基于单拷贝核基因的褐沙蒿遗传结构和谱系地理学分析

doi:10.7525/j.issn.1673-5102.2022.06.005

摘要/Abstract

摘要：

褐沙蒿（Artemisia intramongolica）是我国浑善达克沙地重要的固沙植物。本研究利用转录组测序开发获得的直系同源单拷贝核基因c9065和c7847对褐沙蒿8个自然种群进行群体遗传结构与谱系地理特征研究。结果表明：c9065和c7847总长度分别为485、457 bp，具有14、19个变异位点，分别获得48、40种单倍型；褐沙蒿单倍型多样性H_d分别为0.871 6和0.934 8，各种群均在0.8以上；总核苷酸多样性π分别为0.008 2和0.005 9，各种群均在0.005以上，表明不论是种还是种群均有高的遗传多样性。AMOVA分析结果显示，基于c9065和c7847，褐沙蒿分别有99.398%和98.908%的遗传变异存在于种群内，基因流N_m分别为6.810和7.270，远远大于1，说明褐沙蒿种群间基因交流十分广泛。c9065的分析结果N_st<G_st，c7847虽然N_st>G_st，但差异不显著（P>0.05），说明褐沙蒿种群不存在明显的谱系地理结构。中性检验显示，2个核基因的Tajima’s D值均不显著（P>0.05），而Fu’s F_s值显著（P<0.05），结合歧点分布分析，反映出褐沙蒿在中性模式下经历有限的种群扩张。

关键词: 褐沙蒿, 单拷贝核基因, 遗传结构, 谱系地理

Abstract:

To investigate the genetic and phylogeography structure of Artemisia intramongolica， which was an important sand-fixing plant in Hunsandak sandy land in China， the homologous single-copy nuclear genes c9065 and c7847 were developed by transcriptome sequencing， and then eight natural populations of A. intramongolica were studied. The results showed that the total length of c9065 and c7847 were 485 bp and 457 bp， respectively， with 14 and 19 variable loci， and 48 and 40 haplotypes were obtained. Based on c9065 and c7847， the haplotype diversity（H_d） was 0.871 6 and 0.934 8， respectively， and all populations were above 0.8. The total nucleotide diversity（π） was 0.008 2 and 0.005 9， respectively， and all populations were above 0.005， indicating that both species and populations had high genetic diversity. The results of AMOVA analysis showed that 99.398% and 98.908% of genetic variation existed within the populations of A. intramongolica based on c9065 and c7847， respectively， with gene flow（N_m）of 6.810 and 7.270， respectively， much greater than 1， indicating that there was extensive gene exchange among populations of A. intramongolica. Based on c9065， N_st<G_st， although N_st>G_st by c7847， but the difference was not significant（P>0.05）， indicating that A.intramongolica population did not exist phylogeographic structure. The neutral test showed that Tajima’s D values for both nuclear geneswere all not significant（P>0.05）， while Fu’s F_s values were all significant（P<0.05）， and combined with the mismatch distribution analysis， A.intramongolica experienced limited population expansion under the neutral mode.

Key words: Artemisia intramongolica, single-copy nuclear genes, genetic structure, phylogeography

中图分类号:

Q948.2

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图/表 8

表1

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表2

表3

表4

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表5

图3

参考文献 37

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种群代号 Code	采样地点 Sample location	凭证标本号 Voucher specimen	经度 Longitude（E）	纬度 Latitude（N）	生境 Habitat
XSQ	内蒙古苏尼特右旗 Sunit Right Banner，Inner Mongolia	S7703	112˚53′28″	43˚6′12″	固定沙地 Fixed sand
BLK	内蒙古锡林浩特市贝力克牧场 Belik Ranch，Xilinhot City，Inner Mongolia	B7613	116˚8′49″	43˚35′58″	固定沙地 Fixed sand
WRT	内蒙古正蓝旗乌日图 Wuritu，Zhenglan Banner，Inner Mongolia	W7708	115˚59′19″	43˚1′46″	固定沙地 Fixed sand
SGDL	内蒙古正蓝旗桑根达来 Sangendalai， Zhenglan Banner，Inner Mongolia	S6301	115˚57′12″	42˚40′20″	固定沙地 Fixed sand
BQ	内蒙古正镶白旗 Zhengxiangbai Banner，Inner Mongolia	B7725	114˚48′37″	42˚37′	半固定沙地 Semi-fixed sand
BYXL	内蒙古锡林浩特市白音锡勒牧场 Baiyinxile Ranch，Xilinhot City，Inner Mongolia	X7711	116˚42′16″	43˚37′50″	固定沙地 Fixed sand
SY	内蒙古克什克腾旗三义 Sanyi，Keshketeng Banner，Inner Mongolia	S7608	117˚15′49″	43˚12′47″	固定沙地 Fixed sand
XWQ	内蒙古西乌珠穆沁旗 West Ujimqin Banner，Inner Mongolia	X1932	117˚35′14″	44˚36′21″	固定沙地 Fixed sand

核基因类型 Nuclear gene types	变异来源 Source of variation	自由度 df	平方和 Sum of squares	变异成分 Variance components	变异比率 Percentage of variation /%
c9065	种群间 Among populations	7	16.265	0.012	0.602
	种群内 Within populations	224	442.753	1.977	99.398
	总计Total	231	459.017	1.989
c7847	种群间 Among populations	7	13.119	0.015	1.093
	种群内 Within populations	286	381.436	1.334	98.908
	总计Total	293	394.554	1.348

种群 Pop.	c9065				c7847
种群 Pop.	Tajima’s D	Fu’s F_s	SSD	指数 Raggedness index	Tajima’s D	Fu’s F_s	SSD	粗糙度指数 Raggedness index
整体Total	1.753	-25.540*	0.006	0.013	-0.288	-25.483*	0.002*	0.035*
XSQ	0.930	-2.780	0.033	0.054	-0.713	-6.794*	0.003	0.032
BLK	1.921	-2.029	0.024	0.058	0.179	-10.170*	0.019*	0.081*
WRT	1.035	-4.416*	0.013	0.021	-0.173	-12.412*	0.002	0.045*
SGDL	1.687	-4.335*	0.015	0.057	0.107	-9.048*	0.009*	0.043*
BQ	1.563	-1.342	0.028	0.049	0.567	-8.659*	0.009*	0.054*
BYXL	0.848	-5.960*	0.011	0.026	0.932	-5.581*	0.005	0.023
SY	1.220	-8.918*	0.006	0.014	0.482	-12.219*	0.021*	0.082*
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