西川红景天分子系统地理学研究

NWIPB OpenIR

	西川红景天分子系统地理学研究; Molecular Phylogeography of Rhodiola alsia (Crassulaceae)
	Gao QB(高庆波)
	2009-05-25
摘要	第四纪气候波动如何影响青藏高原地区植物的分布范围和居群遗传结构仍然不是很清楚。多数研究认为，第四纪冰期时高原台面上的居群退缩到高原东南部边缘的避难所内，间冰期或冰后期居群从避难所内重新扩散到高原台面地区。重扩散过程中的奠基者效应使得高原台面上的居群具有较低的遗传多样性。另外一些研究认为，某些耐寒的植物在第四纪冰期时并没有退缩到高原东南部边缘地区，而是在高原台面上的一个或几个避难所内保留下来。西川红景天Rhodiola alsia (Fröderström) S. H. Fu 隶属于景天科Crassulaceae红景天属Rhodiola L.，为青藏高原特有的多年生草本植物。该物种在青藏高原东南部边缘地区和高原台面均有分布，生于海拔3400-4800米的河漫滩、山坡石隙及流石坡地。本研究以西川红景天为研究对象，利用叶绿体DNA两个基因间隔区（trnS-trnG和rpl20-rps12）的序列数据，对西川红景天整个分布区内的18个居群（354个个体）进行分子系统地理学研究，揭示遗传变异在居群内和居群间的分布式样，并探讨该物种的冰期避难所及进化历史。主要结果如下： 1) 西川红景天cpDNA trnS-trnG基因间隔区共扩增成功239个个体，对位排列后序列长度为652bp，其中变异位点85处，变异位点百分率为13.04%，18个居群的平均核苷酸多样性为0.026453；rpl20-rps12基因间隔区共扩增成功315个个体，对位排列后序列长度为844bp，其中变异位点38处，变异位点百分率为4.50%，平均核苷酸多样性为0.005233。西川红景天trnS-trnG基因间隔区的变异位点百分率和平均核苷酸多样性均远高于rpl20-rps12基因间隔区，表明前者的进化速率快于后者。由于进化速率较快，trnS-trnG基因间隔区可以提供更多的信息位点，能更好的重建单倍型之间的系统发育关系。 2) 对西川红景天cpDNA trnS-trnG、rpl20-rps12基因间隔区及两套序列联合分析分别检测到23、31及45个单倍型。只有少数古老的单倍型（如trnS-trnG序列检测到的单倍型A2、A6、A7；rpl20-rps12序列检测到的单倍型H3、H5、H9及联合序列检测到的单倍型3和8）在居群中广泛分布，多数单倍型仅局限于一个居群或邻近的居群。青藏高原东南部边缘的居群（P12-P18）普遍具有较高的单倍型多样性（h）和（或）核苷酸多样性（π）并固定较多的特有单倍型，推测青藏高原东南部边缘地区是西川红景天在第四纪冰期重要的避难所。位于青藏高原台面最北部的居群（P1和P6）及最西部的居群（P8和P9）具有较高的单倍型多样性（h）和（或）核苷酸多样性（π），并被唐古拉山显著隔开，结合歧点分布分析和中性检验，推测第四纪冰期时西川红景天在高原台面上存在几个相互隔离的避难所。 3) 对西川红景天两个cpDNA基因间隔区序列联合分析发现，总的遗传多样性很高（HT = 0.956），居群内平均遗传多样性较低（HS = 0.568）；整个分布区居群间遗传分化程度很低（GST = 0.406，NST = 0.364），并且没有分子系统地理学结构出现（NST < GST）；分子变异分析（AMOVA）也表明，大部分遗传变异（51.75%）存在于居群内部，居群间分化水平较低（FST = 0.483），居群间平均基因流也较低（Nm = 0.535）。 4) 巢式支系法分析表明，就整个支系而言，其历史成因是限制性基因流并伴随着距离隔离。结合单倍型多样性（h）和核苷酸多样性（π）分布格局、歧点分布分析、中性检验及巢式支系法分析推测西川红景天居群可能经历了如下的进化历史：青藏高原隆升和第四纪冰期之前，西川红景天居群的分布范围可能是连续的，基因流频繁，某些古老的单倍型在居群间广泛分布；随着青藏高原的隆升和第四纪冰期气候的反复波动，原来连续的居群片段化，并在青藏高原东南部边缘和高原台面的几个相互隔离的避难所单独保存下来；高原台面占据了西川红景天分布范围的大部分面积，但固定的单倍型较少，并且很多单倍型在高原台面上的居群中没有检测到，表明该地区的居群经历了更严重的瓶颈效应；相互隔离的居群由于缺乏基因流而单独进化，产生大量特有的、遗传分歧很小的单倍型，居群在间冰期或冰期后经历了局部的扩张，扩张过程中的奠基者效应使得某些居群只固定单一的单倍型。
文献类型	学位论文
条目标识符	http://210.75.249.4/handle/363003/16084
专题	中国科学院西北高原生物研究所
推荐引用方式 GB/T 7714	高庆波. 西川红景天分子系统地理学研究, Molecular Phylogeography of Rhodiola alsia (Crassulaceae)[D],2009.