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白皮松(Pinus bungeana)为松科(Pinaceae)松属(Pinus)白皮松组(Sect. Parrya)植物,常绿乔木,东亚唯一的三针松,是我国北方与西部地区的特有针叶树种。该物种具有木材质量高的经济价值、抗寒抗旱防风固沙的生态学价值和园林绿化的观赏价值等功能。然而由于气候环境变化、人类活动、物种进化等因素影响,我国白皮松种群天然状况呈小面积的片状、块状或零散分布,呈现出明显的片段化特征,被列为珍惜濒危树种,有必要进行遗传保护等方面的研究。濒危植物的保护遗传学和群体遗传学一直以来都是生态学家和植物学家们感兴趣的话题。本研究在前期采样调查研究的基础上,通过12对双亲遗传的核基因微卫星位点(SSR)分析,对覆盖我国天然地理分布的25个白皮松群体进行了深入地群体遗传学研究。探讨了白皮松群体遗传多样性和空间遗传结构,分析了白皮松自然地理遗传变异以及群体遗传分化和基因流,检测了白皮松群体近期是否经历了瓶颈效应,提出了天然白皮松群体的保护策略建议,讨论了我国白皮松不同气候区的地理格局和不同分子方法对白皮松遗传结构研究的影响。研究结果可为进一步进行白皮松种质资源保护和保护遗传学提供一定理论基础。主要结果如下：1.微卫星(Microsatellites, SSR)引物的筛选采用近缘种扩增的方法,从松属植物Pinus koraiensis, P. cembra, P. taeda, P. strobus四个物种的66对微卫星引物中筛选出了适合白皮松物种群体遗传研究的12对SSR引物。筛出的12对SSR引物在白皮松群体中的基因位点片段最小值为90bp,最大值为264bp, PCR扩增最适退火温度分别为51.9℃和54℃,与其他近缘种的松属植物有明显差异。2.遗传多样性分析利用12对SSR标记分析了25个白皮松自然群体498个个体的遗传传多样性,平均等位基因位点数为19.38个,平均观测杂合度(Ho)为0.549,平均期望杂合度(He)为0.9075,多态信息含量(PIC)平均值为0.899。实测有效等位基因数(Na)为19.917,平均有效等位基因数(Ne)为11.218, shannon信息指数为2.599。表明白皮松群体在12对SSR基因位点遗传多样性处于较高水平。利用分子变异AMOVA分析表明,25个白皮松群体中,遗传变异主要来源于群体内,所占比例为88%,群体间的遗传变异占总比例的12%。GENEPOP4.0软件分析白皮松群体遗传数据F-检验结果显示,群体间遗传变异和群体内遗传变异具有显著差异性(p<0.001)。3.遗传结构分析基于Nei(1987)遗传距离对25个白皮松群体进行的UPGMA聚类分析结果显示,白皮松25个自然群体被分成两大支,湖北南漳(NZ)和河南洛宁(LN)两个群体聚为一支,其他23个群体聚为一支。将试验25个群体聚成八个小支则分别为：Ⅰ.甘肃麦积山(MJS)、陕西宝鸡(BD)、甘肃成红(DS)、陕西凤县(LGD)、甘肃两当(JP)；Ⅱ.山西霍州(YL)和山西克城(KC)；Ⅲ.山西晋城(LC)、陕西平顺(PS)、山西沁水(QS)、陕西运城(TH)、河南沁阳(QY)；Ⅳ.陕西洛南(Ln)、陕西蓝田(LT)、陕西商南(JXS); Ⅵ.山西乌金山(WJS)、山西太原(YC)、山西中阳(ZY)、山西平遥(CS); Ⅵ.陕西韩城(PL)、陕西午子山(WZS)、陕西安康(AK)；Ⅶ.四川六合(LH); Ⅶ.湖北南漳(NZ)和河南洛宁(LN)。利用Structure软件对白皮松25个群体进行了聚类分析结果表明,在K=2时,将试验群体材料分成两组,秦岭以南的群体全部聚到了一组,从北到南群体主要包括"PS"、"LC"、"QS"、"QY"、"TH"、"Ln"、"LT"、"JSX"、"WZS"、"AK"、"LH";北部的群体“WJS"、"YC"、"ZY"、"CS"、"KC"、"YL"、"PL"、"LGD"、"MJS"、"BD"、"DS"、"JP"聚到了一组,而“NZ”和“LN”聚到了北部群体。K=8时,聚类与上述八个分支相似。PCoA分析也支持上述结果。群体间遗传分化系数(Fst)为0.2075,基因流(Nm)为0.9547,其中陕西地区分布的白皮松自然群体与其他地区的群体有着明显的基因交流现象。4.空间遗传结构分析利用IBD (Isolation by Distance)软件程序计算濒危植物白皮松自然群体地理隔离距离与遗传距离之间的相关性分析结果显示,两者之间相关性显著(r=0.4052,p<0.001),这表明我国特有种白皮松群体间的遗传变异可能是由于地理隔离造成的,白皮松群体间存在着地理隔离效应。而白皮松群体地理隔离距离与海拔梯度之间的相关性分析结果显示,两者之间相关性并不显著(r=0.0337,p=0.3310),这说明白皮松群体间不存在海拔梯度的遗传变异。利用软件ArcGIS遗传分析分析结果显示,25个白皮松天然群体在12对微卫星位点下的生物地理分布格局呈现斑块和零散分布的特点,地理距离的群体之间有着明显的等位基因共享现象。5.瓶颈效应检测基于BOTTLENECK软件的三种检测和两种模型“IAM”和“SMM”对我国天然分布的25个白皮松群体进行了瓶颈效应检测,结果显示,濒危植物白皮松自然群体可能经历了近期的瓶颈效应。标准差异检测的IAM模型下所有白皮松群体遗传谱系P值<0.01,表明这些群体经历了近期的瓶颈效应,而SMM模型下有7个群体P值>0.05,表明这些群体没有经历近期的瓶颈效应；Wilcoxon符号秩检测的P值结果为,IAM模型下所有群体p<0.01,在SMM模型下,7个群体P值>0.05；12个群体P值<0.01占47%；6个群体P值<0.05占12%；符号检测(SignTest) IAM模型下25个白皮松群体遗传谱系P值均<0.01,而在SMM模型下,有15个白皮松群体遗传谱系P值(p>0.05),有9个群体遗传谱系P值(p<0.05),一个群体检测P值<0.01。软件GENECLASS分析结果显示,共有23个白皮松个体发生了迁移(4.6%)。