茶條槭(Acer tataricum subsp. ginnala)槭屬植物,是優(yōu)良的秋季景觀樹種;其果實(shí)富含油脂,可用于生產(chǎn)食用油[];葉片富含沒食子酸[2-3],可用于抗菌、降血糖、抗炎、抗腫瘤等多種藥物的開發(fā)[4-6];是一種綜合利用價值很高的植物。作為一種重要的生態(tài)、經(jīng)濟(jì)及觀賞植物,茶條槭正遭受過度開發(fā)和棲息地破碎化的威脅,其生存環(huán)境日益嚴(yán)峻。茶條槭的天然居群仍處于野生狀態(tài),分布零散,尚未形成獨(dú)立穩(wěn)定的森林群落[7]。黑龍江省處于茶條槭自然分布的北界,在人類活動和氣候環(huán)境變化的雙重影響下,亟需深入調(diào)查與評估黑龍江省茶條槭的種質(zhì)資源現(xiàn)狀。通過揭示茶條槭野生居群的遺傳結(jié)構(gòu)和多樣性水平,可以識別遺傳資源的豐富性和潛在的保護(hù)價值[8],為制定有效的保護(hù)策略提供科學(xué)依據(jù),特別是對于遺傳多樣性較高的居群[9],其包含重要的適應(yīng)性特征以及為育種提供優(yōu)異基因資源。并為科學(xué)利用和可持續(xù)管理茶條槭資源提供指導(dǎo)[10]。SSR標(biāo)記因其共顯性、帶型的簡單性和一致性、客觀性以及較低的開發(fā)和檢測成本,在許多植物遺傳多樣性研究中得到了廣泛應(yīng)用[11]。在本研究中,選用SSR標(biāo)記用于評估茶條槭天然居群的遺傳多樣性。
1材料與方法
1.1 材料
1.1.1黑龍江省茶條槭種質(zhì)資源材料根據(jù)黑龍江省茶條槭分布情況,在20 個地點(diǎn)(表1)采集樣本。
2024年,6月一7月,每個地區(qū)隨機(jī)選取20株健康植株(做好標(biāo)記),植株間距大于 50m ,以降低植株間的親緣關(guān)系。每棵樹分別在東、南、西、北4個方向摘取當(dāng)年生枝條成熟葉片第6片、第7片、第8片、第9片葉放入裝有硅膠的密封袋,作為一個樣本,干燥后放入一 80°C 冰箱內(nèi)保存。1.1.2三代全長轉(zhuǎn)錄組材料選自市巴彥縣茶條槭良種繁育基地。選擇生長健壯的3株茶條槭采集樣本,分別于2022年7月1日、9月20日、10月5日,均在10:00,在茶條槭的中部取健康無蟲害的成熟葉片。去掉葉柄,葉片在液氮中速凍后保存至一 80°C 超低溫冰箱中。
1.2 方法
1.2.1三代全長轉(zhuǎn)錄組測序采用Suberads軟件來鑒定各個插入片段,并將這些片段整合成consensus 序列。在獲得 consensus sequence(CCS)后,首先通過blast比對primer序列,以定位CCS序列的兩端,并對其進(jìn)行檢測及序列定向,從而獲得統(tǒng)一分子標(biāo)識符(UMI)序列。測序完成后經(jīng)過過濾得到高質(zhì)量的測序數(shù)據(jù),進(jìn)行后續(xù)的生物信息分析,使用Iso-Seq3分析軟件,對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行處理,聚類后得到全長的一致性序列,然后利用全長的一致性序列進(jìn)行后續(xù)分析。流程如圖1。
1.2.2茶條槭DNA提取 參照Zhou[12]的方法進(jìn)行茶條槭DNA的提取。
1.2.3茶條槭轉(zhuǎn)錄組中SSR位點(diǎn)的標(biāo)記開發(fā)SSR引物序列在基因組中廣泛分布且相對保守,這使其在近緣植物中表現(xiàn)出較高的通用性。SSR位點(diǎn)具有較高的遺傳穩(wěn)定性,因此被廣泛應(yīng)用于居群結(jié)構(gòu)分析和親緣關(guān)系鑒定等領(lǐng)域[13]。根據(jù)全長轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),使用軟件 MISA(http://pgrc.ipk-gatersleben.de/misa/)對轉(zhuǎn)錄組的所有isoform進(jìn)行搜索,尋找isoform中的SSR。使用Primer3軟件設(shè)計(jì)引物后,隨機(jī)選取100對引物,并在20個種源中選擇地理位置較遠(yuǎn)的雙豐和綏陽兩個居群進(jìn)行初步篩選。每個居群隨機(jī)抽取3個樣本用于引物篩選。篩選標(biāo)準(zhǔn)包括峰型良好、穩(wěn)定性高以及多態(tài)性信息含量高的引物。最終篩選出的引物應(yīng)用于對來自20個居群、共計(jì)400個個體的茶條槭樣本進(jìn)行多態(tài)性擴(kuò)增分析。1.2.4SSR擴(kuò)增根據(jù)篩選結(jié)果,加人熒光標(biāo)記探針擴(kuò)增SSR引物,進(jìn)行毛細(xì)管電泳。
PCR反應(yīng)體系:總反應(yīng)體系為 20μL,4μL 5× buffer; 0. 8μL 上游引物 F(10Ωμmol?L-1) :1μL 下游引物 R(10μmol?L-1 ); 0. 2μL Probe;1 μL 模板; 1μL PCREnhancer; 12μL dd H2O 。
PCR反應(yīng)程序:首先進(jìn)行預(yù)變性 95°C,15min 。循環(huán)數(shù)為 35(95°C,30s;55°C,30s;72°C,30s), 72°C 延伸 3min 。擴(kuò)增結(jié)束后,使用 ABI3130xl 基因測序儀進(jìn)行電泳檢測。
1.2.5數(shù)據(jù)分析分別使用Popgen32和GenAlExversion6.501軟件計(jì)算SSR位點(diǎn)和群體的各項(xiàng)遺傳多樣性指標(biāo),包括觀測等位基因(Na)、有效等位基因(Ne)、香農(nóng)指數(shù)(I)、多態(tài)性信息指數(shù)(PIC)、觀測雜合度(Ho)、期望雜合度(He)、哈迪溫伯格平衡(PHWE)、主要等位基因頻率(MP)和個體近交系數(shù)(Fis)、群體近交系數(shù)(Fit)、遺傳分化系數(shù)(Fst)和基因流( Nm) 。 Nm=0 25×(1- Fst)/Fst。使用 SSRUCTUREversion 2.3.3軟件進(jìn)行群體遺傳結(jié)構(gòu)分析。遺傳距離采用非加權(quán)組平均法,在populations-1_2_3O軟件中構(gòu)建UPGMA樹,數(shù)值設(shè)置為1000。使用FigTreeversion1.4.2軟件進(jìn)行聚類樹的美化和編輯。使用GenAlExversion6.501軟件計(jì)算各群體間和群體內(nèi)的變異、分化并進(jìn)行顯著性檢驗(yàn)。
2結(jié)果與分析
2.1 轉(zhuǎn)錄組中SSR位點(diǎn)的標(biāo)記開發(fā)
2.1.1轉(zhuǎn)錄組中SSR位點(diǎn)的基元類型分析根據(jù)轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),共獲得了53902條unigenes(非冗余基因),通過MISA在線軟件發(fā)現(xiàn)有21283條unigenes含有42119個SSR位點(diǎn)。EST-SSR位點(diǎn)的出現(xiàn)頻率為 78.14% ,發(fā)生頻率為 39.48% ,平均約每 2.35kb 含有1個SSR位點(diǎn)。其中一核苷酸重復(fù)有24999個,占比 59.35% ,是SSR位點(diǎn)的主要重復(fù)類型,占主導(dǎo)地位;其次是二核昔酸重復(fù)類型有10008個,占比 23.76% ;再次為三核苷酸重復(fù)有6403個,占比 15.20% ;其余四、五、六核苷酸重復(fù)序列類型占比約為 1.69% (表2)。
2.1.2轉(zhuǎn)錄組中SSR重復(fù)基元核苷酸組成分析42219個SSR位點(diǎn)共存在著95種的重復(fù)基元,二核苷酸至六核苷酸重復(fù)分別有4,10,19,17和43種。由表3可知,二核苷酸重復(fù)主要基元有2種,占總SSR重復(fù)基元的 21.73% ,分別為AG/CT(4364個, 11.00% 和 AT/AT(4519 個,10. 73% )。三核苷酸的主要重復(fù)基元有4種,占SSR重復(fù)總量的 10.10% ,其中AAC/GTT(850個, 2.01% )、AAG/CTT(1 536 個, 3.64% )、AAT/ATT(1016個,2.41%) 和ATC/ATG(852個, 2.02% 。四核苷酸、五核苷酸和六核昔酸重復(fù)類型中沒有主要的重復(fù)基元。
42119個SSR位點(diǎn)片段長度分布范圍為 10~ 1 111 bp,主要分布于 10~42 bp 之間,占全部SSR位點(diǎn)的 99.10% ,其中長度為 10bp 的 SSR序列占據(jù)主導(dǎo)地位,占全部SSR位點(diǎn)的 16.08% 。其中二核苷酸重復(fù)基元長度范圍為 12~76bp 三核苷酸重復(fù)基元長度范圍為 15~48 bp,四核苷酸重復(fù)基元長度范圍為 20~40 bp,五核苷酸重復(fù)基元長度范圍為 25~35bp ,六核苷酸重復(fù)基元長度范圍為 30~48 bp。
2.1.32轉(zhuǎn)錄組中 SSR可用性分析轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)中具較高多態(tài)性的SSR有8423條 (20.00%) ;具中等多態(tài)性的SSR有22467條 (53.34% );多態(tài)性較低的SSR位點(diǎn)有11229條 (26.66% );具有2種低級重復(fù)基元,二核苷酸3461條(41. 10% ),三核苷酸1556條 (18.47% ),共5017占高多態(tài)性SSR總數(shù)的 59.56% 。
2.2分子標(biāo)記組DNA提取結(jié)果與檢測
使用改進(jìn)的CTAB方法提取茶條槭分子標(biāo)記組DNA,其 OD260/OD280 的比值約為1.7,表明蛋白質(zhì)和其他可能的污染物已被有效清除,從而確保了DNA的較高純度。通過濃度為 1% 的瓊脂糖凝膠電泳進(jìn)行檢測,確認(rèn)提取的DNA樣本中不含有RNA,無破壞跡象,電泳孔點(diǎn)清晰,純度滿足SSR分析的標(biāo)準(zhǔn)需求(圖2)。
M.Marker;泳道1.嫩江;泳道2.孫吳;泳道3.通北;泳道4.沾河;泳道5.五營;泳道6.嘉蔭;泳道7.雙豐;泳道8.鐵力;泳道9.鶴北;泳道10.樺南;泳道11.東方紅;泳道12.八五三;泳道13.密山;泳道14.迎春;泳道15.山河屯;泳道16.方正;泳道17.林口;泳道18.東京城;泳道19.大海林;泳道20.綏陽。
2.3 SSR分子標(biāo)記引物篩選
使用Primer3軟件設(shè)計(jì)了3O741個SSR位點(diǎn)的引物,其中11478個位點(diǎn)無法成功設(shè)計(jì)引物。每個SSR位點(diǎn)設(shè)計(jì)了3對引物,總共設(shè)計(jì)了92223對引物。從中隨機(jī)選取了100對引物,在雙豐和綏陽的6個茶條槭樣本中進(jìn)行篩選,最終選出了13對引物,這些引物在樣本中顯示出良好且穩(wěn)定的擴(kuò)增效果,同時具有高多態(tài)性信息含量。具體的引物信息見表4。將這13對引物應(yīng)用于對來自20個居群、共計(jì)400個個體的茶條槭樣本進(jìn)行多態(tài)性擴(kuò)增分析。例如,引物 AgSSR-02 在6份茶條槭樣品中的擴(kuò)增結(jié)果詳見圖3。
2.4 引物多態(tài)性分析
由表5可知,多態(tài)信息含量(PIC)的數(shù)值范圍為0.045 4(AgSSR-94)—0.739 3(AgSSR-02),平均值0.3119,其中8對引物具有較高的多態(tài)信息 (PICgt;0.25) ,且 AgSSR-02 的PIC值最大為0.7393,表明其具有較高的多態(tài)性信息含量且分區(qū)能力最強(qiáng)。
觀測雜合度(Ho)的數(shù)值范圍為0.0475(AgSSR–94)~0.8575(AgSSR–02) ,均值為0.4452;期望雜合度(He)的數(shù)值范圍為0.0464(AgSSR-94)~0.7775(AgSSR-02),均值為0.3673。觀測雜合度整體高于期望雜合度,說明居群間的基因流動可能導(dǎo)致較高的雜合度,可能是由于不同居群之間存在基因交流或者在選擇壓力下某些等位基因頻繁出現(xiàn)使得雜合現(xiàn)象增加。
此外,還檢測了13對多態(tài)性微衛(wèi)星位點(diǎn)在茶條槭居群中是否遵循哈迪溫伯格平衡(PHWE)。數(shù)據(jù)分析結(jié)果表明,位點(diǎn)AgSSR-16、AgSSR-26、AgSSR-37、AgSSR-75和 AgSSR-94 的遺傳結(jié)構(gòu)較為穩(wěn)定,未受到外部因素的顯著影響。然而,其余8個位點(diǎn)可能受到自然選擇、遷移或其他因素的影響,導(dǎo)致遺傳平衡被破壞。
由表6可知,通過分析13對引物的近交系數(shù)和基因流,個體近交系數(shù)(Fis)平均值為一0.8825,居群內(nèi)雜合程度較高。群體近交系數(shù)(Fit)平均值為一0.2044表明整個群體的近親交配程度相對較低?;蛄鳎∟m)均值為0.4440,居群內(nèi)有中等水平的基因流動,群體間遺傳分化系數(shù)(Fst)均值為0.3603表示居群之間有一定的遺傳分化。
2.5 居群SSR遺傳多樣性分析
對20個居群的茶條槭群體進(jìn)行遺傳多樣性分析發(fā)現(xiàn)(表7),觀測等位基因的變化范圍在1.231~1.769 之間,均值為1.508個。有效等位基因的數(shù)值在 1.228~1.721 之間,均值為1.471個,最高值在沾河(ZH)居群,最低值在樺南(HN)和八五三(BWS)居群。香農(nóng)信息指數(shù)的變化范圍在 0.212~0. 499 之間,均值為0.334,最高為沾河居群(0.499),其次為嫩江(NJ)(0.492),第三為孫吳(SW)(O.446),最低在大海林(DHL)居群(0.212)這表明沾河、嫩江(NJ)、孫吳居群多樣性程度較高,是值得重點(diǎn)保護(hù)的種源。
觀測雜合度在 0.273~0.677 之間,最大值為沾河居群,最小值在樺南(HN)和密山(MS)居群,均值為0.445。期望雜合度在 0. 153~0. 352 之間,最大值為沾河,最小值為樺南和大海林,均值為0.236,在居群中觀測雜合度均大于期望雜合度,表明雜合子數(shù)量增加。所有居群的固定指數(shù)(F)的變化范圍為- ,均值為一0.876,均為負(fù)值,表明居群內(nèi)雜合子較多,可能是居群在進(jìn)化的過程中由于環(huán)境變化、選擇性優(yōu)勢或者基因突變的頻率變高導(dǎo)致的,對群體進(jìn)化有一定影響。
2.6 不同居群間的遺傳關(guān)系和聚類分析
為探討群體間的遺傳關(guān)系,在Popgen32軟件中計(jì)算了各群體間的遺傳距離(Nei,1972)和遺傳同一性。從表8中可以看出,茶條槭各個居群之間的遺傳同一性存在一定差異,其中嘉蔭(JY)和沾河(ZH)之間的遺傳距離最小,為0.0300;而孫吳(SW)和綏陽(SY)之間的遺傳距離最大,為0.6340。
基于Nei的遺傳距離,采用非加權(quán)組平均法(UPGMA)分別構(gòu)建了群體和個體的系統(tǒng)發(fā)育樹,并進(jìn)行了聚類分析。群體聚類分析結(jié)果如圖4所示,20個居群主要被分為兩組,同組內(nèi)居群之間的遺傳距離較近。第一個類群由嫩江、嘉蔭、沾河、通北(TB)和孫吳組成,這些居群分布在高緯度地區(qū)。剩下的15個居群聚類成一個類群,包括五營(WY)、鶴北(HB)、鐵力(TL)、方正(FZ)、雙豐(SF)、迎春(YC)、東方紅、八五三、樺南、密山、綏陽、東京城、大海林、山河屯(SHT)和林口(LK)。其中,距離較近的鶴北和鐵力,東方紅和八五三,大海林和山河屯,均形成最小的聚類。黑龍江省茶條槭的分布居群隨著地理距離的減小,親緣關(guān)系逐漸接近,遺傳距離也逐漸縮小。
2.7 居群結(jié)構(gòu)分析
為了更加深人的了解20個居群400份茶條槭樣品之間的居群的遺傳背景,探究其居群間的遺傳分化和居群結(jié)構(gòu),基于貝葉斯模型的群體聚類方法,使用StructureSelector中根據(jù)Evanno[14]的方法計(jì)算得到,當(dāng) K=3 時, ΔK 為最大值(圖5),表明20個群體中3個基因庫的存在,分別為Q1、Q2、Q3(圖6)。由表9可知,當(dāng) K=3 時,嫩江、密山、沾河、鐵力、東方紅、嘉蔭、八五三、雙豐的基因組成主要來源于基因庫2;通北、五營、樺南、孫吳、綏陽、方正、林口的基因組成主要源于基因庫1;通北、迎春、山河屯、東京城、大海林的基因組成主要源于基因庫3。
說明這些居群非均質(zhì)、具有明顯的遺傳結(jié)構(gòu)。
通過4OO個樣品的STRUCTURE結(jié)果圖表(圖6、表9)可知居群內(nèi)和群居間存在基因的相互滲透,居群之間存在明顯的遺傳分化。
2.8 不同居群遺傳分化AMOVA分析
從分子方差分析(AMOVA)結(jié)果(表10)可知,居群內(nèi)遺傳變異較小,占變異總量的 22.43% 主要變異來自居群間,其占遺傳變異總量的77.57% ,因此可以看出遺傳變異主要來自居群間。
3討論
3.1 茶條槭SSR標(biāo)記引物的篩選
在槭屬其他樹種的相關(guān)研究中,劉春蘋[14]對色木槭的遺傳結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析時,從現(xiàn)有的色木槭及其他相關(guān)樹種中篩選了引物。劉林[15]在五角楓的遺傳多樣性研究中,采用了從煙草中開發(fā)的23對葉綠體微衛(wèi)星cpSSR通用引物。張翠琴等[16-17]在研究五角楓的遺傳多樣性時,也參考了其他同屬樹種的引物。楊娟[18]在研究金錢槭遺傳多樣性時,使用了從通用引物中篩選出的葉綠體微衛(wèi)星cpSSR引物。郝云慶等[19]在研究五小葉槭時,則使用了加拿大哥倫比亞大學(xué)(UBC)公布的第9套ISSR引物序列進(jìn)行初步篩選。
與使用同屬其他樹種的引物和通用引物相比,利用轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)開發(fā)的SSR標(biāo)記具有顯著優(yōu)勢。全長轉(zhuǎn)錄組測序技術(shù)是一種分子實(shí)時測序方法,相較于二代測序技術(shù),它能夠從頭測序完整的mRNA,從而獲取轉(zhuǎn)錄本的全長信息[20]。轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)不僅包含豐富的基因表達(dá)信息,還涵蓋大量SSR(簡單序列重復(fù))位點(diǎn),這些位點(diǎn)廣泛分布于基因組中,使得轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)成為開發(fā)SSR分子標(biāo)記的理想資源[21]。但目前通過利用轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù)開發(fā)SSR標(biāo)記的新方法正在被廣泛采納,例如在牧草種質(zhì)資源如苜蓿(Medicago sativa)[22]、木豆(Cajanus cajan)[23] 和鴨茅(Dactylis glomerata)[24]等方面。這些標(biāo)記更具物種特異性,能夠更準(zhǔn)確地反映目標(biāo)物種的特征,并且降低了與相關(guān)物種的交叉擴(kuò)增可能性。此外,這些標(biāo)記通常展示出更高的內(nèi)部多態(tài)性,它們基于直接來自研究物種的序列,能更好地捕捉種群內(nèi)的變異。相比于傳統(tǒng)方法,這種基于轉(zhuǎn)錄組的SSR標(biāo)記開發(fā)省去了大量的交叉擴(kuò)增驗(yàn)證過程,從而減少了因非特異擴(kuò)增而產(chǎn)生的誤解風(fēng)險[25]。
本研究中,通過分析茶條槭的三代全長轉(zhuǎn)錄組數(shù)據(jù),總計(jì)設(shè)計(jì)了92223對引物。在隨機(jī)篩選的100對引物中,確定了13對優(yōu)質(zhì)引物,這些新開發(fā)的SSR分子標(biāo)記引物不僅為茶條槭物種的遺傳分析提供了強(qiáng)有力的工具,還為近緣物種的分子標(biāo)記研究提供了重要參考,拓寬了茶條槭及其相關(guān)物種在遺傳多樣性和進(jìn)化研究中的應(yīng)用前景。
3.2 茶條槭遺傳多樣性分析
本研究對黑龍江省20個居群的茶條槭群體進(jìn)行遺傳多樣性分析,Shannon信息指數(shù)為 33.4% 高于廟臺槭[26](A.miaotaiense)31. 45% ,低于金錢槭 [27]55.63% 。其中,沾河居群的遺傳多樣性最高(0.499),其次為嫩江居群(0.492),孫吳居群排名第三(0.446),均分布在高緯度地區(qū)。原因可能是高緯度地區(qū)的環(huán)境通常更加復(fù)雜多變,包括氣候、土壤、水分等因素。這種環(huán)境的異質(zhì)性可能促使植物適應(yīng)多樣化的生態(tài)條件,進(jìn)而產(chǎn)生豐富的表型多樣性和遺傳多樣性。其次,高緯度地區(qū)氣候寒冷且生長季較短,植物面臨較強(qiáng)的生存壓力。適應(yīng)不同環(huán)境條件的個體可能更容易被自然選擇保留,進(jìn)而導(dǎo)致遺傳多樣性增加。高強(qiáng)度的自然選擇也可能加速基因突變或重組,從而形成多樣化的基因庫。由于地理隔離和居群間的距離較遠(yuǎn),基因流動受限,導(dǎo)致茶條槭在不同高緯度居群間發(fā)生較高的遺傳分化。個體居群可能會由于遺傳漂變積累不同的等位基因?yàn)l率,進(jìn)一步推動遺傳多樣性的提升。茶條槭顯示出較高的遺傳多樣性,這可能與其環(huán)境適應(yīng)性和漫長的進(jìn)化歷程有關(guān)。茶條槭分布于我國東北、華北和西北等地,這些區(qū)域具有不同的地理和氣候條件,促使茶條槭群體積累了豐富的遺傳變異。此外,茶條槭有著漫長的進(jìn)化歷史,現(xiàn)存群體保留了許多祖先的遺傳特征。茶條槭既能適應(yīng)溫暖濕潤的環(huán)境,又能夠抵抗惡劣氣候,通常生長在森林、河流邊及半陽坡等地。這些特性顯示了茶條槭的強(qiáng)大環(huán)境適應(yīng)力,有利于保持其高度的遺傳多樣性。因此,漫長的進(jìn)化歷史、廣泛的地理分布和強(qiáng)大的環(huán)境適應(yīng)能力是茶條槭高遺傳多樣性的重要原因。
3.3 茶條槭不同居群遺傳分化與基因流
對茶條槭的遺傳結(jié)構(gòu)特征的研究,發(fā)現(xiàn)其居群間變異 (77.57% 顯著高于居群內(nèi)變異 (22.43%) )°這一結(jié)果與興安杜鵑(Rhododendrondauricum)的研究發(fā)現(xiàn)相似[28]。這種遺傳變異模式可能反映了茶條槭對不同生態(tài)環(huán)境的適應(yīng)過程,也可能是其進(jìn)化歷史的結(jié)果。植物的繁育系統(tǒng)與遺傳分化之間的關(guān)系復(fù)雜,受到多個因素的影響。這些因素包括但不限于花粉和種子的傳播方式、基因流動、基因漂變以及棲息地分化[29]。這些因素的相互作用塑造了茶條槭居群獨(dú)特的遺傳結(jié)構(gòu)。
基因流分析結(jié)果顯示,個體近交系數(shù)(Fis)為一0.8825,表明茶條槭居群內(nèi)雜合程度較高。這一結(jié)果暗示茶條槭種群正經(jīng)歷積極的進(jìn)化過程,通過增加雜合性來提高遺傳多樣性,從而增強(qiáng)種群的生存能力和環(huán)境適應(yīng)性。高度的雜合性可能有助于茶條槭應(yīng)對環(huán)境變化和抵抗病蟲害,提高其長期生存的潛力。群體近交系數(shù)(Fit)為-0.204 4 ,進(jìn)一步證實(shí)整個群體的近親交配程度相對較低,這有利于維持種群的遺傳健康。
茶條槭作為兩性花植物,可以表現(xiàn)出雌雄同株或異株的特性[30]。這種繁育系統(tǒng)的靈活性增強(qiáng)了居群間花粉的傳遞,從而促進(jìn)了居群間的遺傳多樣性交流[31]。這種機(jī)制可能是茶條槭維持高度遺傳多樣性的關(guān)鍵因素之一。根據(jù)Wright[32]的研究,當(dāng)基因流 Nmgt;1 時,居群間的遺傳分化將受到抑制;而當(dāng)基因流 Nmlt;1 時,遺傳分化則會在居群之間形成。本研究中基因流( Nm) 均值為0.4440,表明茶條槭居群間存在中等水平的基因交流,維持了居群間一定程度的遺傳分化。
聚類分析將20個居群分為兩個主要類群且,第一個類群由嫩江、嘉蔭、沾河、通北和孫吳組成,這些居群分布在高緯度地區(qū)。另一個類群由剩下的15個居群組成,包括五營、鶴北、鐵力、方正、雙豐、迎春、東方紅、八五三、樺南、密山、綏陽、東京城、大海林、山河屯和林口。表明這兩個類群在遺傳背景和適應(yīng)性方面存在顯著差異。
4結(jié)論
通過對黑龍江省20個茶條槭居群的分析,發(fā)現(xiàn)遺傳多樣性最高的居群為高緯度地區(qū)的沾河居群、嫩江居群和孫吳居群遺傳多樣性分別為0.499,0.492和0.446。建議作為重點(diǎn)保護(hù)種源。茶條槭種群的遺傳結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出以下特征:居群間變異較高,居群內(nèi)雜合度較高,居群之間存在一定程度的遺傳分化,同時基因流動水平適中( Nmlt;1) ,表型多樣性和遺傳多樣性在高緯度地區(qū)更為顯著,物種遷移方向?yàn)楦呔暥葦U(kuò)散到低緯度。
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Genetic Diversity Analysis of Acer tataricum subsp. ginnala Germplasm Resources in Heilongjiang Province
SHU Yu1,2,3
(1.College of Continuing Education,Heilongjiang Open University,Harbin 15008o,China;2. Collge of Landscape Architecture,Northeast Forestry University,Harbin 150040,China;3. Heilongjiang Forestry Sciences Research Institute,Harbin l5oo8l,China)
Abstract:In order to further study the genetic diversity ofAcer tataricum subsp. ginnala germplasm resources in Heilongjiang Province,and provide reference for breeding,germplasm innovation,genetic improvement, and conservation of these resources,13 pairs of SSR molecular markers were developed based on transcriptome data. A total of 33 alleles were detected across 2O populations and 4OO samples of A . tataricum subsp. ginala. The number of alleles at diferent SSR loci varied,ranging from2 to5,with an average of 2.538 5 alleles per locus. The genetic structure of the populations showed high variation among populations,high heterozygosity within populations,and a certain degree of genetic differentiation. Gene flow was moderate ( Nmlt;1 ),and the migration direction of the species was from higher to lower latitude regions. Based on the results of genetic diversity analysis,the populations from Sunwu,Nenjiang,and Zhanhe are recommended as key conservation sources.
Keywords:Acer tataricum subsp. ginmala; genetic diversity; SSR molecular markers;genetic structural characteristics