中国特有珍稀植物青檀的保育遗传学研究

Pteroceltis tatarinowii is a Chinese endemic monotypic species of the genus Pteroceltis (Ulmaceae) and was listed to be the third class protected plant in China. Research about conservation genetics will contribute to the formulation of a practical conservation strategy. Genetic structure is strongly influenced by both historical evolution lineages pattern and contemporary genetic exchange within and between populations. In this project, study of population genetics and phylogeography will be conducted by three molecular makers, including AFLP, cpSSR and sequencing of cpDNA non-coding regions, which combine nuclear DNA information of biparental inherited together with maternal inherited chloroplast DNA information. The purpose is to determine the genetic diversity and genetic structure for P. tatarinowii, speculate its glacial refugia and postglacial expansion route and check out the diversity center. Thus it can provide scientific basis for the dividing of protection areas and sampling strategy in ex-situ conservation.

青檀为中国特有的榆科青檀属单种属植物，被列为国家三级保护植物。关于青檀的保育遗传学研究将有助于制定出切实可行的保护策略。影响遗传多样性格局的因素主要有两个方面：一个是历史继承性的谱系关系的影响，一个是现有居群间的基因交流。因此，本项目拟采用三种分子标记包括AFLP、cpSSR和cpDNA非编码区直接测序法，将双亲遗传的核基因组信息和单亲遗传的叶绿体基因组信息结合起来，进行居群遗传学和亲缘地理学的研究。旨在探明青檀的遗传多样性和遗传结构，推测其冰期避难所及冰期后迁居路线，寻找多样性分布中心，从而为重点保护区域的划分或迁地保护取样策略的制定提供依据。

青檀是榆科青檀属落叶乔木，是我国特有的单种属树种，对榆科的系统发育研究有着较高的学术价值，被列为国家三级珍稀濒危保护植物，本课题针对青檀野生资源目前的稀有现状，利用了荧光标记扩增片段长度多态性 (Amplified Fragment Length Polymorphism, AFLP)和相关序列扩增多态性(Sequence-Related Amplified Polymorphism, SRAP)两种分子标记技术对11个青檀野生居群的遗传多样性和遗传结构展开了研究。两种方法成功提取了总基因组并最终扩增成功的个体数是165个，每个居群为15个。AFLP扩增共得到159条条带，其中有142条为多态性条带。SRAP扩增共获得125条条带，其中113条带多态性条带。.首先对这两种标记获得的数据进行STRUCTURE聚类分析，两种结果都支持将所有居群分成A，B两组。第二步进行的是遗传多样性分析，结果显示：在居群水平上，安徽宿州和湖北随州的遗传多样性水平最高，而贵州贵阳和湖南永州居群的遗传多样性水平最低；在组的水平上，B组要比A组的遗传多样性水平偏高；在物种水平上，青檀的遗传多样性水平较高。第三步是分析居群间遗传分化，由AFLP数据计算的Nei’s基因分化系数Gst是0.2073, 由SRAP数据计算的分化指数Gst是0.2607，然后通过分子方差(AMOVA)分析，计算所得遗传分化指数Phist分别为0.181和0.264。表明青檀野生居群间的分化处于中等水平。在组的水平上，A组(南方居群)居群间的分化程度要高于B组(北方居群)居群之间的分化，推测可能是由于南方地形条件复杂，阻碍了居群之间花粉和种子的传播，导致居群间的基因交流不如北方充分所致。第四，Mantel test表明地理距离和遗传距离之间缺乏显著的正相关，说明青檀居群之间的遗传分化不是由地理距离隔离导致的。最后，建议对安徽宿州和湖北随州两个居群展开积极的就地保护，另外贵州贵阳居群由于具有与其他居群最大的遗传距离，且遗传多样性水平较低，也是保护时优先考虑的对象。同理，湖南永州居群也因为遗传多样性水平偏低所以比其他居群更容易受到不良环境的影响而发生灭亡。为了防止现有野生居群消失，这两个居群也应该引起重视。