东祁连山高寒阴湿地区山生柳种群遗传多样性研究
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摘要
本文采用聚丙烯酰胺凝胶垂直板电泳(polyacrylamide gel electrophoresis,PAGE)技术,对东祁连山高寒阴湿地区山生柳(Salix oritrepha)沿不同海拔梯度分布的8个亚种群,通过等位酶分析研究种群的遗传多样性。所测定的酶系统包括:酯酶(EST)、苹果酸脱氢酶(MDH)、异柠檬酸脱氢酶(IDH)、乙醇脱氢酶(ADH)、过氧化物酶(PER)与谷氨酸脱氢酶(GDH)6个酶系统15个等位酶位点。应用电泳酶谱分析软件ImageMaster 1D对各酶系统的谱带进行了定性与定量检测。所采用的表示种群内遗传多样性(genetic diversity of population)的指标主要有:多态位点的百分数P、平均每个位点的等位基因数A、平均每个位点的等位基因的有效数目A_e、平均每个位点的预期杂合度H_e与平均每个位点的实际杂合度H_o等。研究结果如下:
     1.山生柳种群具有较高水平的遗传多样性。多态位点百分数P=60.8%,平均每个位点的等位基因数A=1.638,平均每个位点的等位基因的有效数目A_e=1.433,平均每个位点的预期杂合度H_e=0.260,平均每个位点的实际杂合度H_o=0.275。
     2.山生柳各亚种群的基因型频率的实测值与预期值在其平衡位点存在不同程度的偏离。固定指数F=-0.0535<0,种群内显示出过多的杂合体,但整个种群基本处于Hardy-Weinberg遗传平衡状态。
     3.山生柳各亚种群间的遗传分化程度较低。总种群基因多样度H_T=0.281,亚种群内基因多样度H_S=0.260,亚种群间基因多样度D_(ST)=0.021,基因分化系数G_(ST)=0.075,表明92.5%的遗传变异来自于亚种群内,只有7.5%的遗传变异发生在亚种群间;基因流N_m=3.095>1,可以防止由遗传漂变引起的亚种群之间的遗传分化。
     4.山生柳各亚种群间有较近的遗传关系。平均遗传一致度I=0.9655,平均遗传距离D=0.0354。最大遗传一致度出现在P_1(3050m)与P_2(3100m)之间,最小遗传一致度出现在P_1(3050m)与P_5(3250m)之间。相关分析表明,空间距离与遗传距离之间存在显著的正相关关系(r=0.9347)。
     5.山生柳种群的遗传变异与海拔梯度变化的相关性较差。在表示遗传变异水平的各项指标中,除等位基因平均数A与海拔梯度存在相关性外(r=0.9181),其余指标,如多态位点百分率P、有效等位基因数A_e、平均期望杂合度H_e、实际观察杂合度H_o与海拔梯度变化均不相关。
This paper applied polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE) method to study the genetic diversity of 8 subpopulations of Salix oritrepha distributed at different altitude gradients in the Alpine Area of Eastern Qilian Mountain. Six enzymes encoded by fifteen loci were assessed. The enzyme systems determined include: Esterase (EST), Malate dehydrogenase (MDH), Isocitrate dehydrogenase (IDH), Alcohol dehydrogenase (ADH), Peroxidase (PER),Glutamate dehydrogenase (GDH). The software (ImageMaster ID) has been used to analyze electrophoresis zymogram by qualitative and quantitative. The indices we adopted to evaluate the genetic diversity involved percentage of polymorphic loci (P), mean number of alleles per locus (A), mean effective number of alleles per locus (Ae), mean expected heterozygosity per locus (He) and mean observed heterozygosity per locus (Ho), and so on. The results showed as follows:
    1. Salix oritrepha population maintained relatively high level of genetic diversity. The percentage of polymorphic loci (P), mean number of alleles per locus (A), mean effective number of alleles per locus (Ae), mean expected heterozygosity per locus (He), and mean observed heterozygosity per locus (H0) were 60.8%, 1.638,1.433,0.260 and 0.275, respectively.
    2. There were deviations in the different degree between the expected and observed values of genotype frequency in each subpopulation. The negative fixation index (F=-0.0535) indicated that there was excess heterozygote in Salix oritrepha population, but the total population conformed to the Hardy-Weinberg equilibrium.
    3. There was relatively low inter-subpopulation genetic differentiation. The total gene diversity (HT), intra-subpopulation gene diversity (HS), inter-subpopulation gene diversity (DST) and coefficient of gene differentiation (GsT) were 0.281, 0.260, 0.021 and 0.075, respectively. Genetic structure analysis revealed inter-subpopulation genetic variation at 7.5%, meaning 92.5% of the genetic variation in Salix oritrepha resided in intra-subpopulations. Inter-subpopulation gene flow (Nm) was 3.095, which explained the low inter-subpopulation genetic variation and could avoid the genetic differentiation arose from genetic drift.
    4. Genetic relationships among subpopulations were assessed by genetic identity (I) and standard genetic distance (D). The mean genetic identity and mean standard genetic distance were 0.9655 and 0. 0354, respectively. The results suggested that 8 subpopulations had closer
    
    
    relationships. The highest genetic identity appeared between PI (3050m) and P2 (3100m), and the lowest between P1 (3050m) and PS (3250m). Genetic distances were correlated with spatial distances significantly (r=0.9347).
    5. The genetic variation indices in Salix oritrepha population, such as percentage of polymorphic loci (P), mean effective number of alleles per locus (Ae), mean expected heterozygosity per locus (He) and mean observed heterozygosity per locus (H0) showed insignificant correlation with the altitude gradient except mean number of alleles per locus (A) (r=0.9181).
引文
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