Extent and pattern of genetic differentiation within and between phenotypic populations of Leymus chinensis (Poaceae) revealed by AFLP analysis

摘要

The extent and pattern of genetic differentiation between two naturally occurring phenotypes, grey-green leaf (GGL) and yellow-green leaf (YGL), of Leymus chinensis (Trin.) Tzvel., which colonize distinct habitats in the Songnen Prairie in northeast China, were investigated by amplified fragment length polymorphism (AFLP) analysis. Twelve selected AFLP primer pairs amplified 593 reproducible bands, of which 148 (24.96%) were polymorphic among 69 individuals taken from three populations: two natural ones (YGL and GGL1) and one transplanted (GGL2). Cluster analysis based on the AFLP data categorized the plants into distinct groups that are in line with their phenotypes and population origins, thus denoting clear genetic differentiation between the two phenotypes. This, together with their adaptation to contrasting natural habitats, suggests that the two phenotypes probably represent stabilized ecotypes. The grouping was supported by multiple statistical analyses including Mantel's test, principal coordinate analysis (PCOORDA), and analysis of molecular variance (AMOVA). The GGL phenotype harbors a higher level of within-population genetic diversity than YGL, possibly reflecting selection by habitat heterogeneity. Although GGL2 is largely similar to its original population (GGL1), further diversification since transplantation was evident. Sequence analysis of a subset of phenotype-specific or phenotype-enriched AFLP bands implicated diverse biological functions being involved in ecological adaptation and formation of the two phenotypes.À l'aide d'analyses AFLP, les auteurs ont examiné l'étendue et le patron de différenciation génétique entre deux phénotypes naturels du Leymus chinensis (Trin.) Tzvel., à feuilles gris verdâtre (GGL) et à feuilles vert jaunâtre (YGL); on retrouve ces deux phénotypes dans deux habitats distincts dans la prairie Songnen du nord-est de la Chine. Avec douze amorces AFLP sélectionnées ils ont amplifié 539 bandes reproductibles, dont 148 (24,96 %) polymorphes parmi 69 individus venant de trois populations; deux populations naturelles (YGL et GGL1) et une transplantée (GGL2). Basée sur les données AFLP, l'analyse par regroupement situe les plantes dans deux groupes distincts correspondant avec leurs phénotypes et les populations d'origine, ce qui indique une nette différenciation génétique entre les deux phénotypes. Ceci, ainsi que leur adaptation à des habitats naturels contrastés, suggère que les deux phénotypes représentent probablement des écotypes stabilisés. De multiples analyses statistiques, dont le test de Mantel, le PCOORDA et l'AMOVA supportent ce regroupement. Le phénotype GGL comporte une diversité génétique intra population plus élevée que le YGL, ce qui reflète possiblement une sélection par l'hétérogénéité de l'habitat. Malgré la grande similitude du GGL2 avec la population originale (GGL1), il est évident qu'une diversification supplémentaire a eu lieu depuis la transplantation. L'analyse de séquence sur un sous ensemble de bandes AFLP, spécifiques au phénotype ou enrichies, implique que diverses fonctions biologiques jouent un rôle dans l'adaptation écologique et la formation des deux phénotypes.