基于SCoT分子标记的连翘适应性进化研究

摘要

了解植物适应环境变化的遗传机制是分子生态学和进化生物学重点关注的一个对象，确定适应性进化方向和评估物种的适应状况可以提高我们对这些机制的了解。连翘是一个分布范围覆盖了中国暖温带落叶阔叶林区的常见优势种，是研究该区域植被适应性进化遗传机制的一个理想材料。在这项研究中，以20个连翘种群为研究材料，以SCoT分子标记技术为研究方法，以分析连翘居群的遗传结构、检测环境适应性相关位点、推断环境变量与适应性遗传变异之间的关系。研究结果如下:
　　(1)选用10个SCoT引物共检测出1242个60～1000bp的基因位点，种群水平上的基因多样性Nei值（HE)为0.124。10个引物所检测的位点数量最少的是引物SCoT31，共检测的60个位点;最多的是引物SCoT4，共检测到161个位点。多态等位基因数量最少的是山西五台山种群(SXWT，P1)，共有226个多态等位基因，占总等位基因数量的18％(NA=226，PPA=18)。多态等位基因数量最多的湖北大洪山种群（HBDH，P20），共有649个多态等位基因，占总等位基因数量的52.3％(NA=649，PPA=52.3)。种群内部基因多样性水平最低的是河南嵩山种群(HNSM，P13)，Nei值（HE）为0.060，最高的是湖北大洪山种群（HBDH，P20），Nei值（HE）为0.223。
　　(2)根据基于种群的NJ系统树，20个连翘种群很明显地被分成四个遗传群组。无等级AMOVA分析的结果表明种群之间存在显著差异(FST=0.109，P＜0.001)。尽管在20个连翘种群之间有着明显的遗传分化，但是在四个遗传群组之间只存在很微弱的遗传变异(5.87％，FCT=0.059，P＜0.001)，大多数遗传变异发生在20个种群内部(88.01％，FST=0.120，P＜0.001)。20个种群IBD中的非显著模式结果表明地理距离对遗传分化没有显著影响(r=0.1209，P＞0.05)。RDA分析结果表明7个环境变量与种群结构的形成相关联，环境变量对连翘的空间遗传结构有很大的影响。
　　(3)利用BayeScan方法共识别出63个离群位点，占SCoT分子标记总数的5.1％。使用FDIST2方法，确定了132个离群位点，占SCoT分子标记总数的10.6％。两种方法检测到26个共同位点，代表了更真实的离群位点。在这26个异常位点中，用LFMM检测到23个环境相关位点，有20个与气温、降水均显著相关，3个与降水显著相关。连翘的环境相关适应性位点多方面证实了生态习性决定物种适应性进化的这个假说;根据适应性位点数量的多少，本研究提出了一个物种适应环境变化的进化模型，并通过适应性进化模型探讨了连翘对环境变量的适应状况。

目录

声明

致谢

摘要

1 研究背景

1．1 适应性进化的研究概况

1．1．1 适应性进化相关理论

1．1．2 植物适应性进化研究进展

1．1．3 植物适应性进化的难题

1．2 SCoT分子标记在植物中的研究进展

1．2．1 SCoT分子标记原理及特点

1．2．2 SCoT分子标记在植物中的研究进展

1．3 连翘的研究概况

1．3．1 连翘与本研究相关

1．3．2 连翘的研究现状

1．4 研究目的与意义

2 材料与方法

2．1 样品采集

2．2 连翘基因组DNA提取及检测

2．3 连翘SCoT-PCR引物筛选及其体系优化

2．4 数据分析

2．4．1 遗传参数获取

2．4．2 遗传结构分析

2．4．3 异常位点检测

2．4．4 环境关联位点检测

3 研究结果与分析

3．1 连翘的遗传结构

3．2 环境关联位点的检测

4 讨论与结论

4．1 连翘空间遗传结构形成原因

4．2 连翘生态习性决定其适应性进化

4．3 适应性进化模型

5 发展与展望

5．1 同质园实验与简化基因组测序的结合

5．2 适应性进化模型的应用与完善

参考文献

附表

附录