基于ITS和cpDNA分子標記的江西野生寒蘭居群遺傳結(jié)構(gòu)研究.pdf

1、蘭科(Orchidaceae)植物是被子植物中最為進化的類群和物種數(shù)最為豐富的大科之一,其中大多數(shù)為世界珍稀瀕危植物。寒蘭(Cymbidium kanran Makino)為蘭科蘭屬植物,具有很高的觀賞價值和經(jīng)濟價值。江西省三面環(huán)山,境內(nèi)野生寒蘭資源十分豐富,然而過度的采挖、林木砍伐以及森林火災等原因致使生態(tài)環(huán)境遭到嚴重破壞,野生寒蘭的數(shù)量急劇減少。
　　本研究在調(diào)查江西省境內(nèi)九連山脈、武夷山脈、羅霄山脈及九嶺山脈野生寒蘭資源的基

2、礎上,采集了17個野生寒蘭居群的250個樣本,利用 ITS和cpDNA分子標記對其進行遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳多樣性研究。分析了江西省野生寒蘭居群的遺傳結(jié)構(gòu)、遺傳分化、遺傳多樣性、譜系地理學以及基因流特點,探討了江西野生寒蘭數(shù)量銳減的原因,旨在為江西野生寒蘭資源的保護和合理利用提供參考建議。主要研究結(jié)果如下:
　　(1)江西省野生寒蘭居群 ITS序列總長度變化范圍為652-658bp,其中ITS1長度范圍為240-241bp,5.8S長度相

3、對保守為163bp,ITS2長度為245-253bp。ITS總序列、ITS1、5.8S、ITS2區(qū)域 G+ C含量的變化范圍分別是58.9％-67.1%、56.5%-68.1%、54.3%-62.4%、59.7%-72.6%,序列中 G+C的含量明顯較高。測序結(jié)果表明 ITS序列全長共有140個變異位點和117個信息位點。江西省17個野生寒蘭居群的250個樣本中共有10種 ITS類型,其中有16個居群中含有2種及以上 ITS類型(T2分

4、布最廣),表明居群內(nèi)存在變異。尤其武夷山脈所含 ITS類型最為豐富,為8種。寒蘭 ITS序列 AMOVA分析顯示居群間遺傳變異為21.12%,居群內(nèi)的遺傳變異為69.24%,表明居群內(nèi)部的遺傳分化程度較高,而居群間的遺傳分化程度相對較低。Nm=1.1428,Nm>1,表明江西寒蘭各居群間的基因流水平高。
　　(2)江西省野生寒蘭 cpDNA的 petB-petD基因間隔區(qū)總長度為522-529bp,G+ C的含量為32.9%-33

5、.7%,共檢測到9個變異位點和5個簡約信息位點。居群遺傳多樣性研究表明:17個野生寒蘭居群中共有11種單倍型,其中 Hap4為該譜系的廣布單倍型,15個居群含有2種及以上單倍型,表明該居群具有單倍型多態(tài)性。羅霄山脈和九連山脈各有3種單倍型,九嶺山脈有4種,武夷山脈含有7種。通過 TCS網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)圖推測 Hap4為最原始的單倍型;通過 HAPLONST分析,居群間的遺傳分化系數(shù)為 Gst=0.413,Nst=0.472,使用 U檢驗對17個

6、寒蘭居群進行譜系地理結(jié)構(gòu)進行分析,UNst/Gst=1.080.05,表明寒蘭居群不存在明顯的譜系地理結(jié)構(gòu)。通過 IBD對17個野生寒蘭居群進行遺傳距離與地理距離的相關(guān)性分析,結(jié)果顯示兩者沒有明顯相關(guān)性(r=0.0121,p=0.5720),表明寒蘭居群間的遺傳分化程度不是因為地理距離的遠近造成的。cpDNA序列變異分析( AMOVA)的結(jié)果顯示,寒蘭居群間的遺傳變異為40.13%,居群內(nèi)遺傳變異為49.28

7、%,居群內(nèi)遺傳分化程度大于居群間的遺傳分化程度,Nm=0.7839,表示居群間基因流中等。
　　(3)通過 ITS和 cpDNA數(shù)據(jù)的綜合分析顯示,江西省17個野生寒蘭居群遺傳多樣性水平整體較高,而居群內(nèi)部的遺傳分化程度遠高于居群間的遺傳分化程度,表明各大山脈不同居群間的基因流較大。其中,武夷山脈寒蘭野生居群的遺傳多樣性最為豐富,羅霄山脈次之,另兩大山脈則相差不大。在17個寒蘭居群中以 SW和 AF兩地居群內(nèi)的遺傳分化和變異水平最

8、高,ITS類型和單倍型種類最多?？赡苁且驗閮傻囟际俏挥趦墒∩矫}交界處的邊緣效應,使得居群間的基因流水平更高,而且兩地都建立了國家自然保護區(qū),周邊的生態(tài)環(huán)境良好,受到的人為干擾較少。
　　通過本實驗的研究結(jié)果結(jié)合實際的調(diào)查采樣情況對江西野生寒蘭的資源保護策略和開發(fā)利用提出如下建議:第一,對于遺傳多樣性豐富數(shù)量較多的AF、SW、ZX、SC、TG、YF、JGS等地采取建立自然保護區(qū),并在周邊設立監(jiān)督站點以就地保護;第二,對于遺傳多樣性水