高山榕(Ficus altissima)的亲缘地理学研究

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植物类群的地理分布格局深受繁育系统、历史地质事件及气候变化的影响,亲缘地理学为推测物种地理分布格局的历史过程提供了可靠的方法。国内学者虽然对不少植物类群开展了亲缘地理学研究,但主要集中于温带地区。榕属植物全球约800种,主要分布于热带地区,为众多动物类群提供丰富的食物和栖息地,被公认为是热带雨林中的关键植物类群,并与专性传粉榕小蜂互惠共生。对榕属这一热带雨林关键和代表树种开展亲缘地理学研究,有利于认识热带植物区系乔木树种的种群分布格局和动态变化历史,对认识亚洲热带雨林群落演化历史,以及其对全球变化的响应也有重要的参考价值。本研究以雌雄同株的高山榕为研究对象,对分布于中国、泰国、缅甸、越南和柬埔寨等地的高山榕种群进行采样,利用1个叶绿体间隔区序列(psbA-trnH)和16对核基因微卫星引物,探讨高山榕的遗传多样性、种群遗传结构、种群历史动态和地理分布格局。同时结合物种分布模型,模拟其现在和冰期的潜在分布区,探讨了高山榕地理分布格局形成的历史过程。主要结果和结论如下:  1.叶绿体序列分析结果:对高山榕33个种群233个个体的叶绿体psbA-trnH序列进行分析,结果显示高山榕种群遗传多样性较低(HT=0.378),只得到3个psbA-trnH单倍型,然而其中两个祖先单倍型被高山榕与近缘种共享。种群间遗传分化明显(FST=0.953,P<0.01),AMOVA分析显示95.270%的遗传变异来自于种群间,但不存在明显的亲缘地理结构[GST(0.887)>NST(0.799)]。综合中性检验、失配分析以及物种分布模型结果,显示高山榕经历了缓慢的种群扩张过程。不完全的谱系筛选可能是高山榕与近缘物种共享祖先单倍型的重要原因,而有限的种子散播能力可能限制了种群间的基因流,导致高山榕种群扩张缓慢和种群间遗传分化明显。  2.微卫星引物的开发和分析结果:本研究利用二代测序的方法,设计开发了20对高山榕微卫星引物,并筛选出其中16对具有较高多态性的引物对25个高山榕种群共184个个体的遗传多样性及遗传结构进行分析。结果显示:平均等位基因数NA为1.500-4.750,观测杂合度(HO)为0.390-0.552,期望杂合度(HE)为0.258-0.570,私有等位基因丰度(PA)为0.000-0.630。微卫星标记揭示的高山榕种群遗传分化程度(FST=0.177)低于cpDNA(FST=0.953)。AMOVA分析表明变异主要存在于种群内(82.330%)。聚类分析表明,高山榕的种群存在一定的亲缘地理结构。  3.生态位模拟表明,高山榕在末次盛冰期时期(LGM)存在三个主要的分布中心,两两之间并不连续,是高山榕的三个主要的潜在分布区域;冰期后三个区域之间重新建立联系。叶绿体和微卫星数据显示,三个区域都存在特有的遗传谱系,而且部分种群的遗传多样性高,是明显的避难所信号;分子数据也检测到了冰期从北向南退却而冰期后向四周扩散的信号。基于以上证据,高山榕在LGM存在三个大的潜在分布区域,冰期后气候变暖又向四周扩散,形成了现在的分布格局。
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