陀螺果叶绿体全基因组和遗传多样性分析

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为了探究陀螺果在安息香科中的分类地位、居群的遗传多样性、遗传分化和遗传结构以及其资源保护策略,对其叶绿体全基因组进行了初步分析,首次针对适宜陀螺果的SSR分子标记进行了设计筛选并对居群间遗传多样性加以研究。通过使用Illumina二代测序技术手段,对陀螺果总DNA进行叶绿体基因组测序,并进行了聚类分析;采用de novo第三代测序手段对全基因组序列进行测定,分析陀螺果微卫星组成类型等特征,并完成了SSR的引物设计;使用筛选出的11对陀螺果微卫星引物,采用毛细管电泳对采自陀螺果分布区的10个居群139份样品进行检测,分析了其遗传多样性与遗传分化、各陀螺果居群的遗传关系。主要结果如下:(1)陀螺果在安息香科中分化较晚,叶绿体全基因组序列的大小属于安息香科中较小的序列长度,且陀螺果与Changiostyrax dolichocarpus和Halesia diptera两个种的演化特征最相似。(2)陀螺果在物种水平上的遗传多样性较高,11个微卫星位点平均每个位点均含有8.455个等位基因。有效等位基因数NE的平均值为4.804。期望杂合度HE的平均值为0.628。观测杂合度HO的平均值为0.362。Nei’s遗传多样性指数H的平均值为0.626。Shannon’s信息指数I的平均值为1.347。基因流Nm的平均值为0.920。多态信息含量PIC值的平均值为0.580。(3)陀螺果在居群水平上的遗传多样性较高,10个陀螺果居群中,平均等位基因数NA的平均值为3.882。有效等位基因数NE的平均值是2.673。观测杂合度HO的平均值是0.363。期望杂合度HE的平均值为0.489。江西齐云山(QY)、广西鹿寨(LZ)、广西金秀(JX)、湖南邵阳(SY)等群体遗传多样性较高,四川峨眉山(EM)、福建武夷山(WY)等群体的遗传多样性丰富度稍低于其他居群。(4)10个陀螺果居群被分为3个大组:广西鹿寨(LZ)、广西金秀(JX)、湖南安化(AH)、湖南邵阳(SY)、江西官山(GS)、广东天井山(TJ)、江西齐云山(QY)聚为一组;福建武夷山(WY)与江西五峰山(WF)聚为一个分支;四川峨眉山(EM)单独为一分支。AMOVA分析数据表明,陀螺果居群间存在很大遗传分化。相较于居群间,居群内是陀螺果产生遗传变异的主要来源。UPGMA聚类结果与STRUCTURE分析结果、主坐标分析(PCoA)结果大致相同。综上所述,陀螺果居群遗传多样性较高,物种数量减少的原因可能不是由于遗传因素导致的,而是受到了人为破坏。江西齐云山(QY)、广西鹿寨(LZ)和广西金秀(JX)居群遗传多样性最高,选育优良种源的可能性最大。四川峨眉山(EM)、福建武夷山(WY)、广东天井山(TJ)居群遗传多样性最低,从人类保护植物资源的角度看,应立即采取措施,迁地保护与就地保护同步进行,减少人为破坏对这几个居群的影响;并开展人工繁育和良种选育工作,拯救我国珍稀树种资源。
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