豌豆形薹草复合体的物种生物学研究

摘要

本研究采用cpDNA TrnL-TRNF，atpB-rbcL，RPL16，TRNV和ITS序列对豌豆型薹草复合体植物系统进化研究。根据12个居群121个的cpDNA变异结果进行遗传多样性和遗传分化的分析，初步绘制单倍型的地理分布模式图，探讨其起源、演化和现今分布格局形成的历史原因，确定可能的冰期避难所。主要研究结果如下:
　　 (1)四个片段合并后长度在3305-3329bp之间，平均G+C含量33.4％，符合叶绿体碱基组成分。共检测到9种不同的单倍型(h1-h9)。豌豆形薹草复合体植物具有高水平单倍型多样性(h=0.894)和较高水平核普酸多样性(π=0.07087)。平均基因流(Nm）为0.067，代表居群间基因流频率较低。
　　 (2)分子变异分析AMOVA结果表明整个分布区的遗传变异主要存在于居群间(98.93％)，且居群间的遗传分化很高(Fst=0.94332，Gst=0.457, Nst=0.827)。有着显著的谱系地理学结构(Nst＞Gst，p＜0.05)。
　　 (3) Mantel统计结果为r=0.3742(p＜0.001)，显示正相关，说明豌豆形薹草复合体居群地理距离与遗传距离有正相关性。三种中性检验值均为负值(Tajima'sD=-0.09069; Fu and Li's D*=-0.12389; Fu and Li's F*=-0.13139)，不显著(p＞0.10)，因此进化模式不拒绝中性假设。
　　 (4)根据cpDNA单倍型的地理分布推测浙南一带及秦岭地区可能是该属植物在第四纪冰期时的避难所，冰期结束后没有大规模的迁移扩散。根据巢式支系法分析(nested clade analysis)推测单倍型地理分布格局的历史成因主要由异域片段化和距离导致的基因流限制等原因。
　　 (5)绿囊薹草C.hypochlora和豌豆形薹草C.pisiformis是复合体中较为原始的类群，遗传分化程度不高。短芒薹草C.breviaristata，大盘山薹草C.dapanshanica与拟三穗薹草C.pseudotristachya三者之间亲缘关系较近。无喙囊薹草C.davidii在复合体中是较为独立的一支。小苞叶薹草C.subebracteata有一定的分化，可能与内蒙古狭长的地理环境有关。
　　 (6)综合分子学分析结果，承认本研究涉及的各种均成立，包括发表的新种大盘山薹草Carex dapanshanica。

目录

声明

致谢

摘要

1 研究背景

1．1 研究目的及意义

1．2 薹草属分类系统学研究进展

1．3 豌豆形薹草复合体的分类研究简史

1．4 分子系统学及细胞学研究进展

1．5 物种形成

1．6 谱系地理学

1．6．1 谱系地理学曲概念与涵义

1．6．2 植物谱系地理学研究方法

1．6．3 谱系地理学研究进展

1．7 存在的问题

2 豌豆形薹草复合体的谱系地理学研究

2．1 材料与方法

2．1．1 植物样品

2．1．2 植物总DNA的提取

2．1．3 引物筛选

2．1．4 PCR扩增和测序

2．2 数据分析

2．2．1 遗传多样性检测

2．2．2 居群内和居群间遗传变异

2．2．3 居群遗传结构分析

2．2．4 中性检验

2．2．5 单倍型遗传进化分析

2．2．6 单倍型网络图分析

2．3 结果

2．3．1 叶绿体单倍型变异及其分布

2．3．2 豌豆形薹草复合体的遗传多样性

2．3．3 叶绿体DNA单倍型的系统进化树分析

2．3．4 叶绿体单倍型的网络关系图

2．4 讨论

2．4．1 豌豆形薹草复合体的遗传结构

2．4．2 豌豆形薹草复合体谱系结构和物种形成历史

3 基于ITS和cpDNA序列的系统进化分析

3．1 材料与方法

3．2 结果

3．2．1 基于ITS序列的系统进化分析

3．2．2 基于cpDNA序列的系统进化分析

3．2．3 基于ITSc和pDNA序列的系统进化分析

3．3 讨论

4 总结

Literature Cited

Appendix