关键词:
德保金花茶
富宁金花茶
ddRAD-seq
遗传多样性
遗传结构
摘要:
德保金花茶(Camellia debaoensis ***&***)和富宁金花茶(Camellia mingii ***)是山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia)中开黄色花的金花茶植物种类,具有较高的观赏价值和科研价值。德保金花茶分布于广西德保县和靖西市,富宁金花茶分布区为云南富宁县,它们均生长在喀斯特石灰岩山地,分布区较接近,种群稀少并且规模极小,同时遭到严重地人为破坏。根据IUCN濒危物种红色名录标准,德保金花茶和富宁金花茶属于极度濒危等级(CR),它们的生存受到严重的威胁,面临较大的灭绝风险。两种金花茶植物为山茶属金花茶组(*** ***)的种类,在《国家重点保护野生植物名录》中,德保金花茶和富宁金花茶属于国家二级保护植物,两种植物亟待保护。在充分地野外调查的基础上,本研究以5个德保金花茶种群和2个富宁金花茶种群共计90个个体为研究材料,基于ddRAD-seq(Double Digest Restriction-Site Associated DNA Sequencing)测序技术获得高质量的SNP(Single Nucleotide Polymorphism)分子遗传标记,对其进行遗传多样性和遗传结构分析,为制定两种金花茶植物科学有效的保护策略提供理论依据。主要研究结果如下:(1)德保金花茶和富宁金花茶的遗传多样性基于ddRAD-seq结果共计检测到3833个高质量的SNPs遗传信息,Q30达到90.4%,并对德保金花茶和富宁金花茶进行遗传多样性分析,研究结果表明,两种金花茶植物具有较低水平的遗传多样性(德保金花茶:Ho=0.04153,He=0.06065,Pi=0.06699;富宁金花茶:Ho=0.04892,He=0.06980,Pi=0.07242)。其中德保金花茶DB-MX野生种群(Ho=0.03945,He=0.03801,Pi=0.01479)以及富宁金花茶的FN野生种群(Ho=0.05292,He=0.06073,Pi=0.04103)的遗传多样性相对最低。(2)德保金花茶和富宁金花茶的遗传结构基于STRUCTURE分析结果,德保金花茶5个自然种群划分为2个与地理分布对应的最佳遗传学分组,即DB-WJ、DB-MX和DB-XK分为一组,DB-TM和DB-DC划分为另一分组;富宁金花茶2个种群作为独立的遗传学分组。研究表明,德保金花茶和富宁金花茶的遗传结构与地理分组有很好的对应,两种金花茶植物的种群存在地理聚类的现象。(3)德保金花茶和富宁金花茶的遗传关系系统进化树分析、STRUCTURE分析和PCA分析研究结果一致,均较好地将形态相似且亲缘关系接近的德保金花茶和富宁金花茶区分开。基于STRUCTURE分析结果,研究表明,两种金花茶植物间鉴定出基因渗透现象。我们推测,种群规模小、地理隔离以及人为干扰可能是导致德保金花茶和富宁金花茶遗传多样性水平较低和发生遗传分化的重要因素。(4)保护生物学含义基于上述群体遗传学分析,为了最大限度保护德保金花茶和富宁金花茶的遗传多样性,应结合就地保护、迁地保护或者野外回归等措施对其进行保护。我们建议,两种金花茶植物的所有种群都应该在原位得到严格地保护,并将种子迁入种质资源库;基于STRUCTURE最佳分组结果,建议德保金花茶种群划分为2个保护单元;对于富宁金花茶NP移栽种群,建议将其进行野外回归,增加濒危物种野外个体数量,推动种群大小的有效恢复。