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小桐子为大戟科(Euphorbiaceae)麻疯树属(JatrophaLinn)植物,因其耐干旱瘠薄,可以在贫瘠的荒地(石砾质土、粗质土、石灰岩裸露地等)上生长。广泛分布于热带亚热带地区,种子含油,可加工成生物柴油,发展种植能源植物小桐子在一定程度上可促进农村收入和缓解能源化石能源紧缺现状,现在越来越多的国家和公司借处发展小桐子产业来生产生物柴油。然而目前对小桐子的研究主要在化学成份和毒理学等领域内,分子生物学和遗传学方面的研究在国外内的报道也较少,本研究用ISSR分子标记技术对已收集在中国热带农业科学院生物技术研究所小桐子种质圃的一些不同地区来源的小桐子进行遗传多样性和亲缘关系分析,开展种质鉴定和评价,为小桐子种质资源的保存保护、开发利用和选种育种提供理论依据。
应用ISSR分子标记方法对13个自然居群的小桐子共120个个体进行遗传多样性分析。32条ISSR引物共扩增出279个位点,其中253个是多态性位点。NTSYSpcVersion2.1和Popgene1.31软件分析结果表明:
(1)小桐子的遗传多样性水平很高,在物种水平上,平均每个位点的多态位点百分率PPB=90.7%。有效等位基因数.Ne=(1.4005±0.3450)、Neis遗传多样度He=(0.2430±0.1779)、Shannons多样性指数,I*=(0.3743±0.2446)。在居群水平上,各居群的多态位点百分率(PPB)在10.39-69.89%之间,平均为69.64%,平均每个位点的有效等位基因数Ne=1.1138、Neis基因多样性指数He=0.1098、Shannons多样性指数I*=0.1633。与Hamrick等(1992)所得出的平均值(PPB=67.8%,Ne=2.11,He=0.257,Gst=0.033)相比,小桐子居群内的有效等位基因数(Ne),基因多样性指数(He)明显偏底,揭示出小桐子自然居群内部遗传多样性不足。
(2)居群间的遗传分化低于居群内的遗传分化,各居群间存在一定的遗传分化。13个自然居群总基因多样性Ht=0.2343,居群内的基因多样性Hs=0.1238,居群间的基因多样性(Dst=Ht-Hs)为0.1105,基于Neis遗传多样性分析得出的居群间遗传多样性分化系数Gst=0.4718,表明居群间遗传分化占总遗传变异的47.18%,居群内的遗传变异为52.82%。小桐子居群的基因流为0.5598,说明在物种水平上基因流被限制,各个居群间的交流小,这与向振勇等(2007)研究结果一致。从遗传距离的分析也可看出,小桐子13个居群间的遗传距离平均为0.1364,表明小桐子不同居群之间出现了一定程度的遗传分化。由于小桐子分布范围较广,由此造成不同居群所处地理环境的温度、水分、光照、土壤、海拔高度、气候类型等生态因子发生较大变化,不同居群所承受的生境选择压力存在较大差异,最终导致居群间的遗传分化。
(3)PEA主成分分析结果与UPGMA聚类分析结果相似,来自的南美小桐子材料与中国的小桐子材料存在较远的亲缘关系,但中国也有极少部分材料与南美材料有比较近的亲缘关系。同时也说明了居群间的地理距离与遗传一致度并不存在相关性。