油松天然種群遺傳多樣性及系統(tǒng)地位分析

1、油松天然種群遺傳多樣性及系統(tǒng)地位分析【摘要】：油松（PinustabulaeformisCarr.根系發(fā)達，極耐干旱貧瘠，具有良好的保持水土、涵養(yǎng)水源及改良土壤的作用，是我國華北及西北荒 山綠化和營造生態(tài)林的重要樹種。山西是天然油松林分布面積最大的 省份之一,也是油松的分布中心，以油松為建群種構(gòu)成的寒溫性針葉林 是分布于山西關(guān)帝山、太岳山和中條山等地的優(yōu)勢植被類型，在山西森林生態(tài)系統(tǒng)中占著舉足輕重的地位。然而以往對油松遺傳多樣性的 研究多集中于形態(tài)學、細胞學和蛋白質(zhì)水平。分子水平的研究工作剛 剛起步，油松的許多遺傳指標仍知之甚少，這對于油松天然林的合理保 護和可持續(xù)經(jīng)營是遠遠不夠的。RAPD分

2、子標記和ISSR分子標記是 研究種群遺傳結(jié)構(gòu)的兩個非常有效的工具。本研究在對山西油松地理分布實地考察和全面分析的基礎(chǔ)上，選取歷山、紫團山、靈空山、蘆 芽山和關(guān)帝山5個天然油松種群作為研究對象。運用RAPD和ISSR標記兩種方法，檢測天然油松種群的遺傳結(jié)構(gòu)及其空間分布格局，探討各種生態(tài)因子與遺傳變異的關(guān)系，揭示油松對復(fù)雜生境的分子適應(yīng)機 制。運用兩對引物擴增了葉綠體trnT-trnL和trnS-trnG基因間隔序列， 為松屬基因組的比較和系統(tǒng)進化研究提供重要信息。主要的研究結(jié)果如下:1.山西油松種群的多態(tài)位點百分率和多樣性指數(shù)。用15個RAPD引物對油松種群140個個體進行PCR擴增，共擴增出1

3、25個位點，其中 多態(tài)位點99個，占79.20%;Nei多樣性指數(shù)和Shannon多樣性指數(shù)分別 為0.2853和0.4232在5個油松種群中其變化范圍分別介于0.22430.2626和0.33520.3860之間。5個ISSR引物共擴增出35個位點,多態(tài)位點28個，占80.00%;Nei多樣性指數(shù)和Shannon多樣性指數(shù)分別 為0.3085和0.4468。兩種標記估算的多樣性能比較一致地反映各種 群的遺傳多樣性，即靈空山種群和關(guān)帝山種群擁有較高的遺傳多樣性，蘆芽山種群的遺傳多樣性水平相對較低。通過與松屬其它物種的比較油松種群遺傳多樣性在松屬中處于中等偏高水平。2.山西天然油松種 群的遺傳結(jié)

4、構(gòu)。RAPD標記擴增的油松種群遺傳多樣性指數(shù)為0.2853,種群內(nèi)變異為0.2428遺傳分化系數(shù)為0.1491;ISSR擴增的油松種群的 遺傳多樣性指數(shù)為0.3085,種群內(nèi)變異為0.2667,遺傳分化系數(shù)為0.1356。兩種標記反映出油松種群間均存在一定程度的變異和分化，在總的遺傳變異中85.00%以上的變異存在于種群內(nèi)，種群間的變異近 15.00%。遺傳變異主要存在于種群內(nèi)，種群間的變異雖然不是遺傳變 異的主要來源，但這是不可忽視的，說明各種群間已經(jīng)產(chǎn)生一定的遺傳 分化，從種群分布的自然地理環(huán)境分析可知，種群遺傳結(jié)構(gòu)格局的形成 是環(huán)境因素、人為因素和物種本身生物學特性綜合作用的結(jié)果。3.5

5、個油松種群間的遺傳關(guān)系?；贗SSR標記，根據(jù)Nei的方法計算油松 種群的遺傳相似系數(shù)和遺傳距離。蘆芽山種群和關(guān)帝山種群遺傳一致 度最高為0.9716遺傳距離最小為0.0288這兩個種群的相似程度最大； 紫團山種群和關(guān)帝山種群遺傳一致度最低為0.8999,遺傳距離最大為0.1054，這兩個種群親緣關(guān)系相對較遠。RAPD標記和ISSR標記反映 5個種群間親緣關(guān)系的遠近稍有不同，但UPGMA的聚類結(jié)果完全一 致。靈空山種群和紫團山種群首先聚在一起，再與歷山種群聚為一組， 蘆芽山種群和關(guān)帝山種群聚為另一組,2組再聚在一起，地理距離相近的種群首先聚在一起。4.油松葉綠體DNA間隔序列的特點及應(yīng)用。 由

6、于葉綠體 DNA的編碼區(qū)和非編碼區(qū)分子進化速度不同，因而適用 于不同階元的系統(tǒng)學研究。本研究用兩對特異引物擴增油松葉綠體非 編碼區(qū)trnT-trnL和trnS-trnG間隔序列，序列對比結(jié)果顯示這兩個片段 在物種水平十分保守和穩(wěn)定，而在松科各屬間變異位點豐富，說明這兩 個序列片段不適合作為物種以下種群間的分析，適合作為物種以上的分子標記和系統(tǒng)學研究。結(jié)合Gen Ba nk(. ni )中已有的序列資料,下載其它有關(guān)的松科植物trnT-trnL和trnS-trnG序列，一起進行分支分 析,構(gòu)建鄰接系統(tǒng)進化樹。分析了油松與其近緣物種的親緣關(guān)系，為松科屬間或種間植物提供更多更深入的信息。山西高原油松種群遺傳多態(tài)性主要來自等位基因頻率的不同，而不是等位基因的組成的差異。 說明部分個體的死亡不會發(fā)生基因丟失，但個體數(shù)的減少會使種群在 某些位點有遺傳漂變的趨勢，降低種群適應(yīng)環(huán)境的能力，從而影響到種 群的質(zhì)量和進化潛力。對油松天然林保護要有科學的理念，長遠的策略，保護生境，減少人為干擾，使其不片斷化是油松資源保護工作的重 點?！娟P(guān)鍵詞】：油松種群遺傳多樣性遺傳結(jié)構(gòu)分子標記系統(tǒng)地位【學位授予單位】：山西大學【學位級別】：博士【學位授予年份】：2008【分類號】：Q943【目錄】：中文摘要12-14英文摘要14-20第一章引言20-331.研究 的