基于cpDNA單倍型和SSR分析的銀杏群體遺傳結(jié)構(gòu)和譜系地理學(xué)研究.pdf

1、銀杏（Ginkgo biloba L．）是第三紀(jì)孑遺植物，世界著名的“活化石”。關(guān)于銀杏的冰期避難所、群體遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)一直以來都是植物學(xué)家們感興趣的話題。在前期研究的基礎(chǔ)上，本研究通過單親遺傳的cpDNA基因間隔區(qū)序列變異以及雙親遺傳的核基因微衛(wèi)星位點(SSR)分析，對國內(nèi)外銀杏群體進(jìn)行了深入的譜系地理學(xué)和群體遺傳學(xué)研究，探討了中國銀杏的群體遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性，在銀杏避難所群體生存現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出了相應(yīng)的保護(hù)策略。主要研究結(jié)

2、果如下：
　　 1．cpDNA trnK基因，trnS-trnG基因間隔區(qū)和atpH-atpI基因間隔區(qū)序列分析
　　 在對33個群體430個個體的分析中，cpDNA trnK基因，trnS-trnG和atpH-atpI基因間隔區(qū)序列共檢測到15種單倍型。銀杏物種水平的單倍型多態(tài)性（h）為0.352，核苷酸多態(tài)性（π）為0.580x10-3，遺傳多樣性水平總體較低。西南地區(qū)和東部TM群體的遺傳多樣性較高。分子差異分析顯示

3、遺傳變異主要存在群體內(nèi)(55.50％)，但群體間已經(jīng)出現(xiàn)相當(dāng)程度的遺傳分化(44.50％)。
　　 貝葉斯分析和單倍型分布揭示了中國的西南地區(qū)和東部地區(qū)形成兩個不同的譜系，表明中國西南地區(qū)和中東部地區(qū)的銀杏形成了2個顯著進(jìn)化單元，是銀杏的冰期避難所。
　　 2．SSR標(biāo)記的篩選
　　 采用磁珠富集法開發(fā)了11對銀杏微衛(wèi)星引物。11個位點在40個個體中共得到100個等位基因，雜合度的期望值（HE）和觀察值(Ho)的

4、平均值分別為0.795和0.484，多態(tài)信息位點(PIC)平均值為0.752，表明這些位點具有較高的多態(tài)性。上述結(jié)果為全面深入研究銀杏群體遺傳和譜系地理打下了堅實的基礎(chǔ)。
　　 3．SSR分析
　　 首次運用14對SSR標(biāo)記分析了銀杏的群體遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性（33個銀杏群體共980個個體），結(jié)果揭示出中國中部群體的遺傳多樣性較高，可能是種質(zhì)多樣和群體的混雜造成的。銀杏群體的遺傳變異主要存在于群體內(nèi)(88.10％)，群體

5、間的遺傳分化Fst=0.119。Structure分析揭示的結(jié)果與cpDNA相同，即西南地區(qū)群體和東部地區(qū)群體呈現(xiàn)出兩個獨立進(jìn)化的路線，東部的天目山、西南的WC群體和JF群體具有較高的遺傳多樣性和稀有等位基因豐富度，而中部群體則表現(xiàn)出東、西群體基因庫混合的狀態(tài)。
　　 結(jié)合cpDNA數(shù)據(jù)，我們進(jìn)一步確定了中國西南地區(qū)的貴州務(wù)川和重慶金佛山以及東部浙江西天目山地區(qū)為銀杏的冰期避難所。韓國栽培群體表現(xiàn)出與中國西南群體和中部群體較高的

6、相似性，日本栽培群體則與中國中東部地區(qū)相似。歐美古老的銀杏大樹來自于日本東京群體，歐美其余個體與中國、韓國和日本群體之間均出現(xiàn)了顯著的遺傳分化。
　　 4．銀杏的進(jìn)化歷史和傳播歷史
　　 基于BEAST運算得到這兩個譜系最近的共同祖先距今約1.9(1.2-2.8)百萬年，當(dāng)時正處于第三紀(jì)末第四紀(jì)初，因此為古老的避難所。在距今約70萬年前的間冰期，中國中東部銀杏群體經(jīng)歷了快速的擴張?；赟SR分析的稀有等位基因豐富度表明，

7、離避難所越遠(yuǎn)，群體的稀有等位基因豐富度逐漸下降，說明冰期后銀杏從就近的避難所開始向外擴張。中國中部地區(qū)則成了兩個避難所群體基因庫的混合區(qū)域。
　　 銀杏有著非常悠久的栽培歷史，SSR分析揭示出銀杏各栽培群體的來源不同，遺傳多樣性低的群體其來源比較單一。韓國與日本群體的遺傳多樣性均較高，說明其是從中國的多個地方多次引入的。歐美的銀杏遺傳多樣性程度都很低，并且與其他群體出現(xiàn)了明顯的遺傳分化。銀杏花粉流與種子流的比值為4，顯著低于其它

8、風(fēng)媒傳粉且繁育系統(tǒng)為異交的植物，表明人類活動對銀杏基因流尤其是種子流的影響非常大，也可能是人類活動促進(jìn)了銀杏群體間的基因交流，使其度過災(zāi)難存活至今。
　　 5保護(hù)策略
　　 通過對避難所銀杏群體和栽培群體的遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性比較及兩個避難所群體間遺傳多樣性的分析，提出以下保護(hù)策略：(1)應(yīng)在中國西南地區(qū)，尤其是在貴州務(wù)川(WC)建立銀杏保護(hù)區(qū)，對務(wù)川縣山江村的銀杏古樹應(yīng)該重點保護(hù)；(2)浙江西天目山的銀杏群體具有較高的