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西藏沙棘的谱系地理学研究

作　者: 刘腾靓
导　师: 刘建全
学　校: 兰州大学
专　业: 生态学
关键词: 谱系地理学第四纪冰期冰期避难所异域分化溯祖模拟
分类号: S793.6
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 263次
引　用: 3次
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内容摘要

全球气候的反复变化特别是第四纪冰期对青藏高原物种的地理分布及遗传结构产生了重大影响。而该地区物种的进化历史至今仍存在较多争议。我们采用叶绿体DNA（cpDNA）和核糖体DNA（rDNA）两个基因组的分子标记,对青藏高原特有物种西藏沙棘（Hippophae tibetana）,进行了谱系地理学方面的研究。cpDNA在被子植物中多为母系遗传,其变异被广泛用于探讨物种种群的形成历史、种群间的基因流状况及气变化所导致的种群破碎化的时空模式和迁移路线;而rDNA内转录间隔区（Internal transcribed spacer,ITS）由于其进化速率较快、测序难度较小等特点,已成为分子系统学,特别是较低分类阶元的系统发育关系研究中应用最为广泛的一个核基因标记。我们对西藏沙棘分布区内17个自然居群共153个个体的cpDNA trnL-F和trnS-G片段及rDNA ITS区进行了测序。根据序列变异初步鉴定了cpDNA单倍型的地理分布式样,建立了两种基因组的系统发育关系,进而分析讨论了该物种种群的变迁历史以及种内的分化过程。两套cpDNA序列共鉴定出9种单倍型（H1-H9）,ITS序列变异共检测出23种ITS类型（I01-I23）。根据叶绿体单倍型和ITS类型构建出的系统发育树,表现出了一致的拓扑结构。系统树均聚成两大支,一支对应于分布在青藏高原西部的居群（1-5）,而另一支则对应东部区域内的居群（6-17）。东西两组之问没有共享的叶绿体单倍型或ITS类型,且两组之间的叶绿体序列存在最少7个位点的差异。AMOVA分析表明,西部居群（1-5）与东部居群（6-17）间的变异占了总变异量的89.77%,而居群内的遗传分化很小,变异量仅占总变异的6.4%。居群遗传分化指数很高(G_ST=0.814,N_ST=0.944),谱系结构明显(N_ST＞G_ST,P＜0.001)。这些结果显示了西藏沙棘物种存在明显的种内分化而且在冰期该物种在高原台面高海拔地区（＞3,500m）存在两个至多个避难所。MESQUITE软件进行的溯祖模拟结果不但支持了西藏沙棘在青藏高原上至少存在两个冰期避难所的结论,而且显示东西两支的分化发生在130,000年前。研究结果表明,第四纪冰期对西藏沙棘物种遗传结构产生了重大影响,与之前发表的祁连圆柏和青海云杉等青臧高原物种不同的是冰期西藏沙棘并不向高原东部的边缘地区进行迁移,而是在高原台面上的避难所得以存活。因此,青藏高原物种进化可能并不是按照单一的一种模式进行,本研究对揭示青藏高原地区生物物种的谱系演化历史提供了重要的研究证据。

全文目录

目录  4-5
摘要  5-7
Abstract  7-9
1 前言  9-20
  1.1 谱系地理学(Phylogeography)的概念  9
  1.2 谱系地理学的发展  9-11
  1.3 谱系地理学的研究技术与手段  11-15
  1.4 第四纪冰期对高山植物分布格局和种群遗传结构的影响  15-16
  1.5 青藏高原隆升及冰期对植物分布的影响  16-17
  1.6 研究的对象——西藏沙棘(Hippophae tibetana)  17-18
  1.7 本论文的研究目的和拟解决的问题  18-20
2 材料和方法  20-27
  2.1 实验材料  20
  2.2 样品采集  20
  2.3 总DNA的提取  20-22
  2.4 PCR扩增及扩增产物的纯化  22-24
  2.5 序列测定  24
  2.6 数据分析  24-27
3 研究结果  27-36
  3.1 叶绿体序列变异及单倍型在居群中的分布  27-30
  3.2 rDNA ITS序列变异  30-31
  3.3 叶绿体序列遗传多样性分析  31-32
  3.4 系统发育分析  32-34
  3.5 谱系假说检验  34-36
4 讨论  36-40
  4.1 西藏沙棘的居群遗传结构  36-37
  4.2 西藏沙棘种内遗传分化  37
  4.3 冰期避难所及间冰期/冰后期的扩张  37-40
参考文献  40-54
致谢  54-55

西藏沙棘的谱系地理学研究

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