基于SCoT分子标记的甘草属植物自然居群的遗传多样性与基因渐渗研究

发布时间：2018-12-29 07:44

【摘要】：甘草属(Glycyrrhiza L.)植物种间由于生殖隔离机制不完善,属内邻域、同域分布种间,常常发生杂交而导致种间基因渐渗,而对自然居群遗传结构产生重要的影响。本研究首先通过SCoT与EST-SSR分子标记在甘草属植物遗传多样性研究中的比较分析,探讨SCoT标记的适用性;其次应用SCoT标记对甘草属植物的4种1变种的16个自然分布居群,共计195份材料,进行种内遗传多样性、居群遗传结构分析,探讨种内遗传分化现状;最后根据居群地域分布特点,将12个居群划分为4个同域分布复合群体,分析这4个同域分布群体的遗传组成、同域分布种间基因渐渗模式,并探讨种间杂交渐渗对物种形成和分化的影响,分析杂交种黄甘草的形成和进化趋势。结果表明:1.实验筛选出的20条SCoT引物共扩增358条清晰条带,357条多态性条带,平均多态率为99.75%,平均有效等位基因数(Ne)和位点品均期望杂合度(He)等遗传参数与EST-SSR标记无显著差异。多态性检测效率高的标记为SCoT(E=17.333,Ai=21.145),高于EST-SSR(E=6.909,Ai=8.719)。SCoT与EST-SSR标记聚类分析结果趋势相似,与基于形态学分类结果一致。结果表明SCoT标记多态性高,信息量大,可揭示甘草属种间与种内的遗传多样性水平以及亲缘关系,是进行甘草属植物自然群体的遗传结构、种间基因渐渗等研究的有效分子标记。2.甘草属内物种均有丰富的遗传多样性,但种间存在较大差异,光果甘草(G.glabra L.)遗传多样性水平最高(He=0.245,I=0.391),乌拉尔甘草其次(G.uralensis L.,He=0.238,I=0.384),黄甘草(G.eurycarpa P.C.Li.,He=0.237,I=0.383),胀果甘草(G.inflata Bat.)遗传多样性最小(He=0.229,I=0.367);根据Nei’s遗传分化系数(Gst)及AMOVA方差分析结果可知,4种甘草居群内、间存在明显的分化(Gst为0.438~0.450),但绝大多数遗传变异来自居群内(65%~75%),Gst估算所得居群间基因流均值(Nm=0.6251),表明不同居群间可能存在地理隔离,导致的有限基因交流;种内居群水平、个体水平的聚类和Mantel检测,均显示甘草属植物变异分化具有地域性特征。新疆天山以南和东疆地区丰富的光热资源和干旱等地理环境可能促进了甘草属物种的分化和迁移,几种甘草种群在扩散过程中,于天山以南、东地区出现物种相遇,为杂交带的形成提供了可能。3.甘草属内不同种的同域分布对种内居群的遗传多样性有影响,同域分布群体内各物种多样性水平高于各物种的平均遗传多样性水平;同域分布群体内种间基因流均值(Nm=3.369)大于种内居群间的基因流均值(Nm=0.624),表明甘草植物种间存在明显的基因交流;基于混合模型的Structure群体结构分析,将同域复合群体A、B、D划分为2个亚群,C划分为4个亚群,与基于形态学鉴定的物种划分结果有一定的差异;此外,不同地理分布区,种间发生基因渐渗的程度、方向也不同,A表现为乌拉尔甘草与胀果甘草间的双向杂交渐渗,但渐渗更倾向于乌拉尔甘草;B中2亚群与地理分布有关,种间可能存在遗传同塑现象,并伴有一定程度的渐渗;C内2-4亚群相互渐渗,导致物种复杂的遗传背景,其中乌拉尔甘草被分化出3个不同的亚群,具有不同遗传结构,胀果甘草则是2~4个亚群的渐渗背景,部分黄甘草具有纯合遗传背景,分化形成新亚群;D中胀果甘草与光果甘草发生双向基因渐渗,渐渗更倾向于胀果甘草。4.黄甘草的起源及发展趋势:同域群体Structure结构分析指出黄甘草是同域分布种间杂交、基因渐渗的产物,不同群体中黄甘草的遗传组成不同:一是通过回交的方式参与同域群体的基因渐渗事件,因其回交具有一定倾向性(群体内数量及空间位置占优势的物种),导致黄甘草类型的分化;二是通过复杂的多个种的杂交渐渗,产生新的遗传类型。此外,黄甘草的多样性水平高于同域分布的其它甘草物种,在数量及适应能力上具有一定优势,促进了甘草属植物种间基因交流。推测黄甘草的出现是建立在甘草属种间不断分化,并伴有一定基因交流和渐渗的过程中,逐渐产生的,是物种形成的邻域、同域模式下的产物。黄甘草在与同域分布物种不断渐渗的过程中,既可能由于回交导致杂交类型的消失,也可能会逐渐形成能够稳定遗传的类型,使得杂交种独立成“种”成为可能。
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【学位授予单位】：石河子大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：Q943.2

【参考文献】