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淡黄金花茶谱系地理学研究

花匠小妙招
2024-11-18 11:38

摘要

淡黄金花茶（Camellia flavida）是金花茶植物的一个种，被列为濒危物种，分布于广西西南部，为石灰岩专性植物。当前淡黄金花茶在分类处理上仍然存在争议，其自然种群遭受了一定程度的人为破坏，特别是淡黄金花茶变种，种群大小急剧下降，呈孤立狭窄的小种群分布。本研究以淡黄金花茶20个自然种群188个个体为研究对象，采用一个叶绿体片段（包括了ndhE rpL32, trnL-UAG, ccsA四个基因及其间区序列）和一个单拷贝核基因（phenylalanine ammonia-lyase，PAL）片段进行谱系地理学分析，了解淡黄金花茶的种群遗传结构和谱系模式，评估淡黄金花茶原分类处理的合理性，为淡黄金花茶的保护提供遗传学数据，研究结果如下:
　　1)淡黄金花茶叶绿体片段序列总长5178 bp，38个多态性位点，共检测到17个叶绿体单倍型。基于叶绿体DNA数据进行的SAMOVA聚类分析表明:淡黄金花茶原变种（Camellia flavida var.flavida）的居群独立聚为一组(ND，MQ，NF, DY, LLS，LR，SC, NX，LM，LL，MZ，LD，BZ，LX，LN)，而变种（Camellia flavida var.patens）则分为(LHS，WM)和(SG，NXS，NGL)两个组。叶绿体单倍型系统发育分析和单倍型网络图分析也得到相同的结果。
　　淡黄金花茶核基因片段序列矩阵为653 bp，含有69个多态性位点，共检测到87个单倍型。与叶绿体分析结果不同，单拷贝核基因的SAMOVA分析表明，淡黄金花茶20个种群最佳分组为三组，原变种分为2组:var.flavida1(ND，MQ，NF, DY, LLS，LR，SC，NX，LM，LL，MZ，LD)和var.flavida2(BZ，LX，LN);而变种（var.patens）独立聚为一组(LHS，WM，SG，NXS，NGL)。在核基因单倍型网状进化图中，变种(var.patens)的单倍型位于网络图的中间，将原变种的单倍型也分开为var.flavida1和var.flavida2两个部分。尽管核基因单倍型系统发育分析支持率低，var.flavida2(BZ，LX，LN)的单倍型独立聚为一支，而var.flavida1和var.flavida2大部分单倍型也分别聚在一起。这三个分化组也得到了形态学的支持，所采集的淡黄金花茶样品是由var.flavida1、var.flavida2和var.patens这三个分类群组成的。BZ种群采集自淡黄金花茶模式标本的采集地，因此认为var.flavida2为真正的淡黄金花茶，核基因标记对物种的划分会更准确。
　　2)两种分子标记都显示了淡黄金花茶具有高的遗传多样性(cpDNA: n=17，h=0.94101，π=0.00157; PAL: n=87，h=0.97993，π=0.00880);从变种水平上看，变种的遗传多样性水平（cpDNA: n=3，h=0.66086，π=0.00090; PAL: n=21，h=0.89852，π=0.00455）低于原变种的遗传多样性（cpDNA: n=14，h=0.92962，π=0.00092; PAL: n=67，h=0.97599，π=0.00902）;从三个分化群水平上看，var.flavida1的遗传多样性最高(cpDNA:n=11,h=0.91036,π=0.00090;PAL:n=58,h=0.97242，π=0.00874);var.flavida2(cpDNA:n=3,h=0.67692，π=0.00029; PAL:n=9,h=0.82449，π=0.00214)和var.patens(cpDNA:n=3,h=0.66086,π=0.00090;PAL:n=21,h=0.89852,π=0.00455)也具有一定的遗传多样性。
　　3)叶绿体片段分析显示淡黄金花茶的遗传分化极为显著(GST=0.976，NST=0.974)，基因流Nm值仅为0.01，反映了种子在淡黄金花茶居群间介导了有限的基因流。AMOVA分析表明，淡黄金花茶叶绿体的分子变异主要存在于两个变种间(63.46％)，群体间的变异(34.78％)大于群体内的变异(1.76％);三个分化组间的遗传变异比例也相当高(57.95％)。
　　核基因数据表明淡黄金花茶居群间也有较大的遗传分化(GST=0.253，NST=0.414)，并检测到了显著的谱系地理结构(NST＞GST;P＜0.05)。基于核基因序列的分子变异分析表明淡黄金花茶原变种和变种间的遗传变异比例较低(17.81％)，但3个分化组间的遗传变异比例较高(31.19％)。种群间基因流Nm为0.35，表明淡黄金花茶种群间有效基因交流主要是靠花粉流实现的。喀斯特生境异质性是导致淡黄金花茶群体高水平多样性和群体间高水平分化的主要原因。
　　4)本研究的遗传数据表明所采集的淡黄金花茶是由三个分类群组成的，应将这三个分类群确定为不同的保护单元。禁止非法移栽和保护原生境是对当前淡黄金花茶保护的有效手段。var.flavida1遗传多样性较高，优先考虑就地保护;var.flavida2仅有三个种群，在不破坏自然种群的情况下，优先考虑扦插等方式进行迂地保护;var.patens三个分布点之间无共享的单倍型，遗传分化大，种群小而孤立，应当优先考虑进行迁地保护。展开▼