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种群是生物进化的单位,种群的遗传结构和种群动态是进化的主题。种群遗传学利用各种分子标记手段检测种群基因频率和基因型频率,从而描述种群遗传结构、推测种群进化动力。亲缘地理学则主要以单亲遗传的线粒体DNA和叶绿体DNA的核苷酸变异信息为研究对象,能够很好地追溯种群的进化历史。
中国特有物种小丛红景天(Rhodioladumulosa)生长于亚高山草甸的岩石石缝中,种群呈岛屿状分布。本文利用AFLP分子标记和叶绿体片段测序方法对其进行了种群遗传学和亲缘地理学研究,分析了小丛红景天的种群遗传多样性格局,并推测了小丛红景天的种群扩散途径。AFLP数据表明小丛红景天各种群的遗传多样性水平差异较大,遗传变异主要存在与种群内,种群间遗传分化大(Gst=0.4675),基因流水平很低(Nm=0.5695),种群遗传距离与地理分布距离呈显著正相关(R=0.801,P=0.000<0.01)。用叶绿体片段变异信息进行种群遗传结构分析,得出同样的结论。
对小丛红景天叶绿体DNA的matK、trnC-trnD片段进行测序,分别得到16种和20种单倍型,片断的单倍型多态性(Hd)都很高(分别为0.793和0.865),而核苷酸多态性(π)则都很低(分别为0.00146和0.00203)。小丛红景天整个群体表现出高Hd低π值的特点可能是由于:各种群在地理隔离、基因交流水平很低的情况下,沿着不同的方向各自独立地演化,产生自身特有的单倍型,不与其他种群共享,从而使整体表现出核苷酸变异速率低,而单倍型多态性高的特点。matK、trnC-trnD的单倍型中均发现有一种单倍型出现频率很高,分布广泛,因此推测其为祖先单倍型,这两种单倍型又均出现在除内蒙古外的华北地区种群内。利用合并matK与trnC-trnD序列(插入/缺失去除)后的单倍型做的巢式支系图和最小跨度树均表明,这一区域出现的单倍型位于内支。因此推测这一区域是小丛红景天种群的一个扩散中心,其他种群可能都是由这一区域的种群扩散出去的。基于matK单倍型构建的最大简约树(MP)中,大青山(DQ)种群与该区的种群聚在一支,并且是末支,它可能是最先扩散出的一个种群。