论文部分内容阅读
黄精叶钩吻属(Croomia Torrey)属百部科(Stemonaceae)多年生草本植物,共有3个种,呈东亚-北美间断分布,及东亚大陆和日本岛屿的分布格局。单子叶植物黄精叶钩吻属的分布格局和化石证据显示,它是一个古老的类群,可作为研究植物地理学的良好材料。同时其东亚北美间断分布和大陆岛屿分布的格局,能为此类植物的谱系演化及形成机制研究提供一个良好的范例。本文在前期研究的基础上,运用叶绿体基因、单拷贝核基因和核微卫星片段三种不同水平的分子标记,对黄精叶钩吻属进行了遗传结构和亲缘地理学的分析,阐明了黄精叶钩吻属植物的遗传多样性水平和遗传变异的空间分布特征。主要研究结果如下：1.基于叶绿体DNA和单拷贝核基因片段的亲缘地理学分析叶绿体基因筛选出psbA-trnH、trnL-F 和 trnD-E序列进行研究,每对引物都对34个居群的201个个体进行了测序,得到27种单倍型；单拷贝核基因Agtl序列对27个居群的112个个体进行了测序分析,得到20种单倍型。Croomia的遗传多样性水平较高,用cpDNA序列分析的物种水平的单倍型多样性(办)为0.742,核苷酸多态性(π(×10-3))为3.88;用Agtl序列分析的物种水平的单倍型多样性(h)为0.898,核昔酸多态性(π(×10-3))为13.72。分子变异分析(AMOVA)显示,不论是在黄精叶钩吻属在物种水平还是地区水平,遗传变异主要存在于居群间。东亚分布的C. japonica和C. heterosepala居群与北美分布的C. pauciflora有非常明显的遗传分化。2基于SSR核微卫星片段的遗传结构分析采用PCR法开发了11对黄精叶钩吻属的微卫星引物。结果显示：每个位点的观测等位基因数(K)的平均值为31.36；观测杂合度(Ho)、期望杂合度(HE)和多态性信息含量(PIC)的平均值分别为0.579,0.811和0.792。Structure聚类分析和主成分分析(PCoA)均显示黄精叶钩吻属群体明显地分化为3个遗传谱系,即中国大陆与琉球群岛谱系,日本本岛谱系和北美谱系。SSR数据分析得出遗传变异主要存在于群体内(Fst=0.33189)。应用TPM进化模型,基于Wilcoxon符号秩检验,黄精叶钩吻属群体并没有经历近期瓶颈效应。3冰期避难所cpDNA的TCS图显示黄精叶钩吻属中国与日本存在着不同的谱系,SSR的结果也显示中国与日本来自两个不同的基因库。从叶绿体基因组水平和核基因组水平来看,中国C. japonica居群中天目山脉和怀玉山脉一带具有丰富的单倍型,可推测这一地区可能是Croomia第四纪冰期的避难所。日本C. heterosepala居群在本州中部存在广布单倍型,遗传多样性水平较高,推测其为日本的冰期避难所。美洲居群的单倍型与亚洲居群有着非常明显的区别,由此推测美洲大陆也存在Croomia的冰期避难所。