珍稀濒危植物阜康阿魏的遗传多样性及遗传结构

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.006

植物研究 ›› 2023, Vol. 43 ›› Issue (1): 51-58.doi: 10.7525/j.issn.1673-5102.2023.01.006

珍稀濒危植物阜康阿魏的遗传多样性及遗传结构

杨磊¹^,²^,³, 曹秋梅¹^,²^,³, 冯缨¹^,²^,³, 李文军¹^,²^,³()

^1.荒漠与绿洲生态国家重点实验室，中国科学院新疆生态与地理研究所，乌鲁木齐 830011
^2.中国 -塔吉克斯坦生物资源保育与利用联合实验室，中国科学院新疆生态与地理研究所，乌鲁木齐 830011
^3.资源与环境学院，中国科学院大学，北京 100049

收稿日期:2022-08-23 出版日期:2023-01-20 发布日期:2022-12-23
通讯作者: 李文军 E-mail:liwenjunao@ms.xjb.ac.cn
作者简介:杨磊（1997—），男，博士研究生，主要从事植物分类与多样性保护研究。
基金资助:
新疆维吾尔自治区天山青年计划优秀青年科技人才培养项目(2019Q036);新疆第三次综合科学考察典型区域预调查项目(2019FY100204);中国科学院青年创新促进会项目(2019429)

Genetic Diversity and Genetic Structure of the Rare and Endangered Plant Ferula fukanensis

Lei YANG¹^,²^,³, Qiumei CAO¹^,²^,³, Ying FENG¹^,²^,³, Wenjun LI¹^,²^,³()

^1.State Key Laboratory of Desert and Oasis Ecology，Xinjiang Institute of Ecology and Geography，Chinese Academy of Sciences，Urumqi 830011
^2.The Herbarium，Xinjiang Institute of Ecology and Geography，Chinese Academy of Sciences，Urumqi 830011
^3.College of Resources and Environment，University of Chinese Academy of Sciences，Beijing 100049

Received:2022-08-23 Online:2023-01-20 Published:2022-12-23
Contact: Wenjun LI E-mail:liwenjunao@ms.xjb.ac.cn
About author:YANG Lei（1997—），male，doctoral candidate，major in plant taxonomy and diversity conservation.
Supported by:
Tianshan Youth Program of Xinjiang Uygur Autonomous Region(2019Q036);National Science and Technology Program of Chian：Preliminary survey of typical regions in Xinjiang(2019FY100204);Youth Innovation Promotion Association of Chinese Academy of Sciences(2019429)

摘要/Abstract

摘要：

明确珍稀濒危小种群阜康阿魏（Ferula fukanensis）的遗传多样性和遗传结构，是对其制定有效的保护和管理策略的基础和前提。本研究基于10对多态性好且可以稳定扩增的SSR引物对来源于3个居群87个珍稀濒危植物阜康阿魏的遗传多样性和遗传结构进行分析。结果显示：小种群的阜康阿魏具有相对较高的遗传多样性，居群间Nei’s基因多样性指数（h_S）为0.514，总的Nei’s基因多样性指数（h_T）为0.516，观测杂合度（H_o）为0.881，期望杂合度（H_e）为0.512，香农信息指数（I）为0.836，多态位点百分率（P_PB）为100%，遗传分化程度较低（F_st=0.007），95.9%的变异发生在居群内，遗传距离与地理距离无显著相关性，66.7%的居群遭遇了遗传瓶颈。结果表明，阜康阿魏遗传变异丰富，有较高的进化潜力。结合该种野外种群现状，建议建立保护区，开展就地保护，并加强引种和人工繁育等迁地保护措施，辅助阜康阿魏保育。本研究可为阜康阿魏植物资源保护提供理论支持，具有重要的理论和实践意义。

关键词: 阜康阿魏, 濒危物种, 小种群, 遗传多样性, 保育

Abstract:

To clarify the genetic diversity and genetic structure of a rare and the endangered small population of Ferula fukanensis， it is the basis and prerequisite to develop effective conservation and management strategies. The genetic diversity and structure of 87 endangered plants F. fukanensis from three populations based on 10 pairs of SSR primers with good polymorphism and stable amplification were analyzed respectively. The results showed that small population of F. fukanensis had relatively high genetic diversity， the Nei’s gene diversity index（h_S） among the populations was 0.514， the total Nei’s gene diversity index（h_T） was 0.516， the observed heterozygosity（H_o） was 0.881， the expected heterozygosity（H_e） was 0.512， the Shannon information index（I） was 0.836 and the percentage of polymorphic bands（P_PB） was 100%， and the genetic differentiation degree of F. fukanensis was very low（F_st=0.007）， 95.9 % of the variation of F. fukanensis occurred within populations， and there was no significant correlation between genetic distance and geographical distance， 66.7% of the populations suffered from genetic bottlenecks. The results showed that F. fukanensis had abundant genetic variation and high evolutionary potential. Based on the current situation of this wild population， it is suggested to establish a protected area， and carry out in situ conservation and strengthen ex situ conservation measures such as introduction and artificial breeding to assist the conservation of F. fukanensis. This study can provide theoretical support for the conservation of plant resources of F. fukanensis and has important theoretical and practical significance.

Key words: Ferula fukanensis, endangered species, small population, genetic diversity, conservation

中图分类号:

Q949.763.3

杨磊, 曹秋梅, 冯缨, 李文军. 珍稀濒危植物阜康阿魏的遗传多样性及遗传结构[J]. 植物研究, 2023, 43(1): 51-58.

Lei YANG, Qiumei CAO, Ying FENG, Wenjun LI. Genetic Diversity and Genetic Structure of the Rare and Endangered Plant Ferula fukanensis[J]. Bulletin of Botanical Research, 2023, 43(1): 51-58.

图/表 6

表2

表3

表4

图1

图2

表5

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位点 Locus	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 P_IC	香农信息指数 I	近交系数 F	基因分化系数 F_st	基因流 N_m	偏离哈温平衡 HWE
FS1	3.0	2.019	1.000	0.505	0.384	0.715	-0.982	0.000	1 390.875	**
FS2	5.0	1.115	0.104	0.099	0.109	0.237	-0.040	0.018	13.283
FS6	6.0	2.506	0.927	0.594	0.538	1.056	-0.570	0.011	22.872	**
FS9	2.0	1.999	0.990	0.500	0.375	0.693	-0.981	0.000	1 377.750	**
FS12	5.0	2.633	1.000	0.612	0.540	1.100	-0.645	0.010	25.496	**
FS18	5.0	2.902	0.834	0.654	0.630	1.246	-0.275	0.027	8.881	*
FS21	4.0	2.039	1.000	0.509	0.392	0.736	-0.965	0.000	701.813	**
FS36	5.0	2.837	0.979	0.646	0.602	1.191	-0.519	0.007	36.433	**
FS41	2.0	1.999	0.989	0.500	0.375	0.693	-0.978	0.000	1012.125	**
FS45	2.0	1.999	0.985	0.500	0.375	0.693	-0.971	0.000	544.125	**
Mean	3.9	2.205	0.881	0.512	0.432	0.836	-0.693	0.007	513.365

种群 Pop	等位基因数 N_a	有效等位基因数 N_e	香农指数 I	观测杂合度 H_o	期望杂合度 H_e	近交系数 F	多态位点百分率 P_PB /%
Mean	3.233	2.205	0.836	0.881	0.512	-0.693	100
XQ	3.100	2.250	0.841	0.877	0.514	-0.677	100
CYL	2.900	2.118	0.782	0.877	0.495	-0.723	100
XHG	3.700	2.247	0.885	0.889	0.526	-0.678	100

居群 Locality	威氏符号秩次检验（一尾） Wilcoxon signed rank test（one-tailed P-value）			模型检验 Mode-shift test
居群 Locality	无限等位基因模型 IAM	双向突变模型 TPM	逐步突变模型 SMM	模型检验 Mode-shift test
XQ	0.005**	0.042*	0.065	偏态分布 shifted distribution
CYL	0.003**	0.012*	0.065	偏态分布 shifted distribution
XHG	0.009**	0.042*	0.461	正常L-型分布 normal L-shaped distribution

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珍稀濒危植物阜康阿魏的遗传多样性及遗传结构

Genetic Diversity and Genetic Structure of the Rare and Endangered Plant Ferula fukanensis

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