基于GBS简化基因组技术的宽杯杜鹃遗传多样性分析

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2021.03.013

植物研究 ›› 2021, Vol. 41 ›› Issue (3): 429-435.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2021.03.013

基于GBS简化基因组技术的宽杯杜鹃遗传多样性分析

张序¹^,², 张秀姣¹, 马永鹏³, 李正红¹, 万友名¹, 马宏¹()

^1.中国林业科学研究院资源昆虫研究所，昆明 650233
^2.南京林业大学林学院，南京 210037
^3.中国科学院昆明植物研究所，云南省极小种群野生植物综合保护重点实验室，昆明 650201

收稿日期:2020-03-17 出版日期:2021-05-20 发布日期:2021-03-24
通讯作者: 马宏 E-mail:hortscience@163.com
作者简介:张序（1994—），男，硕士研究生，从事杜鹃属植物保护生物学研究工作。
基金资助:
中国林科院基本科研业务费专项资金(CAFYBB2019ZB007);生态环境部生物多样性调查评估—杜鹃遗传多样性调查与保护成效评估项目(2019HJ2096001006);云南省“万人计划”青年拔尖人才计划项目(2019);“云南省技术创新人才”培养对象项目(2016HB007)

Genetic Diversity Assessment of Rhododendron sinofalconeri with Genotyping by Sequencing(GBS)

Xu ZHANG¹^,², Xiu-Jiao ZHANG¹, Yong-Peng MA³, Zheng-Hong LI¹, You-Ming WAN¹, Hong MA¹()

^1.Research Institute of Resources Insects，Chinese Academy of Forestry，Kunming 650233
^2.College of Forestry，Nanjing Forestry University，Nanjing 210037
^3.Yunnan Key Laboratory for Integrative Conservation of Plant Species with Extremely Small Populations，Kunming Institute of Botany，Chinese Academy of Sciences，Kunming 650201

Received:2020-03-17 Online:2021-05-20 Published:2021-03-24
Contact: Hong MA E-mail:hortscience@163.com
About author:ZHANG Xu(1994—),male,past graduate,major in conservation biology of Rhododendron plants.
Supported by:
Fundamental Research Funds for the Central Non-profit Research Institution of the Chinese Academy of Forestry(CAFYBB 2019ZB007);Biodiversity survey and assessment project of Ministry of Ecology and Environment(2019HJ2096001006);Ten Thousand Talent Program of Yunnan Province(2019);Technology Innovation Talent Project of Yunnan Province(2016HB007)

摘要/Abstract

摘要：

宽杯杜鹃花色纯黄且钟状花冠簇生于枝顶，具有较高的观赏价值。近年来受道路建设及盗挖盗伐等人为影响，其生境破碎化严重且种群规模日渐萎缩，对其开展保护生物学研究已迫在眉睫。本研究采用基因分型（genotyping-by-sequencing，GBS）技术对宽杯杜鹃老君山（LJS）与大黑山（DHS）两个残存种群进行单核苷酸多态性（single-nucleotide-polymorphism，SNP）位点挖掘与遗传多样性分析。结果表明，通过获得的103 133个高质量SNP位点分析发现两个种群在物种水平上具有较低的遗传多样性（N_e=1.3086，H_o=0.1878，H_e=0.1856），而种群间具有较高的遗传分化（F_st=0.1765），种群间基因流（N_m）=1.1674。聚类分析、主成分分析与种群遗传结构分析表明36个个体被聚为2个不同的遗传类群。本研究首次揭示了宽杯杜鹃较低的遗传多样性现状，有助于进一步了解其濒危机理和科学地制定宽杯杜鹃保护措施。

关键词: 宽杯杜鹃, GBS, SNP, 遗传结构, 回归引种

Abstract:

Rhododendron sinofalconeri has high ornamental value with its pure yellow flower and bell-shaped corollas clustered on the top of the branches. In recent years， due to the anthropogenic impact of road construction， illegal excavation and other human activities， its habitat was severely fragmented and its population was shrunk. Therefore， it was urgent to research on conservation biology of R.sinofalconeri. Single-nucleotide-polymorphism（SNP） site mining and genetic diversity analysis were performed on two surviving populations of Laojunshan（LJS） and Daheishan（DHS） using genotyping-by-sequencing（GBS） technology. As a consequence， analysis of the 103 133 high-quality SNPs revealed that the two populations had lower genetic diversity at the species level（N_e=1.308 6， H_o=0.187 8， and H_e=0.185 6）， and higher genetic differentiation（F_st=0.176 5） at population level. The value of gene flow（N_m） between populations was 1.167 4. By cluster analysis， principal component analysis and population genetic structure analysis， 36 individuals were clustered into two different genetic groups. This study revealed the current situation of relatively low genetic diversity of R.sinofalconeri for the first time， which was helpful to further understand the endangered and scientific formulation of conservation measures.

Key words: Rhododendron sinofalconeri, GBS, SNP, Genetic structure, Reintroduction

中图分类号:

S685.21

张序, 张秀姣, 马永鹏, 李正红, 万友名, 马宏. 基于GBS简化基因组技术的宽杯杜鹃遗传多样性分析[J]. 植物研究, 2021, 41(3): 429-435.

Xu ZHANG, Xiu-Jiao ZHANG, Yong-Peng MA, Zheng-Hong LI, You-Ming WAN, Hong MA. Genetic Diversity Assessment of Rhododendron sinofalconeri with Genotyping by Sequencing(GBS)[J]. Bulletin of Botanical Research, 2021, 41(3): 429-435.

图/表 7

图1

图2

图3

图4

表1

表2

表3

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来源 Origins	等位基因数 N_a	有效等位基因数 N_e	观测杂合度 H_o	期望杂合度 H_e	多态信息含量 PIC	核苷酸多样性 P_i
A	1.539 0	1.310 5	0.189 4	0.185 2	0.149 4	0.206 5
B	1.548 6	1.311 2	0.188 5	0.186 4	0.150 7	0.207 9
C	1.454 3	1.291 0	0.194 8	0.170 9	0.136 8	0.205 1
A1	1.682 5	1.319 8	0.185 2	0.196 1	0.160 4	0.205 7
B1	1.583 9	1.309 6	0.187 1	0.187 7	0.152 6	0.205 2
C1	1.581 1	1.309 6	0.182 1	0.187 6	0.152 4	0.205 1
平均Average	1.564 9	1.308 6	0.187 8	0.185 6	0.150 4	0.205 9

种群Population	A	B	C	A1	B1	C1
A	—	0.001 700	0.012 700	0.194 800	0.194 100	0.192 000
B	0.001 650	—	-0.000 200	0.189 600	0.189 300	0.187 500
C	0.012 650	-0.000 230	—	0.199 900	0.201 100	0.199 100
A1	0.177 000	0.172 700	0.181 200	—	-0.002 000	0.004 900
B1	0.176 400	0.172 500	0.182 200	-0.002 000	—	0.001 900
C1	0.174 700	0.171 000	0.180 500	0.004 882	0.001 932	—

种群Population	A	B	C	A1	B1	C1
A	—
B	151.265 2	—
C	19.512 8	-1 071.830 0	—
A1	1.162 4	1.197 6	1.129 7	—
B1	1.167 2	1.199 3	1.122 1	-125.188 0	—
C1	1.181 0	1.212 0	1.135 0	50.958 5	129.149 6	—

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Genetic Diversity Assessment of Rhododendron sinofalconeri with Genotyping by Sequencing(GBS)

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