黑杨与苦杨之间杂交渐渗研究

作     者：董淼 

作者单位：兰州大学 

学位级别：硕士

导师姓名：刘建全;王玉金

授予年度：2014年

学科分类：0907[农学-林学] 08[工学] 0829[工学-林业工程] 09[农学] 

主      题：额河杨 黑杨 苦杨 杂交带 杂交物种 基因流 

摘      要：额河杨(Populus xjrtyschensis C. Y. Yang)广泛分布于额尔齐斯河流域,是杨属黑杨组杂种(hybrids).其抗寒性强并且对土壤要求低,因此是杨树选育良种的珍贵树种。额河杨形态性状(包括叶、芽、枝、树皮等性状)大多数介于同域(邻域)分布的黑杨(P. nigra L.)和苦杨(P. laurifolia Ldb.)之间,因此通常认为额河杨是黑杨和苦杨的天然杂种。但是额河杨与黑杨和苦杨之间生境存在明显差异,因此额河杨究竟是一个独立的杂交物种(hybrid species)还是黑杨和苦杨之间的杂交带(hybrid zone),仍需进一步研究。 本研究从30套单拷贝或低拷贝核基因中筛选出8套核基因片段对额尔齐斯河流域自然分布区内,额河杨、黑杨和苦杨三个物种31个居群168个体进行分子标记,运用群体遗传学分析方法揭示额河杨及其两个疑似亲本的核苷酸多态性、群体遗传结构,以及亲本种之间的基因流,旨在阐明额河杨的遗传学属性及其在黑杨和苦杨互相杂交过程中所发挥的作用。 研究结果表明,额河杨的遗传组成符合多世代混合杂交带的假设,不支持其作为独立杂交物种的假设。首先,额河杨多数基因型与黑杨和苦杨共享,不形成独立的谱系分支,表明其并非独立的杂交物种;其次,贝叶斯聚类分析表明额河杨同时包含黑杨和苦杨的遗传组分,表明其杂交带属性;第三,额河杨经历的重组事件明显高于两个亲本,表明其包含多个杂交世代。各个基因座位的基因型地理分布格局表明,不同地点的额河杨分别由当地的黑杨和苦杨杂交产生。额河杨的遗传组成中亲本之一黑杨所占比例大于另一个亲本苦杨,这一现象与形态观察 一致,额河杨常与黑杨同域分布而鲜与苦杨同域分布可能导致其与黑杨回交更多。同时,隔离-迁移模型表明,苦杨和黑杨之间存在由前者至后者的渐渗,这与杂交带介导亲本种之间基因流的假说一致。黑杨和苦杨有效群体规模是二者共同祖先的3%—5%,表明他们可能都经历了瓶颈效应。此外,中性检验表明黑杨在PAL基因座位上经历了显著的平衡选择,苦杨和黑杨在AREB1和EIN3两个基因座位上都经历了显著的平衡选择。本研究一方面为杨属物种的杂交渐渗研究提供了新的例证,另一方面对于苦杨、黑杨和额河杨等耐寒林木资源的保护和利用也具有重要应用价值。