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        云南溝谷雨林建群種絨毛番龍眼居群的遺傳多樣性

        2022-06-15 13:45:56陳少瑜李江陳偉馮弦
        關(guān)鍵詞:遺傳多樣性

        陳少瑜 李江 陳偉 馮弦

        摘要:【目的】了解云南特有的溝谷雨林主要建群種絨毛番龍眼居群的遺傳多樣性及遺傳結(jié)構(gòu)特征,為雨林植被恢復(fù)的采種規(guī)劃和恢復(fù)效果評(píng)估提供重要參考。【方法】采用SSR分子標(biāo)記技術(shù),檢測(cè)分析云南省西雙版納州和普洱市思茅區(qū)的絨毛番龍眼3個(gè)天然居群和1個(gè)人工居群共82個(gè)樣本的SSR多態(tài)性,采用POPGENE v.1.32、GenAlEx 6.501和STRUCTURE 2.3.3等進(jìn)行遺傳多樣性及遺傳結(jié)構(gòu)分析。【結(jié)果】19對(duì)SSR引物共檢測(cè)到88個(gè)等位基因,每對(duì)引物平均4.632個(gè),19個(gè)位點(diǎn)的Shannon’s信息指數(shù)(I)變化范圍為0.264~1.687,平均為0.879;多態(tài)信息指數(shù)(PIC)變化范圍為0.128~0.729,平均為0.422,期望雜合度(He)的變化范圍為0.138~0.765,平均為0.473;4個(gè)居群I和He的均值分別為0.785,0.437。19個(gè)位點(diǎn)的遺傳分化系數(shù)(F)均值為0.069,基因流(Nm)的均值為3.363。STRUCTURE分析將絨毛番龍眼4個(gè)居群82個(gè)樣本分為4個(gè)類(lèi)群,基于遺傳距離的UPGMA聚類(lèi)顯示4個(gè)居群聚為2個(gè)分支,菜陽(yáng)河天然林居群、普文人工林居群和普文天然林居群聚為一支,勐養(yǎng)鎮(zhèn)天然林居群?jiǎn)为?dú)為另一支?!窘Y(jié)論】絨毛番龍眼的遺傳多樣性處于中等水平;居群間的遺傳分化較低,遺傳變異主要來(lái)源于居群內(nèi);建議特別關(guān)注居群內(nèi)個(gè)體的選擇和保護(hù),在溝谷雨林植被恢復(fù)中設(shè)定天然居群多樣性水平的恢復(fù)目標(biāo),并通過(guò)科學(xué)的采種規(guī)劃實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

        關(guān)鍵詞: 絨毛番龍眼;SSR分子標(biāo)記;珍稀瀕危樹(shù)種;溝谷雨林建群種;遺傳多樣性

        中圖分類(lèi)號(hào): S718? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼: A 文章編號(hào):2095-1191(2022)03-0850-09

        Genetic diversity of Pometia tomentosa, a major constructive species of valley rainforest in Yunnan

        CHEN Shao-yu LI Jiang CHEN Wei FENG Xian

        (1Yunnan Academy of Forestry and Grassland/Laboratory for Conservation and Breeding for Rare, Endangered and Endemic Forest Plants of State Forestry Administration/Yunnan Provincial Key Laboratory for Cultivation and Utilization of Forest Plants, Kunming, Yunnan? 650201, China; 2Institute of Forest Research,Yunnan Academy of Forestry and Grassland, Kunming, Yunnan? 650201, China; 3Institute of Forest industry, Yunnan Academy of Forestry and

        Grassland, Kunming, Yunnan? 650201, China)

        Abstract:【Objective】Pometia tomentosa is a rare and precious local tree species in Yunnan Province of China and it is also one of the major constructive species for valley rainforests. Understanding the genetic diversity and genetic structure of Pometia tomentosa could provide a guide for a seed collecting strategy to effect vegetation restoration in valley rainforests. 【Method】Four populations with a total of 82 samples of Pometia tomentosa from the Xishuangbanna prefecture were studied. Simple sequence repeat(SSR) molecular technique was used to detect polymorphism of allelic fragments. POPGENE, version, 1.32 GenAIEx 6.501 and STRUCTURE 2.3.3 were used to analyze the genetic diversity and genetic structure of populations. 【Result】Eighty-eight alleles were detected by 19 pairs of SSR primers with an average of 4.632 per pair. The range of Shannon’s information index(I) was 0.264-1.687 with a mean of 0.879. Polymorphism information content (PIC) varied from 0.128 to 0.729 with a mean of 0.422, while expected heterozygosity (He) varied from 0.138 to 0.765 with a mean of 0.473. The average values of I and He for the 4 populations were 0.785 and 0.437 respectively. The average of genetic differentiation (F) was 0.069 and gene flow (Nm) was 3.363,which means a relatively low genetic differentiation among the populations. The 4 populations were divided into 4 groups based on STRUCTURE analysis. UPGMA clustering indicated that the 4 populations were clustered into 2 branches, one of which consisted of a natural population in Caiyanghe, an artificial population in Puwen and a natural population in Puwen. The other branch contained only a natural population in Mengyang. 【Conclusion】 The genetic diversity of Pometia tomentosa is only medium at both the species and the population levels. Genetic variation comes mainly from within populations, so individuals within populations should be targeted for selection and conservation. In the recovery of valley rainforests, the genetic diversity of natural populations could be set as a target, which can be achieved by scientific planning of the seed collection.

        Key words: Pometia tomentosa; SSR molecular markers; rare and precious species; constructive species for valley rainforest; genetic diversity

        Foundation items: Central Financial Forestry Science and Technology Promotion Demonstration Project(Yun 2021-TG02);Team Building Project of Yunnan Academy of Forestry and Grassland Sciences(LKYTD-2020-003)

        0 引言

        【研究意義】絨毛番龍眼[Pometia tomentosa(Bl.) Teysm. et Binn]為無(wú)患子科(Sapindaceae)番龍眼屬(Pometia)常綠大喬木,瀕危種,國(guó)家三級(jí)保護(hù)植物,在我國(guó)主要分布于云南西南部的永德和滄源、南部的景洪、思茅、勐臘和金平以及東南部的麻栗坡等地區(qū)海拔475~1500 m的溝谷季雨林中,為云南南部季節(jié)性雨林的主要建群樹(shù)種。絨毛番龍眼樹(shù)體高大、生長(zhǎng)速度快,材質(zhì)優(yōu)良,抗腐抗蟲(chóng)能力強(qiáng),成為云南特有的優(yōu)質(zhì)珍貴鄉(xiāng)土用材樹(shù)種,但由于生境的破壞、人為的濫砍亂伐已導(dǎo)致該物種的瀕危(文彬等,2002)。群體遺傳多樣性和遺傳結(jié)構(gòu)的研究對(duì)物種科學(xué)保護(hù)及合理利用具有重要的理論和實(shí)踐意義(Wuyun et al.,2015),對(duì)制定諸如優(yōu)先保護(hù)種群的確定、有效的取樣策略等物種保護(hù)策略及近交衰退種群的恢復(fù)策略起重要作用(Millar and Westfall,1992),也可為揭示物種演化歷史和進(jìn)化潛力,探討物種瀕危原因提供科學(xué)參考(Hedrick,2004)。由此,開(kāi)展絨毛番龍眼居群遺傳多樣性研究將為其合理保護(hù)及植被恢復(fù)中采種策略的制定、效果評(píng)價(jià)提供科學(xué)依據(jù)?!厩叭搜芯窟M(jìn)展】對(duì)絨毛番龍眼的研究?jī)H見(jiàn)種子萌發(fā)(文彬等,2002;閆興富和曹敏,2008a)、育苗技術(shù)(邱瓊等,2014,2015)、生理生態(tài)(閆興富和曹敏,2007,2008b;于洋等,2007)及植被恢復(fù)(段宗亮等,2012)等方面的報(bào)道,遺傳多樣性研究尚為空白。盡管基于分子標(biāo)記的絨毛番龍眼遺傳多樣性研究尚未見(jiàn)報(bào)道,但對(duì)于無(wú)患子科其他屬植物的相關(guān)研究有較多報(bào)道。刁松鋒等(2016)利用12條ISSR引物分析了無(wú)患子18個(gè)天然居群共265單株的遺傳多樣性,表明無(wú)患子以自交為主,其天然居群遺傳多樣性豐富,居群內(nèi)的遺傳多樣性高于居群間;姜翠翠等(2016)應(yīng)用ISSR分析了來(lái)自5個(gè)不同種源地的73份無(wú)患子種質(zhì)的遺傳多樣性,結(jié)果顯示其遺傳多樣性較為豐富,各種源地種質(zhì)間的遺傳差異較大;李冬波等(2020)利用40對(duì)SSR引物對(duì)廣西原產(chǎn)和引種的88份荔枝種質(zhì)資源進(jìn)行遺傳多樣性和聚類(lèi)分析,結(jié)果表明SSR分子標(biāo)記是一種適用于荔枝資源遺傳多樣性分析的理想分子標(biāo)記,廣西荔枝種質(zhì)資源遺傳背景相對(duì)較窄,遺傳多樣性較低;胡福初等(2021)利用SRAP分子標(biāo)記對(duì)30份早熟荔枝種質(zhì)資源進(jìn)行多樣性分析及聚類(lèi),結(jié)果表明30份資源具有較為豐富的遺傳多樣性,大部分特早熟資源聚在一起。關(guān)于龍眼屬種質(zhì)的遺傳多樣性已有較多報(bào)道(陳虎等,2012;鄭姍等,2016)。胡文舜等(2019)基于龍眼品種香脆果實(shí)的轉(zhuǎn)錄組測(cè)序數(shù)據(jù)庫(kù),開(kāi)發(fā)出50對(duì)龍眼EST-SSR多態(tài)性引物,在無(wú)患子屬、韶子屬、荔枝屬和龍荔屬等8份近緣屬材料上進(jìn)行通用性鑒定,并用之進(jìn)行了無(wú)患子科5個(gè)屬55份種質(zhì)的遺傳多樣性分析,結(jié)果表明LYP1-3、LYP2-8和LYP2-11等13對(duì)引物在全部5個(gè)屬上均有擴(kuò)增條帶,具有共同通用性,表明龍眼EST-SSR引物在無(wú)患子科植物中具有良好的屬間通用性;同時(shí),UPGMA聚類(lèi)分析將55份材料在遺傳相似系數(shù)0.561處明顯地劃分為龍眼、龍荔、荔枝、無(wú)患子和紅毛丹5個(gè)大類(lèi)。然而,本課題組將上述龍眼開(kāi)發(fā)出的50對(duì)引物用于絨毛番龍眼的SSR擴(kuò)增,卻未得到理想的擴(kuò)增效果?!颈狙芯壳腥朦c(diǎn)】鑒于絨毛番龍眼所處的瀕危狀態(tài)、特殊的生態(tài)地位及重要的經(jīng)濟(jì)價(jià)值,盡管已有育苗和生理生態(tài)方面的研究報(bào)道,但至今卻沒(méi)有對(duì)之進(jìn)行基于分子標(biāo)記的遺傳多樣性分析,不了解其遺傳多樣性狀況,更是缺乏在此基礎(chǔ)上的合理保護(hù)和科學(xué)利用。【擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題】在絨毛番龍眼轉(zhuǎn)錄組測(cè)序及引物開(kāi)發(fā)的基礎(chǔ)上,利用SSR標(biāo)記技術(shù)對(duì)絨毛番龍眼4個(gè)居群82份資源進(jìn)行遺傳多樣性及聚類(lèi)分析,揭示絨毛番龍眼居群的遺傳多樣性狀況及遺傳結(jié)構(gòu)特征,為其保護(hù)及植被恢復(fù)中采種策略的制定、效果評(píng)價(jià)提供參考。

        1 材料與方法

        1. 1 試驗(yàn)材料

        于2020年5月從西雙版納傣族自治州普洱市思茅區(qū)采集絨毛番龍眼4個(gè)居群共82單株的葉樣。各居群的名稱(chēng)、樣本數(shù)量及地理信息見(jiàn)表1。將野外分單株采集的葉片置樣品袋中,放入裝有硅膠的密封盒中干燥,備用。

        1. 2 試驗(yàn)方法

        1. 2. 1 基因組DNA提取 用TSINGKE植物DNA提取試劑盒(擎科生物技術(shù)有限公司)提取絨毛番龍眼葉片的基因組DNA,具體步驟參照試劑盒說(shuō)明書(shū)。

        1. 2. 2 SSR引物的篩選 對(duì)絨毛番龍眼的轉(zhuǎn)錄組進(jìn)行測(cè)序,根據(jù)轉(zhuǎn)錄組測(cè)序的生物信息學(xué)分析得到的SSR位點(diǎn)引物信息,按照SSR引物篩選原則初步選擇并合成200對(duì)引物,分別以4個(gè)居群隨機(jī)抽取的3個(gè)DNA樣本為模板進(jìn)行PCR擴(kuò)增。用最后擴(kuò)增良好的熒光PCR產(chǎn)物進(jìn)行3730xl測(cè)序儀檢測(cè),采用GeneMapper V4.1對(duì)檢測(cè)到的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,篩選出的具有多態(tài)性的引物用以所有樣本的擴(kuò)增。

        1. 2. 3 擴(kuò)增體系及擴(kuò)增程序 按照表2的反應(yīng)體系進(jìn)行SSR-PCR擴(kuò)增,擴(kuò)增程序如下:94 ℃預(yù)變性5 min;94 ℃ 5 min,60 ℃ 30 s,72 ℃ 30 s,35個(gè)循環(huán);72 ℃延伸10 min,4 ℃保存。擴(kuò)增產(chǎn)物(2 μL)與6 μL溴酚藍(lán)混勻進(jìn)行瓊脂糖電泳(300 V,12 min),得到電泳膠圖,由膠圖判斷模板濃度,基于模板濃度將擴(kuò)增產(chǎn)物用水稀釋至毛細(xì)管電泳所需濃度。

        1. 2. 4 毛細(xì)管電泳檢測(cè) 按130∶1的比例將HiDi與GS500的內(nèi)標(biāo)混合成mix,將mix以每孔10.0 μL分裝于國(guó)產(chǎn)96孔反應(yīng)板,之后按編號(hào)在96孔板中依次加入0.5 μL檢測(cè)樣品,離心至4000 r/min即停。將孔板在金屬浴加熱器上95 ℃預(yù)變性5 min,取出立即放入-20 ℃冷卻,取出后4000 r/min離心,混勻,于3730測(cè)序儀上進(jìn)行毛細(xì)管電泳,獲得電泳圖譜。

        1. 3 遺傳分析方法

        1. 3. 1 數(shù)據(jù)矯正及整理 以條帶大?。╞p)的方式統(tǒng)計(jì)每個(gè)個(gè)體的擴(kuò)增位點(diǎn),根據(jù)GeneMapper V4.1分析得到的峰圖,以信號(hào)值大于400,無(wú)雜峰干擾,且同一位點(diǎn)的峰形相似進(jìn)行位點(diǎn)統(tǒng)計(jì),建立原始數(shù)據(jù)矩陣。

        1. 3. 2 遺傳多樣性分析 用POPGENE v.1.32和GenAlEx 6.501(Peakall and Smouse,2012),分別計(jì)算SSR位點(diǎn)和居群的遺傳多樣性指標(biāo),包括觀(guān)測(cè)等位基因(Na)、有效等位基因(Ne)、Shannon’s信息指數(shù)(I)、多態(tài)信息指數(shù)(PIC)、觀(guān)測(cè)雜合度(Ho)、期望雜合度(He)。

        1. 3. 3 遺傳分化分析 用GenAlEx 6.501計(jì)算各位點(diǎn)的近交系數(shù)(FIS)、基因流(Nm)及居群間的遺傳分化系數(shù)(FST)。

        1. 3. 4 遺傳結(jié)構(gòu)分析 用STRUCTURE 2.3.3(Pritc-hard et al.,2000)的貝葉斯聚類(lèi)法分析群體的遺傳結(jié)果。用馬爾科夫鏈(Markov chain monte carlo,MCMC)方法預(yù)設(shè)群體分組(K),K值設(shè)置為2~10,每個(gè)K值重復(fù)運(yùn)行20次,每個(gè)循環(huán)的重復(fù)抽樣次數(shù)設(shè)置為100000次,采用Evanno等(2005)的方法計(jì)算最適K值,結(jié)果通過(guò)STRUCTURE HARVESTER方法(Earl and Vonholdt,2012)在線(xiàn)計(jì)算(http://taylor0.biology.ucla. Edu/STRucture Harvester/),用Distruct(Rosenberg et al.,2002)繪制群體遺傳結(jié)構(gòu)圖。

        1. 3. 5 聚類(lèi)分析 基于Nei’s遺傳距離,采用NTSYS 2.10對(duì)4個(gè)居群進(jìn)行非加權(quán)成組配對(duì)算數(shù)平均法(Unweighted pair-group method with arithmetic means,UPGMA)的聚類(lèi)分析。

        2 結(jié)果與分析

        2. 1 EST-SSR引物及SSR位點(diǎn)的多態(tài)性分析結(jié)果

        基于絨毛番龍眼轉(zhuǎn)錄組測(cè)序及序列信息分析合成200對(duì)引物,經(jīng)初選和復(fù)選確定穩(wěn)定性高及多態(tài)性強(qiáng)的19對(duì)引物(表3)對(duì)所有樣本進(jìn)行SSR擴(kuò)增。圖1為引物CSYSSR061和CSYSSR063分別對(duì)6個(gè)單株樣品擴(kuò)增結(jié)果的毛細(xì)管電泳圖譜,圖譜顯示了擴(kuò)增出的位點(diǎn)及片段大小。19對(duì)引物對(duì)4個(gè)居群82份樣本進(jìn)行SSR擴(kuò)增,共檢測(cè)到88個(gè)等位基因,Na為4.632個(gè)。每對(duì)引物檢測(cè)到的等位基因數(shù)2~10個(gè),其中,引物CSYSSR194和CSYSSR041檢測(cè)到的等位基因數(shù)最多,各10個(gè),而引物CSYSSR047和CSYSSR089則均只檢測(cè)到2個(gè)。Ne總數(shù)為41.348,數(shù)值范圍為1.159(CSYSSR089)~4.162(CSYSSR194),Ne的均值為2.176個(gè)(表4)。

        由表4還可看出,19個(gè)位點(diǎn)PIC變化范圍為0.128~0.729,均值為0.422,其中位點(diǎn)CSYSSR194和CSYSSR041的PIC最高,分別達(dá)0.729和0.702,位點(diǎn)CSYSSR089顯示的多態(tài)信息最低,其PIC為0.128。19個(gè)位點(diǎn)中有15個(gè)位點(diǎn)的PIC>0.250,具有較高的多態(tài)信息,占總數(shù)的78.9%。19個(gè)位點(diǎn)的I變化范圍為0.264~1.687,均值為0.879;Ho和He的變化范圍分別為0.124~0.716和0.138~0.765,均值分別為0.412和0.473。位點(diǎn)的雜合度可反映群體的遺傳多樣性,當(dāng)觀(guān)測(cè)雜合度小于期望雜合度時(shí)(Ho<He),說(shuō)明分析群體內(nèi)存在一定的近親交配,物種缺乏足夠的雜合子,本研究中,Ho<He表明絨毛番龍眼群體內(nèi)存在近親交配,導(dǎo)致雜合子不足。

        2. 2 絨毛番龍眼居群的遺傳多樣性及遺傳分化分析結(jié)果

        絨毛番龍眼4個(gè)居群(PN,CN,MN和PA)的遺傳多樣性分析結(jié)果見(jiàn)表5。I和He可很好地反映居群的遺傳多樣性水平。由表5可看出,4個(gè)居群I和He的變化范圍分別為0.752~0.823及0.421~0.455,均值分別為0.785和0.437;各居群間的I和He,即遺傳多樣性水平存在差異,其中CN居群的遺傳多樣性相對(duì)較高(I=0.823,He=0.455),而PN居群的遺傳多樣性水平則相對(duì)較低(I=0.752,He=0.0.421)。4個(gè)居群的Ho均值為0.410,小于He的均值0.437,總體上看,群體缺乏雜合子,而分別比較各居群的Ho和He可見(jiàn),4個(gè)居群中只有PA居群的Ho(0.455)大于其He(0.444),說(shuō)明PA居群內(nèi)雜合子占有較高的比例。

        絨毛番龍眼4個(gè)居群的群體內(nèi)FIS的變化范圍為-0.055~0.109,均值為0.049,其中只有PA居群的FIS(-0.055)小于0,其他3個(gè)居群的F均大于0,19個(gè)位點(diǎn)的F均值為0.060,F(xiàn)均值為0.069(表4)。F統(tǒng)計(jì)量是反映居群間遺傳分化和居群遺傳結(jié)構(gòu)的重要指標(biāo),其中FIS常用以衡量居群內(nèi)偏離哈迪—溫伯格平衡的程度,當(dāng)F>0時(shí),居群內(nèi)發(fā)生近親交配,雜合子不足,反之,則說(shuō)明居群內(nèi)為異型交配,雜合子過(guò)量。本研究19個(gè)位點(diǎn)F的均值大于0,在種的水平上,絨毛番龍眼群體內(nèi)存在近親交配,雜合子不足,但其中有10個(gè)位點(diǎn)小于0,說(shuō)明這10個(gè)位點(diǎn)上雜合子過(guò)剩;在居群水平上,4個(gè)居群中只有PA居群的F小于0,PA居群內(nèi)行異型交配,雜合子過(guò)剩,其他3個(gè)居群內(nèi)存在近親交配。F可很好地反映居群間遺傳分化狀況,當(dāng)F≤0.15時(shí),居群間的遺傳分化較低,絨毛番龍眼4個(gè)居群F均值為0.069,說(shuō)明絨毛番龍眼居群間的遺傳分化較低,遺傳變異主要來(lái)源于群體內(nèi)的個(gè)體,只有6.9%的遺傳變異來(lái)源于居群間。

        2. 3 絨毛番龍眼居群的遺傳結(jié)構(gòu)特征

        通過(guò)STRUCTURE 2.3.3的貝葉斯聚類(lèi)法對(duì)絨毛番龍眼進(jìn)行居群的遺傳結(jié)構(gòu)分析,得到當(dāng)K=4時(shí)ΔK值最大(圖2),表明4個(gè)居群82個(gè)樣本中存在4個(gè)不同類(lèi)群(圖3),其中,第Ⅰ類(lèi)群主要包含PN和CN居群的個(gè)體,第Ⅱ類(lèi)群主要包含CN和PA居群的個(gè)體,第Ⅲ類(lèi)群主要包含MN和PA居群的個(gè)體,第Ⅳ類(lèi)群則主要包含MN和CN居群的個(gè)體。表6給出了各居群中4個(gè)類(lèi)群的樣本比例,當(dāng)K=4時(shí),CN居群樣本的基因組成主要來(lái)源于第Ⅱ類(lèi)群(49.47%)和第Ⅳ類(lèi)群(22.72%),MN基因組成主要來(lái)源于第Ⅲ類(lèi)群(45.19%)和第Ⅳ類(lèi)群(40.60%),PA基因組成主要來(lái)源于第Ⅱ類(lèi)群(46.87%)和第Ⅲ類(lèi)群(26.88%),PN的基因組成主要來(lái)源于第Ⅰ類(lèi)群(47.25%)和第Ⅲ類(lèi)群(24.54%),可見(jiàn),4個(gè)居群是非均質(zhì)的,存在一定的基因交流現(xiàn)象,但仍具有明顯的遺傳結(jié)構(gòu)。從各居群包含的基因池組分來(lái)看,CN和PA居群具有更為相似的遺傳組分,二者的基因組成近50.00%來(lái)源于第Ⅱ類(lèi)群。

        2. 4 絨毛番龍眼4個(gè)居群的遺傳關(guān)系及UPGMA聚類(lèi)

        為進(jìn)一步了解居群間的遺傳關(guān)系,利用POPGENE v.1.32對(duì)居群間的遺傳距離進(jìn)行計(jì)算,結(jié)果顯示,4個(gè)居群中CN與PA間遺傳距離最小,為0.0549,MN與PN間遺傳距離最大,為0.0845(表7)?;贜ei’s遺傳距離進(jìn)行4個(gè)居群的UPGMA聚類(lèi),聚類(lèi)結(jié)果顯示在遺傳距離為0.035處4個(gè)居群聚成2組,組Ⅰ中,CN與PA聚為一個(gè)亞組,PN單獨(dú)為一個(gè)亞組,組Ⅱ只包含MN一個(gè)居群(圖4)??梢?jiàn),CN與PA居群的遺傳相似性較高,而MN與其他3個(gè)居群的遺傳相似性均較低。

        3 討論

        PIC是遺傳多樣性研究中常用的一個(gè)指標(biāo),用以評(píng)估引物的鑒別能力,反映引物提供信息的可靠性(Barkley et al.,2006;Uzun et al.,2011)。通常,當(dāng)PIC >0.50時(shí),引物的多態(tài)性高,提供的信息量豐富,可很好地反映遺傳多樣性;當(dāng)0.25<PIC<0.50時(shí),引物的多態(tài)性及信息量較高,可提供較合理的信息;當(dāng)PIC<0.25時(shí),引物的多態(tài)性低,提供的信息量較少(Wang et al.,2014;李靜等,2020)。本研究中使用的19對(duì)引物PIC均值為0.422,其中15對(duì)引物的PIC >0.25,占總數(shù)的78.9%,因此,研究采用的引物多態(tài)性較高,可為揭示絨毛番龍眼的遺傳多樣性提供豐富而有效的信息。

        I 和He是衡量種質(zhì)資源遺傳多樣性的重要參考指標(biāo)(Wang et al.,2015)。無(wú)患子科其他樹(shù)種已有一些遺傳多樣性相關(guān)報(bào)道,無(wú)患子18個(gè)天然居群265個(gè)樣本的I值分別為0.2569(物種水平)和0.1998(居群水平),He分別為0.3909(物種水平)和0.2980(居群水平)(刁松鋒等,2016),46份荔枝種質(zhì)資源的He為0.355(曾淇等,2010),我國(guó)96份荔枝種質(zhì)資源的I和He分別為0.425和0.270(向旭等,2010);Nybom(2004)總結(jié)了國(guó)內(nèi)外利用SSR分子標(biāo)記研究長(zhǎng)壽命、多年生、遠(yuǎn)交、風(fēng)力傳播種子的林木群體的He均值,為0.647;王滑(2010)對(duì)具有相同生活史的核桃(Juglans regia)、深紋核桃(J. sigillata)研究結(jié)果顯示,二者He分別為0.605和0.678。本研究中4個(gè)絨毛番龍眼居群I=0.785,He=0.437,比較采用相同分子標(biāo)記的上述相關(guān)研究結(jié)果,絨毛番龍眼的遺傳多樣性高于無(wú)患子科其他樹(shù)種,卻低于林木群體的均值及具有相同生活史的核桃,可見(jiàn)絨毛番龍眼具有中等水平的遺傳多樣性。遺傳多樣性是物種生存和進(jìn)化的基礎(chǔ),其水平的高低是物種的進(jìn)化史、分布區(qū)、生物學(xué)特性、生境及人為活動(dòng)等因素綜合作用的結(jié)果(Souza et al.,2013)。通常,特有種、瀕危種、分布范圍狹窄、自交為主的物種其遺傳多樣性水平較低(Hamrick and Godt,1996),絨毛番龍眼屬于特有種、瀕危種,分布也相對(duì)狹窄,其遺傳多樣性水平卻處于中等水平,究竟其原因應(yīng)與其多年生、長(zhǎng)壽命、蟲(chóng)媒傳粉及異交為主的繁殖方式有關(guān),長(zhǎng)期的演化及異交積累了豐富的遺傳變異。自然保護(hù)區(qū)的建立對(duì)于防止生境破壞和分布片段化導(dǎo)致的遺傳多樣性降低也起到了積極作用。本研究中CN居群位于菜陽(yáng)河國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi),其遺傳多樣性在4個(gè)居群中最高便是一個(gè)很好的例證。另外,研究結(jié)果顯示4個(gè)居群的遺傳多樣性由高至低依次為CN、PA、MN、PN,PA是人工居群,其遺傳多樣性并不低于天然居群(MN和PN)的遺傳多樣性,說(shuō)明通過(guò)科學(xué)合理的構(gòu)建絨毛番龍眼人工居群可維持其物種的遺傳多樣性。

        絨毛番龍眼居群間的遺傳分化較低,遺傳變異主要來(lái)源于居群內(nèi)的個(gè)體。植物居群的遺傳結(jié)構(gòu)受多個(gè)內(nèi)外因素影響,其中繁育系統(tǒng)、基因流和演替階段等顯著影響居群的遺傳分化,是影響遺傳結(jié)構(gòu)的最重要因素(葛頌,1994)。當(dāng)基因流Nm>1時(shí),說(shuō)明居群間的基因流較大,能一定程度上降低遺傳漂變產(chǎn)生的居群間遺傳分化;當(dāng)Nm<1時(shí)則說(shuō)明居群間的基因流較小,居群間因遺傳漂變及選擇作用而產(chǎn)生分化(Hamrick et al.,1992)。本研究居群間的Nm= 3.363(Nm>1),較大的基因流有效地阻止了遺傳漂變,從而降低了絨毛番龍眼居群間的遺傳分化。絨毛番龍眼為異花傳粉,昆蟲(chóng)是主要的傳粉者,這樣的傳粉特性導(dǎo)致了其較高的遺傳變異,且變異主要存在于居群內(nèi)。另外,絨毛番龍眼的分布區(qū)域較小,昆蟲(chóng)利于長(zhǎng)距離傳粉及種子較易于散布等因素為居群間的基因交流提供了可能性。

        基于遺傳距離的UPGMA分析結(jié)果CN與PA居群間的遺傳距離最小,二者首先聚為一個(gè)亞組,之后與PN居群聚為組Ⅰ,MN單獨(dú)為組Ⅱ,說(shuō)明CN與PA居群在遺傳組成上更為相似,即遺傳相似性更高,STRUCTURE分析也表明CN和PA居群樣本的基因組成主要來(lái)源于第Ⅱ類(lèi)群(分別為49.47%和46.87%),可推測(cè)PA居群的種質(zhì)主要來(lái)源于CN居群。從地理距離上看,PN與CN居群的地理距離較近,二者與MN居群的地理距離較遠(yuǎn),可見(jiàn)3個(gè)天然居群的遺傳距離關(guān)系和地理距離關(guān)系相吻合,結(jié)果為資源保護(hù)策略及育種策略的制定提供有益參考。另外,盡管MN居群與其他3個(gè)居群的遺傳距離較大,但4個(gè)居群的遺傳組成為非均質(zhì),居群間存在基因交流。

        4 結(jié)論

        絨毛番龍眼的遺傳多樣性處于中等水平,居群間分化較小,其遺傳變異主要來(lái)源于居群內(nèi)。在遷地保護(hù)時(shí)應(yīng)特別關(guān)注居群內(nèi)個(gè)體的選擇和保護(hù);此外在溝谷雨林植被恢復(fù)中可設(shè)定近似天然林居群多樣性水平的恢復(fù)目標(biāo),并通過(guò)科學(xué)的采種規(guī)劃實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)。

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        (責(zé)任編輯 鄧慧靈)

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