'活化石'银杏的进化历史和保护的建议

摘要

银杏(Ginkgo biloba L.)是第三纪孑遗植物,世界著名的"活化石".目前在世界许多地方都广泛栽培,使得银杏在世界范围内均有广泛分布,但目前可能的野生群体仅在我国发现.关于银杏的冰期避难所、群体遗传多样性和遗传结构一直以来都是植物学家们感兴趣的话题.本研究通过单亲遗传的cpDNA trnK基因、trnS-trnG基因间隔区和atpH-atpI基因间隔区序列变异、双亲遗传的核基因微卫星位点(SSR)分析及扩增长度多态性(Amplified Fragment Length Polymorphism,AFLP)分析,对银杏在中国的33个群体及海外的7个迁地栽培群体(韩国1个群体、日本4个群体、欧洲和北美各1个群体)进行了深入的谱系地理学和群体遗传学研究,探讨了中国银杏的群体遗传结构和遗传多样性,取得如下结果:(1)基于cpDNA数据确定了银杏在中国西南地区(单倍型多样性h=0.00 ～0.70,核苷酸多态性πr =0～1.439×10-3)和中东部地区(单倍型多样性h=0.690,核苷酸多态性仃=0.732×10-3)形成了2个显著进化单元,是银杏在中国的冰期避难所,是银杏野生群体的直接后裔.(2)14对SSR标记分析了银杏的群体遗传结构和遗传多样性,Structure分析揭示的结果与cpDNA相同,即西南地区群体和东部地区群体呈现出两个独立进化的路线,东部的天目山、西南的务川群体和金佛山群体具有较高的遗传多样性和稀有等位基因丰富度,而中部群体则表现出东、西群体基因库混合的状态.进一步确定了中国西南贵州务川-重庆金佛山以及东部浙江西天目山地区为银杏第四纪冰期在中国的避难所.(3)AFLP分析同样确认西南地区群体和东部地区群体呈现两个独立进化的路线.(4)韩国栽培群体表现出与中国西南群体和中部群体较高的相似性,日本栽培群体则与中国中东部地区相似.欧美古老银杏来自于东亚.