翅果油树遗传多样性和交配系统研究

摘要

翅果油树（Elaeagnus mollis Diels）为胡颓子科(Elaeagnaceae)胡颓子属(Elaeagnus)植物，是中国特有的国家二级珍稀濒危保护植物。主要分布在山西翼城、乡宁、平陆三门、河津、稷山、绛县、新绛、蒲县和柳林等地，此外陕西户县的涝峪、甘峪一带也有少量分布。本文采用微卫星(SSR)分子标记和叶绿体序列片段，对翅果油树野生群体的遗传多样性、遗传结构、群体动态变化和交配系统进行了研究，目的是全面评价翅果油树群体的遗传多样性现状，揭示濒危机制，为翅果油树遗传种质资源的保护和开发利用提供基础依据。本文采集山西翼城、乡宁、平陆三门、陕西户县共7个翅果油树野生群体进行研究，取得的主要结论如下: (1)采用磁珠富集法，开发出17对具有多态性和特异性的翅果油树SSR分子标记。并对来自于山西省翼城县的2个翅果油树群体进行了多态性检测。结果表明，这一套SSR标记每个位点的等位基因数（Na）为1-9个（平均为3.75个）;观测杂合度(HO)为0-1.000（平均为0.533），期望杂合度（HE）为0-0.826(平均为0.522)，多态位点比率高达97.06％。表明这套SSR标记具有很高的分辨率，可以用于翅果油树遗传多样性、群体遗传结构和交配系统的研究。 (2)SSR分析表明:在群体水平上(Na=4.13，Ne=2.450，I=0.981，HO=0.536，P=97.48％)和物种水平上(Na=7.82，Ne=3.188，I=1.298，HO=0.532，P=100％)，翅果油树都具有较高的遗传多样性水平。BOTTLENECK分析表明陕西户县地区的翅果油树群体可能经历了瓶颈效应。AMOVA结果表明，遗传变异主要存在于群体内(81.44％)，但FST值为0.15484(P＜0.001)，说明群体间也存在着显著的遗传分化。Structure结果显示，山西和陕西两个地区的翅果油树群体具有明显的分化，基因流Nm＜1，说明这两个地区的群体之间的交流已经达到很低的水平。Mantel's分析表明，陕西和山西两个地区的翅果油树群体之间遗传分化非常明显，地理隔离可能是产生遗传分化的一个主要原因。 (3)基于6个叶绿体基因片段对7个翅果油树群体的单倍型进行Network分析，结果表明，7个翅果油树群体共有4种单倍型，相比较山西平陆三门的翅果油树群体单倍型类型较为丰富，其他地区的翅果油树群体都只有一种单倍型类型。对翅果油树群体的单倍型的谱系发生历史和地理分布之间的关系进行检测，结果表明山西地区各翅果油树群体各单倍型形成之后可能经历过地理上的重新分配，而山西和陕西两个地区的单倍型类型之间并没有经历地理上的重新分配。利用BEAST软件对7个翅果油树群体的4种类型的单倍型的相对分化时间进行估计，结果表明陕西户县翅果油树群体单倍型分化时间相对其他地区较早，而在山西地区，山西平陆三门的其中一种单倍型分化时间相对较早，表明此地可能是山西地区翅果油树群体的冰期避难所。 (4)生态位模拟表明，翅果油树在最后一次间冰期、末次盛冰期、全新世中期以及目前预测的翅果油树核心分布区（预测概率P＞90％）主要分布在山西吕梁山脉南段、山西中条山以及陕西秦岭北坡沿线，在陕西省陕北和关中交界的“北山”山脉（主要由桥山、黄龙山、子午岭和陇山山脉组成）也有分布，这可能与其目前的野生群体分布过于狭窄有关，或者由于地理障碍翅果油树难以扩张其分布范围。 (5)基于SSR数据，翅果油树在群体水平上(tm=0.990)和物种水平上(tm=0.957)都表现出较高的多位点异交率水平，表明翅果油树表现为主要异交交配系统。对两个群体的双亲近交情况进行分析，发现两者都很低，表明翅果油树的近交率很低，翅果油树大多数子代都是异交产生的。并且其自交水平远远低于人工杂交授粉试验的结果，推测原因可能是更多自交产生的果实在发育过程中更容易受到自身生理生殖特性或者外界环境条件如光照、温度、降水等的影响而脱落。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1．1研究背景

1．1．2翅果油树研究现状

1．1．3研究的目的、意义和主要研究内容

第二章翅果油树SSR引物的开发与cpDNA引物的筛选

2．1试验材料和方法

2．1．1翅果油树试验样品

2．1．2试验试剂、仪器和软件

2．1．3试验方法

2．1．4 SSR引物的设计

2．1．5 cpDNA引物的筛选

2．2小结

第三章翅果油树遗传多样性和群体遗传结构研究

3．1试验材料和方法

3．1．1试验材料

3．1．2试验方法

3．2结果

3．2．1基于SSR数据分子遗传变异

3．2．2基于cpDNA数据分子遗传变异

3．2．3生态位模型分析

3．3讨论

3．4小结

第四章翅果油树交配系统研究

4．1试验材料和方法

4．1．1试验材料

4．1．2试验方法

4．2结果与分析

4．2．1翅果油树各家系的交配系统参数

4．2．2翅果油树各群体的交配系统参数

4．3讨论

4．4小结

第五章总结与展望

5．1主要结论

5．2翅果油树濒危原因分析和保护改良建议

5．3展望

参考文献

在读期间的学术研究

致谢