濒危植物脱皮榆种群遗传多样性研究

摘要

脱皮榆(Ulmus lamellosa)是中国特有种,主要分布在我国华北地区,数量很少,为我国榆科植物中的珍贵种质资源。在脱皮榆天然种群分布和进行现场勘查的基础上,采集的实验材料基本覆盖了脱皮榆天然分布区域,包括山西省、河北省、河南省、北京市和内蒙古自治区五个省市自治区。对脱皮榆16个种群共208个个体进行遗传多样性研究,据揭示的遗传多样性和遗传分化的现状和规律,为该树种的种质资源保存和遗传改良提供理论依据和基础资料。主要研究结果如下:
　　(l)脱皮榆14个表型性状在种群内和种群间均呈显著或极显著差异;脱皮榆表型多样性以性状变异为量化特征,揭示了其纬度梯度变异的规律性,随着纬度的增加,叶片、叶柄宽和叶厚等性状呈现逐渐递减的趋势。根据变异系数可知,4个形态指标中叶脉、最宽处锯齿和叶片指标较为稳定。变异系数和Shannon多样性指数结果表明,随着纬度的增加,脱皮榆各种群的变异也呈递减趋势。脱皮榆种群间平均表型分化系数(Vst)为27.288,种群间变异(27.29％)小于种群内(72.71％),脱皮榆表型变异以种群内的变异为主要变异来源。利用种群间欧氏距离进行UPGMA聚类分析表明,脱皮榆种群可以分为3大类。
　　(2)从88对SRAP引物中,筛选出11对引物。每对SRAP引物扩增带数为13-21,平均每对引物扩增17.7个条带。各单一种群的遗传多样性水平明显低于该物种水平的遗传多样性。种群水平的多态条带百分率(PPB)为31.44％-57.73％(均值为44.46％),观察等位基因(na)为1.314-1.577(均值为1.451),有效等位基因数(ne)为1.203-1.268(均值为1.236),Shannon信息指数(I)为0.171-0.244(均值为0.214),Nei多样性指数(h)为0.116-0.156(均值为0.141)。物种水平的多态条带百分率(PPB)为82.72％,观察等位基因(na)为1.747,有效等位基因数(ne)为1.3329,Shannon信息指数(I)为0.3583,Nei多样性指数(h)为0.221。分布在山西省(如种群 CC、SGS、XTS、QLY)和河南省境内的脱皮榆种群(如HLS、BYS)遗传多样性较高。而河北省(如TGS)和内蒙古自治区境内的脱皮榆种群(如MLG、JFS、NBG)较其他种群低。脱皮榆在总种群水平上具有偏低的遗传多样性。种群间的遗传分化系数(Gst)为0.3696,即遗传多样性的63.04％分布在种群内,种群间基因流Nm为0.8528,表明脱皮榆遗传多样性主要存在种群内,在种群间存在较为显著的遗传分化。UPGMA聚类分析和Mantel检验结果表明,脱皮榆自然种群间的遗传距离与地理距离呈显著相关。
　　从20对SSR引物中筛选出14对,结果显示,各位点的观察等位基因数( na)的均值为2.9286,有效等位基因数(ne)为1.2647-4.5714(均值为2.5319);期望杂合度(He)为0.2106-0.7862(均值为0.5683);观察杂合度(Ho)为0.2125-0.9375(均值为0.6392)。每个种群观察等位基因数目(na)为1.6429-1.9286(均值为1.8080),有效等位基因数(ne)为1.6016-1.8420(均值为1.7245),观察杂合度(Ho)为0.5571-0.7429(均值为0.6509)期望杂合度(He)为0.3302-0.4476(均值为0.4027)。脱皮榆种群中,河南省(如种群BYS、HLS)和山西省脱皮榆种群(如MS、CC、DH、XTS)的遗传多样性较高,河北省(如TGS)和内蒙古自治区脱皮榆种群(如JFS)遗传多样性较低。在总体水平上脱皮榆拥有较低水平的遗传多样性。种群间的杂合性基因多样度比率(Fst)为0.3531,即遗传多样性的64.69％分布在种群内,与SRAP结果相似。种群间基因流Nm为0.6489。Mantel检验结果,表明脱皮榆种群间的遗传距离与地理距离呈显著相关。
　　SRAP和SSR两种标记均表明脱皮榆较低的遗传多样性,其变异主要存在于种群内,种群间具有较高的遗传分化。

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1. 前言

1.1 脱皮榆研究概况

1.2 遗传多样性

1.3 本研究的目的意义与主要研究内容

2 研究材料与方法

2.1 材料的采集

2.2 脱皮榆表型多样性研究方法

3 结果与分析

3.1 脱皮榆表型多样性研究

3.2 脱皮榆遗传多样性的SRAP分析

3.3 脱皮榆遗传多样性的SSR分析

3.4 脱皮榆遗传多样性分析方法比较

4 结论与讨论

4.1 脱皮榆遗传多样性分析方法比较与评价

4.2 脱皮榆遗传多样性研究

4.3 脱皮榆种群的遗传分化和遗传结构

致谢

参考文献

附录