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丽江云杉和青扦在最大一次冰期前的基因渗入

孙永帅  刘建全  
【摘要】:第四纪气候变化,特别是距今60~80万年的最大一次冰期和距今1.6~1.8万年的最后一次冰期,影响了青藏高原及其周边地区的植物分布。青藏高原地区许多物种(比如青海云杉)在末次冰期后发生群体扩张,并且很多物种(比如金露梅)在最大一次冰期后至末次冰期前有过大范围扩张。以此类推,在最大一次冰期之前,物种可能曾发生过群体扩张。群体扩张造成物种分布范围增大,进而引起近缘物种间的基因流趋于频繁,从而可能留下可识别的杂交和基因渗入的信号。相应地,青藏高原地区分布的近缘物种在最大一次冰期之前可能发生过基因渗入。本研究使用丽江云杉和青扦的群体遗传数据来检验这一假说,即检验丽江云杉和青扦在最大一次冰期前是否发生过杂交和基因渗入。本研究选用13个核基因片段的引物,对丽江云杉和青扦各10个居群的样本进行测序,包含60个丽江云杉个体和50个青扦个体。使用BPP检验进行物种界定分析,结果表明两个物种之间存有显著的遗传差异。NETWORK分析发现,丽江云杉和青扦的核基因序列上存有固定的核苷酸碱基差异和大量的物种特有单倍型,该分析结果进一步支持了丽江云杉和青扦的物种地位。但是NETWORK分析也发现两物种共享很多核苷酸分离位点以及少量共享单倍型,该现象可能是由于两个物种之间发生有基因渗入或者祖先多态性共享。本研究进一步使用近似贝叶斯计算(Approximate Bayesian Computation)方法检验了这两个物种之间是否在最大冰期前发生有基因流。研究设计并比较了三个模型:第一个是隔离模型,即丽江云杉和青扦之间没发生过基因流;第二个是隔离迁移模型,即丽江云杉和青扦在谱系分歧之后一直发生基因流动;第三个模型表示丽江云杉和青扦在最大冰期前发生过二次接触,并在最大冰期时停止基因流动。模型比较结果表明丽江云杉和青扦的二次接触模型优于隔离模型和隔离迁移模型。本研究发现了丽江云杉和青扦在最大一次冰期前发生有种间基因渗入,这一结果支持植物分布响应气候变化的假说。该研究表明,使用多个核基因片段的群体遗传学数据能够研究物种间较为古老的基因渗入事件。

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