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柴达木野生黑果枸杞的空间遗传结构
王春成, 马松梅, 张丹, 王绍明
植物生态学报    2020, 44 (6): 661-668.   DOI: 10.17521/cjpe.2019.0298
摘要   (877 HTML115 PDF(pc) (1373KB)(1770)  

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(hT)和种群内遗传多样性(hS)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。



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图3 柴达木盆地黑果枸杞叶绿体单倍型的系统发育树。
A, 最大似然(ML)树, 分支点上方的数字为大于等于80的自展支持率。B, 贝叶斯树, 分支节点右侧的数字表示所有大于0.80的后验概率值。两系统发育树右侧的黑条表示相应的分支。
正文中引用本图/表的段落
叶绿体单倍型的最大似然树和贝叶斯树均表明7个单倍型聚为2支: 分布于德令哈和格尔木的H1-H4为一支; 分布于诺木洪的H5-H7为另一支(图3)。
AMOVA分析结果和种群间较高的遗传分化系数都表明黑果枸杞种群间以及两个种群组间存在显著的遗传分化(表3)。叶绿体单倍型网络和PCoA分析均表明两个种群组间无共享单倍型, 具有显著的聚类关系(图2, 图3)。柴达木盆地黑果枸杞种群表型性状的分析也表明格尔木、德令哈与诺木洪的种群呈现2组(刘桂英等, 2016)。本研究中, 两个种群组相比, 诺木洪采样种群分布于荒漠盐土生境, 人类活动干扰较少, 黑果枸杞植株/灌丛长势较好。最大似然树和贝叶斯树均支持德令哈和格尔木的种群组与诺木洪的种群组之间显著的谱系分化(图3)。但基于核DNA标记对柴达木黑果枸杞种群的遗传研究表明种群间遗传分化较低, 绝大多数的遗传变异来源于种群内(王锦楠等, 2015)。这可能是因为叶绿体非编码区序列, 具有单亲遗传特点, 不仅在种间种内被频繁地检测到了较高的遗传变异(Ebert & Peakall, 2009), 还能显示出显著不同的地理分布和种群遗传分化(Flannery et al., 2006)。
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