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狗枣猕猴桃复合体居群遗传学研究

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猕猴桃属(Actinidia Lindl.)植物是重要的野生果树资源,我国是其主要分布区。但针对猕猴桃属自然居群研究较少,阻碍了其资源开发利用。同时由于猕猴桃属自然分布广泛,物种间自然杂交频繁,构成了该类群的复杂性,不同学者关于这个属种的划分观点差异很大。本文选用的狗枣猕猴桃复合体(Actinidia kolomikta speciescomplex)包括狗枣猕猴桃(A.kolomikta(Maxim.& Rupr.) Maxim.),四萼猕猴桃(A.tetramera Maxim.),海棠猕猴桃(A.maloides H.L.Li),是猕猴桃属下耐寒性强,具有较大的潜在开发利用价值的植物。狗枣猕猴桃复合体所包括类群的分类问题在猕猴桃属中也比较典型,其在形态上有交叉,分布上有重叠,分类关系一直存在很大争议,是一个亟待解决的科学问题。本研究将这三个类群作为一个复合体对野生居群广泛取样的基础上,利用流式细胞仪对所有样本进行了倍性水平研究,同时基于SSR分子标记开展了居群遗传多样性、遗传结构以及种复合体的物种界限研究。 主要研究结果如下: (1)供试的狗枣猕猴桃复合体384个个体均为二倍体。 (2)从猕猴桃属下中华猕猴桃等已发表的多态性高的99对SSR引物中筛选出了9对适合狗枣猕猴桃复合体的扩增稳定、多态性高的SSR引物。用这9对引物对狗枣猕猴桃复合体21个居群的384个个体进行扩增,共获得了318个等位基因,平均每个位点35.33个等位基因,多态信息含量PIC平均值为0.80-0.96,表明筛选出来的9个SSR引物可作为狗枣猕猴桃复合体的居群遗传学研究的可靠工具。 (3)基于9对SSR标记对21个狗枣猕猴桃复合体居群(其中包括13个狗枣猕猴桃居群,3个海棠猕猴桃居群,5个四萼猕猴桃居群)的遗传多样性和遗传结构进行了分析。狗枣猕猴桃复合体居群遗传多样性丰富,预期杂合度HE为0.536-0.836,平均值为0.694。其中3个海棠猕猴桃居群具有最高的遗传多样性。 (4)基于贝叶斯混合模型的STRUCTURE分析以及基于Nei's遗传距离的邻接(NJ)聚类均将狗枣猕猴桃复合体分成了3组(K=3):四萼猕猴桃单独构成一个组且与其它组间遗传距离最大,来自中国东北的狗枣猕猴桃为第二组,来自中国西部的狗枣猕猴桃和所有海棠猕猴桃为第三组。三个遗传组组间遗传变异均达到了极显著水平(FCT=0.15,P<0.001)。因此基于目前的取样水平,四萼猕猴桃形成了独立的基因型族群,海棠猕猴桃与狗枣猕猴桃有很高的遗传相似性,狗枣猕猴桃东西部地区居群有较大遗传分化。IBD检验显示狗枣猕猴桃自然居群存在显著的遗传距离和地理分布的正相关性(r=0.6838,P=0.0010),表明地理隔离对狗枣猕猴桃居群间遗传分化有重要影响。AMOVA分析显示狗枣猕猴桃复合体的遗传变异主要存在于居群内,居群间保持较高的基因流。种间遗传变异狗枣猕猴桃和海棠猕猴桃种间遗传变异最小且差异不显著,而狗枣猕猴桃与四萼猕猴桃差异极显著,海棠猕猴桃与四萼猕猴桃差异显著。狗枣猕猴桃与海棠猕猴桃及狗枣猕猴桃与四萼猕猴桃分布区部分重叠,同域分布的狗枣猕猴桃与海棠猕猴桃居群间遗传分化小(FST为0.02-0.08),基因流水平高;而同域分布的狗枣猕猴桃与四萼猕猴桃居群间遗传分化高(FST为0.24-0.34),基因流有限。 以上结果加深了我们对狗枣猕猴桃复合体野生遗传背景及遗传多样性分布状况的了解,为其资源保护和可持续开发利用提供理论依据。SSR位点谱系分析及结合形态特征分析结果表明四萼猕猴桃有独特的基因型库和形态识别特征,且SSR位点分析表明其与种复合体内其他类群遗传分化大,遗传距离较远,因此在本研究运用的物种概念和标准下,支持狗枣猕猴桃复合体为二个种,四萼猕猴桃为一个独立种,而海棠猕猴桃与狗枣猕猴桃关系很近不能区分作为一个种处理,为进一步复合体物种界定提供了科学依据。

李菲菲

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狗枣猕猴桃复合体 居群遗传学 分子标记 物种界限

硕士

植物学

李建强;李新伟

2015

中国科学院大学

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S6