盐爪爪属物种界定及谱系地理学研究

摘要

土地的沙漠化和盐渍化导致植物的分布区域和种群大小产生较大的变化。盐爪爪属（Kalidium Moq.）植物，包括盐爪爪、尖叶盐爪爪、细枝盐爪爪、里海盐爪爪、圆叶盐爪爪、以及黄毛头六种，在中国主要分布于西北地区干旱及半干旱的盐碱地区，是中国北方牧区冬季补饲的主要牧草。作为稀盐型真盐生植物，其对阻止水土流失及盐渍土壤的改良具有重要的生态价值和经济价值。
　　本研究在野外充分调查的基础上，主要通过检测三个叶绿体片段（matK，ycf1b，rbcL）和ITS在盐爪爪属物种中的鉴别能力，筛选盐爪爪属物种界定的理想DNA条形码；以盐爪爪属植物成熟种子为材料，采用常规压片法对盐爪爪属植物进行核型分析；基于三个叶绿体片段（matK，ycf1b，rbcL）和ITS在六种盐爪爪属植物整个地理分布区域的848个个体的DNA数据，分析盐爪爪属物种地理分布的遗传结构，以揭示影响该属物种地理分布模式的因素。主要研究结果如下：
　　一、叶绿体片段在盐爪爪属物种间的遗传距离均较小，存在较多共享单倍型，展现出低的物种鉴别能力，分别为matK（33.3％），ycf1b（16.7%），rbcL（16.7%）。三个叶绿体片段的任一组合方式并没有提高对物种的鉴别能力。针对叶绿体基因，单独片段及任一可能组合方式均可鉴别出黄毛头（变种），且具有较高的支持度（>65%）。ITS在盐爪爪属物种中具有小的种内遗传差异，而存在较大的种间遗传距离，能够成功界定盐爪爪属所有物种，且支持度大于94%。
　　二、盐爪爪属物种均为二倍体植物，具有相同的染色体数目2n=2x=18，确定该属的染色体基数为9。核型公式分别为盐爪爪（2n=2x=18=12m+6sm），尖叶盐爪爪（2n=2x=18=14m+2sm+2st），细枝盐爪爪（2n=2x=18=12m+6sm），圆叶盐爪爪（2n=2x=18=8m+6sm+4st），里海盐爪爪（2n=2x=18=12m+4sm+2st），黄毛头（2n=2x=18=4m+14sm）。所有物种中染色体绝大比例为中部着丝粒（m）染色体和近中部着丝粒（sm）染色体。平均臂比率的范围为1.53-2.07。该属6种植物包含三种核型：2A，3A和2B，核型演化为2A~3A~2B。核型不对称系数介于59.71%~66.06%之间，综合核型类型及核型不对称系数确定盐爪爪为该属最原始的物种。所有物种的每条染色体长度均未超过1μm，属微小染色体。基于细胞生物学角度的核型分析数据同样支持变种黄毛头应该被划分为盐爪爪属的一个种。
　　三、ITS序列可以对不同物种的所有个体进行准确界定，Bayes树分析及STRUCTURE聚类分析均表明六个物种单独成族，分化显著（K=6）。三个叶绿体基因片段（matK，ycf1b，rbcL）在盐爪爪属6个物种848个个体中总计检测到27种单倍型，其中有5种单倍型存在种间共享。系统发育分析（NETWORK和NJ进化关系图）表明六个物种存在不同的单倍型谱系分支，叶绿体单倍型地理分布图显示盐爪爪属6个物种存在显著不同的遗传分布格局。
　　根据以上结果，本研究得出以下结论：ITS可作为盐爪爪属物种界定的理想DNA条形码，核型分析支持盐爪爪为盐爪爪属最原始的物种，核型演化为2A~3A~2B。黄毛头应被划分为盐爪爪属的一个种，而不是尖叶盐爪爪的一个变种。盐爪爪属植物的地理分布及遗传结构是多种影响因素综合作用的结果。在漫长的演化过程中，反复的冰期及间冰期的气候变化、山脉的延伸，青藏高原的隆升以及沙漠的扩张等事件共同参与塑造了盐爪爪属植物现今的遗传分布格局，同时导致不同地理区域间的种群分歧。此外，不同分布地区土壤中的含盐量，pH值及不同离子的浓度，对盐爪爪属植物的地理分布具有明显的选择作用。

目录

声明

第一章 盐爪爪属植物物种界定

1.1 前言

1.2材料与方法

1.3数据处理与分析

1.4 结果

1.5 讨论

1.6 结论

第二章 盐爪爪属植物核型分析

2.1 前言

2.2 材料试剂与仪器耗材

2.3 实验方法

2.4 实验数据处理

2.5 结果与分析

2.6 讨论

2.7结论

第三章 盐爪爪属植物谱系地理学研究

3.1 引言

3.2 材料与分析方法

3.3 研究方法

3.4结果与分析

3.5讨论

3.6 结论

第四章 总结与展望

参考文献

硕士期间发表论文

致谢