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《广东省植物学会第十九期学术研讨会论文集》2010年
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黄花大苞姜的遗传多样性及遗传分化

邓洁  路国辉  王英强  
【摘要】:黄花大苞姜(Caulokaempferia coenobialis)是姜科大苞姜属在中国分布的唯一代表,为我国华南地区特有的多年生落叶宿根草本植物。它的分布范围十分有限,主要分布在华南的广东、广西两省。黄花大苞姜常常在其生境的石壁上形成单种群落,成片生长,植株细弱。在黄花大苞姜中存在着植物界一种全新的花粉滑动自花传粉机制,该物种特有的繁育方式使其成为研究遗传多样性和繁育系统之间关系的良好材料。本文选用了两对叶绿体通用引物(trnLintron Lc-Ld和psbJ-petA)来检测黄花大苞姜天然群体的遗传多样性及遗传分化情况,并在此基础上研究了遗传多样性和繁育系统的关系,以及黄花大苞姜所处生境、种子散布机制与遗传变异的关系。同时初步探讨了黄花大苞姜的分化中心及可能的迁移路线。研究结果显示:将trnLintron Lc-Ld和psbJ-petA片段组合后,共检测出15种单倍型(H1-H15),单倍型多样性(h)较低,变化范围为0~0.74242。核苷酸多样性(π)也位于较低水平,变化范围为0~1.49×10~(-3)。所有居群的分子方差分析表明65.02%的遗传变异来自于居群间,34.98%遗传差异存在于居群内,居群间的遗传变异远远高于居群内的变异。黄花大苞姜是狭域分布种,且为自交植物,该研究发现其总遗传多样性和居群内遗传多样性都位于极低水平(H_T=0.528,Hs=0.091),各居群间有显著的遗传分化(G_(ST)=0.828,N_(ST)=0.790),推测是由它的分布特点与自花传粉的繁育系统共同作用的结果。居群间遗传分化系数N_(ST)(0.865)显著大于G_(ST)(0.828)(P0.05),表明存在亲缘地理结构,亲缘关系相近的单倍型更易出现在相同的地区内,这暗示了基因流在很大程度上被限制。同时Nm=0.13表明现存居群间种子所介导的基因流极低,这可能跟其种子传播机制有关。黄花大苞姜种子的散布主要是通过雨水的抨击,随水流而下,这种散布机制相对于其它居群来说增加了群体内部的遗传变化,对于南昆山地区的NKV、NKSP、NKM、NKX和NKJ,这些取样点是沿着一条河流分布的,生境也有所不同,出现了不同单倍型。在鼎湖山(DH)、大峡谷(XG)和天堂山(QX)居群均存在类似的情况。而在不同地理区域,高山阻碍了居群间的基因流,种子缺乏长距离的传播机制,明显的地理隔离使得黄花大苞姜居群间基因交流受阻。歧点分布分析检测到黄花大苞姜在物种水平历史上没有经历快速的种群扩张,对于南昆山地区则检测到了显著的快速居群扩张。在南昆山的各单倍型以H7为中心呈星状分布,说明在南昆山产生的新的单倍型还没有足够的时间扩散出去。此外,通过叶绿体基因的单倍型分析,大部分居群独享一种单倍型H7,H7在最小跨度网络图(MSN)中位于中心位置,为古老的单倍型,在进化上相对比较原始,单倍型之间整体呈现出一种星状辐射衍生关系。广东省的南昆山(NK)、鼎湖山(DH)、天堂山(QX)和大峡谷(XG)居群都有其特有单倍型,存在单倍型多样性,推测广东省地区可能为黄花大苞姜在我国的分化中心。同时,建议对广东省的每个居群的具体生境加以保护。

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