微卫星标记技术在淡水腹足类种群遗传学研究中的应用

综述了淡水腹足类微卫星位点的获取方法、微卫星重复序列的特点以及微卫星标记技术在其种群遗传学研究中的应用,着重分析了微卫星多态性在淡水腹足类种群遗传多样性、种群遗传结构、遗传分化、交配系统、种群关系研究中的应用.淡水腹足类普遍表现为杂合体缺失,种群遗传多样性降低.淡水腹足类近交和自体受精现象比较频繁以及地理隔离导致种群间遗传分化.利用微卫星标记研究遗传杂合度,结合群体近交系数和基因分化系数在一定程度上反映了淡水腹足类的交配系统.根据不同种群的遗传距离和相似性进行聚类分析在判别种群间的亲缘关系上起到了很大作用.针对淡水腹足类自身的特性,微卫星分子标记技术在淡水腹足类入侵生物学、分类阶元,寄生虫的分子流行病学等研究领域有广泛的应用前景.     

威海荣成鹿角菜野生种群遗传多样性及资源保护策略

利用随机扩增多态性DNA（RAPD）方法对威海荣成地区鹿角菜（Silvetiasiliquosa）野生种群共30个个体的遗传多样性水平及遗传结构进行研究。结果表明,利用21条随机引物共检测到112个多态性位点,多态性位点百分率为93．75％,Nei基因多样性指数为0．3515±0．1352,Shannon多样性指数为0．5046±0．1126。通过聚类分析而划为一类的3个亚种群间的遗传分化指数为0．1349～0．2189,基因流为1．7793。研究结果表明威海荣成地区的鹿角菜种群遗传多样性较高,种群内存在较为明显的遗传分化,种群遗传资源不受遗传漂变的影响。针对当地鹿角菜遗传资源的现状,应加强现存种群的就地保护,恢复种群规模;进行取样养殖保护时则需避免因近交而造成种群资源退化。     

生境破碎化对动植物遗传多样性的影响研究进展

生境破碎化是生物多样性降低的主要原因之一,此前研究多集中在生境破碎化对物种和生态系统多样性的影响.综述了生境破碎化的成因、度量和理论基础,以及对动植物遗传多样性的影响机理和生态学效应.生境破碎化主要通过增加种群间隔离程度和降低有效种群大小等途径限制种群间基因交流,提高遗传漂变频率,从而影响动植物遗传多样性;但是影响效应取决于植物繁殖策略和动物迁移能力,以及传粉方式、种群大小、生命周期、生境的景观特性等因素;而且生境破碎化对动植物遗传多样性的影响大多存在滞后效应.由此可见,生境破碎化对动植物遗传多样性的影响因素多且复杂,而且不易及时发现,从而忽略生境破碎化对遗传多样性的负面影响;未来应加强生境破碎化对动植物遗传多样性的影响研究,特别是在更长时间尺度上的生境破碎化研究.(表1参73)     

基于COI基因序列的饰纹姬蛙四川盆地种群遗传多样性

饰纹姬蛙(Microhyla fissipes)在中国广泛分布于秦岭以南地区,在四川盆地是常见的两栖动物之一,研究其种群遗传多样性可为当地两栖动物的保护与管理提供重要的遗传基础资料和理论依据.采用线粒体COI基因为分子标记,探讨四川盆地饰纹姬蛙种群遗传多样性及其分化程度、种群历史动态.共采集饰纹姬蛙28个种群354只,成功获得其COI基因618 bps片段序列.分析结果发现17种单倍型,总体单倍型多样性(H_d)为0.166,核苷酸多样性(P_i)为0.000 75,基因流(N_m)为1.60.各种群间固定系数(F_(st))和遗传分化系数(G_(st))分别为0.270、0.140.中性检验中,Tajima’s D=-2.380,P 0.001;Fu’s Fs=-22.169,P 0.02,均具有显著性差异;错配分布图呈泊松状的单峰.通过计算得出种群扩张时间约在更新世晚期0.235 Ma BP.上述结果表明,四川盆地饰纹姬蛙种群遗传多样性较低,种群间基因交流水平高,不同种群间遗传分化不明显,并且在历史上有过扩张的现象.     

入侵植物加拿大一枝黄花和本地一枝黄花的遗传多样性比较

为了阐明加拿大一枝黄花成功入侵的机制,利用简单序列重复区间标记(ISSR)方法对加拿大一枝黄花和本地一枝黄花的遗传多样性进行比较研究。从100条引物中筛选出12条引物用于PCR扩增,利用POPGEN32软件对2种一枝黄花进行遗传多样性分析。结果表明,加拿大一枝黄花在物种水平上的多态位点百分率为95.19%,Nei’s基因多样性指数为0.308 5,Shannon’s信息指数为0.415 8;本地一枝黄花在物种水平上的多态位点百分率(89.80%)、Nei’s基因多样性指数(0.249 1)和Shannon’s信息指数(0.383 4)都比加拿大一枝黄花小。加拿大一枝黄花和本地一枝黄花居群间遗传分化系数分别为0.118 2和0.131 3,居群内变异分别为0.881 8和0.868 7,表明2个物种居群间的遗传分化不明显,遗传一致度高,且主要的遗传变异存在于居群内。入侵植物加拿大一枝黄花具有较高遗传多样性,且高于本地一枝黄花,这可能是加拿大一枝黄花成功入侵的原因之一。     

利用RAPD标记分析卧龙自然保护区不同海拔沙棘种群的遗传变异

从1800m到3400m五个海拔连续取样,用RAPD分子标记研究了卧龙自然保护区中国沙棘种群的遗传结构和遗传变异.用11条寡核苷酸引物,扩增得到151个重复性好的位点,其中143个多态位点,多态率达94.7%.在5个沙棘种群中,总遗传多样性值(HT)为0.289,B种群内的遗传多样性值为0.315,这完全符合沙棘这种多年生、远交的木本植物高遗传变异的特性.5个种群内遗传多样性随海拔升高呈低—高—低变异趋势,在2200m海拔处的B种群遗传多样性达最大值0.315,3400m海拔处的E种群则表现最小,仅0.098.5个种群间的遗传分化值GST=0.406,也即是说有40.6%的遗传变异存在于种群间,59.4%存在种群内.1800m海拔处的A种群与其他种群的明显分离是造成种群间遗传分化大的原因.UPGMA聚类图和PCoA散点图分别进一步确证了5个种群间关系和所有个体间的关系.最后,经过Mantel检测,遗传距离与海拔表现了明显的相关性(r=0.646,P=0.011).     

基于分子标记的油松种群遗传保护分析

利用分子标记技术分析了山西5个天然油松种群140个个体的遗传特征,比较了不同种群的多态位点显性频率、遗传多样性指数、基因流和分化系数.筛选的5个ISSR引物和5个RAPD引物共扩增到位点68个,其中多态位点50个遗传参数的统计分析显示,多态位点的显性频率、遗传多样性指数、分化系数分别介于0.000 0～1.000 0、0.0200～0.500 0和0.003 7～0.615 62:间,表明油松种群遗传多样性的主要来源是等位基因频率的不同和部分位点较大程度的遗传分化.根据油松的种群遗传学特征,认为只有加强天然油松林的生境保护,使其不产生片断化,才能使油松的遗传资源得到有效保护.图2表4参16     

基于线粒体控制区(D-loop)序列的珠江赤眼鳟遗传多样性与遗传分化

为了解珠江流域重要野生经济鱼类赤眼鳟的遗传多样性和遗传分化现状,对柳江、西江、北江、郁江、南盘江和红水河6个自然种群共170尾个体的线粒体控制区(D-loop)序列进行测定与分析.结果显示,共获得长978 bp的序列,检测出106个单倍型,单倍型多样性平均为0.982 0,核苷酸多样性平均为0.013 53,表明珠江流域赤眼鳟具有较高的遗传多样性.遗传距离和遗传分化结果均显示珠江流域赤眼鳟未出现明显分化,各种群亲缘关系较近.基于D-loop序列构建的NJ树显示,106个单倍型分为两大支系(A支和B支).A支包含6个种群中的大部分单倍型,未形成明显单系群;B支由西江种群的两个特有单倍型组成.单倍型网络亲缘关系分析结果也表明其未出现明显分化.AMOVA分析结果表明,绝大部分变异出现在种群内(99.36%),而地理区间和地理区内种群间的变异很小.中性检验显示,珠江流域赤眼鳟历史上曾发生过种群扩张.综合上述研究结果,认为西江为珠江流域赤眼鳟的扩散中心.     

山西高原油松种群遗传多样性

用酸性聚丙烯酰胺凝胶电泳（A-PAGE）技术，分析了山西高原9个油松种群在醇溶蛋白水平上的遗传多样性。135份材料共分离出23条带，其中3条为共有带，多态性高达86．95％。全部材料共出现53种带型，9个不同油松种群的带型有差异，同一种群不同个体的带型也有所不同，说明山西高原的油松在遗传上已产生一定程度分化，在醇溶蛋白水平上呈现出遗传多态性。从供试材料的带型计算出油松遗传分化系数为0．1547。即在种群间的变异占总变异的15．47％，种群内变异为84．53％，大部分的遗传变异存在于种群内，但种群间的分化程度在松属树种中也属于较高水平。根据23个多态位点计算遗传相似系数和遗传距离，进行聚类分析，将山西高原9个油松种群聚为3个类群。     

金花茶遗传多样性和遗传结构AFLP分析

利用扩增片段长度多态性(amplified fragment length polymorphism,AFLP)分子标记技术,对金花茶(Camellia nitidissima) 4个天然种群的遗传多样性和遗传结构进行研究,为金花茶资源的有效保护和高效利用提供科学依据。结果表明,8对引物共扩增出1 619个DNA位点,其中1 473个位点具多态性,多态性位点百分率为90. 98%。金花茶物种水平基因多样性指数和Shannon信息指数为0. 146和0. 246,种群水平基因多样性指数和Shannon信息指数为0. 131和0. 215; 4个金花茶种群的多态位点百分率、基因多样性指数和Shannon信息指数变化趋势一致,其中多态位点百分率介于56. 83%～72. 11%之间,基因多样性指数介于0. 122～0. 138之间,Shannon信息指数介于0. 197～0. 228之间。金花茶种群间的遗传分化系数介于0. 139～0. 289之间,遗传变异主要存在于种群内。分子变异分析(AMOVA)结果表明,金花茶种群内遗传变异为81. 52%,种群间遗传变异为18. 48%,遗传变异主要存在于种群内。非加权组平均法(UPGMA)聚类结果表明,种群间遗传变异与其地理距离无明显相关性。应加强现有金花茶种群的就地保护,促进种群自然更新,同时加强迁地保护。     

裸果木种群遗传多样性及其与土壤因子的关联性研究

为深入了解裸果木(Gymnocarpos przewalskii)遗传基础、斑块状分布的种群遗传结构及遗传多样性与土壤因子间的相关性,对分布于西北荒漠区的12个裸果木种群遗传多样性及土壤养分及进行分析,为裸果木遗传多样性的地理变异趋势预测及种质资源的科学管理和保育提供依据。结果表明,裸果木居群遗传多样性较高,其中,Nei’s基因多样性指数(He)变化范围为0.235~0.269,Shannom信息指数(I)变化范围为0.351~0.405,居群内具有丰富的遗传变异,基因分化系数(Gst)为0.279。基于遗传一致度对种群进行PCA分析,12个种群裸果木可分为4大类:甘肃肃北县种群为分布的核心区,单独为一类;以河西走廊中西部为中心分化2类,甘肃瓜州及甘肃柳园镇为河西走廊西部中心种群,与向西南和向西延伸的甘肃阿克塞县和新疆伊州区种群亲缘关系较近,聚为一类;甘肃金塔县、甘肃高台县、甘肃清泉乡、甘肃肃州区为中心的河西走廊东部分布聚为一类;向东和向东南延伸的内蒙古阿右旗、宁夏沙坡头区域和甘肃民勤县聚为一类。依据裸果木分布区土壤养分含量进行主成分聚类,将种群划分为3大类:宁夏沙坡头样地中有机质、磷、氮和水分含量较高,被单独划为一类;甘肃肃北县等种群因土壤养分含量处于中等水平,聚为一类;内蒙古阿右旗等种群因钾元素含量高,被划分为一类。将遗传特征参数与土壤养分含量进行相关性分析,土壤中氮含量及全盐含量对种群遗传多样性水平有一定影响,处于贫瘠土壤上种群机体能够更加有效地利用土壤中的限制性养分。     

基于cpDNA序列分析不同生境芦苇种群的遗传结构

芦苇(Phragmites australis)是禾本科多年生植物,是生态幅极广的世界性物种之一。在长期适应不同生境的过程中,从形态到遗传产生了高度分化,形成种内丰富的生态型。芦苇自然种群遗传结构的研究有助于丰富进化遗传学理论并推动其在物种保护和生态恢复方面的应用。基于3个叶绿体DNA(cp DNA)的片断(rpl16,mat K和trn L-F)对我国东北、西南和黄河中上游地区的水生和旱生芦苇的7个种群共96个个体进行遗传结构分析。结果表明旱生芦苇种群的遗传多样性为0.702,基因流为0.904;水生芦苇种群的遗传多样性为0.826,基因流为0.431。种群水平的遗传多样性为0.814,其中有49.0%的变异存在于种群之间,相对比较高;芦苇种群的基因流为0.520。虽然种群水平和物种水平的基因流都小于1.0,但这并不影响其物种的稳定性和遗传多样性,推测可能与芦苇的繁殖方式和种群数量庞大有关。     

海拔及细胞质背景对水稻测交群体遗传分化的影响

温度是导致水稻（Oryza sativa L.）遗传分化的一个重要环境因素,而海拔是导致环境温度差异的一个重要的地理因素。水稻的雄配子即花粉粒的活性极易受环境温度的影响。研究用来自云南2 670 m海拔的粳稻地方品种小麻谷与具籼稻细胞质背景的籼粳交后代品系南34正反交产生的F1,然后将其分布种植在海拔高低相差达1 800 m的4个海拔点并与育性稳定的1个滇Ⅰ型细胞质不育系杂交产生了8个测交群体,用SSR标记检测发现海拔因素和细胞质背景都对测交群体的遗传分化产生了影响。结果表明：同一海拔产生的正反交群体（合系42A//小麻谷/南34）间的遗传多样性具有比较明显的差异。正交组合F1（小麻谷×南34）在1 860 m的海拔产生的群体的遗传多样性最高,在1 600 m的海拔产生的群体的遗传多样性最低。在反交组合F1产生的群体中,群体的遗传多样性随产生群体海拔（400 m海拔除外）的升高而降低。利用Nei′s遗传距离评价各群体间的遗传分化,正反交组合F1产生测交群体间的遗传分化均高于同一组合在不同海拔下产生的测交群体之间的遗传分化,同一组合在4个海拔产生的测交群体间的遗传分化总体趋势是随海拔差异的增加而增大。研究证实了环境温度差异及细胞质背景导致F1产生的雄配子基因型发生选择,导致雄配子基因型的遗传比例偏离孟德尔规律,影响其后代群体的遗传多样性和遗传分化。     

麻疯树种质资源遗传多样性的ISSR分析

采用ISSR分子标记技术对大戟科属麻疯树9个自然居群的遗传多样性水平和遗传结构进行了研究.用10个引物对9个居群共135个样品进行了扩增,共获得169条清晰的扩增位点,其中多态性位点164个.POPGENE分析结果表明,麻疯树居群具有丰富的遗传多样水平(多态百分率PPB=97.04%,Neis遗传多样性H=0.2357,Shannon信息指数I=0.3760).AMOVA分析表明,9个自然居群间遗传多样性出现了较大的遗传分化(Gst=0.5398)可能与其有限的基因流(Nm=0.4667)和遗传漂变有关;而居群内有限的遗传分化可能是由于麻疯树自交、近交占主导方式的繁育方式有关.并进行了麻疯树居群的聚类分析.图3表4参19     

杂草五爪金龙对入侵地植物群落和土壤肥力的影响

五爪金龙（Ipomoeacairica）是粤东地区入侵性极强的外来杂草。在野外调查的基础上,选取5个被五爪金龙种群重度入侵地作为样地,并以5个相邻的无五爪金龙和其他外来植物入侵的地段作为对照,采用样方法对样地内的植物进行群落学调查并计算多样性指数,采集样地内的土壤样品进行土壤酶活性与理化指标测定,探讨五爪金龙入侵地生态因子间的相互作用关系,评价五爪金龙入侵对入侵地生态系统的影响。结果表明,与未入侵对照样地比较,五爪金龙入侵导致入侵地植物丰富度和多样性显著或极显著下降（P〈0．05或P〈0．01）,对本土植物的排斥效应明显;除森林公园样地外,其余样地与土壤肥力密切相关的土壤蔗糖酶、脲酶、磷酸酶及硝酸还原酶4种酶活性均明显升高,增幅为26．91％～55．52％;五爪金龙种群的入侵明显提高了其入侵地土壤全氮、碱解氮、全钾及有效钾含量,降低了全磷、有效磷及有机质含量,且与对照样地间差异均达显著或极显著水平（P〈0．05或P〈0．01）。推测五爪金龙可能通过改变其入侵地的植物群落结构,改善土壤酶活性及养分水平,从而形成对自身生长发育和种群扩张有利的微生态环境。     

海南岛及邻近陆地拟细鲫的种群遗传分化和亲缘地理过程

为了解海南岛及邻近陆地拟细鲫(Aphyocypris normalis)的遗传分化和亲缘地理过程,采用线粒体细胞色素b(Cyt b)对9个种群共124个个体的遗传多样性和遗传分化进行评估,并探讨这一物种的亲缘地理结构及演化历史.结果显示,在1 140 bp的序列中,共检测到87个核苷酸变异位点,定义了34个单倍型.基于Cyt b序列构建的系统发育树结果将所有个体分成3个主要谱系(A、B、C),谱系A包括海南岛大部分种群和邻近陆地全部种群,昌化江全部个体形成独立的谱系B,谱系C则为海南岛万泉河上安乡全部个体,各谱系间的遗传分化指数较高(0.707 5-0.971 9).分化时间估算的结果表明,谱系C的分化时间为2.038百万年前,谱系B的分化时间为0.865百万年前.种群历史动态分析表明,绝大部分种群均没有发生种群扩张,且所有谱系在近期都发生过有效种群数量减小的事件.根据研究结果推测,海南岛内万泉河上安乡种群的分化主要是由于五指山鹦哥岭山脉的隆起而导致的,而海南岛内和邻近陆地大部分群体没有发生分化可能是由于更新世冰期期间,岛屿和邻近陆地之间的水系因海平面下降而发生连接,琼州海峡两岸的拟细鲫种群有机会发生基因交流.因此认为琼州海峡并未对拟细鲫的扩散起到物理阻隔作用,海南岛为拟细鲫这一物种的起源扩散中心.(图4表6参48)     

大贵寺国家森林公园野生青檀居群的遗传多样性

利用ISSR分子标记技术对湖北省大贵寺国家森林公园野生青檀（Pteroceltis tatarinowii Maxim．）居群进行遗传多样性分析。用11条ISSR引物对6个青檀居群64个样品进行扩增,扩增片段长度在200bp至3000bp之间,检测到179个位点,其中多态位点165个,多态位点百分率（P）为92．14％。青檀在物种水平上的Nei基因多样性指数（胁）和Shannon信息指数∽分别为0．273和0．423,在居群水平上分别为0．225和0．343,显示出青檀有着较高的遗传多样性。居群间的遗传分化系数（Gsr）为0．192,表明青檀居群间存在着较大的遗传分化;UPGMA聚类分析表明遗传距离与海拔差距有一定的相关性,相邻海拔的青檀居群间遗传距离较近。不同海拔导致的异质生境可能是影响青檀居群遗传分化的主要原因。     

增施氮肥对黄顶菊与高丹草苗期竞争的影响

土壤氮素增加常有利于外来植物入侵。采用高丹草（Sorghum bicolor×Sorghum sudanense）替代竞争和增施氮肥的方法在田间条件下研究了对外来植物黄顶菊（Flaveriabidentis（L．）Kuntze）的影响。试验在2009年夏进行,共划分2m×1m小区36个。试验设3个氮肥处理（不施肥对照、施肥1次和2次,每次施肥为每小区15g尿素）,随机区组试验设计,4次重复。在相同氮肥水平下,黄顶菊单种时除株高和根冠比外其余指标均显著大于混种;而相同条件下,高丹草在混种时在多数生长指标上与单种无差异,说明混种对高丹草竞争生长影响不大;这一点也在相对竞争强度指标上得到证实,在混种条件下,无论施肥水平如何,高丹草以单株根质量、单株地上质量和总质量计算的相对竞争强度（RCI）均为负值。表明通过混种高丹草能够实现对黄顶菊的竞争性抑制。但是,除了根质量指标外,黄顶菊其余6个指标的表型可塑性指数均大于高丹草,黄顶菊对氮肥的响应高于高丹草,可能是因为其对氮肥的利用效率较高的原因。基于本文研究结果,氮肥的过量施用增加了农田系统的脆弱性,使其易于被黄顶菊入侵。对于此外来入侵种的管理要因其特性采取有区分性控制策略,包括在减量施肥的同时结合选择适宜物种进行替代控制。     

长江中下游及云贵高原芦苇居群的遗传变异特征

芦苇(Phragmites australis)为全球广泛分布的多型种,在水生生态系统,尤其是湿地生态系统中承担重要的生态功能,准确划分其生态型可为种质资源保护与利用提供理论依据,同时也为修复受损生态系统异地引种提供参考。利用叶绿体DNA rpl16基因序列,选取淡水湖泊较为集中且地理跨度较大的长江中下游和云贵高原,以地理位置为划分指标,探讨19个湖滨带芦苇居群的亲缘关系、遗传多样性和遗传结构,并分析了不同湖泊芦苇形态差异与遗传差异的异同,旨在分子水平为不同地理区域芦苇生态型的划分提供遗传分化方面的证据。结果表明:(1)rpl16基因序列分析显示:长江中下游芦苇居群基因水平上的变异程度较云贵高原的低;(2)基于rpl16基因序列重建的最简约系统发育树显示:以地理区域为划分指标,可将长江中下游和云贵高原的芦苇居群分为两个单系;(3)云贵高原芦苇居群的核苷酸多样性A=0.00047,单倍型多态性Hd=0.466,其遗传多样性显著高于长江中下游(Pi=0,Hd=0);(4)居群水平上的遗传分化系数F_(st)=0.535 37,其中53.54%的遗传变异来自于不同地理区域居群间,长江中下游芦苇居群的遗传差异指数F_(st)=0.537 24,基因流N_m=0.215 34,云贵高原芦苇居群的遗传差异指数F_(st)=0.532 78,基因流N_m=0.21923,居群间的遗传分化较强烈。分析结果证明了两种地理生态型芦苇具有遗传上的差异,且地理隔离可能是引起差异的主要原因。     

岩生植物金发草遗传多样性的ISSR和AFLP比较研究

禾本科岩生植物金发草〔Pogonatherum paniceum(Lam.)Hack.〕具有开发为新型国产草坪草种的潜力.用IS-SR与AFLP分子标记,分析了四川、重庆、云南及广西等地22个金发草种群的遗传多样性.用14个ISSR引物、10对AFLP引物分别扩增出239、485条谱带,多态位点百分率分别为94.98%、90.93%.两种标记均揭示出金发草种群具有丰富的遗传多样水平.由于标记原理不同,两种标记的结果呈现出微小的差别.相对而言,基于ISSR标记分析的遗传多样性参数高于AFLP标记得到的遗传多样性参数,这可能是由于金发草种群间存在着大量的微卫星变异所致.两种标记基于Nei遗传距离的聚类分析结果存在着一定的差异,但用Mantel测试对两种方法检测的遗传一致度进行相关性分析表明,它们之间存在着显著的相关性(r=0.3146,P=0.0150),用SPSS11.5软件进一步分析两种标记遗传一致度的相关性,Pearson相关系数为0.315(在0.01水平上),两种标记的聚类分析都揭示出金发草的遗传变异呈现出一定的地域分布规律.ISSR标记与AFLP标记均能应用于金发草种群的遗传多样性研究.图1表2参16