基于ITS和cpDNA分子标记的江西建兰野生居群遗传结构研究

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兰科(Orchidaceae)植物是单子叶植物中最为进化的类群,且多为珍稀濒危植物。建兰(Cymbidium ensifolium)具有很高的观赏价值和药用价值。江西三面环山,建兰资源丰富,近年来的过度采挖等原因致使建兰的自然生境遭到严重破坏。核糖体ITS序列和叶绿体DNA(cpDNA)是研究植物类群系统与进化和分子生物地理学的重要分子标记。在调查江西省大庾岭和九连山脉、武夷山脉、罗霄山脉及九岭山脉建兰野生资源的基础上,利用ITS和cpDNA分子标记对17个建兰野生居群的328个个体进行遗传多样性研究,分析了江西省野生建兰居群的繁育方式、遗传分化和基因流特点,并从保育遗传学的角度探讨江西野生建兰居群致濒因素,旨在为建兰多样性保护提供更多参考。主要研究结果如下:(1)江西省建兰野生居群ITS序列长度变化范围为646-656bp, ITS1长度为240-241bp,5.8S长度为163bp,ITS2长度为243-252bp,ITS区总的G+C含量变化范围为67.1%-69.1%,ITS1、5.8S、ITS2区域G+C含量的变化范围分别是68.5%-72.1%、61.3%-62.0%、69.7%-71.6%,各区域的G+C含量都较高,而ITS1和ITS2区域的G+C含量明显比5.8S的高。ITS序列全长有40个变异位点和17个简约信息位点。建兰cpDNA基因间隔区petB petD的序列长度为569bp,G+C含量为33.5%,有9个变异位点和5个简约信息位点。(2)ITS数据分析表明:江西省17个建兰野生居群的206个个体产生了10种ITS类型,T2为该谱系的广布ITS类型;系统发育树分析GX1、GX3、 JG1、LN1以及SWl居群的亲缘关系十分近;建兰ITS AMOVA分析,Nm=1.2148,Nm>1,居群间存在基因流,表明建兰各居群的基因流水平高,基因流足以抵制遗传漂变的作用发挥均质化作用,使得居群间分化水平低。(3)cpDNA数据的群体遗传多样性及谱系地理学研究表明:17个建兰野生居群的183个个体共检测到11种单倍型,Hap3为该谱系的广布单倍型,14个居群具有单倍型多态性。TCS网状结构分析推测Hap3是原始单倍型;通过MDA及中性检验结果表明建兰野生居群经历了扩张事件。HAPLONST分析,Gst=0.421,Nst=0.400,UNst/Gst=-1.09<U0.05=1.96,P>0.05,表明建兰居群不存在明显的谱系地理结构。通过IBD对17个建兰野生居群进行的遗传距离与地理距离的相关性分析显示,两者没有相关性(r=0.0124,p=0.5630),表明建兰群体间的遗传变异不是由于地理距离隔离造成的。(4)综合ITS和cpDNA数据分析显示,江西省17个建兰野生居群整体遗传多样性水平较高,其原因主要与建兰的分布范围、采集地点和建兰的遗传变异性有关。17个建兰野生居群遗传分化均相对较低,与兰属普遍的繁育系统及花粉和种子传播机制相一致。
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