生境破碎化对野生中华猕猴桃遗传多样性的影响研究

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生境破碎化是生物多样性降低的主要原因之一,但是研究多集中在生境破碎化对物种和生态系统多样性的影响,而对遗传多样性的影响机理和效应仍不清楚。猕猴桃属植物是一种重要的野生遗传资源,其中中华猕猴桃(Actindia chinensis)具有较高经济价值。本文在千岛湖、舟山群岛以及我国中华猕猴桃分布的边界区域随机收集野生中华猕猴桃材料,然后利用微卫星分子标记和细胞染色体倍性检测等分子遗传学手段,结合岛屿生物地理学理论基础,分析长期和短期生境破碎化对野生中华猕猴桃遗传多样性的影响,探究影响生境破碎化遗传效应的主要机制,为保护面临生境破碎化的重要野生种质资源提供科技支撑。主要结论:(1)短期生境破碎化对野生中华猕猴桃的遗传多样性和遗传分化没有显著影响。千岛湖岛屿的野生中华猕猴桃种群与周边陆地种群的遗传多样性水平无显著差异(有效等位基因数Ne=6.536 vs.7.206,P值=0.080;期望杂合度He=0.790 vs.0.813,P值=0.209),遗传分化水平较低(遗传分化系数FST=0.003-0.135);在千岛湖14个岛屿种群中只有一个岛屿种群(野鸡庵岛)检测到瓶颈效应,可能是由于野鸡庵岛屿面积小,种群丰度低,遗传漂变作用的影响较强。(2)千岛湖地区各个岛屿的野生中华猕猴桃种群大小(丰度)与岛屿的特征(面积和周长)显著正相关,符合岛屿生物地理学理论。但是岛屿面积、周长、隔离程度等与野生中华猕猴桃的种群遗传多样性无显著相关性,说明短期生境破碎化的影响目前仅体现在物种的种群层次,尚未到达分子遗传层次。(3)长期生境破碎化对野生中华猕猴桃的遗传多样性和遗传分化存在显著影响。舟山群岛的野生中华猕猴桃种群的遗传多样性显著低于我国其他内陆种群(有效等位基因数Ne=5.289 vs.7.920,P值<0.001;期望杂合度He=0.783 vs.0.848,P值<0.001);舟山岛与内陆种群之间的遗传分化水平也高于千岛湖地区(遗传分化系数FST=0.023 vs.0.015);此外在舟山岛的野生中华猕猴桃种群检测到瓶颈效应的作用。(4)地理隔离对野生中华猕猴桃的遗传分化影响显著。Mantel检验结果证明地理距离的增加会导致种群间遗传分化水平的增加(R2=0.383,P值=0.033);分子方差分析的结果表明四个内陆种群间遗传分化水平高于舟山岛和千岛湖种群(遗传分化系数FST=0.095 vs.0.023 vs.0.015);在四个内陆种群中均检测到瓶颈效应的作用。(5)生境破碎化影响遗传多样性的机制探讨:例如千岛湖地区的猕猴桃种群通过果实随水流扩散来发生基因交流而降低生境破碎化的隔离效应,而舟山岛与内陆之间以及内陆各种群之间缺少基因交流途径。因此,生境破碎化主要通过增加种群间隔离程度来限制种群间基因交流,从而影响遗传多样性。(6)对比长期和短期生境破碎化的遗传效应,我们认为生境破碎化对中华猕猴桃种群遗传多样性的影响存在滞后效应,有可能发生灭绝债的风险。因此我们应加强对种质资源的遗传多样性和自然生境的保护,警惕生境破碎化及其所带来的滞后效应,避免灭绝债的发生风险。
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