,分子量300~2000bp;物种水平多态性位点百分率PPL=93.33%,有效等位基因数Ne=1.4942,Nei’s基因多样性H=0.3005,Shannon多样性指数I=0.4586;落湾(ZY1)居群的遗传多样性水平最高(PPL=60.95%,H=0.2329,I=0.3451),[JP3]桃坡(PT1)居群的最低(PPL=44.76%,H=0.1700,[JP]I=0.2523);16个天然居群的遗传分化系数Gst=0.3231,基因流Nm=1.0478,基于Shannon’s多样性指数的分化系数[(HSP-HPOP)/HSP]为0.3429。小蓬竹居群内存在丰富的遗传多样性,各个天然居群间具有一定的遗传分化但分化水平并不高,主要的遗传变异存在于居群内部。     

Spatial genetic structure of Lycium ruthenicum in the Qaidam Basin

基于cpDNA序列, 研究柴达木野生黑果枸杞(Lycium ruthenicum)的遗传多样性、遗传结构和单倍型进化关系, 可为其种群的遗传保护提供理论依据。该研究基于3个筛选的叶绿体多态引物: psbA-trnH、psbK-psbI和trnV, 利用群体遗传分析方法研究柴达木盆地野生黑果枸杞的遗传变异格局: 利用软件DnaSP 6.0和Permut 2.0计算分子多样性指标, 利用分子方差分析研究组间和种群间的遗传变异来源, 利用单倍型网络分析和主坐标分析研究单倍型的聚类关系; 利用最大似然树和贝叶斯系统树分析单倍型的谱系进化关系。结果显示: 叶绿体序列psbA-trnH、psbK-psbI和trnV拼接后的总长度为1 454 bp, 鉴别出14个核苷酸变异位点, 共定义了7个单倍型。种群间总的遗传多样(h_T)和种群内遗传多样性(h_S)分别为0.916和0.512。AMOVA分析结果表明, 80%以上的遗传变异来源于组间和种群间。叶绿体单倍型的贝叶斯系统树和最大似然树均表明柴达木盆地黑果枸杞种群聚为2支: 德令哈和格尔木为一支, 诺木洪为另一支。单倍型网络和主坐标分析结果揭示的拓扑结构和聚类关系与系统树一致。Mantel检验结果表明柴达木黑果枸杞种群间的遗传距离与地理距离存在显著的弱相关关系(r = 0.591 1, p = 0.000 9)。柴达木盆地黑果枸杞种群具有较高的遗传多样性, 种群间遗传分化显著。从遗传多样性保护的角度而言, 具有较高遗传多样性的诺木洪林业站和格尔木新乐村种群可划分为保护管理单元。     

不同喀斯特小生境中小蓬竹的遗传多样性

通过RAPD标记法对5类喀斯特小生境中小蓬竹的遗传结构及其多样性进行了分析。RAPD随机引物8个扩增共得87个清晰度高且重复性好的条带,分子量200～3 000 bp,含多态68条,物种PPL=78.16%,Nei’s基因多度H=0.291 3,Shannon多样性指数I=0.431 0。土面(TM)生长的小蓬竹遗传多样性水平最高(PPL=47.13%,H=0.195 3,I=0.283 4),石缝(SF)中的小蓬竹遗传多样性水平最低(PPL=39.08%,H=0.147 4,I=0.219 2)。POPGENE 32分析5类小生境中小蓬竹的遗传分化系数G_st=0.415 1,基因流N_m=0.704 5。5类小生境的小蓬竹间遗传相似系数(I)变化范围0.777 3～0.999 4,平均为0.865 6;遗传距离(D)变化范围0.000 6～0.251 9,平均为0.148 3。各类小生境的遗传多样性水平PPL均值为43.91%,5类小生境间的遗传分化G_st=0.405 4。研究结果说明,小生境间的差异增加了小蓬竹的遗传多样性。     

柴达木野生黑果枸杞的空间遗传结构

基于cpDNA序列, 研究柴达木野生黑果枸杞(Lycium ruthenicum)的遗传多样性、遗传结构和单倍型进化关系, 可为其种群的遗传保护提供理论依据。该研究基于3个筛选的叶绿体多态引物: psbA-trnH、psbK-psbI和trnV, 利用群体遗传分析方法研究柴达木盆地野生黑果枸杞的遗传变异格局: 利用软件DnaSP 6.0和Permut 2.0计算分子多样性指标, 利用分子方差分析研究组间和种群间的遗传变异来源, 利用单倍型网络分析和主坐标分析研究单倍型的聚类关系; 利用最大似然树和贝叶斯系统树分析单倍型的谱系进化关系。结果显示: 叶绿体序列psbA-trnH、psbK-psbI和trnV拼接后的总长度为1 454 bp, 鉴别出14个核苷酸变异位点, 共定义了7个单倍型。种群间总的遗传多样(h_T)和种群内遗传多样性(h_S)分别为0.916和0.512。AMOVA分析结果表明, 80%以上的遗传变异来源于组间和种群间。叶绿体单倍型的贝叶斯系统树和最大似然树均表明柴达木盆地黑果枸杞种群聚为2支: 德令哈和格尔木为一支, 诺木洪为另一支。单倍型网络和主坐标分析结果揭示的拓扑结构和聚类关系与系统树一致。Mantel检验结果表明柴达木黑果枸杞种群间的遗传距离与地理距离存在显著的弱相关关系(r = 0.591 1, p = 0.000 9)。柴达木盆地黑果枸杞种群具有较高的遗传多样性, 种群间遗传分化显著。从遗传多样性保护的角度而言, 具有较高遗传多样性的诺木洪林业站和格尔木新乐村种群可划分为保护管理单元。