地理隔离下臭柏种群的遗传多样性与谱系地理结构

Juniperus sabina L. is a native tree species in the Northwest China. It has unique functions in preventing soil erosion and sand moving. It is also an important energy tree species in the arid and semi-arid area. ISSR molecular marker and Sequences of the cpDNA trnL-trnF, trnS-trnG and trnD-trnT regions will be analyzed in populations in Inner Mongolia, Gansu province and Qinghai province. This research is to analyze the characteristics of the genetic variations of J. sabina population, trace and illustrate its historical origin of the current geographical distribution, assess its current germplasm resources status, and determine its evolutionarily significant units and management units. This research will provide theoretical basis and technical supports for the establishment of the germplasm conservation strategies and the selection of the superior cultivar of J. sabina.

臭柏(Juniperus sabina L.)是毛乌素沙地的乡土树种，优良的水土保持、防沙治沙树种，也是沙区重要能源树种之一。本项目拟以内蒙古自治区、甘肃省、青海省天然臭柏种群为研究对象，应用ISSR分子标记、cpDNA trnL-trnF，trnS-trnG和trnD-trnT基因片段序列测序方法，研究该种的种群遗传变异特性，追溯和阐释其现今分布格局的历史成因；评价其现有种质资源状况，确定其进化显著单元(Evolutionarily significant units，ESU )和管理单元(Management units, MU)，为臭柏种群的有效保护、合理开发、高效利用提供理论支撑。

臭柏(Juniperus sabina L.)是中国西北地区的乡土树种，优良的水土保持、防沙治沙树种，也是沙区重要能源树种之一。项目以内蒙古自治区、甘肃省、青海省天然臭柏种群为研究对象，应用通用引物cpDNA trnL-trnF，trnS-trnG , trnD-trnT ,matK和petB-petD基因片段，以及核糖体间隔区引物片段(ITS)、SSR引物和单拷贝核基因片段(CnABI3）序列测序方法，共获得了45个单倍型。AMOVA分子方差分析结果表明，臭柏群体内的遗传变异大于种群间，种群间基因交流较少；遗传变异主要来源于种群内。群体间的遗传分化系数Nst小于Gst,谱系地理结构不明显。.应用高通量测序技术构建了臭柏叶绿体基因组物理图谱，臭柏叶绿体基因组由大单拷贝区、小单拷贝区和2个反向重复区构成，但反向重复区只有261 bp。基因组全长157 739 bp，包含119个基因，即82个蛋白编码基因、4个rRNA基因和33个tRNA基因，其中trnI-CAU和trnQ-UUG基因有2个拷贝，其他基因均为单拷贝基因。多拷贝基因中仅trnQ-UUG位于反向重复区。生物信息学分析表明，臭柏叶绿体基因组共有42 579个密码子，其中编码亮氨酸Leu的数量最多，相对同义密码子使用度最高的为AGA/UUA；在臭柏叶绿体基因组中共预测到47个SSR位点，以单核苷酸为主。RAxML软件最大似然法对31种植物构建的系统进化树表明，臭柏与刺柏属内Juniperus bermudiana亲缘关系相对较近，整个刺柏属植物分支为单系类群。研究结果丰富了臭柏的遗传信息，为其种质资源评价和遗传管理等奠定了理论基础。