青藏高原两种高山植物条纹狭蕊龙胆和菊叶红景天的分子亲缘地理学研究

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	青藏高原两种高山植物条纹狭蕊龙胆和菊叶红景天的分子亲缘地理学研究; Molecular Phylogeography of two alpine species Metagentana striata and Rhodiola chrysanthemifolia on the Qinghai-Tibet Plateau
	Chen SY(陈生云)
	2007-12-08
摘要	分子亲缘地理学研究对于阐述物种居群的进化历史及过去气候变迁过程中的响应提供了一种新的途径，通过运用叶绿体DNA（cpDNA）非编码区片段的序列变异进行分析，不仅能揭示植物居群遗传结构、第四纪冰期时的避难所、间冰期或冰后期的迁移路线以及当前分布格局的历史成因，而且也可为一些植物的保护提供科学依据。该领域工作在国外方兴未艾，而在国内研究甚少，特别是以青藏高原特征植物类群为代表的研究工作相对更少，而且对该地区为数不多的研究中几乎都是以木本植物为研究对象，但到目前为止对草本植物的研究却几乎是空白。然而，草本植物由于较短的生活周期以及对环境变化的敏感性，可能会更好地揭示第四纪冰期以来植物居群变化的历史过程。因此，本论文选择了分布在青藏高原及邻近地区的一年生草本植物条纹狭蕊龙胆Metagentiana striata和高原特有的多年生草本植物菊叶红景天Rhodiola chrysanthemifolia为研究对象，通过检测这两种高山植物居群的cpDNA非编码区片断（trnS-trnG和trnH-psbA基因间区）序列变异来分别进行分子亲缘地理学研究。 1、对条纹狭蕊龙胆M. striata进行两套cpDNA非编码区片断的研究得出如下主要结论： 1)对整个分布区14个居群的232个个体进行trnS-trnG片断序列分析，共检测到10种单倍型，青藏高原东北部及东部居群只拥有原始单倍型HapA，遗传多样度和核苷酸多样性都为零，而在高原东南部横断山地区单倍型分布非常集中，特有单倍型数量最多，而且遗传多样度和核苷酸多样性普遍较高；物种水平上的遗传多样度较高（Hd = 0.620），而核苷酸多样性很低（π = 0.014）；整个分布区居群间遗传分化程度很高（GST = 0.746, NST = 0.774），并且有明显的亲缘地理学结构出现（NST > GST; P<0.05）；分子变异分析（AMOVA）结果表明遗传变异绝大部分存在于居群间（76.18%），且具有显著高的居群分化水平（FST＝0.762; P<0.001）和很低的居群间平均基因流（Nm = 0.156）。 2)对整个分布区13个居群的155个个体进行trnH-psbA片断序列分析，共发现7种单倍型，青藏高原东北部居群仅拥有新近分化的单倍型HapA，高原东部居群基本上只固定了单倍型HapB，这两个地区的居群遗传多样度和核苷酸多样性几乎都为零，而在高原东南部横断山地区单倍型分布也非常集中，并且特有单倍型数量最多，居群遗传多样度和核苷酸多样性普遍较高；物种水平上的遗传多样度较高（Hd = 0.756），而核苷酸多样性很低（π = 0.046）；整个分布区的居群间遗传分化程度非常高（GST = 0.805, NST = 0.859），且有明显的亲缘地理学结构出现（NST > GST; P<0.05）；AMOVA结果表明，居群间遗传变异占绝大部分（73.05%），而且居群分化水平显著高（FST＝0.731; P<0.001）以及居群间平均基因流很低（Nm = 0.184）。从两套cpDNA片断的分析结果看出，单倍型间的序列分化水平都较低，青藏高原东北部、东部及邻近地区居群的单倍型分布都非常单一，遗传多样度和核苷酸多样性普遍极低；而高原东南部横断山区居群普遍具有丰富的单倍型，特有单倍型数量最多，遗传多样度和核苷酸多样性普遍较高。结合巢式支系法分析（NCA）研究结果推测，居群9、10、12和14（14是在trnS-trnG片断分析中的居群编号，而在trnH-psbA片断中的编号是居群13）所在的青藏高原东南部横断山区一带是第四纪冰期时该植物的可能避难所，表明了存在多个避难所；在间冰期或冰后期从居群12所在的避难所一带发生范围扩张形成高原东北部及东部的居群，而在避难所的居群之间出现片断化现象，从而塑造了该植物当前单倍型及居群的分布格局。 2、对藏药植物菊叶红景天R. chrysanthemifolia进行trnS-trnG片断分析得出的主要结论如下： 1)对整个分布区17个居群的258个个体进行序列分析，共检测到22种单倍型，单倍型间的序列分化水平比较高。就整个分区来说，单倍型Hap1和Hap8的分布最广，物种水平上具有很高的遗传多样度（Hd = 0.907）和极低的核苷酸多样性（π = 0.009），居群间遗传分化程度较高（GST = 0.571, NST = 0.562）；在两个地理分区中，东喜马拉雅组居群普遍拥有较多的单倍型数量，遗传多样度和核苷酸多样性普遍较高，特有单倍型分布较少，居群间遗传分化程度较低（GST = 0.366, NST = 0.340）；而横断山组居群大部分拥有较单一的单倍型，遗传多样度和核苷酸多样性相对较低，特有单倍型分布最多，居群间遗传分化程度很高（GST = 0.725, NST = 0.846），而且只在这一分区有着显著的亲缘地理学结构（NST > GST; 0.01
文献类型	学位论文
条目标识符	http://210.75.249.4/handle/363003/46703
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	陈生云. 青藏高原两种高山植物条纹狭蕊龙胆和菊叶红景天的分子亲缘地理学研究, Molecular Phylogeography of two alpine species Metagentana striata and Rhodiola chrysanthemifolia on the Qinghai-Tibet Plateau[D],2007.