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濒危植物八角莲保护遗传学及八角莲属物种形成的研究

邱英雄  李忠超  周新闻  傅承新  
【摘要】:利用等位酶分析方法,对中国特有濒危植物八角莲(Dysosma versipellis)5个居群和六角莲(Dysosma pleiantha)1个居群的遗传变异进行了分析。采用淀粉凝胶电泳方法,分析了9个酶系统,获得了9个能解释的基因位点的数据。研究的结果表明,八角莲居群水平的遗传变异(P=15.54%,A=1.16,Hexp=0.045)比种子植物的平均值(P=34.2%,A=1.53,Hexp=0.113)要低得多,甚至比特有植物的平均值(P=26.3%,A=1.39,Hexp=0.063)还要低。在总的基因位点变异中,有46.8%的变异来自于居群间,53.2%的变异存在于居群内。间接估算的居群间基因流较低(Nm=0.284)。八角莲所有居群的遗传杂合度均严重不足。从基因型频率看,八角莲居群内植株间存在近交现缘,因此,近交衰退是八角莲结实率低的可能原因。八角莲居群内具有较低的克隆多样性[Nc(N/G)=7.23,PD(1/Nc)=0.120],也表明了八角莲的繁殖策略是以营养繁殖为主。浙江居群的六角莲比八角莲所有居群具有更高的遗传变异和分化。RAPD分析研究表明:16个引物检测的总多态位点比率(PPB)从36%到88%不等,平均总多态位点比率(PPB)为65%。居群内平均多样性位点比率(PPB)从13%(江西居群)到18%(湖南居群),平均为15%,八角莲居群水平的基因多样度(He)为0.068,种水平为0.228,江西居群的基因多样度最低(0.059),湖南居群的基因多样度最高(0.080)。AMOVA分析结果表明,八角莲居群内遗传变异为29.20%,居群间遗传变异为70.80%。由此可见,八角莲遗传变异主要存在于居群间,居群内遗传多样性水平较低,RAPD分析结果与等位酶基本一致。通过以上研究,我们认为原地保护策略对八角莲非常重要,迁地保护时应该对所有居群进行取样以尽可能保护该种更多的遗传多样性。对八角莲属Dysosma的7个类群及其近缘的山荷叶属Diphylleia、桃儿七属Sinopodophyllum、足叶草属Podophyllum的nrDNA ITS序列进行测序,以北美足叶草Podophyllum peltatum作为外类群进行简约法和邻接法分析,两种方法得到的系统发育树基本一致。在ITS系统发育树上八角莲属为一个单系类群的支持率为100%,分布在海拔较高的环境下的云南八角莲Dysosma aurantiocaulis、两藏八角莲Dysosma tsayuensis和川八角莲Dysosma veitchii之间存在非常近的系统发育关系,说明这些物种可能是近期形成。繁育生物学研究表明,八角莲属种间不存在生殖隔离现象。通过以上研究推断,八角莲属物种形成的机制可能与生态适应,以及由生境差异而引起的繁育系统变化有关。

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