基于叶绿体DNA变异的山荆子种质遗传多样性和系统演化

摘要：

[目的]山荆子是中国原产苹果属植物中分布最广泛的种,母系遗传的叶绿体基因组的非编码区适用于较低的分类阶元(如科、属)的系统研究.对野外考察新收集的山荆子种质的叶绿体DNA(cpDNA)非编码区进行测序,解析其序列遗传变异,从母系遗传基因的角度探究山荆子不同居群的遗传多样性和系统演化关系,为我国山荆子种质资源的起源演化以及收集和保护提供理论依据.[方法]利用4对叶绿体DNA引物扩增新收集的215份山荆子种质资源的4个非编码区trnH-psbA、trnS-trnG spacer+intron、trnT-5'trnL和5'trnL-trnF,对每个基因间区正反向测序获得的序列进行人工校对后,使用MEGA 7.0进行序列拼接和比对,并构建山荆子不同居群间基于遗传距离的Neighbour-Joining系统发育树;使用DnaSP ver5.10.01计算叶绿体DNA的遗传多样性参数,计算不同居群间的基因流和基因分化;利用Arlequin v3.5分析标准分子变异(AMOVA);运用NetWork ver4.6.1.2构建种内居群间的叶绿体DNA单倍型邻接网络关联图.[结果]4个叶绿体DNA非编码区经测序、拼接、比对和合并之后的片段长度为3777 bp,共有171个多态性变异位点,其中包含150个插入-缺失位点、20个简约信息位点和1个单一突变位点.在215份山荆子种质中,trnH-psbA、trnS-trnG spacer+intron、trnT-5'trnL和5'trnL-trnF区域的变异位点数量分别为26、32、103和10个,单倍型数量分别为8、8、6和4个,合并之后的叶绿体DNA片段的单倍型为24个.核苷酸多样性最高的区域为trnT-5'trnL(Pi=0.01174),单倍型(基因)多样性最高的为trnS-trnG spacer+intron(Hd=0.599),最低的为5'trnL-trnF(Hd=0.228).215份山荆子种质叶绿体DNA多样性较高(Hd=0.727,Pi=0.00577).Tajima's D检验中,4个cpDNA区域在各检验水平上均不显著,检测的4个cpDNA区域在进化上遵循中性模型.AMOVA分析表明遗传变异主要存在于群体内部.[结论]供试4个叶绿体DNA非编码区适合苹果属山荆子种质遗传多样性和系统演化分析.在叶绿体DNA水平导致山荆子群体进化的原因不是自然选择,而是突变压力和遗传漂变.群体间遗传分化与其地理距离不完全相关.山荆子可能为多点起源,推测黑龙江和吉林,内蒙古,甘肃和山西为3个可能的起源地区.

关键词：山荆子、叶绿体DNA、非编码区、遗传多样性、系统演化

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资助基金：国家公益性行业农业科研专项201303093;中国农业科学院创新工程项目CAAS-ASTIP-2018-RIP-02;农作物种质资源保护NB2015-2130135-39

在线出版日期：2020-04-10（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：600-611