淡黄金花茶精细空间遗传结构

来源 :广西师范大学 | 被引量 : 3次 | 上传用户:snake_9655
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淡黄金花茶(Camellia flavida Chang)是一种具有淡黄色花瓣的金花茶植物,具有一定观赏和经济价值,为珍贵的种质资源。它是专性石灰岩的典型耐阴灌木,分布地狭窄、零散,并且遭到一定程度人为的破坏。广西弄岗国家级自然保护区为典型的热带喀斯特季节性雨林,植被类型多变,特有种丰富,生境异质性强烈。但是,这种喀斯特生境异质性对耐阴灌木的精细空间遗传结构(SGS)、基因流和小尺度范围的遗传分化具有怎样的影响,目前还很少人研究。本文以喀斯特地区典型的耐阴灌木淡黄金花茶为研究对象,利用微卫星(SSR)分子标记,基于15 ha (300 m× 500 m)和1 ha(100m× 100 m)两个弄岗北热带喀斯特季节性雨林固定监测样地和5个小范围尺度(半径约1 km)的淡黄金花茶种群进行研究。主要结果如下:1)单变量点格局g(r)函数分析表明,淡黄金花茶在15 ha样地和1 ha样地分别在25 m和35m内呈显著的聚集分布格局,前者的空间聚集程度g(r)值约为后者的4倍,这种差异可能是由于地形因素(坡度和坡向)导致的。2)淡黄金花茶在15 ha样地种群的年龄结构近似正态分布,为稳定型;而1 ha样地种群年龄结构近似倒“J”型,为增长型。这表明淡黄金花茶种群年龄结构在不同生境存在差异。3)利用13对SSR引物对15 ha样地的144株和1 ha样地的219株淡黄金花茶进行扩增,等位基因数(AT)、平均等位基因(A)、有效等位基因(AE)、观测杂合度(Ho)、期望杂合度(HE)和固定系数(FIS)分别为94,7.23,3.95,0.748,0.729,-0.027和89,6.85,3.57,0.710,0.700,-0.016。这表明两个样地的淡黄金花茶均表现出较高的遗传多样性,但前者稍高于后者。4)15 ha样地存在显著SGS的距离为50 m,在第一距离级10 m,F1为0.0521,SGS强度(Sp)为0.0248:而1 ha样地存在显著SGS的距离为20 m,F1为0.0282,Sp为0.0136。这表明15 ha样地比1 ha样地具有更强的SGS,前者的Sp为后者的1.8倍。与其他灌木和依赖种子传播的物种比较,淡黄金花茶的Sp处于中等水平。5)对1ha样地淡黄金花茶幼苗和成年树SGS研究发现,它们均在20 m范围内存在显著的的SGS,但幼苗的SGS强度Sp明显小于成年树,后者的Sp为前者1.64倍。这可能是由于成年树的世代重叠、幼苗具有高的死亡率等导致的,但与生活型是否为喜阳或者耐阴无关,也与空间聚集程度无关。6)取样尺度大小对SGS具有显著的影响,但并不只是因为取样尺度导致样品数量存在差异导致,目前对于其中的原因还不清楚。7)15 ha样地幼苗的亲本分析发现:淡黄金花茶种子传播距离为0.65~51.05 m,平均12.88 m:花粉传播的距离为3.06~194.73m,平均34.84 m。72.2%花粉和81.0%种子的传播距离均主要是在20 m内,说明淡黄金花茶的基因流主要集中在短距离内,这与多数热带(包括喀斯特)乔木具有较远的花粉传播距离的模式不一致。8)本文研究发现,被单个洼地隔开、相距只有约100~200 m的两个淡黄金花茶斑块产生了显著的遗传分化(FST= 0.079, P<0.05),被单个峰丛隔离直线距离只有38m的两个种群也产生了显著的遗传的分化(FST=0.112, P<0.05),小尺度范围(半径约1 km)的5个种群间也产生了显著的遗传分(FST=0.104~0.160, P<0.05)。这说明淡黄金花茶在很小的距离就能够小尺度范围就能产生遗传分化,并且FST与地理距离存在正相关,从单个峰丛和洼地(平均0.096)→小尺度范围(平均0.133)→大尺度范围(平均0.276)逐渐增大。上述的研究揭示了喀斯特地貌耐阴灌木类型淡黄金花茶具有分布片段化、较短的基因流、中等水平的SGS和在小尺度范围存在遗传分化的基本特征。而且这几个特征是紧密相连的:淡黄金花茶生境的偏好性和喀斯特生境异质性导致片段化分布,片段化分布和喀斯特地貌一定程度阻碍了基因流,最终导致较强的SGS和在小尺度范围的遗传分化。这为耐阴灌木如何在喀斯特地貌适应和遗传分化提供参考,也为淡黄金花茶的保护提供一定的理论依据。
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