基于核单拷贝基因和SSR分析的台湾苏铁复合体谱系地理学研究

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台湾苏铁复合体是苏铁属的一群在形态特征是交叉连续,难以划分的类群,包括台湾苏铁、海南苏铁、葫芦苏铁、念珠苏铁、四川苏铁和仙湖苏铁。本研究采用核单拷贝基因(single-copy nuclear gene,scnDNA)和微卫星(SSR)分析,对台湾苏铁复合体进行谱系地理学研究,探讨复合体几种苏铁的亲缘关系及系统地理分布格局,为其保护策略的制定提供理论依据。主要研究结果如下:  1、采用6对SSR引物对台湾苏铁复合体的18个种群,354个个体进行分析,共得到117个等位基因,平均每个位点的等位基因为19.5。结果表明台湾苏铁复合体的遗传多样性水平总体较高(I=1.332,P=97.22%)。在物种水平上,葫芦苏铁(I=2.139,P=100%)、海南苏铁(I=1.935,P=100%)和念珠苏铁(I=1.986,P=100%)的遗传多样性较高,而仙湖苏铁(I=0.748,P=100%)、台湾苏铁(I=0.578,P=83.33%)及四川苏铁(I=0.0.609,P=100%)的遗传多样性较低。台湾苏铁复合体及各种的遗传多样性主要存在于种群内。仙湖苏铁大部分种群近期经历了瓶颈效应。  2、选用2个核单拷贝基因片段(XM_002314957.1和FJ393265.1)对台湾苏铁复合体的17个种群,172个个体进行分析,共扩增出65个变异位点,构成102个单倍型。结果表明台湾苏铁复合体各物种的遗传多样性水平总体较高:单倍型多样性(Hd)为0.970,核苷酸多样性(Pi)为0.0039。在物种水平上,念珠苏铁(Hd=0.9048,Pi=0.0023)、海南苏铁(Hd=0.9687,Pi=0.00286)和葫芦苏铁(Hd=0.971,Pi=0.0033)的遗传多样性较高,仙湖苏铁(Hd=0.8007,Pi=0.0023)、四川苏铁(Hd=0.6494,Pi=0.0021)和台湾苏铁(Hd=0.6970,Pi=0.0021)的遗传多样性较低。在种群水平上,念珠苏铁的LING1种群单倍型多样性最高(Hd=0.9697),海南苏铁的HAI1种群核苷酸多样性最高(Pi=0.0033),仙湖苏铁的FAIRY4种群和FAIRY5种群遗传多样性最低(Hd=0.5238,Pi=0.0006)。分子方差分析(AMOVA)显示:台湾苏铁复合体的遗传多样性主要在种群内(仅仙湖苏铁的遗传多样性大部分在种群间)。  单倍型谱系分析表明,台湾苏铁复合体有广泛分布的古老单倍型H27,各物种可能有共同的起源;在第四纪冰期时,大陆与海南省之间形成了陆桥,台湾苏铁复合体各种群可能通过陆桥进行扩散;海南苏铁和葫芦苏铁经历过种群扩张。  3、综合SSR聚类分析、核单拷贝基因的单倍型及系统发育分析的结果,我们建议把台湾苏铁复合体分为4个种:台湾苏铁、葫芦苏铁、海南苏铁(念珠苏铁可归并到海南苏铁)和四川苏铁(包括四川苏铁和仙湖苏铁两个亚种)。  4、台湾苏铁复合体的保护策略应以就地保护为主,迁地保护为辅。对海南苏铁、念珠苏铁和葫芦苏铁宜采用就地保护其野生种群及生境的策略,防止盗挖。对仙湖苏铁和台湾苏铁宜采用就地保护与迁地保护相结合的策略,在保护野生种群(或个体)及其生境的基础上,对一些易被破坏或灭绝的种群(或个体)进行迁地保护。四川苏铁只能迁地保护,以防栽培个体灭绝。需要优先(或重点)保护的单元是:念珠苏铁的2个种群、葫芦苏铁的4个种群、海南苏铁的HAI1种群和HAI2种群、仙湖苏铁的FAIRY1种群和台湾苏铁的野生植株。
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