麻櫟的譜系地理學(xué)和遺傳多樣性研究.pdf

1、麻櫟（Quercus acutissima Carr.），隸屬于殼斗科(Fagaceae)、櫟屬（Quercus L.），是東亞溫帶和亞熱帶地區(qū)的優(yōu)勢森林樹種，分布于中國、朝鮮、韓國、日本、越南等多個國家。在中國的東經(jīng)91°-123°，北緯18°-41°地區(qū)均有分布，跨越多種氣候環(huán)境地帶，和屬間其他物種又存在著雜交現(xiàn)象，因此是研究環(huán)境氣候變化對物種進(jìn)化影響以及物種遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳分化的優(yōu)良材料。本研究在野外實地采樣調(diào)查的基礎(chǔ)上，利用單親遺

2、傳的cpDNA標(biāo)記和雙親遺傳的nSSR標(biāo)記，探討了分布區(qū)內(nèi)麻櫟的譜系地理結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性，并結(jié)合了該物種的當(dāng)今分布和氣候地質(zhì)事件，模擬了其在末次盛冰期間可能的生境以及冰后期的擴(kuò)張。主要的研究結(jié)果如下:
　　(1)葉綠體片段的聯(lián)合分析
　　利用4個葉綠體DNA片段（編碼區(qū)ycfl和非編碼區(qū)trnD-trnE、psbA-trnH、rps16-trnQ）對麻櫟55個居群502個個體進(jìn)行了分析。共檢測出26種單倍型，單倍型多樣性Hd

3、=0.7628，核苷酸多樣性π=0.61×10-3，平均核苷酸差異K=1.079。麻櫟的遺傳多樣性略高(HT=0.770)，同時具有較小的基因流(Nm=0.12)。麻櫟55個居群不存在譜系地理結(jié)構(gòu)(NST＜GST;p＜0.05)，IBD結(jié)果顯示其遺傳距離和地理距離沒有顯著的相關(guān)性(r=0.0353;p＞0.05)。AMOVA分析顯示遺傳變異主要發(fā)生在居群間(63.25％)，居群內(nèi)的變異較小。失配分析顯示麻櫟近期存在著擴(kuò)張，擴(kuò)張時間約為1

4、1.2kyr。NETWORK和貝葉斯分析將麻櫟分為兩個枝系，BEAST計算得出麻櫟近期共同祖先的分化時間約為6.55百萬年前，兩個枝系的分化時間約為4.81百萬年前和3.42百萬年前。單倍型在地理上的分布模式及各居群的遺傳多樣性暗示秦巴山區(qū)、四川盆地、云貴高原和武夷山、天目山地區(qū)為麻櫟潛在的冰期避難所。
　　(2)核微衛(wèi)星位點的聯(lián)合分析
　　利用10對nSSR引物對麻櫟33個居群510個個體進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示麻櫟的遺傳多樣

5、性水平并不高(Na=5.264，Ne=3.504，I=1.218，Ho=0.283，He=0.595，PPL=96.06％)。STRUCTURE結(jié)果將麻櫟分為兩組，TESS結(jié)果和UPGMA樹也支持這一分組;而Mantel檢驗顯示遺傳距離和地理距離沒有顯著相關(guān)性(r=0.138，p＞0.05)。Genetix分析顯示麻櫟33個居群發(fā)生了顯著的分化(p＜0.05)，通過AMOVA分析得出遺傳變異主要來自于居群內(nèi)(84.26％)，居群間的變異

6、較少;依據(jù)STRUCTURE結(jié)果分成兩組時，遺傳變異依然主要來自于居群內(nèi)(82.59％)，組間的變異僅為3.95％。F統(tǒng)計也顯示群體間遺傳分化較小(FST=0.203)，并且有較大的基因流(Nm=1.353)。BOTTLENECK分析顯示一些居群經(jīng)歷過瓶頸效應(yīng)。通過標(biāo)準(zhǔn)化的等位基因豐富度和私有等位基因豐富度分析，發(fā)現(xiàn)秦巴山區(qū)、云貴高原、武夷山和天目山地區(qū)的這些指數(shù)較高，可能為麻櫟的冰期避難所;AIS分析也支持這一推斷。另外通過EDENE

7、TWORK，也發(fā)現(xiàn)避難所之間存在較多的基因流，暗示麻櫟居群間微弱的隔離效應(yīng)。
　　(3)生態(tài)位模擬和冰期避難所
　　葉綠體數(shù)據(jù)和核微衛(wèi)星數(shù)據(jù)都表明麻櫟具有多個避難所，生態(tài)位模擬顯示秦巴山區(qū)和云貴高原地區(qū)可能為麻櫟的冰期避難所。結(jié)合這些分析認(rèn)為麻櫟的潛在避難所位于秦巴山區(qū)和云貴高原地區(qū)。冰期后麻櫟從避難所向四周適合的生境擴(kuò)張，在中國華中地區(qū)，各避難所的居群得到交流，可能存在著二次接觸現(xiàn)象。
　　(4)保護(hù)建議