检索历史 清除

摘要温带木本竹子支系是一个形态多样化的类群，包括23-32属，约600种，主要分布于北温带、北半球及南半球的热带低海拔地区。温带木本竹子在东亚有约430种，是这一类群的多样化中心，其中中国西南特有种约180种。温带木本竹子在分子系统学研究中被证明是一个单系类群，但其类群内部之间的关系尚未得到很好的澄清。本文以横断山脉及其周边地区为主要采样区域，以箭竹属及玉山竹属为主要类群，共采集16属35种共53个居群为研究材料。采用酶切位点相关DNA测序方法来开发SNPs标记，并基于这些SNPs构建温带竹子支系的系统发育树。主要的研究结果如下:<br>　　 1.基于RAD测序对温带木本竹子SNPs分子标记的开发及其在系统发育分析中的应用对冷箭竹及短锥玉山竹分别来自于四川峨眉及卧龙共四个居群进行RAD测序，每个居群得到的paired-end reads的数目为27 million。将每个物种的两个居群测序结果进行混合，之后进行de novo组装。在冷箭竹中，组装得到的contigs数目为67，685，contigs的平均长度为240 bp。在短锥玉山竹中，组装得到的contigs数目为70，668，contigs的平均长度为241 bp。将两个物种组装所得到的contigs序列与非冗余蛋白数据库进行BlastX比对，预测contigs的功能，注释率约为21％。其中一些序列与分枝系统、开花、及木质素合成等相关。四个样品中得到共享的loci数目为29，443，总长度为2，129，079 bp，其中有13，650个位点为种间固定的SNPs。在冷箭竹的两个居群中，共发现有3，055个SNPs（不包括简并碱基）。在短锥玉山竹中，共发现有3，095个这样的SNPs。通过作图来检测双等位基因位点上，四个样品间共享等位基因及差异等位基因的数目。结果表明，种内居群间的共享等位基因约为种间居群共享等位基因数目的两倍。且同一个种的居群间的相似度比不同种的居群间的相似度高，表明杂交的可能性不大。基于SNPs构建系统发育树，最大简约法(MP)、最大似然法(ML)及贝叶斯分析(BI)均产生了拓扑结构一致的系统树。在该系统树中，冷箭竹的两个居群聚为一支且得到了100％的支持率。证实了RAD测序方法在温带木本竹子中进行系统发育分析的可行性。<br>　　 2.横断山地区温带木本竹子的系统发育和适应性进化研究本研究利用新一代高通量测序技术，对温带木本竹子16属35种共53个居群的基因组进行了RAD测序。Illumina测序得到的reads数目为277.88 million(paired-end reads数目为555.73 million)，总数据量为46.87G(包括一个重复测序居群，共为54个测序居群)。每个居群测序得到的reads数目从2，311，731到13，616，654，平均reads数目为5，146，002。采用STACKS软件对数据进行同源序列的聚类、比对及SNPs的生成。每个居群聚类形成的loci数目为5，986至230，590，平均数目为41，996±53，071。为检验缺失数据对系统发育重建的影响，我们设置不同梯度，准备了13套数据。大部分的loci只在很少部分居群中共享，当p=3（即54个居群中，当loci在3个及3个以上居群中共享时，即可以用于建树）时，得到最大的矩阵，包括127，267个loci。当p=54时，仅有27个共享loci。我们从梯度中挑选出6个梯度即3/54、5/54、8/54、10/54、15/54、20/54来进行系统发育树的构建。结果表明，用最少的数据(20/54)的矩阵构建的系统发育树，没有形成8个主要的分支，且分支的支持率不高，随着建树矩阵的增大，其8个主要的分支形成，且各分支的支持率升高，说明当数据量较大时，部分数据的缺失对系统发育树构建的影响较小。当p=8(23，445 loci)时，所得到的系统发育树中，支持率≥70及≥90枝的数目均达到最大。因此，我们以p=8矩阵所构建的系统树来做后续的分析。<br>　　 基于RAD数据结果重建了16属35种共53个居群的系统发育树，得到8个主要的分支:Yushania+Fargesia，Chimonocalamus+Fargesia sect.Ampullares，Alpine Bashania+Fargesia,Drepanostachyum+Himalayacalamus,Gaoligongshania,Sina-Japanese clade，Chimonobambusa，Ferrocalamus+Indocalamus。这些分支与按照形态性状的传统分类结果较一致。各支系都得到较高的支持，支系之间的关系得到较好的解决，支系内部的关系除Yushania+Fargesia分支外，亦都得到了较好的解决。某些支系中的亚支呈现出与地理分布的相关性。属级水平上，方竹属、香竹属、巴山木竹属为单系，箭竹属、玉山竹属及镰序竹属不为单系，其余同属只取了一个种的属不在此讨论范围。箭竹属的物种分散于三个分支，其中一部分与镰序竹属的扫把竹及香竹属聚在一起，一部分与玉山竹属聚在一起，一部分与巴山木竹属高山类群聚在一起。种的水平上，宁南方竹、冷箭竹、紫花玉山竹、石棉玉山竹、短锥玉山竹、斑壳玉山竹、竹扫子、扫把竹均为单系。传统分类中的箭竹属圆芽箭竹组的种聚在一起，形成一个单系，说明按照秆芽的形态性状对箭竹属进行分组具有一定的分子生物学依据。<br>　　 本文还包括另外一部分的内容:白族食花文化对大白花杜鹃遗传多样性的影响。大白花杜鹃(Rhododendron decorum)为中国西南广泛分布的一种灌木或小乔木，它的花是当地居民喜食的菜肴。近年来，对大白花杜鹃花的采集日趋严重，而人们对这种采集活动对其遗传多样性及遗传分化的影响关注甚少。本文通过采用8对微卫星引物对来自于10个自然居群及4个有人类采集活动的居群共247个个体进行分析。结果表明，大白花杜鹃居群内的遗传多样性较高，居群间的遗传分化低。AMOVA分析的结果表明，89％的变异存在于居群内，仅有0.47％的变异是与人类的采集活动有关。居群间的遗传分化与地理距离呈正相关。基于UPGMA及NJ聚类结果表明，14个居群可以分为两个地理相关性的分支。对比自然居群与人类采集的居群间的遗传差异说明，等位基因丰富度、有效等位基因数目、私有等位基因丰富度、期望杂合度及观察杂合度、有效群体大小等参数均不受人类采集活动的影响。本文的结果表明，目前对大白花杜鹃的花的长期采集活动并没有对其遗传多样性产生明显的影响。<br>