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白木香遗传多样性研究

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白木香遗传多样性研究_第1页
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摘要摘要本研究采用I S S R 分子标记对白木香『A q u i l a r i as i n e n s i s ( L o u r .) G i l g 】的遗传多样性进行了分析,目的在于了解自木香居群的遗传多样性水平、遗传结构以及居群间的遗传分化,为白木香资源的保护与开发利用提供理论依据主要结果如下:建立了适合于自木香的I S S R —P C R 反应体系和反应程序2 5I x lP C R 反应体积中,I * P C Rb u f f e r ,2 .0m m o l /LM g C l 2 ,1 0 0n g 模板D N A ,2 0 0 # m o l /Ld N T P ,1 .1U T a qD N A 聚合酶,0 .4g m o l /L 引物最佳扩增程序为:9 4 ℃预变性5m i n ,然后进行4 5 个循环:9 4 ℃变性4 5s ,复性温度根据各引物的T M 值略低l 一2℃,4 5s ,7 2 ℃延伸7 5s ,循环结束后7 2 ℃延伸7m i n 实验利用1 6 条I S S R 引物对8 个居群共1 2 6 个白木香个体及7 个泰国沉香个体进行了扩增,共得到1 6 8 条谱带,其中自木香1 5 6 条,泰国沉香1 4 3 条。

分析表明,白木香物种水平的遗传多样性较高( P P F = 8 4 .6 2 %:N a = 1 .8 4 6 2 ,A e = 1 .4 3 7 8 ,H p o p = 0 .2 6 4 3 ,I = 0 .4 0 3 8 ) ;居群水平上的遗传多样性相对较低( P P F= 3 8 .7 8 %,N a = 1 .3 8 7 8 ,A e = 1 .2 6 3 7 ,H p o p = 0 .1 4 9 7 ,I = 0 .2 1 9 6 ) ,其中广东茂名居群的遗传多样性最高白木香物种水平的遗传多样性高,主要的原因是其在较近的历史时期分布比较连续,居群间存在广泛的基因交流;而居群水平的遗传多样性相对不足,是物种自身生物学特性,及外界的人为、自然等多方面因素综合作用的结果分析结果表明,白木香居群问存在较大的遗传分化,居群问的遗传分化系数G S T = 0 .4 4 2 5 ,表明居群内遗传分化大于居群间的分化U P G M A 聚类分析及主成分分析结果显示白木香分化为两个谱系,其中谱系I 由广东、福建、海南的5居群组成,谱系I I 由广西、云南的3 个居群组成白木香居群闸的遗传分化大,居群间的基因交流受到阻碍( N m = 0 .6 6 3 3 1 ) i nr e c e n th i s t o r i c a lp e r i o d .A ss e v e r a lm o u n t a i n s ,s u c ha sY u n k a iM o u n t a i n s ,1 0 c a t e db e t w e e nt h ed i s t r i b u t i o n so ft w ol i n e a g e s ,G e o g r a p h i c a li s o l a t i o nm a yb et h em a i nr e a s o n sh i n d e rt h eg e n ef l o wb e t w e e nt w ol i n e a g e s .T h er e s u l t so fI S S Ra n a l y s i sa l s oi n d i c a t e dt h a td i s t i n c tg e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o nw a sb e t w e e nA .s i n e n s i sa n dA .a g a l l o c h a ,w h i c hs u p p o r t e dt h e i rs p e c i f i cs t a t u s .I na d d i t i o n a l ,a c c o r d i n gt od i s t r i b u t i o np a t t e r no fg e n e t i cd i v e r s i t yi nA .s i n e n s i s ,s o m es t r a t e g i e sw e r ep r o p o s e dt op r o t e c tt h i sp l a n t .K e yw o r d s :A q u i l a r i as i n e n s i s ( L o u r .) G i l g ,I S S R ,g e n e t i cd i v e r s i t y , g e n e t i cd i f f e r e n t i a t i o n ,f r a g m e n t a t i o nI V学位独创性声明学位论文独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。

据我所知,除了文中特别加以标注和致谢的地方外,论文中不包含其他入已经发表或撰写过的研究成果,也不包含为获得南昌大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意学位论文作者签名( 手写) 咒之笔签字日期:之阳君年,久月之2 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解直昌太堂有关保留、使用学位论文的规定,有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘,允许论文被查阅和借阅本人授权直昌太堂可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编本学位论文同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》,并通过网络向社会公众提供信息服务 保密的学位论文在解密后适用本授权书)学位论文作者签名( 手写) :宽之.乌导师签名( 手写) :洲乏签字日期:勋矿年l 之月2 乏日签字日期:“年f 1 月≯V 日第一章引言第一章引言1 .1 遗传多样性概念及研究意义生物的多样性是地球上生命长期进化的结果,是自然界赋予入类的巨大财富,对维持人类的生存与发展有着无可替代的重要意义。

然而,近几百年来,由于世界人口的高速增长,人类经济活动的不断加剧,地球上的生物多样性正面临日益严重的威胁( F r a n k h a m ,2 0 0 2 ) 尤其是在生物多样性十分丰富的热带、亚热带发展中国家,由于人口的膨胀和经济发展所带来的压力,生态系统正受到严重的破坏,大量物种已经灭绝或处于濒危状态与此同时,许多物种的居群数目逐渐减少,居群规模不断变小,种内的遗传多样性随之下降甚至急剧丧失( 洪德元等,1 9 9 5 ) 生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和它包括数以百万计的动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与环境形成的复杂的生态系统其内涵十分丰富,包括多个层次或水平其中,研究较多,意义重大的主要有遗传多样性( g e n e t i cd i v e r s i t y ) ,物种多样性( s p e c i e sd i v e r s i t y ) ,景观多样性( 1 a n d s c a p ed i v e r s i t y ) 和生态系统多样性( e c o s y s t e md i v e r s i t y ) ( 马克平,1 9 9 3 ) 。

由于遗传多样性是生物多样性的核心与基础,它决定着一个物种的稳定性和进化潜力,而物种的经济和生态价值也依赖其特有的基因组成( 王洪新等,1 9 9 6 ;B a r b i e re ta 1 .,1 9 9 7 :李俊清,1 9 9 8 ;季维智等,1 9 9 9 ;沈浩等,2 0 0 1 ) 所以在生物多样性的保护中最重要的环节是物种的遗传多样性评价与保护( 严华军等,1 9 9 6 ;李俊清,1 9 9 8 ;邹喻苹等,2 0 0 1 ) 一般认为遗传多样性的概念包括广义和狭义两个方面,广义的遗传多样性是地球上所有生物携带的遗传信息的总和,也就是各种生物所拥有的各种各样的遗传信息:而狭义的遗传多样性是指种内不同群体之间或同一群体内不同个体的遗传变异的总和这是用一个种、变种、亚种或品种的基因变异来衡量一个种内变异性的概念( 陈灵芝等,2 0 0 1 ) 在生物学研究中所说的遗传多样性是指种内的遗传多样性,指生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性,它决定其他三个层次的生物多样性由于遗传变异是群体内部进化变化的原始材料,所以遗传多样性的保护对于保护生物学与进化生物学起着十分重要的作用( 黄炎,2 0 0 8 ) 。

生物遗传多样性受多方面因素的影响,主要包括两大方面,一是内部冈素( 遗传因素) ,如交配系统、基因流、遗传漂变、瓶颈效应、生活习性等,二是外因( 生I第一章引言态、社会因素) ,如资源分布、火灾、过度砍伐等( 葛颂,1 9 9 7 ;朱其慧,2 0 0 2 ;徐小林,2 0 0 3 ) 目前不同的专家对遗传多样性研究有着不同的侧重点:遗传学家侧重的是基因的遗传变异的研究;而保护生物学研究者更关心物种中基因杂合度、近交和杂交引起的物种进化适合度( e v o l u t i o n a r yf i t n e s s ) 的变化以及小种群中的遗传多样性的变化等( 黄炎,2 0 0 8 ) ’遗传多样性的本质是生物体在遗传物质上的变异( R i e g e re ta 1 .,1 9 9 1 ) ,对其进行研究具有重要的理论和实践意义第一,全球的遗传多样性中蕴藏了所有生命过程的信息,任何遗传多样性的丢失,都会导致有机体对环境变化的适应能力降低,同时也使人类丧失了具有潜在应用价值的生物信息和资源( M e f f ee ta 1 .,1 9 9 4 ) 研究物种的遗传多样性,以达到在能够保护物种多样性的前提下对其进行合理的开发利用。

也就是通常所说的人与自然和谐发展第二,遗传多样性是每种生物所固有的特性物种或居群的遗传多样性大小是长期适应与进化的产物,它决定着一个物种的生存、适应和发展物种的遗传多样性为一个种群长久地生存、繁衍、适应不同的地理环境提供了物质基础( 张惠娟等,2 0 0 0 ) 对于任何一个物种来说,其遗传多样性越丰富,对环境变化的适应能力就越强,就越容易扩展其分布范围和开拓新的环境( H u e n n e k e ,1 9 9 1 ) 理论推断和大量的实验证明,生物群体中遗传变异的大小与其进化速度成『F 比( 张昀,1 9 9 8 ) 所以,对遗传多样性的研究可以揭示物种或种群的进化历史( 起源的时间、地点、方式) ,也能为进一步分析其进化潜能和未来命运提供重要的信息( S o l t i se ta 1 .,1 9 9 1 ) ,尤其有助于物种稀有或濒危原因及过程的探讨( M i l l a re ta 1 .,1 9 9 1 :陈灵芝,1 9 9 3 ) 同时也可以帮助我们史清楚地认识生物多样性的起源和进化,能加深入们对微观进化的认识,为动植物的分类,进化研究提供有益的资料,为系统发育分类系统的建立提供佐证( 田兴军,2 0 0 5 ) 。

第三,遗传多样性是保护生物学研究的核心之~遗传结构与物种繁衍或濒危灭绝密切相关,遗传多样性在一定程度上决定了物种的分布以及数量多样性( 黄炎,2 0 0 8 ) 不了解种内遗传变异的大小,时空分布及其与环境条件的关系,我们就无法采取科学有效的措施来保护人类宝贵的生物信息资源,挽救濒临灭绝的物种对珍稀濒危物种保护和方针和措施的制订,如采样策略、迁地或就地保护的选择等,都有赖于我们对物种遗传多样性的认识( 田兴军,2 0 0 5 ) 早在2 0 世纪,人们就根据研究物种的遗。

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