鹽爪爪屬物種界定及譜系地理學(xué)研究.pdf

1、土地的沙漠化和鹽漬化導(dǎo)致植物的分布區(qū)域和種群大小產(chǎn)生較大的變化。鹽爪爪屬（Kalidium Moq.）植物，包括鹽爪爪、尖葉鹽爪爪、細枝鹽爪爪、里海鹽爪爪、圓葉鹽爪爪、以及黃毛頭六種，在中國主要分布于西北地區(qū)干旱及半干旱的鹽堿地區(qū)，是中國北方牧區(qū)冬季補飼的主要牧草。作為稀鹽型真鹽生植物，其對阻止水土流失及鹽漬土壤的改良具有重要的生態(tài)價值和經(jīng)濟價值。
　　本研究在野外充分調(diào)查的基礎(chǔ)上，主要通過檢測三個葉綠體片段（matK，ycf1b

2、，rbcL）和ITS在鹽爪爪屬物種中的鑒別能力，篩選鹽爪爪屬物種界定的理想DNA條形碼；以鹽爪爪屬植物成熟種子為材料，采用常規(guī)壓片法對鹽爪爪屬植物進行核型分析；基于三個葉綠體片段（matK，ycf1b，rbcL）和ITS在六種鹽爪爪屬植物整個地理分布區(qū)域的848個個體的DNA數(shù)據(jù)，分析鹽爪爪屬物種地理分布的遺傳結(jié)構(gòu)，以揭示影響該屬物種地理分布模式的因素。主要研究結(jié)果如下：
　　一、葉綠體片段在鹽爪爪屬物種間的遺傳距離均較小，存在較

3、多共享單倍型，展現(xiàn)出低的物種鑒別能力，分別為matK（33.3％），ycf1b（16.7%），rbcL（16.7%）。三個葉綠體片段的任一組合方式并沒有提高對物種的鑒別能力。針對葉綠體基因，單獨片段及任一可能組合方式均可鑒別出黃毛頭（變種），且具有較高的支持度（>65%）。ITS在鹽爪爪屬物種中具有小的種內(nèi)遺傳差異，而存在較大的種間遺傳距離，能夠成功界定鹽爪爪屬所有物種，且支持度大于94%。
　　二、鹽爪爪屬物種均為二倍體植物，具

4、有相同的染色體數(shù)目2n=2x=18，確定該屬的染色體基數(shù)為9。核型公式分別為鹽爪爪（2n=2x=18=12m+6sm），尖葉鹽爪爪（2n=2x=18=14m+2sm+2st），細枝鹽爪爪（2n=2x=18=12m+6sm），圓葉鹽爪爪（2n=2x=18=8m+6sm+4st），里海鹽爪爪（2n=2x=18=12m+4sm+2st），黃毛頭（2n=2x=18=4m+14sm）。所有物種中染色體絕大比例為中部著絲粒（m）染色體和近中部著絲粒

5、（sm）染色體。平均臂比率的范圍為1.53-2.07。該屬6種植物包含三種核型：2A，3A和2B，核型演化為2A~3A~2B。核型不對稱系數(shù)介于59.71%~66.06%之間，綜合核型類型及核型不對稱系數(shù)確定鹽爪爪為該屬最原始的物種。所有物種的每條染色體長度均未超過1μm，屬微小染色體?；诩毎飳W(xué)角度的核型分析數(shù)據(jù)同樣支持變種黃毛頭應(yīng)該被劃分為鹽爪爪屬的一個種。
　　三、ITS序列可以對不同物種的所有個體進行準確界定，Baye

6、s樹分析及STRUCTURE聚類分析均表明六個物種單獨成族，分化顯著（K=6）。三個葉綠體基因片段（matK，ycf1b，rbcL）在鹽爪爪屬6個物種848個個體中總計檢測到27種單倍型，其中有5種單倍型存在種間共享。系統(tǒng)發(fā)育分析（NETWORK和NJ進化關(guān)系圖）表明六個物種存在不同的單倍型譜系分支，葉綠體單倍型地理分布圖顯示鹽爪爪屬6個物種存在顯著不同的遺傳分布格局。
　　根據(jù)以上結(jié)果，本研究得出以下結(jié)論：ITS可作為鹽爪爪屬物

7、種界定的理想DNA條形碼，核型分析支持鹽爪爪為鹽爪爪屬最原始的物種，核型演化為2A~3A~2B。黃毛頭應(yīng)被劃分為鹽爪爪屬的一個種，而不是尖葉鹽爪爪的一個變種。鹽爪爪屬植物的地理分布及遺傳結(jié)構(gòu)是多種影響因素綜合作用的結(jié)果。在漫長的演化過程中，反復(fù)的冰期及間冰期的氣候變化、山脈的延伸，青藏高原的隆升以及沙漠的擴張等事件共同參與塑造了鹽爪爪屬植物現(xiàn)今的遺傳分布格局，同時導(dǎo)致不同地理區(qū)域間的種群分歧。此外，不同分布地區(qū)土壤中的含鹽量，pH值及不