二倍体杂交种棱果沙棘双向杂交起源及其母本主要来源于中国沙棘的分子证据简

棱果沙棘为同域分布的中国沙棘和肋果沙棘同倍化自然杂交形成的。本文利用母系遗传的cpDNA trnS-G序列检测青海祁连棱果沙棘及其亲本中国沙棘和肋果沙棘同域分布的两个地区（拱北湾、八宝河滩）共93个个体的遗传关系。结果表明棱果沙棘及其亲本在拱北湾和八宝河滩分别有12个和7个单倍型,两地区的棱果沙棘都与其亲本共享单倍型,其中拱北湾棱果沙棘共36个个体中有28个与中国沙棘共享3个单倍型(H2,H4,H5),有2个个体与肋果沙棘共享单倍型(H11),八宝河滩的棱果沙棘共10个个体中有7个与中国沙棘共享一个单倍型(H4),3个与肋果沙棘共享单倍型(H7)。应用最大简约法（MP）分别对两地区的棱果沙棘及其亲本trnS-G序列构建的系统发育树中棱果沙棘的大部分个体都与中国沙棘聚在一起,另外,棱果沙棘4种特有单倍型(H3、H7、H8、H9)的6个个体在系统树上也与中国沙棘聚为一支。以上结果进一步证明了二倍体自然杂交种棱果沙棘为双向杂交起源,但其主要母本来源应为中国沙棘。     

NBA1/MERIT40在3种沙棘中的适应性分化研究——兼论二代测序技术在杂种鉴定中的应用

随着高通量测序技术的发展，从"组学"水平研究适应性进化分子机制成为进化生物学的研究热点。本研究以沙棘属的中国沙棘、肋果沙棘及二者的同倍化杂交物种棱果沙棘为材料，通过转录组测序，筛选出了受到正选择（w>1）的BRCA1-A&BRISC复合体亚基NBA1基因。生物信息学分析表明，NBA1基因在3种沙棘中编码区全长为771 bp，共编码256个氨基酸，为核定位的亲水性蛋白。中国沙棘与肋果沙棘中NBA1的氨基酸序列在218与236位存在差异，中国沙棘中靠近结合位点的218位突变为甲硫氨酸，不同于肋果沙棘及其他陆生植物中NBA1亚基VWA结构域中保守的亮氨酸，导致二者的蛋白质三级结构发生明显变化，且使中国沙棘与肋果沙棘中该蛋白结合位点的空间排布产生显著差异。综上，推测二者的NBA1亚基在结合其他亚基方面有所不同，主要导致了BRCA1-A复合体修复紫外辐射引起的DNA损伤修复功能方面出现差异，这可能与中国沙棘与肋果沙棘对不同海拔环境的适应有关。此外，Sanger测序验证了二代测序结果的准确性，证明该基因在亲本种中国沙棘与肋果沙棘中是纯合的单拷贝，在杂种棱果沙棘中以共显性的杂合方式存在。进一步分析发现第二代测序数据不适用于在个体水平鉴定杂种，但群体内多个个体的平行测序一定程度上可随机反映杂种的亲本来源。本研究为进一步揭示沙棘属植物对不同海拔的适应分子机制提供了参考数据，同时为利用转录组测序方法鉴定杂交物种提出了建议。     

L-F序列研究肋果沙棘的谱系地理学

由于青藏高原的地理效应, 第四纪冰期气候的反复变化应对现今该地区生物的地理分布及其居群遗传结构产生重大影响。肋果沙棘Hippophae neurocarpa是青藏高原地区的一个特有种, 根据叶上的附属物(星状鳞毛或者鳞片状鳞毛)分为两个亚种: 肋果沙棘亚种subsp. neurocarpa和密毛肋果沙棘亚种subsp. stellatopilosa。依据母系遗传的叶绿体DNA片段对该物种谱系地理学进行研究不仅能阐明该物种冰期避难所, 而且对于理解两个亚种的母系分化也具有重要意义。共对两个亚种14居群的70个个体的trnL-F序列进行了测序, 共发现8种单倍型, 其中5种单倍型出现在肋果沙棘亚种中, 4种出现在密毛肋果沙棘亚种中, 两个亚种共享一种单倍型。种内谱系分化与两个亚种形态上的分化不一致。嵌套进化分支把8种单倍型分为三支: 一支为肋果沙棘亚种, 其他两支中两个亚种单倍型嵌套组成, 且肋果沙棘亚种处于进化末端。我们的研究结果还表明肋果沙棘在冰期可能在高海拔地区存在多个避难所, 并且存在来自避难所的邻域扩张。     

基于叶绿体DNA trnL-F序列研究肋果沙棘的谱系地理学

由于青藏高原的地理效应,第四纪冰期气候的反复变化应对现今该地区生物的地理分布及其居群遗传结构产生重大影响。肋果沙棘Hippophae neurocarpa是青藏高原地区的一个特有种,根据叶上的附属物（星状鳞毛或者鳞片状鳞毛）分为两个亚种：肋果沙棘亚种subsp.neurocarpa和密毛肋果沙棘亚种subsp.stellatopilosa。依据母系遗传的叶绿体DNA片段对该物种谱系地理学进行研究不仅能阐明该物种冰期避难所,而且对于理解两个亚种的母系分化也具有重要意义。共对两个亚种14居群的70个个体的trnL-F序列进行了测序,共发现8种单倍型,其中5种单倍型出现在肋果沙棘亚种中,4种出现在密毛肋果沙棘亚种中,两个亚种共享一种单倍型。种内谱系分化与两个亚种形态上的分化不一致。嵌套进化分支把8种单倍型分为三支：一支为肋果沙棘亚种,其他两支中两个亚种单倍型嵌套组成,且肋果沙棘亚种处于进化末端。我们的研究结果还表明肋果沙棘在冰期可能在高海拔地区存在多个避难所,并且存在来自避难所的邻域扩张。     

青海祁连棱果沙棘自然杂交带三种沙棘 光合特性日变化分析

杂交带是研究物种形成及进化的天然实验室。为探究棱果沙棘自然杂交带三种沙棘的生理生态适应性,该研究在光照充足的7月中旬分别测定了该区域三种沙棘雌、雄株的光合特性及相关环境因子的日变化。结果表明:(1)同种沙棘雌、雄株间光合日变化规律基本一致,不同沙棘光合特性的日变化规律存在较大差异。中国沙棘(Hippophae rhamnoides ssp. sinensis)净光合速率(Pn)日变化呈明显的双峰曲线,峰值出现在光合有效辐射(PAR)和空气温度(Ta)相对较高的10:00和14:00,最高达到(19.53±5.35)μmol·m~(-2)·s~(-1);棱果沙棘(Hippophae goniocarpa)和肋果沙棘(H. neurocarpa ssp. neurocarpa) Pn日变化均呈近双峰曲线,在PAR和Ta相对较低的8:00和16:00有较高的值,最高值分别为(13.43±3.43)和(15.27±2.43)μmol·m~(-2)·s~(-1)。(2)三种沙棘水分利用效率(WUE)与Pn的日变化规律一致,但中国沙棘具有最高的WUE,达到(6.72±0.95)μmol·mmol~(-1),棱果沙棘和肋果沙棘的WUE日变化最高分别为(4.03±1.08)和(4.93±0.86)μmol·mmol~(-1)。(3)三种沙棘蒸腾速率(Tr)、气孔导度(Gs)、胞间二氧化碳浓度(Ci)和气孔限制值(Ls)的日变化规律相似,其中Gs均在10:00后一致下降,在12:00左右均出现不同程度的气孔关闭现象,这是其发生光合午休的主要原因之一。杂交带三种沙棘光合特性日变化差异主要表现在中国沙棘和其他两种沙棘之间,而杂交种棱果沙棘与亲本种肋果沙棘的变化规律基本一致,其Pn与WUE可能受到了Ta、PAR和空气相对湿度(RH)等环境因子的影响。     

江孜沙棘和云南沙棘之间谱系分化和亲缘地理

研究具有邻近分布的近缘类群的遗传分化和谱系筛选对于进一步揭示物种形成机制具有重要意义。该文以沙棘属(Hippophae)临域分布的两个类群, 江孜沙棘(H. gyantsensis)和云南沙棘(H. rhamnoides subsp. yunnanensis)为研究对象, 进行群体水平上的母系分化研究。前一个种分布于西藏的中西部, 而后者主要分布于青藏高原东南部的云南西北部、四川西部和西藏东南部。两个类群在叶和果实性状存在明显区别。叶绿体在沙棘属植物中为母系遗传。共研究了两个类群14种群109个沙棘个体的叶绿体trnL-F、trnS-G序列; 序列排序后共发现11种单倍型, 江孜沙棘和云南沙棘分别有7种和6种, 两种单倍型为两个类群共享。分支分析和嵌套进化分析进一步表明, 两个类群之间的单倍型相互交错, 单倍型分化与形态上划分的两个类群不一致, 表明它们之间具有十分复杂的谱系筛选过程。这些发现明显不支持以前提出的有关江孜沙棘系统位置的假设。但是, 目前所获得的证据不能区分该物种究竟是通过异域分化还是同倍性杂交起源的。不同种群固定特有单倍型表明, 两个类群都在最后一次冰期可能存在多个避难所。     

基于ITS 序列探讨沙棘属植物的系统发育关系

对分布于青海境内的中国沙棘、肋果沙棘和西藏沙棘的ITS区进行扩增和序列分析,并以胡颓子科胡颓子属沙枣为外类群,对胡颓子科沙棘属15种植物的ITS序列进行聚类分析, 探讨沙棘属各植物的亲缘关系.结果表明： 3种沙棘属植物的ITS区长度为600～605 bp,其中,ITS-1区为201～203 bp,5.8S为166～167 bp,ITS-2区为232～236 bp.核苷酸分析显示,3种沙棘属植物的ITS区存在丰富的变异位点.聚类分析表明,棱果沙棘种的2个亚种——棱果沙棘和理塘沙棘为2个不同种,江孜沙棘与柳叶沙棘之间的亲缘关系较近,而与中国沙棘亲缘关系较远;沙棘种下9个亚种间的聚类结果与形态学分类差异较大.
     

与棱果沙棘性别相关的RAPD标记

应用RAPD技术筛选与棱果沙棘性别相关的分子标记,对棱果沙棘雌雄株的基因组DNA进行混合分组分析（BSA）,在194条随机引物中有50条引物能够在雌雄DNA反应池间形成多态性条带,应用这50条引物分别对棱果沙棘雌雄个体（雌雄个体各选取5个）进行RAPD分析,其中引物S10扩增得到1个约为1030 bp的与雌性相关的RAPD标记。该标记的获得进一步表明棱果沙棘雌雄株间存在基因水平的差异,为棱果沙棘的性别研究提供分子依据。进一步利用该雌性特异位点设计出更加稳定的SCAR标记,可望用于棱果沙棘的早期性别的准确鉴别。     

黑河上游灌丛建群种中国沙棘自由授粉子代父本分析和花粉流

利用SSR分子标记对中国沙棘（Hippophae rhamnoides ssp. sinensis Rousi）自由授粉的种子进行父本分析,研究其子代的父本来源和花粉散布模式。结果显示：在80%的置信水平上,193个子代中有104个个体可以确定花粉来源;在20个确定的父本中,16个为中国沙棘,4个为肋果沙棘（H.neurocarpa S.W.Liu et T.N.He）。传粉格局分析结果显示,中国沙棘有效花粉散布范围为3~71 m,平均距离为20.4 m,2株母本分别有87.23%和78.95%的有效花粉来自距其30 m的范围之内,研究结果表明中国沙棘自然种群以近距离传粉为主。此外,在黑河上游沙棘杂交带中,中国沙棘子代中的肋果沙棘花粉平均贡献率达到14.84%,表明中国沙棘与肋果沙棘存在较高的种间当代花粉流。     

麻花艽和管花秦艽( 龙胆科) 之间自然杂交类型的分子验证

野外考察发现麻花艽( Gentiana straminea Maxim. ) 和管花秦艽( G. siphonantha Maxim . ex Kusn. ) 同域分布时存在大量形态位于二者之间的个体。经形态变异研究后发现它们可能是这两个物种之间的杂交后代。对两个亲本种以及假设杂交群体共55 个个体的核糖体ITS 序列和叶绿体trnS-G 序列的分析结果表明:中间形态个体是麻花艽和管花秦艽的自然杂交后代。此外分析了两个亲本种以及杂交群内个体间trnS-G和ITS 序列的变异状况以及分子标记结果与形态鉴定不一致的可能原因; 指出可能是杂交诱导的叶绿体基因组重组以及早期物种分化中的谱系筛选不彻底等原因造成了亲本种群体内序列变异的多样化。     

麻花艽和管花秦艽(龙胆科)之间自然杂交类型的分子验证

野外考察发现麻花艽(Gentiana stramineaMaxim.)和管花秦艽(G.siphonantha Maxim.ex Kusn.)同域分布时存在大量形态位于二者之间的个体。经形态变异研究后发现它们可能是这两个物种之间的杂交后代。对两个亲本种以及假设杂交群体共55个个体的核糖体ITS序列和叶绿体trnS-G序列的分析结果表明:中间形态个体是麻花艽和管花秦艽的自然杂交后代。此外分析了两个亲本种以及杂交群内个体间trnS-G和ITS序列的变异状况以及分子标记结果与形态鉴定不一致的可能原因;指出可能是杂交诱导的叶绿体基因组重组以及早期物种分化中的谱系筛选不彻底等原因造成了亲本种群体内序列变异的多样化。     

黑河上游灌丛建群种中国沙棘自由授粉子代父本分析和花粉流

利用SSR分子标记对中国沙棘(Hippophae rhamnoides ssp. sinensis Rousi)自由授粉的种子进行父本分析,研究其子代的父本来源和花粉散布模式。结果显示:在80%的置信水平上,193个子代中有104个个体可以确定花粉来源;在20个确定的父本中,16个为中国沙棘,4个为肋果沙棘(H. neurocarpa S. W. Liu et T.N. He)。传粉格局分析结果显示,中国沙棘有效花粉散布范围为3～71 m,平均距离为20.4 m,2株母本分别有87.23%和78.95%的有效花粉来自距其30 m的范围之内,研究结果表明中国沙棘自然种群以近距离传粉为主。此外,在黑河上游沙棘杂交带中,中国沙棘子代中的肋果沙棘花粉平均贡献率达到14.84%,表明中国沙棘与肋果沙棘存在较高的种间当代花粉流。     

中国沙棘和俄罗斯沙棘的ISSR分析

采用ISSR标记,对中国沙棘和俄罗斯沙棘进行遗传多样性分析,结果显示:(1)13个随机引物共检测到96个位点,其中95个位点具有多态性.(2)中国沙棘雌、雄株的多态位点分别为57和56,多态位点百分率为59.38%和58.33%;俄罗斯沙棘雌、雄株的多态位点均为72,多态位点百分率为75%.(3)Nei指数和Shannon指数估计的遗传多样性表现为俄罗斯沙棘雄株最高,其次为俄罗斯沙棘雌株,然后是中国沙棘雌株,最小的是中国沙棘雄株.表明俄罗斯沙棘因其为蒙古沙棘和中亚沙棘的杂交后代,在遗传上更具有多样性,而中国沙棘由于种群单一,其遗传多样性低;从种间遗传关系来看,中国沙棘的雌株与雄株及俄罗斯沙棘的雌株与雄株的遗传距离近,而中国沙棘与俄罗斯沙棘的遗传距离较远.     

肋果沙棘北缘居群的遗传多样性与遗传结构

该研究利用SSR分子标记,对肋果沙棘(Hippophae neurocarpa)分布区北缘青海祁连地区5个自然居群进行分析,旨在了解小地理尺度下肋果沙棘北缘居群的遗传多样性和片段化分布居群的遗传结构,为肋果沙棘居群的资源保护提供了依据。采用6对微卫星引物对107个样本DNA进行扩增,共检测到27个等位变异,变幅为2~9个,平均每个位点有4.67个,平均观测杂合度(Ho)和期望杂合度(He)分别为0.142和0.230,Shannon信息指数(I)的变幅介于0.280~0.567之间,平均值为0.374,说明肋果沙棘北缘居群的遗传多样性较为丰富。遗传分化系数Fst=0.483,分子方差分析(AMOVA)表明肋果沙棘有48.33%的变异存在于居群间,51.67%存在于居群内。对5个居群之间的遗传距离与地理距离做Mental检验,结果表明遗传距离与地理距离相关性不显著,对基因流检测发现居群间的Nm为0.328,推测遗传漂变是居群分化的关键因素之一。Structure分析把5个居群分为2组。UPGMA聚类分析表明5个居群聚为2个分支,其中居群ARX为单独的一支,与主坐标分析的结果一致。基于分布区北缘青海祁连肋果沙棘自然居群的遗传结构分析,建议应尽可能多地保护不同的地方居群。     

乌兰格木与中国沙棘杂交新品种选育与评价

以引进的蒙古大果沙棘乌兰格木为母本,中国沙棘为父本,于1995年开展了杂交选育研究,共选育出45个优良单株。入选的优良杂种单株大部分的树高、地径、冠幅均显著高于母本乌兰格木,但低于父本中国沙棘。杂种2年生枝棘刺数为0～6个,界于父母本之间。优良杂种单株果实百果质量为20.10～63.17g,其中8个单株出现超亲现象,其余均明显小于母本,但较中国沙棘提高0～206.75%。综合评价结果表明,所选优良杂种单株生态适应性、经济价值分别明显高于母本引进品种、父本中国沙棘,生态经济价值十分优良。     

中国沙棘属种质资源及其生境类型的研究

沙棘属植物有7种11亚种,中国产7种7亚种,其中2种2亚种是近年发现的新分类群。因而,我国是沙棘属植物种质资源最丰富的地区,也是沙棘资源蕴藏量最大的地区。沙棘属植物广泛分布于我国西南、西北、华北等地的森林——草原(草甸)过渡地带;从垂直分布角度看,无皮组的种类主要分布于海拔3000m以下的中低海拔地区,有皮组的种类则集中分布于3000m以上的中高海拔地区。根据光照、温度、植被类型等因素其生境类型可分为温性乔木林型、温性灌丛型、寒温性灌丛型和高寒灌丛型4种类型。理塘沙棘、棱果沙棘和卧龙沙棘种群数量少,分布区域狭窄,资源十分有限,应加强驯化研究和迁地保护,并提出了合理开发利用沙棘属种质资源的几点建议。     

沙棘属和胡颓子属叶表皮形态与分类的扫描电镜研究——Ⅱ.沙棘属叶表皮形态与分类

扫描电镜观察结果表明,叶表皮毛、角质层和气孔器可作为沙棘属各分类单位分类依据之一。柳叶沙棘全为星状毛,西藏沙棘全为盾状毛,为两个独立的种。肋果沙棘叶表皮毛虽与其他沙棘种(亚种)相似,但其气孔器较大,呈盘状而有区别。从叶表皮毛和气孔器上,中国沙棘、云南沙棘、中亚沙棘、蒙古沙棘和江孜沙棘相似。但江孜沙棘星状毛毛臂具螺旋状细条纹饰与柳叶沙棘相近。     

藏药洮河红景天trnS-G基因与红景天苷含量变异的相关性研究

本研究采集不同地区的洮河红景天植株,采用改良CTAB法提取总DNA。采用PCR方法扩增trn S-G基因片段,对扩增产物进行序列测定,分析红景天trn S-G基因多态性。同时,采用高效液相色谱法(HPLC)测定不同洮河红景天红景天苷含量,分析红景天苷含量差异。结果表明:不同洮河红景天trnS-G基因序列存在多样性。扩增得到的目的序列长度在597~600 bp之间。8个洮河红景天样品中,trnS-G基因片段可分为5个单倍型,其中:H1、H2、H3单倍型对应的样品均未检测到红景天苷的存在,H4、H5单倍型样品中检测到红景天苷的积累,H4单倍型样品的平均含量为0.18%,H5号单倍型仅有1个样品,含量为0.2%。洮河红景天trnS-G基因多态性与地理来源有一定的相关性,trnS-G单倍型与红景天苷含量具有相关性。     

肋果沙棘和西藏沙棘转录因子bHLH94基因对海拔适应性分化的研究

bHLH转录因子是植物体内的第二大类转录因子,在植物的生长发育、生理代谢及逆境应答过程中起着重要的作用。以肋果沙棘（Hippophae neurocarpa）和西藏沙棘（H. tibetana）为研究材料,通过转录组测序,筛选出受正选择作用的转录因子bHLH94基因,基于HnbHLH94、HtbHLH94基因序列和基因表达量分析,研究肋果沙棘和西藏沙棘bHLH94基因对海拔的响应机制。HnbHLH94和HtbHLH94基因分别编码338和335个氨基酸,Sanger法测序验证序列的正确性及二者DNA结合结构域之外的10个非同义突变位点,推测与该基因的适应性进化有关;qRT-PCR验证HnbHLH94基因表达量随海拔的升高而减小,HtbHLH94基因表达量随海拔的升高而增大,提示二者可能在干旱、冷冻及辐射等方面提供了对海拔适应的分子基础。综上,HnbHLH94和HtbHLH94基因在序列结构和表达量两个方面来响应海拔升高的生境条件。     

肋果沙棘幼苗抗氧化酶系统及总黄酮对UV-B辐射增强的响应

该文以青藏高原特有木本植物肋果沙棘为材料,在62μW·cm-2的UV-B辐射强度下,分别测定处理了0～6 d幼苗叶片的氧化损伤程度、抗氧化系统酶活性和总黄酮含量及其抗氧化活性,以探究肋果沙棘对UV-B辐射的生理生态响应机制。结果表明:随UV-B辐射时间的增加,肋果沙棘幼苗过氧化氢含量(H2O2)和膜脂过氧化产物(MDA)显著增加;抗氧化系统酶中过氧化氢酶(CAT)活性显著升高;过氧化物酶(POD)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)活性呈先降后升的趋势,且活性均显著低于对照,超氧化物歧化酶(SOD)活性无明显变化;总黄酮含量随辐射时间的积累显著增加,作为非酶抗氧化物质的总黄酮对1,1-二苯基-2-苦基肼(DPPH)的清除率与其含量变化具有显著正相关关系。综上结果表明,肋果沙棘幼苗在抵御该辐射产生的氧化损伤中,通过提高CAT活性及增加总黄酮含量来抵御辐射造成的氧化损伤。