宁波木犀的谱系地理、遗传多样性及适生区研究

作     者：汪章沛 

作者单位：南京林业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王贤荣

授予年度：2022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：宁波木犀 谱系地理学 遗传多样性 最大熵模型 

摘      要：宁波木犀(Osmanthus cooperi)来自谱系结构复杂的木犀科(Oleaceae)木犀属(Osmanthus),其果实可入药,常被用作桂花砧木,具有较高的经济价值。宁波木犀的自然竞争力较弱,野外环境中多为单株分布,加之人为采集破坏较大,有详细研究的必要。本文利用2个cp DNA片段、11条SSR荧光标记和Max Ent模型,对宁波木犀的12个居群204个个体进行了分析,明确了宁波木犀的谱系地理结构、遗传多样性和潜在适生区,为木犀属种质资源保护和利用提供了科学依据。主要研究结果如下:(1):长度1064 bp的联合片段(psb A-trn H+trn L-F)共计检测到16个突变位点,14种单倍型,单倍型多态性0.868,核苷酸多态性0.00254,居群存在明显的谱系结构(N=0.75596G=0.26427),遗传变异主要发生在群体间(F=0.5857)。单倍型网络图、ML树、NJ树和BI树均支持单倍型H4最古老,其中BI树表明所有单倍型的最近共祖时间为11.67Ma,单倍型网络图表明H6、H7、H12-H14是在扩张过程中演化出的。单倍型地理分布图显示H1由于采样范围限制或是人为采集破坏,在分布点中出现了间断;从西部到东部,H4的占比减少而H3的占比增大,意味着宁波木犀群体可能经历了一次较大的遗传漂变。据此推测,宁波木犀可能发源于湖北星斗山一带,在末次冰期结束后向东部和北部一路扩张,这一过程中受到的自然选择压变化较小,以单倍型的丢失为主,最终形成了现有的以华东地区为主的分布格局。(2):宁波木犀有着较高的遗传多样性(有效等位基因数Ne=3.312,香农信息指数I=1.233,Nei’s遗传多样性指数H=0.634),具体到12个居群的排序:NJFBSWCSJXYUNLQTMSMYSHSJHWYSXDS。不同群体间的遗传分化处于中等水平(F=0.21),基因流较为频繁(Nm=1.689),这可能是因为宁波木犀喜生于丘陵地带,尤其是山坡、山谷林中阴湿地或沟边,较大的生存压力和山脉阻隔等因素削弱了基因流的同化作用,最终使居群间呈现出中等水平的遗传分化。同时群体内部的近交频率较低,这可能是因为宁波木犀为虫媒植物花粉传播距离较远,自交亲和性弱且多是单株分布,由此导致亲本间的亲缘关系较远。结合Structure软件、NTSYS软件和R语言PCA分析的结果,本文推测XDS是群体中最原始的,WYS一带包括MYS是次原始的,接着是TMS一带和HS一带,而NJ、JX和JH是新出现的居群。(3):Max Ent模型运算得到的AUC值为0.977,说明结果可信度较高。结合刀切法所得数据,对宁波木犀适生程度的影响从大到小依次是最冷季降水量、最湿季降水量、最冷月最低温、年均降水量和降水变异系数,可见该物种喜欢湿润的气候。从适生区分布格局上看,末次盛冰期到全新世中期到当代的变化较为明显,分布中心先向北移动再向东南移动;当代到未来的变化相对较小,基本是以大别山脉一带为中心向整个华东地区辐射。从分布范围上看,不同时期的变化都较为明显,从末次盛冰期到全新世中期到当代,宁波木犀的适生范围不断扩张;从当代到未来2070年,宁波木犀的适生范围不断缩小,同时环保路线(ssp126)的情况优于污染路线(ssp585),可见气候变暖对该物种不利。