物种是生物学中最基本的分类单元,对于珍稀濒危物种而言,物种的正确界定对于制定保护措施至关重要.分布于中国亚热带地区的百山祖冷杉(Abies beshanzuensis)、资源冷杉(A.ziyuanensis)和大院冷杉(A.dayuanensis)种群极小,且分类上长期存在争议.现行分类依据形态和地理分布将大院冷杉归并到资源冷杉,又将资源冷杉处理为百山祖冷杉的变种,但分子证据不足.该研究对百山祖冷杉、资源冷杉和大院冷杉分布区内8个种群的23株个体进行靶向捕获测序,获得了60个单拷贝核基因中的805个单核苷酸多态性位点.种群遗传结构和历史动态分析表明,这些个体可分为两个谱系,分别对应于百山祖冷杉和资源冷杉,其中资源冷杉在2.35 Ma前与百山祖冷杉和大院冷杉的共同祖先分化,而大院冷杉与百山祖冷杉亲缘关系更近,形成一个谱系.百山祖冷杉、资源冷杉和大院冷杉的遗传多样性水平整体较低,种群间存在较为明显的遗传分化(遗传分化指数0.083-0.208).由于未检测到分化后的谱系间遗传交流,推测分布区的碎片化是谱系间遗传交流受阻进而产生分化的主要原因.生态位比较分析结果显示百山祖冷杉、资源冷杉和大院冷杉这群濒危冷杉分布区的年平均气温和最冷季平均气温显著高于东亚分布的非濒危冷杉物种,因此,该研究认为全球气候变暖是导致其濒危的关键因素.综合以上研究结果,该研究对百山祖冷杉、资源冷杉和大院冷杉这群植物进行新的分类处理,将大院冷杉处理为百山祖冷杉的异名,确认资源冷杉种的地位.在对其濒危机制深入理解的基础上,建议在西南的横断山和秦巴山地区尝试迁地栽培实验,同时就地人工辅助育种.

生物多样性格局是生物群落构建过程的反映,有助于理解生态系统的物种共存机制.半湿润常绿阔叶林是亚热带西部半湿润气候下的地带性植被类型,对其群落内物种多样性的空间异质格局及影响因子的认识还比较缺乏,基于大样地的研究还未见报道.本文基于鸡足山20.16 ha森林动态监测样地504个样方的木本植物调查数据和TWINSPAN群落分类结果,分析了样方尺度上α多样性和β多样性的空间分布格局及其环境影响因子.结果表明:(1)样地内云南松(Pinus yunnanensis)群落及其乔木和灌木的物种丰富度均高于高山栲(Castanopsis delavayi)群落和元江栲(C.orthacantha)群落;高山栲群落及其灌木物种丰富度低于元江栲群落,乔木物种丰富度则高于元江栲群落.相反,元江栲群落的Shannon-Wiener多样性指数最高,其次为高山栲群落,云南松群落的最低.基于净种间亲缘关系指数,元江栲群落、高山栲群落、云南松群落的谱系结构分别为聚集、随机、发散.(2)对物种丰富度存在普遍性影响的因子有土壤总氮、pH值、相对海拔高度、木本植物的胸高断面积之和;导致乔木种丰富度变化的主要因子有土壤总氮、pH值、胸高断面积之和;导致灌木种丰富度变化的主要因子是相对海拔高度、土壤总氮、坡度和地形湿度指数.(3)物种β多样性格局显示,随着空间距离和环境距离的增大,物种差异性和物种周转率增大,即环境越相似,群落越相似.上述结果表明,鸡足山样地中先锋性的云南松群落与稳定的元江栲群落和高山栲群落在物种多样性和构成上存在显著差异,指示了半湿润常绿阔叶林异质斑块所对应的物种共存和物种多样性维持特征,为进一步的机理性研究提供了有效证据.

研究植物群落系统发育和功能性状结构有助于了解植物多样性维持机制及物种间的亲缘关系.甘肃省地理环境复杂,显著而多变的气候梯度形成了区域植被和环境差异,丰富了栖息地类型,具有显著的纵向连通性和纬度隔离性,以甘肃省典型纬度梯度植物群落为研究对象,通过对其进行群落学调查和功能性状测定,计算净亲缘关系指数(Net relatedness index,NRI)和平均成对性状距离(Mean pairwise trait distance,PW)来分析植物群落系统发育结构和功能性状格局对不同纬度的响应.结果表明:(1)Shannon-Weiner多样性指数,物种丰富度,谱系α多样性指数表现出随纬度增加而显著降低的变化趋势(P＜0.05),Pielou均匀度指数随纬度的升高没有显著的变化趋势;(2)系统发育结构在高、低纬度上趋于发散状态(NRI＜0),在中纬度上又表现出聚集(NRI＞0)的谱系结构,表明种间竞争作用减弱,环境过滤作用逐渐增强,随纬度继续升高相似性限制作用在物种聚集过程中占优势;而群落的功能性状结构随着纬度增加表现出与谱系结构相反的状态,因此植物群落的系统发育和功能性状结构不一致;(3)植物高度表现出微弱的系统发育信号(P＜0.05),其他性状均未表现出显著的系统发育信号,表明植物功能性状受环境因素影响大,与系统发育关系不大.总体而言,甘肃省典型纬度梯度植物群落物种多样性维持机制由确定性过程主导,支持生态位理论,其中环境过滤和竞争排斥作用在大多数群落物种聚集过程中占优势地位.土壤含水量、土壤酸碱度和年平均气温等环境因子对植物性状格局影响较大,本研究有助于了解不同气候带植物多样性的地理分布格局和潜在的生态维持机制.

目的 分析山东省济南市和济宁市白纹伊蚊(Aedes albopictus)线粒体细胞色素c氧化酶的一个亚基Ⅰ基因(mitochondrial cytochrome c oxidase subunit Ⅰ,mtDNA-CO Ⅰ),揭示白纹伊蚊不同亚群体间的遗传差异、亲缘关系,探讨白纹伊蚊遗传多样性与地理分布之间的关系.方法 分别从济南市历城区和济宁市任城区采集白纹伊蚊样本,利用PCR技术扩增白纹伊蚊种群的mtDNA-CO Ⅰ基因序列,结果通过NCBI的BLAST比对工具进行比对,运用BioEdit 7.0、DnaSP v6和PopART 1.7软件进行数据分析,计算白纹伊蚊遗传多样性参数并绘制单倍型网络图.结果 对山东省济南市和济宁市的白纹伊蚊mtDNA-CO Ⅰ基因进行了基因测序,分别获得了 86条和84条基因片段.与BLAST比对结果显示,全部序列存在5个突变位点,核苷酸多样性(nucleotide diversity,Pi)为0.000 97,G+C含量为33.4％,表现出线粒体DNA特性.与济宁市相比,济南市的白纹伊蚊种群在核苷酸多样性和单倍型多样性上均较高,核苷酸差异也更大,但这些差异无统计学意义.济南市和济宁市的白纹伊蚊种群各自拥有6种单倍型,其中3种是共同存在的,而另外3种仅在济南市的种群中发现.种群结构分析结果显示,济南与济宁两地的白纹伊蚊种群的群体间核苷酸差异很小.结论 mtDNA-CO Ⅰ基因可用于物种鉴定以及研究白纹伊蚊种群遗传多样性的分子标志,为更有效的分类和防控策略提供支持.

为了挖掘优异地方种质资源,提高广西玉米育种效率,本研究利用10KSNP芯片对169份广西玉米地方品种进行全基因组扫描,研究广西玉米地方品种的遗传多样性与群体遗传结构.结果表明,广西玉米地方品种总体的遗传多样性较高,5877个SNPs标记在169份地方品种中基因多样性平均值为0.37,多态信息含量(PIC)平均值为0.30.种群水平上,桂东北区域地方品种的遗传多样性最高(基因多样性=0.39,观察杂合度=0.27,最小等位基因频率=0.30,PIC=0.31).群体遗传结构分析、主成分分析和进化树分析将地方品种划分为两大类群,种群间遗传关系和类群归属与地理位置不完全相关,品种杂合率差异较大且总体遗传相似系数较低.分子变异方差分析结果显示2％的遗传变异来自种群间,98％的遗传变异来自种群内.群体间遗传分化系数(FST)平均为0.049,群体间遗传分化较小.研究结果确定了广西不同地理来源的玉米地方品种多态性及亲缘关系,为广西玉米种质改良和指导新品种培育提供理论依据.

伯乐树(Bretschneidera sinensis Hemsl.)是主要分布于中国的濒危物种.采用AFLP分子标记对分布于中国11个省的24个伯乐树居群192个个体进行谱系地理学研究.结果显示,伯乐树有相对较高的遗传多样性水平,基因多样性指数(He)和Shannon指数(Ⅰ)分别为0.2728和0.4070.伯乐树居群间的遗传分化远大于居群内遗传分化,遗传分化系数GST=0.7138,基因流N=0.2005.通过聚类分析、STRUCTURE分析和BAPS分析发现,24个伯乐树居群可形成4大地理居群组和进化谱系;云贵高原东部地区居群遗传多样性较高,可能是伯乐树在中国的扩散中心和冰期避难所,伯乐树在冰期后由此向外进行居群扩散;南岭地区各居群遗传多样性水平普遍高于其他地区,与邻近地区各居群的亲缘关系较近,可能为伯乐树演化历史上的另一个冰期避难所.

油菜角果内籽粒着生密度影响每果粒数,对油菜产量有直接或间接影响.本研究以不同遗传背景和地理来源的213份甘蓝型油菜品种(系)构成的自然群体为研究对象,利用芸薹属60 K Illumina Infinium SNP芯片进行群体结构、亲缘关系以及连锁不平衡分析;然后基于最优模型对籽粒着生密度及其相关性状进行全基因组关联(GWAS)分析.通过GWAS分析,共检测到10个SNP位点与籽粒着生密度及其相关性状关联.其中与籽粒着生密度关联的标记有2个,表型贡献率分别为9.49％和11.17％;与角果有效长关联的标记有6个,单个位点可解释9.81％～12.17％的表型变异;与每果粒数相关联的标记有2个,分别解释10.44％和10.87％的表型变异.通过分析关联SNP位点的LD区间的基因信息,筛选出16个与籽粒着生密度及其相关性状有关的候选基因,其中KMD4和UGT76C2基因与细胞分裂素的调控有关;AGL104和ADC2基因参与种子的形成过程;MCCB、NGA2和MATE等基因参与侧生器官的生长发育过程,它们的异常表达会导致一些侧生器官的变异.ADC2和UGT76C2两个候选基因可能对籽粒着生密度和每果粒数一因多效性.

黄脊竹蝗是危害我国南方竹林的重要害虫.该蝗虫的幼虫和成虫主要以竹叶为食,经常引起大面积的竹林死亡,导致毛竹产量锐减.尽管人们对其生物学特性已经有了较为深入的了解,然而,关于其种群遗传结构以及种群发生、发展和迁移的历史研究极少,这对其灾害的预测十分不利.因此,我们研究黄脊竹蝗不同地理种群的遗传变异,探讨其遗传多样性和种群遗传结构.线粒体细胞色素C氧化酶亚基II (COII) 是在系统发生学和系统地理学研究中最受欢迎的分子标记之一,本研究即应用线粒体COII基因作为遗传标记对中国黄脊竹蝗分布范围内的种群进行了初步的谱系地理学分析,以期对今后该物种的生物防治提供基础资料.研究结果显示:1) AMOVA分析表明黄脊竹蝗存在明显的种群遗传结构;2) 黄脊竹蝗经历了一个近期集群和种群扩张,种群扩张时间估计为0.014百万年前,这处于末次冰期III和新冰期I之间的间冰期;3) 系统发生树与中间-连接网络图的结果相一致,即大部分地理距离较近的种群,在系统发生树中聚集为一支,亲缘关系相近;4) 本研究获得的具有浅显世系关系的系统发生分析结果,是邻近区域之间的高迁移率、集群过程和长距离迁移的证据.第四纪盛冰期阶段的气候和生态或环境状况的巨大波动可能对该蝗的遗传多样性和种群动态具有重要影响.

藜科植物Grayia spinosa是美国西部地区的特有种,多生长在干旱盐碱地,具有重要的生态价值.该研究测定了采自美国西部犹他州G. spinosa 的nrDNA ITS序列,与GenBank中已提交的G. spinosa 的所有ITS序列以及G. spinosa的四个近缘种作为外类群进行比较,分析了美国西部不同地区G. spinosa ITS序列的一级结构与其RNA二级结构的变异规律.结果表明:所有G. spinosa样品的nrDNA ITS序列长度在611~623 bp之间,GC含量在60.35%~61.0%之间,序列间共存在22个变异位点,5个为简约信息位点.各样品间的遗传距离在0.0018~0.0089之间,不同样品间的遗传距离与地理距离的相关性不显著.邻接法构建的系统发育树显示所有G. spinosa聚为一大支,与外类群形成明显分支.此外,利用RNAfold在线软件预测了G. spinosa ITS序列的RNA二级结构,将8个G. spinosa样品的RNA二级结构根据构型差异大体上分为四类,分别记为type A,B,C和D四类,主要变异出现在ITS1和ITS2区.所不同的是在G. spinosa ITS的一级结构分析中GSNE1与GSWA8体现出更近的亲缘关系,但二者的 RNA二级结构差异明显,同时 GSNE2、GSUT3、GSUT4、GSCA5、GSCA6、GSCO7在ITS序列一级结构分析中也体现出较近的亲缘关系,但是他们的RNA二级结构差异明显.这可能与ITS序列的RNA二级结构在进化中体现出更大的保守性有关.

采用SSR分子标记分析延胡索的遗传多样性,筛选出多态性高、稳定性好的12对引物,对19个居群360份延胡索样品进行了群体遗传分析.结果表明:(1)12对SSR引物共扩增出多态性位点227个,检测到4～9个等位基因,平均等位基因数目为5 .25个,表现出丰富的多态性;延胡索居群具有较高的遗传多样性( Na＝5 .25 ,I＝1 .192 6 ,H＝0 .387 9) ,物种间遗传分化程度高(Fst＝0 .388 3) ,基因流较弱(Nm＝0 .393 8). (2)UPGMA聚类分析和贝叶斯距离分析结果表明,19个居群明显聚为4大支;Mantle Test 结果(r ＝ 0 .326 ,P ＝ 0 .01)表明,地理位置相近的种群亲缘关系更近.研究认为,延胡索的遗传结构是该物种自交为主的繁育系统、克隆生长、地理隔离以及居群间有限的基因流共同作用的结果,故对该物种的保护应以就地保护为主.