水杉种群数量和遗传结构研究-浙江天童森林生态系统国家野外科学观测

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1、华东师范大学2003年度硕士学位论文水杉种群数量和遗传结构研究StudiesonDemographicandGeneticsStructuresofMetasequoiaglyptostroboidesPopulations专业名称生态学研究方向分子生态学研究生李媛媛导师陈小勇教授2003年5月目录本论文独创性和授权声明中文摘要英文摘要1．前言1.1濒危物种的去濒危1.1.1濒危物种降级的含义及意义1.1.2濒危物种降级和删除的原因1.1.3濒危物种去濒危的标准1.1.4濒危物种种群生存力分析1.2生态学研究中的分子遗传标记1.2.

2、1核DNA进化的速率1.2.2等位酶(Allozyme)1.2.3随机扩增多态性DNA(RAPD)核锚定微卫星(ISSR)1.2.4微卫星(SSRs)1.2.5限制性片段长度多态性(RFLP)或基于PCR的限制性片段长度多态性(PCR-RFLP)1.2.6测序1.2.7几种常见分子标记的性质比较1.3水杉的研究进展2．材料与方法2.1研究地点2.2水杉野生种群结构调查2.3总DNA的提取2.3.1材料、仪器2.3.2所需试剂2.3.3提取程序2.4基因组DNA的RAPD分析2.4.1RAPD引物2.4.2RAPD程序2.4.3RAP

3、D扩增产物的鉴定2.5叶绿体DNA的测序分析2.5.1通用引物2.5.2PCR扩增程序2.5.3测序2.6统计分析2.6.1多态位点百分比2.6.2等位基因频率2.6.3平均等位基因数目2.6.4有效等位基因数目2.6.5杂合度计算2.6.6Shannon指数2.6.7遗传分化系数2.6.8基因流的测定2.6.9遗传一致度与遗传距离2.6.10AMOVA2.6.11聚类分析2.6.12序列分析3．结果3.1水杉原产地调查结果3.1.1游家湾种群3.1.2水杉坝种群3.1.3杨家院子种群3.1.4倒车坝种群3.1.5四个种群的年龄结构

4、3.2核DNA的RAPD分析结果3.2.1多态位点百分比3.2.2等位基因数目3.2.3期望杂合度和Shannon指数3.2.4遗传分化系数3.2.5遗传一致度与遗传距离3.2.6AMOVA3.2.7聚类分析3.3叶绿体DNA的测序结果3.3.1对引物petG-trnP区域的说明3.3.2引物petG-trnP在水杉中的扩增结果3.3.3引物petG-trnP扩增区水杉与台湾杉木的比较3.3.4引物petG-trnP在水杉自然种群中的扩增结果4．讨论4.1水杉自然种群的现状与更新对策4.2水杉自然种群的遗传结构4.3水杉人工种群与自

5、然种群的遗传结构比较4.4对濒危物种恢复的建议5．结论参考文献致谢摘要水杉(Metasequoiaglyptostroboides)是我国著名的“活化石”植物，自20世纪40年代发现以来，在世界各地广泛引种。本文调查了位于鄂、湘、渝交界处水杉自然种群的年龄结构，用分子标记(RAPDs)比较水杉人工种群和自然种群的遗传结构差异，并探讨濒危植物的有关恢复措施以及去濒危标准等问题。对4个野生水杉种群结构调查表明，水杉自然种群呈现倒金字塔型，最大一株水杉的DBH达176.03cm，野生种群缺少DBH小于10cm的幼苗和幼树。但存在人工栽培的

6、水杉幼苗和幼树。由于人为干扰、生境被占、演替压力等因素，野生水杉趋于衰退，面临消失的威胁。所以我们提出人工辅助下的自然更新措施，维持水杉的自然种群。7条RAPD引物扩增水杉8个自然种群的81个个体，共得到58条条带。水杉自然种群多态位点百分率为87.93%，有效等位基因数目为1.53，期望杂合度0.3166，Shannon指数0.4761，基因分化系数(GST＝0.2442)表明遗传差异主要存在于种群内。水杉自然种群的种内遗传多样性指数HS(0.2341)低于一般的裸子植物(0.386)，主要是由于冰期和人为活动两方面的影响。相同7

7、条引物RAPD扩增3个人工种群64个个体，多态位点百分率、有效等位基因数目、期望杂合度和Shannon指数分别为81.03%、1.49、0.2943和0.4395，GST的值为0.1729，人工种群的遗传多样性低于自然种群，主要是由于引种时的非随机取样和无性繁殖所致。遗传距离D=0.0925，AMOVE表明总DNA遗传变异方差66.48%分布于种群内，15.68%分布于种群间，17.84%在自然和人工两类种群之间，UPGMA聚类分析明显地把种群分为自然种群和人工种群两类。以上结果表明引种过程中存在种质混杂、种子母树少以及单一的种子和

8、种苗输出源的现象。1对叶绿体DNA通用引物petG-trnP对部分水杉自然个体扩增，提交GenBank得到序列号AY291319，但其在被测的65个个体中序列相同，表明水杉在该位置没有变异，其它叶绿体片段的变异有待进一步研究。以上结果