珍稀植物太行菊遗传多样性研究

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太行菊属(Opisthopappus Shih)是1979年经石铸鉴定的菊科-新属植物,为太行山区特有。该属包括太行菊(Opisthopappus taihangensis(Ling)Shih)和长裂太行菊(Opisthopappuslongilobus Shih)两种。太行菊属植物通体富含芳香油,干后香味持久,可提取芳香油,用作香料,具有重要的生态、种质和经济价值。由于太行菊属植物分布区狭窄,生活环境独特,繁殖能力较弱,加上人为采摘严重,现处于濒危状态,已被列为河南省重点保护植物。   ISSR标记具有快速、简单、费用低、无种属特异性等优点,已被广泛应用于遗传多样性的研究。本试验应用ISSR标记对6个群体116个太行菊个体的遗传多样性进行了研究。   (1)筛选并优化了太行菊DNA的提取方法。通过比较常规CTAB法、SDS法和改良CTAB法对太行菊叶片总DNA的提取效果,发现常规CTAB法提取的DNA不能完全溶解,且有褐化现象:SDS法提取的DNA产率及纯度都很低;改良CTAB法提取的DNA相对来说产率高且稳定,无明显降解,杂质少,最终选定改良CTAB法提取的DNA为模板,应用叶绿体通用引物扩增出特异性的高效产物。   (2)从测试的50条ISSR随机引物中筛选出了扩增效果稳定、条带丰富的10条引物进行116个样品的ISSR检测。10条引物共扩增出157条清晰可识别的条带,每条引物扩增出的条带数在11~31之间,平均为15.7;各条带分子量在200~2100bp。在扩增出的157条带中,有104条为多态条带,物种水平多态位点比率为66.24%,群体水平平均多态条带的百分比(PPB)为56.23%;群体和物种水平的平均Nei遗传多样性(h)分别为0.1667和0.2271,而Shannon信息指数(I)分别为0.2489和0.3619。物种水平上等位基因数目为2.0000,每个位点有效等位基因数为1.3621。   (3)6个群体中的Nei遗传一致性的平均值为0.9123,其中J-YTS与J-YTD的遗传一致性最高,达到0.9349,J-WHA与J-SCK的遗传一致性最低,为0.8761。群体间的遗传距离在0.0720~0.1375之间,其中J-YTS与J-YTD群体遗传距离最小,J-WHA与J-SCK群体遗传距离最大。   (4)基于Nei遗传距离,利用UPGMA聚类法对6个太行菊群体进行聚类分析,结果分为两个较为明显的组。其中J-WHA单独为一组,其余群体,即J-WHB,J-LHP,J-YTS,J-YTD,J-SCK聚为一组。主成分分析(PCA)显示,6个群体在图中的分布接近自然类群,每个群体都各自聚在一起。   (5)利用IBDWS Version3.23进行mantel检验,结果显示群体之间的遗传距离与地理距离之间相关性不显著(r=0.2243,p=0.2590),同时与海拔距离之间的相关性也不显著(r-0.2813,p=0.8650),说明了地理因素对太行菊的群体遗传结构并无太大影响。   (6)利用POPGENE1.32分析软件,计算不同群体间的遗传分化水平。6个群体总的基因多样性Ht为0.2264,群体内遗传多样性Hs为0.1617,群体间的基因流Nm=1.2489。同时,AMOVA分析显示58.78%总基因变异发生在群体内,41.22%的变异发生在群体之间,AMOVA分析验证了Nei基因多样性对群体结构的分析结果。根据structure软件分析,供试太行菊116个样品来源于6个群体,J-WHA,J-WHB,J-YTS分别来自不同群体,J-SCK和J-YTD来源于同一个群体,而J-LHP群体内的个体则来源于两个不同群体。
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