东亚珍稀濒危植物细茎石斛的亲缘地理学和保护遗传学研究
东亚珍稀濒危植物细茎石斛的亲缘地理学和保护遗传学研究
【摘要】： 细茎石斛(Dendrobium monili诉rme(Linnaeus)Swartz)隶属于兰科(Orchidaceae)石解属(Dendrobium),是间断分布于东亚地区的珍稀濒危物种,它具有很高的药用和观赏价值。因人类过度采挖和生境的恶化,细茎石斛野生资源已濒临灭绝,所以迫切需要开展东亚濒危细茎石斛的亲缘地理学和保护遗传学研究,为制定科学的保护策略和持续地开发该植物资源提供参考依据。我们收集了代表细茎石斛自然分布范围的18个野生居群,分别来自日本(1个居群),韩国(1个居群),中国内陆(15个居群:分别来自云南,贵州,四川,湖南,江西,福建,安徽,湖北和河南等省)及中国台湾(1个居群)用于本研究。然后利用筛选出来的两条叶绿体片段和两条线粒体片段分析细茎石斛的进化动态历程和时空分布成因;利用荧光 AFLP(Amplified fragment length polymorphism)分子标记法进行了细茎石斛野生居群和人工栽培居群的遗传多样和遗传结构研究。研究结果如下:1.基于叶绿体序列和线粒体序列的细茎石斛亲缘地理学研究筛选了两条叶绿体基因间隔区片段(trnC-petN和和trnE-trnT)和两条线粒体内含子片段(nad1/b-c和nad7/2-3)分别对细茎石斛18个野生居群进行亲缘地理学研究。两种片段分别检测到35种叶绿体(cpDNA)单倍型和30种线粒体(mtDNA)单倍型;两个标记均表现出高水平的单倍型多样性(cpDNA:Hd=0.8862;mtDNA:Hd=0.8733)和总遗传多样性(cpDNA:HT·= 0.9011;mtDNA:HT=0.8886),而且两个标记均揭示了 NST显著大于其相应的GST(cpDNA:NST=0.586>GST= 0.328,P<0.05;mtDNA:NST= 0.722>GST= 0.451,P<0.05),表明了现存的细茎石斛居群存在明显的亲缘地理结构。根据cpDNA数据失配分布(Mismatch distribution)分析和中性检测表明本研究的细茎石斛总居群和中国内陆的居群分别在0.56 Ma和0.54 Ma时经历了明显的扩张事件;而mtDAN数据的失配分布分析未揭示出存在近期扩张事件。cpDNA和mtDNA分子数据结果不一致,可能是因二者反映了不同历史时期的事件有关。cpDNA和mtDNA单倍型亲缘关系分析表明,可将所有细茎石斛单倍型分为2支(CladeA和CladeB)。中国内陆与日本无共享单倍型,可能是由异域进化造成的。根据cpDNA和mtDNA的结果,我们推测细茎石斛可能存在多个避难所。2.基于荧光AFLP分子标记野生细茎石斛居群的保护遗传学研究利用荧光AFLP分子标记法对细茎石斛15个野生居群160个样本进行居群遗传学研究。我们发现细茎石斛具有高水平遗传多态性(100%)、低水平的总遗传多样性(Ht=0.1520)和中等程度的遗传分化(FST= 0.1026)的特征。STRUCTURE分析表明细茎石斛居群分成中国西南部和中国中部-东南部和岛屿三组与居群的地理分布一致。AMOVA(Analysis of molecular variance)分析揭示了居群内的遗传变异(80.80%)显著高于居群间的遗传变异(19.2%)。Mantel test证明细茎石斛居群存在IBD(Isolation by distance)现象,但IBD不存在邻近居群里,这可能是由于地理距离远和高度片段化造成的。根据这些研究结果为细茎石斛的合理利用和发展提出一些有效的保护策略。3.基于荧光AFLP分子标记人工栽培细茎石斛居群遗传多样性研究为了促进野生濒危植物迁地栽培保护的科学性及有效性,对栽培居群的遗传多样性进行定期评估是很有必要的。本研究为了评价迁地栽培细茎石斛对保护其遗传多样性的有效性,我们利用荧光AFLP分子标记法对4个栽培细茎石斛居群(共80个样本)和其相应同地区的4个野生细茎石斛居群(共47个样本)进行遗传多样比较分析。结果表明栽培细茎石斛居群的遗传多样性(Ht= 0.1868)稍微低于野生细茎石斛居群的(Ht=0.1955),但差异不明显;聚类分析揭示同地区的野生和栽培居群里的样本明显被聚在一起,这暗示迁地栽培能有效地保护濒危植物细茎石斛的种质资源。根据以上的居群进化历程和居群遗传结构的研究结果,我们提出相应的保护策略:1)对细茎石斛就地保护时,将中国西南部、中国中部-东南部及岛屿居群确立为三个进化显著单元,就地保护所有居群,并对进化显著单元里的遗传多样性高和单倍型多样性高的居群应优先保护;另外为促进居群的遗传稳定性和适应性,应加强种子基因流。2)迁地保护时,为尽可能地保护细茎石斛的遗传多样性,应从细茎石斛的所有分布区收集样本和种子建立保护园和种质库,同时需防止远交衰退。
【学位授予单位】：南京师范大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
相关知识
花卉分类的意义及方法（深入了解花卉分类对于植物研究和园艺设计的重要性）
国家濒危珍稀保护植物七叶一枝花
珍稀濒危植物宝华玉兰的保护及相关研究进展
东亚间断分布植物玉蝉花（Iris ensata）亲缘地理学及传粉互作对其后缘种群维持的作用
亟需开展濒危机制研究
珍稀濒危植物半日花遗传多样性研究
我们为什么要保护珍稀濒危植物？
保护珍稀濒危植物
珍稀濒危植物赏析
国家Ⅱ级珍稀濒危植物
网址: 东亚珍稀濒危植物细茎石斛的亲缘地理学和保护遗传学研究 https://m.huajiangbk.com/newsview327478.html
| 上一篇: 药用黄连的分子系统学和保护遗传学 |
下一篇: 豌豆作为遗传学材料的优点和原因对 |
