李屬櫻亞屬植物分子親緣地理學(xué)研究.pdf

1、櫻亞屬(Subgenuscerasus)隸屬于薔薇科(Rosaceae)李屬(Prunus)，種類繁多，多生長(zhǎng)于地球的北溫帶地區(qū)。櫻亞屬植物具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，近年受自然災(zāi)害和人為破壞嚴(yán)重，為了更好地保護(hù)和利用這些資源，本文在廣泛收集櫻亞屬植物材料的基礎(chǔ)上，首次用PCR-RFLP分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)該亞屬植物進(jìn)行了分子親緣地理學(xué)研究。 首先，通過走訪該領(lǐng)域?qū)＜?、翻閱資料、查閱標(biāo)本、及對(duì)云南、貴州、四川等11個(gè)省市25個(gè)代表性地點(diǎn)的野外

2、實(shí)地調(diào)查，較為全面、系統(tǒng)地報(bào)道了櫻亞屬植物的生存環(huán)境、生長(zhǎng)狀況和人為干擾等情況，為對(duì)該亞屬植物進(jìn)行全面研究補(bǔ)充了基本資料。調(diào)查結(jié)果顯示，云南、四川、貴州、湖北、陜西等省是野生櫻桃的主要產(chǎn)區(qū)。野生資源豐富，分布范圍廣；園林部門和科研單位缺乏相應(yīng)宣傳，人們對(duì)資源的認(rèn)識(shí)不夠，幼樹多放任叢生，容易受到人為砍伐及破壞；資源利用不夠，優(yōu)良品種選育跟不上生產(chǎn)需要；產(chǎn)區(qū)缺乏科學(xué)管理，高新技術(shù)難以推廣。 其次，探討了中國(guó)櫻桃、毛櫻桃等10個(gè)種間親

3、緣關(guān)系。系統(tǒng)發(fā)育樹顯示，托葉櫻桃和毛櫻桃親緣關(guān)系最近；微毛櫻桃、華中櫻桃和盤腺櫻桃親緣關(guān)系比較近；郁李、細(xì)齒、多毛櫻桃、山櫻花和中國(guó)櫻桃也能聚為一大類。說明中國(guó)野生櫻亞屬還存在有物種隔離，種間缺乏基因交流，已出現(xiàn)了顯著的遺傳分化和生殖隔離，櫻亞屬植物在很久以前就產(chǎn)生了分化，中國(guó)櫻桃、多毛櫻桃、郁李、細(xì)齒櫻桃和山櫻花較為原始，托葉櫻桃、盤腺櫻桃、華中櫻桃和微毛櫻桃較為進(jìn)化。 第三，本研究中，42種引物/酶組合在櫻亞屬40個(gè)居群中，

4、共檢測(cè)到21種cpDNA單倍型。單倍型間的遺傳距離和聚類關(guān)系表明，采自云南、四川、貴州等地的中國(guó)櫻桃是比較古老的單倍型。根據(jù)cpDNA單倍型計(jì)算得出，毛櫻桃cpDNA總的遺傳多樣性HT=0.0340，微毛櫻桃cpDNA總的遺傳多樣性為HT=0.0217，中國(guó)櫻桃cpDNA總的遺傳多樣性為HT=0.1400，多毛櫻桃cpDNA總的遺傳多樣性為HT=0.0166，山櫻花cpDNA總的遺傳多樣性為HT=0.0192。 根據(jù)單倍型分布格

5、局和所屬山系，將40個(gè)居群劃分為20個(gè)地理單元，利用PCR-RFLP對(duì)葉綠體基因組遺傳變異進(jìn)行分析，毛櫻桃、微毛櫻桃、中國(guó)櫻桃、多毛櫻桃、山櫻花的地理分布單元間的cpDNA遺傳分化系數(shù)(GST)值為0.7934、0.3730、0.3630、0.7928、0.6092，說明對(duì)于毛櫻桃、多毛櫻桃和山櫻花，地理單元間產(chǎn)生了很大的遺傳變異，微毛櫻桃和中國(guó)櫻桃地理單元間也產(chǎn)生了一定的遺傳變異，地理單元間的遺傳分化水平十分顯著?；赾pDNA的GS

6、T值計(jì)算得到地理單元間的cpDNA基因流分別為0.1302、0.8405、0.8773、0.1307、0.3207，表明果實(shí)和種子的近距離傳播、地理單元間長(zhǎng)期的山脈阻隔導(dǎo)致了櫻亞屬植物地理單元間的cpDNA基因流水平比較低。 AMOVA分析測(cè)得的毛櫻桃、微毛櫻桃、中國(guó)櫻桃居群內(nèi)的變異分別為0.097％、0.0739％、0.7071％，多毛櫻桃和山櫻花沒有居群內(nèi)變異，也說明了大部分的變異存在于居群間，并且多毛櫻桃和山櫻花的變異完全

7、存在于居群間。進(jìn)一步說明了居群間基因交流匱乏。 根據(jù)Mantle分析結(jié)果，毛櫻桃、微毛櫻桃和中國(guó)櫻桃的地理距離和遺傳距離之間沒有顯著相關(guān)性(P＞0.01)，而山櫻花的地理距離和遺傳距離之間存在著極顯著的相關(guān)性(r=0.7339，P＜0.01)，更進(jìn)一步說明了山櫻花的居群間變異大，基因流缺乏，居群間已產(chǎn)生了極顯著的分化。 第四，根據(jù)單倍型的分析結(jié)果推測(cè)，云、貴、川這一帶是櫻亞屬植物的起源演化中心，秦嶺南坡和大巴山東段是櫻亞

8、屬植物的次生分化中心。單倍型非常多，包含了大部分的單倍型種類，有H3、H4、H5、H6、H9、H12、H14、H16、H17、H18、H20，是冰期后的多樣性中心，根據(jù)單倍型的分布模式，推測(cè)櫻亞屬植物從云、貴、川起源后，沿不同的路線向其他地區(qū)遷移。第四紀(jì)冰川來(lái)臨時(shí)，櫻亞屬植物在向低緯度地帶遷移的過程中，曾在云南、清涼峰、秦嶺南坡、梵凈山，北京和山東6個(gè)避難所尋求庇護(hù)。當(dāng)冰期結(jié)束后，分布在云南的單倍型H8向長(zhǎng)江中下游的黃山、清涼峰、廬山遷

9、移，H13向西部岷山地區(qū)遷移，H20向北遷移，直到秦嶺南坡；清涼峰的單倍型H21只在黃山、廬山小范圍內(nèi)遷徙；分布在秦嶺南坡和湖北大巴山的H3、H18，冰期結(jié)束后，向西遷移到四川岷山山脈；貴州梵凈山也有自己獨(dú)立的單倍型，是一個(gè)冰期避難所，冰期結(jié)束后H9向北部沿武陵山遷移到壺瓶山，再到大巴山；分布在山東泰山的單倍型H20則向遼寧本溪遷移；北京的部分單倍型H2也向東遷移擴(kuò)散到遼寧大連；形成今天的格局。第五，基于本文的研究結(jié)果，我們對(duì)櫻亞屬植物

10、的保護(hù)和利用工作提出了幾點(diǎn)建議：首先，宣傳國(guó)有野生資源重要性；其次，減少人為隨意砍伐破壞；第三，對(duì)地理分布小、生境專一的大種群，要將這些物種引回其他適宜生境保存；對(duì)地理分布廣、生境專一的小種群要采取措施防止種群衰退；第四，進(jìn)行資源清查，建立種質(zhì)資源圃和良種基因庫(kù)，培育良種；第五，選擇相應(yīng)生態(tài)條件下的古老的殘遺種作為基因源利用，選擇近代發(fā)生的、進(jìn)化水平較高的種類在生產(chǎn)上利用其特殊性狀，獲取具有自主產(chǎn)權(quán)的抗性強(qiáng)的新品種；第六，推廣果樹高新技