特有濒危种血皮槭天然群体生长状况及分子谱系地理初步研究

摘要

血皮槭(Acergriseum(Franch.) Pax)，为无患子科(Sapindaceae)槭树属(Acer L.)落叶乔木，为我国特有、濒危植物，是世界著名的优秀的园林观赏绿化树种。该物种呈片段化分布于华中地区的秦岭、大巴山、武陵山和中条山不同山系中，是我国生物多样性较高的地区之一，经历了多次重大的地质历史事件。由于气候变化、生境恶化、生殖生物学特性和人为砍伐等多因素的综合影响，血皮槭处于濒危状态，迫切需要对其进行有效地保护。因此，本论文以血皮槭11个天然群体为研究对象，基于叶绿体基因组rpsl6序列分析位遗传标记探讨血皮槭的谱系地理，不仅可以了解其天然群体的遗传多样性和遗传结构，而且可以揭示地质结构变化与气候变化对其地理分布格局的影响，更为开展遗传资源保护提供坚实的理论基础。主要的研究结果如下:
　　1.野生血皮槭生长状况
　　我国自然生境中的血皮槭大树单株数量较少。根据每个群体最粗单株的胸径和地径，将11个群体大致推测为3个区域:第一区域推测为地理起源中心区，最大胸径达40.00cm以上;第二区域为扩张分布区，最大胸径在28.00～40.00cm之间，最大地径达60.00cm以上;第三个区域为边缘分布区，最大胸径小于20.00cm，最大地径在24.00～44.00cm之间。另外，野外观察发现很多群体都遭到不同程度的人为破坏，这不仅影响了血皮槭的生长，也是导致血皮槭群体数量减少的主要原因之一。
　　2.血皮槭天然群体单倍型地理分布
　　基于rps16序列分析，血皮槭群体内一共有8个单倍型，其中单倍型H-1为原始单倍型，分布最广、分布频率最高的单倍型，单倍型H-5是重庆城口的特有单倍型。H-1推测是古老单倍型。这8个单倍型集中分布于血皮槭的中心分布区，即秦岭和大巴山两个山脉中，边缘分布区中条山和武陵山这两个山脉的单倍型种类少。
　　3.血皮槭天然群体遗传多样性分析
　　血皮槭的单倍型多样性Hd=0.662，核苷酸多样性Pi=0.00183;每个群体的单倍型多样性和核苷酸遗传多样性的差异很大。综合分析表明，大巴山和秦岭两个山系的遗传多样性较高，在11个群体中重庆城口CHK的遗传多样性最高。血皮槭天然群体遗传多样相对较高，遗传因素不是导致其濒危的原因。
　　4.血皮槭天然群体遗传结构研究
　　AMOVA分析结果表明，血皮槭野生群体间的变异(45.45％)小于群体内的变异(54.55％)，其遗传变异差别不多存在于群体内。通过Haplonst程序计算得出，群体间遗传分化Gst为0.567，低于被子植物的平均值，存在一定的遗传分化。Nst为0.629，Nst略大于Gst(p＜0.05)，表明血皮槭叶绿体单倍型具有谱系地理结构，但不是很明显的。
　　5.血皮槭的历史动态
　　失配分布分析结果显示，血皮槭物种水平上，实际观察扩张曲线呈现单峰，由此推测血皮槭历史曾经历过群体快速扩张事件。Fu's Fs中性检验值Fs为-2.72314，为显著负值(P＜0.05)，进一步支持血皮槭历史曾经历过快速扩张事件的推断。通过血皮槭分子钟推测的分化时间结合造山运动时间的分析，推测血皮槭最初是集中分布，起源中心为重庆城口CHK。历史上群体曾发生过快速扩张，且边缘分布区的群体发生了奠基者效应。此外，边缘群体还发生变异，拥有了与起源中心不同的单倍型。太白山(TBS)和老君山(LC)群体由于受第四纪冰川的影响，群体遗传多样性明显下降，单倍型数量少。由于造山运动和山系的形成导致了血皮槭现在片段化的分布格局。
　　6.血皮槭遗传资源保存策略及建议
　　通过对野生血皮槭生长、遗传结构和遗传多样性分析，提出以下遗传资源保护策略:
　　(1)以原地保护为主，建立自然保护区，加强对其栖息地的保护，避免对其原生境的破坏。重庆城口(CHK)和河南内乡(NX)群体遗传多样性最高，两个群体包含了7个单倍型，建议将重庆城口群体和河南内乡群体作为遗传资源的优先保护单元。
　　(2)加强血皮槭的引种驯化，收集优先保护群体的遗传资源开展异地保护。
　　(3)建议华中地区应列为亚热带地区的生物多样性优先保护区域。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 国内外研究现状

1．2．1 基于叶绿体基因组谱系地理学国外研究进展

1．2．2 基于叶绿体基因组谱系地理学国内研究进展

1．2．3 血皮槭国内外研究现状

1．3 研究目标意义和主要研究内容

1．3．1 研究目的和意义

1．3．2 主要研究内容

1．3．3 研究技术路线

第二章 野生血皮槭生长状况分析

2．1 调查地生境概况

2．1．1 秦岭山脉

2．1．2 大巴山

2．1．3 武陵山

2．1．4 中条山

2．2 调查方法

2．3 结果与分析

2．3．1 野生血皮槭胸径(或地径)和树高分布状况

2．3．2 树干特性

2．4 讨论

2．5 小结

第三章 血皮槭谱系地理分析

3．1 实验材料

3．2 实验方法

3．2．1 DNA提取

3．2．2 DNA检测

3．2．3 叶绿体基因组多态性引物的筛选

3．2．4 PCR扩增

3．3 数据分析

3．3．1 单倍型谱系关系分析

3．3．2 群体遗传多样性分布格局

3．3．3 群体历史动态分析

3．3．4 综合分析

3．4 结果与分析

3．4．1 血皮槭单倍型种类

3．4．2 单倍型地理分布及其网络关系

3．4．3 遗传多样性和遗传结构

3．4．4 群体历史动态

3．4．5 群体分化时间

3．5 讨论

3．5．1 血皮槭遗传多样性

3．5．2 血皮槭遗传结构

3．5．3 血皮槭群体历史动态

3．5．4 血皮槭遗传资源保存策略

3．6 小结

第四章 结论与展望

4．1 结论

4．2 展望

参考文献

附录

在读硕士研究生期间的学术研究

致谢