基于葉綠體DNA非編碼序列的蒙古扁桃譜系地理學(xué)研究

段義忠，白春梅，段春燕，申燁華*

(1 榆林學(xué)院 陜西省陜北礦區(qū)生態(tài)修復(fù)重點實驗室，陜西榆林 719000; 2 西北大學(xué) 化學(xué)與材料學(xué)院，西安 710069)

第三紀(jì)以來古地中海的氣候變遷以及青藏高原的快速隆升引起了古地中海植物區(qū)系乃至全球植物分布格局的變化[1]。對于當(dāng)前物種而言，影響種群歷史動態(tài)及空間分布格局比較大的地質(zhì)歷史事件主要是第四紀(jì)氣候的波動[2-3]。在第四紀(jì)，歐洲、北美和北極地區(qū)的冰川發(fā)育比較突出，氣候變化較大，從而影響了這些地區(qū)物種的分布。在植物類群的歷史發(fā)展過程中，不同地區(qū)發(fā)生不均一的滅絕、進(jìn)化以及遷移，導(dǎo)致了世界不同地區(qū)植物區(qū)系上的多樣性和復(fù)雜性，因此不同植物區(qū)系中特有現(xiàn)象的明顯程度、性質(zhì)、起源、演變及組成有所不同[4]，特別是末次盛冰期結(jié)束以來，氣候的變化打亂了物種在時間尺度上的進(jìn)化，改變了物種的空間分布格局[5]。譜系地理學(xué)(phylogeography)是由Avise等[6]首先提出，主要研究物種進(jìn)化(強調(diào)近緣種或種內(nèi)居群間的譜系)與地質(zhì)歷史事件(如高原、冰期、山岳隆升及地理隔離)的相互關(guān)系，該學(xué)科強調(diào)的是歷史因素和基因分子系統(tǒng)對當(dāng)前物種分布格局的影響，屬于生物地理學(xué)(historical phylogeography)的一個分支[7-8]。與傳統(tǒng)的生物地理學(xué)相比，譜系地理學(xué)不僅僅局限于解釋現(xiàn)有居群的分布狀況，而是更深入地探究居群形成現(xiàn)有分布格局的歷史成因，闡述其進(jìn)化過程，分析區(qū)域類群在時間和空間尺度上的動態(tài)變化，進(jìn)而重建生物區(qū)系的歷史[9]。尤其在第四紀(jì)，歐洲、北美和北極地區(qū)的冰川發(fā)育比較突出，冰期與間冰期氣候反復(fù)波動，導(dǎo)致環(huán)境發(fā)生劇烈變化，從而影響全球特別是北半球動植物的群體遺傳結(jié)構(gòu)及地理分布格局[10-12]。

當(dāng)前中國的植物譜系地理學(xué)研究主要集中在東亞以及北半球植物區(qū)系的起源、演化及其分子生物地理學(xué)，中國-喜馬拉雅重要和群落特征成分的時空演化規(guī)律的研究上，尤其關(guān)于青藏高原及其毗鄰地區(qū)的植物分子譜系地理學(xué)發(fā)展較為迅猛[13-14]。青藏高原與周邊地區(qū)形成現(xiàn)有植物分布格局大致分為兩種模式：一種模式為青藏高原東南部邊緣是高山植物在第四紀(jì)冰期的避難所，高原臺面的居群是間冰期或冰后期由東南部避難所擴(kuò)散而來，代表物種為祁連圓柏(Juniperusprzewalskii)、青海云杉(Piceacrassifolia)、窄葉鮮卑花(Sibiraeaangustata)、山蓼(Oxyriadigyna)、蒙古繡線菊(Spiraeamongolica)等[15-19]；另外一種模式為某些耐寒的植物第四紀(jì)冰期時在高原臺面若干個相互隔離的避難所內(nèi)保留下來，并且發(fā)生不同程度的異域分化，代表植物是露蕊烏頭(Aconitumgymnandrum)、金露梅(Potentillafruticosa)及西川紅景天(Rhodiolaalsia)等[20-22]。目前關(guān)于中國西北干旱區(qū)植物譜系地理學(xué)研究也有了不少積累[23-25]，由于中國大部分地區(qū)處于中低緯度，在第三紀(jì)后期和整個第四紀(jì)沒有被大面積的山地冰川覆蓋，但持續(xù)的高度隆升所引起的劇烈氣候動蕩促進(jìn)了中國西北部大部分地區(qū)的干旱化和沙漠?dāng)U張，很大程度上影響了該地區(qū)的水文和氣候，也必將對該地區(qū)植物的地理分布格局和進(jìn)化歷史產(chǎn)生深刻影響[26-27]。孟宏龍等[28]對中亞-古地中海植物區(qū)系典型成分冬青葉兔唇花(Lagochilusilicifolius)的譜系地理學(xué)進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)在第四紀(jì)的氣候波動中青藏高原快速隆升阻止了印度洋暖空氣，同時加劇了冬季季風(fēng)，使中國西北部持續(xù)干冷和沙漠化。對船苞翠雀花(Delphiniumnaviculare)譜系地理學(xué)的研究表明，更新世三次冰期-間冰期氣候震蕩過程對其地理分布格局和空間遺傳結(jié)構(gòu)產(chǎn)生重大影響，冰期時干旱和寒冷氣候是造成其現(xiàn)代空間遺傳結(jié)構(gòu)的主要驅(qū)動力，并以階梯式的擴(kuò)張歷史和等級式的避難所來響應(yīng)干旱化的加強過程，并且在該地區(qū)形成的“干冷”氣候使不同避難所之間的種群形成長期的空間隔離，進(jìn)而促使不同種群間發(fā)生異域分化，導(dǎo)致異域式物種形成，為新種或新亞種形成提供重要條件[29]。分析當(dāng)前中國西北部干旱區(qū)荒漠植物譜系地理學(xué)相關(guān)研究之后，初步得出中國西北部干旱區(qū)的干旱化過程促進(jìn)了荒漠化的分化，而沙漠?dāng)U張導(dǎo)致了物種棲息地的碎片化，在新疆阿勒泰、天山地區(qū)及寧夏賀蘭山等地存在冰期避難所，冰期后植物存在從避難所遷移和擴(kuò)張的過程，以及在氣候動蕩時期，荒漠植物適應(yīng)氣候擴(kuò)張而高山植物退縮[30-31]。

中國扁桃亞屬共有6個種，分別是扁桃(Amygdaluscommunis)、矮扁桃(Amygdalusledebouriana)、長柄扁桃(Amygdaluspedunculata)、蒙古扁桃(Amygdalusmongolica)、西康扁桃(Amygdalustangutica)及榆葉梅(Amygdalustriloba)[32]。蒙古扁桃主要分布于內(nèi)蒙古的鄂爾多斯西部、阿拉善中東部、賀蘭山、甘肅的河西走廊等地。蒙古扁桃被中國植物物種信息數(shù)據(jù)庫收錄為國家珍稀瀕危Ⅱ級重點保護(hù)植物，是西北干旱荒漠地區(qū)植被上的主要建群種，對維持該區(qū)脆弱生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定具有重要作用[33]。蒙古扁桃在干燥石質(zhì)低山形成灌木層片，不能形成大面積荒漠群落，只能在山地及溝谷形成局部片段的群落[34]。由于自然原因和人類經(jīng)濟(jì)活動特別是過度放牧、亂砍濫伐做燃料和大量采集其種仁榨油、入藥，致使其數(shù)量銳減，處于瀕危狀態(tài)，野生種群面積逐漸縮小，且蒙古扁桃種子屬核果類種子，其種殼堅硬落在缺水的沙地上難以發(fā)芽成苗，自然繁殖相當(dāng)困難，種群數(shù)量快速下降，亟需對其進(jìn)行瀕危機制研究。同時蒙古扁桃為古地中海第三紀(jì)中新世孑遺落葉林樹種，對研究古植物區(qū)系的變遷和古地理及第三紀(jì)以來的氣候波動和環(huán)境變遷有著重要的科學(xué)價值。因此，本研究選取葉綠體DNA非編碼區(qū)trnH-psbA序列對內(nèi)蒙古、寧夏及甘肅的特有多年生灌木蒙古扁桃居群進(jìn)行譜系地理學(xué)研究，已期揭示蒙古扁桃在居群內(nèi)和居群間的遺傳分布式樣，單倍型的地理分布格局及其遺傳結(jié)構(gòu)；推斷其在第四紀(jì)冰期避難所，與冰期后遷移路線，探討蒙古扁桃形成現(xiàn)有分布格局的主要歷史原因，為該物種種質(zhì)資源的保護(hù)與利用和西北干旱區(qū)生態(tài)安全提供堅實的理論基礎(chǔ)。

1 材料和方法

1.1 實驗材料

研究材料采自蒙古扁桃分布的內(nèi)蒙古、寧夏及甘肅等地區(qū)。共采集蒙古扁桃17個野生群落數(shù)據(jù)和居群的分子材料，共有324個個體(表1)。采集材料時居群內(nèi)個體至少相隔10 m以上，采集新鮮葉片后用硅膠迅速干燥，實驗室放入-20 ℃冰箱中保存，所采集的憑證標(biāo)本存放于榆林學(xué)院植物標(biāo)本館。

表1 蒙古扁桃17個居群的采樣地點和個體數(shù)

注： NMG. 內(nèi)蒙古自治區(qū)；NX. 寧夏回族自治區(qū)；GS. 甘肅省

Note: NMG. Inner Mongolia; NX. Ningxia Hui Autonomous Region; GS. Gansu Province

1.2 DNA的提取與PCR擴(kuò)增

總DNA抽提利用柱式抽提純化法試劑盒進(jìn)行，用1%瓊脂糖凝膠電泳檢測，電泳結(jié)果顯示為很亮的目的條帶，質(zhì)量良好。在對蒙古扁桃所有個體進(jìn)行大規(guī)模擴(kuò)增和測序之前，首先選擇地理位置相隔較遠(yuǎn)的5個居群25個個體(每個居群5個個體)進(jìn)行5個cpDNA非編碼區(qū)trnS-trnG、trnH-psbA、rpl20-5′rps12、psbB-psbF以及trnL-trnF基因序列的擴(kuò)增和測序，以尋找在種內(nèi)居群水平上表現(xiàn)出較高的葉綠體非編碼區(qū)序列。結(jié)果顯示葉綠體trnH-psbA基因間隔區(qū)在蒙古扁桃種內(nèi)居群水平上表現(xiàn)出了較高的變異，而其他基因間隔區(qū)種內(nèi)居群水平上差異很小，因此確定cpDNA非編碼區(qū)trnH-psbA基因序列用于蒙古扁桃譜系地理學(xué)研究。PCR擴(kuò)增反應(yīng)在Biometra thermals cycler PCR(TpersonaL 48)擴(kuò)增儀上進(jìn)行，PCR反應(yīng)總體系為25 μL，包含2.5 μL 10×PCR緩沖液(MgCl2)，1.6 μL 10 mmol/L dNTPs，0.15 μL Taq DNA聚合酶，各1 μL的正反trnH 及psbA引物，10 μL總DNA模板，8.75 μL滅菌蒸餾水；PCR反應(yīng)程序為：94 ℃預(yù)熱4 min，接著以94 ℃加熱變性50 s，53.4 ℃低溫退火30 s，72 ℃適溫延伸90 s，循環(huán)34次，最后72 ℃延伸7 min。取2 μL PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行1.0%瓊脂糖凝膠電泳，檢測擴(kuò)增的產(chǎn)量和質(zhì)量。成功擴(kuò)增的PCR擴(kuò)增產(chǎn)物采用Sunbiotech DNA 序列回收試劑盒(北京三博遠(yuǎn)志生物技術(shù)有限責(zé)任公司)進(jìn)行純化，將擴(kuò)增產(chǎn)物直接送北京三博遠(yuǎn)志生物技術(shù)有限責(zé)任公司利用雙向引物進(jìn)行正反測序。

1.3 數(shù)據(jù)分析

測序所得的序列分別用Chromos軟件進(jìn)行正反鏈比對并手工進(jìn)行校正，校對好的序列再用Clustal X軟件排列，排完后適當(dāng)手工校正，用DNASP 4.0軟件統(tǒng)計變異位點并確定單倍型(Haplotype)。用MEGA 4.0.1軟件計算序列的堿基組成、轉(zhuǎn)換顛換比，用DNASP 4.0統(tǒng)計序列的總變異位點、簡約信息位點及單突變位點。

應(yīng)用軟件ARLEQUIN 3.0 計算每個居群的單倍型多樣性(He)、核苷酸多樣性(π)。利用PERMUT軟件計算居群內(nèi)平均遺傳多樣性(Hs)、總的遺傳多樣性(Ht)、居群間遺傳分化系數(shù)Gst和Nst值，使用U-統(tǒng)計方法對Gst和Nst進(jìn)行比較(1 000次重復(fù)的置換檢驗)，計算Gst值只使用了單倍型頻率，代表了居群的分化程度，即居群間的遺傳多樣性占總遺傳多樣性的比例，可用公式Gst= (Hs-Ht)/Ht計算，而計算Nst還考慮了單倍型之間的差異。

居群遺傳結(jié)構(gòu)是遺傳多樣性在居群內(nèi)和居群間的分布，即遺傳分化，利用ARLEQUIN 3.0軟件包中的AMOVA分析計算群體的遺傳結(jié)構(gòu)以及檢測居群內(nèi)和居群間遺傳變異，并對居群內(nèi)和居群間單倍型分布做Fst，以進(jìn)一步揭示居群的分化程度(1 000次重復(fù)的顯著性檢驗)。采用ARLEQUIN 3.0中對所有個體及每個居群進(jìn)行歧點分布分析(mismatch distribution analysis)和中性檢驗(neutrality test)來檢驗蒙古扁桃居群是否經(jīng)歷了群體快速擴(kuò)張事件。在居群近期突然擴(kuò)張模型下，用1 000次參數(shù)自展重復(fù)來產(chǎn)生期望的歧點分布，計算適合度檢驗中的SSD值、R指數(shù)以及它們的顯著性。同時用軟件DNASP 4.0對所有個體進(jìn)行歧點分布分析，觀測到的歧點分布呈單峰曲線表示居群經(jīng)歷了近期擴(kuò)張，而多峰曲線則表示在較長的時間內(nèi)居群大小相對穩(wěn)定，并處于個體平衡中。在本研究中，假設(shè)cpDNA變異處于漂變-遷移平衡，則物種水平上居群間的平均基因流Nm通過ARLEQUIN 3.0軟件包檢測得到的Fst值進(jìn)行計算。

單倍型之間的網(wǎng)絡(luò)關(guān)系通過軟件Network 5.0構(gòu)建。單倍型系統(tǒng)發(fā)育分析以近緣種榆葉梅(Peunustriloba，GenbBank登錄號EU669088.1)為外類群，利用PAUP 4.0中的最大簡約法(MP)，最大似然法(ML)，鄰接法(NJ)分別進(jìn)行。插入和缺失位點(indel)用程序GAPCODER設(shè)置為軟件處理成為有或無狀態(tài)(0或1)。PAUP參數(shù)設(shè)置如下：TBR 枝長交換，啟發(fā)式搜索(Heuristic search)，多重性選擇MULPARS，ACCTRAN優(yōu)化和100次隨機附加的重復(fù)，用自展法(Bootstrap Analysis)檢驗系統(tǒng)樹，自展數(shù)據(jù)集為1 000次。

2 結(jié)果與分析

2.1 單倍型多樣性以及核苷酸多樣性

蒙古扁桃 cpDNAtrnH-psbA序列成功測序17個居群共324個個體，經(jīng)Clustal X軟件對位排序后序列長度為350 bp, 其中(A+T)含量為81.5%，(C+G)含量為18.5%。應(yīng)用DNASP 4.0軟件對324個蒙古扁桃序列進(jìn)行單倍型及變異位點統(tǒng)計，共有9個單倍型(圖1，表2)，有63處變異位點，變異位點的百分率為16.57%。在得到的63處變異位點，空位(gap)用作缺失處理，但其中只有3處為信息位點，空位及信息位點分別占總序列的18.00%和0.86%；3處信息位點位于139、228及300 bp處，出現(xiàn)2處堿基顛換(T/A)，顛換率為3.44%，1處堿基轉(zhuǎn)換(A/G)，轉(zhuǎn)換率為1.72%(表3)。

蒙古扁桃cpDNAtrnH-psbA序列檢測到9種單倍型。其中單倍型H1的個體數(shù)為139個，頻率最高；其次為單倍型H3的個體數(shù)為99個；單倍型H7及H9的個體數(shù)只有1個，頻率最低。單倍型H1的地理分布范圍也最廣的，分布在8個居群，其中居群10、14、15、16及17只固定了單倍型H1；單倍型H3分布于7個居群中，其中居群2、3、5、8及9只固定了單倍型H3；特有單倍型分布范圍狹窄，例如單倍型H6只存在于烏加河居群，單倍型H7、H8、H9只存在蘇峪口居群內(nèi)。

黃線表示劃分的東西兩個居群組，居群代號同表1圖1 蒙古扁桃9種單倍型地理分布圖The eastern group and western group of populations are divided by the yellow line, population code is the same as Table 1.Fig.1 Geographical distribution of the 9 haplotypes in A. mongolica

表2 蒙古扁桃17個居群的單倍型組成、單倍型多樣性(He)及核苷酸多樣性(π)

表3 蒙古扁桃cpDNA trnH-psbA序列變異位點

注：縮寫,*. AAGATAAAATACAACATAAAATAAACT; +. TAGTAAAAATATAGAACAATA; ∴ CTAA; - 缺失的堿基

Note: *. AAGATAAAATACAACATAAAATAAACT; +. TAGTAAAAATATAGAACAATA; ∴ CTAA； - indel

由表2可知，在蒙古扁桃17個居群中，單倍型多樣性(He)的范圍從0到0.657 9，其中采自烏加河居群的單倍型多樣性最高(0.657 9)，蘇峪口居群的單倍型單倍型次之(0.409 2)；而核苷酸多樣性范圍是從0到0.189 2，烏加河居群具有最高的核苷酸多樣性(0.189 2)，其次為滾鐘口的居群(0.151 0)。在蒙古扁桃整個分布區(qū)，通過cpDNAtrnH-psbA序列9種單倍型的地理分布格局可以看出以賀蘭山-陰山作為分界線(圖1)，以東的居群固定單倍型H3、H4及H6，多數(shù)居群只固定了一個單倍型，只有位于陰山南麓的烏加河居群固定了3種單倍型，且核苷酸多樣性也較高；以西的居群固定的單倍型有H1、H2、H5、H7、H8及H9，西部居群單倍型數(shù)量較東部居群多，尤其在賀蘭山東麓的蘇峪口及滾鐘口居群固定了大量的特有單倍型。值得注意的是東部的居群與西部的居群不存在共享單倍型(圖1)。

2.2 居群遺傳結(jié)構(gòu)分析

利用PERMUT軟件對蒙古扁桃cpDNAtrnH-psbA序列的9種單倍型進(jìn)行計算。結(jié)果表明，居群內(nèi)平均遺傳多樣性(Hs)為0.203，總的遺傳多樣性(Ht)為0.758，居群間遺傳分化Gst和Nst分別為0.733和0.655，結(jié)果為Nst小于Gst，(P>0.05)，表明在整個分布區(qū)不存在明顯的分子譜系地理學(xué)結(jié)構(gòu)。

2.3 蒙古扁桃cpDNA trnH-psbA序列分子變異分析

根據(jù)單倍型地理分布位置及Network單倍型網(wǎng)絡(luò)關(guān)系(圖2)，把蒙古扁桃整個地理分布區(qū)分為東部居群組(P1～P9)與西部居群組(P10～P17)。利用ARLEQUIN軟件包對蒙古扁桃居群進(jìn)行分子變異分析(AMOVA)，結(jié)果(表4)表明蒙古扁桃cpDNAtrnH-psbA序列的遺傳變異居群間顯著大于居群內(nèi)，居群間的遺傳變異為83.84%，居群內(nèi)遺傳變異為16.16%；對于東，西居群組而言，有84.72%的遺傳變異來源于組間，5.55%的遺傳變異來源于組內(nèi)居群間，9.73%的遺傳變異來源于居群內(nèi)；總的居群間及東、西居群組間的Fst值為分別為0.84及0.90(P<0.001，1 000次重復(fù)的顯著性檢驗)(表4)。假設(shè)該序列變異處于漂變-遷移平衡(drift-migration equilibrium)，則基于Fst值估算出物種水平上居群間的平均基因流值(Nm)為0.10。

2.4 蒙古扁桃cpDNA trnH-psbA單倍型網(wǎng)絡(luò)關(guān)系分析

基于Network 5.0中鄰接法構(gòu)建的蒙古扁桃單倍型網(wǎng)絡(luò)關(guān)系(圖2)表明，單倍型H1位于網(wǎng)絡(luò)圖的中央位置，推測其可能是最古老的單倍型，分布在東部居群組的單倍型H3、H4及H6聚為一支，分布在西部居群組的單倍型H8及H9聚為一支，而單倍型H2、H5及H7各自單獨成支(圖2)。利用PAUP 4.0中的最大簡約法(MP)，最大似然法(ML)，鄰接法(NJ)構(gòu)建蒙古扁桃系統(tǒng)發(fā)育樹支持率均較低，可能的原因在于蒙古扁桃單倍型之間存在大量的插入及缺失的堿基，堿基的替換只有3處，因此系統(tǒng)發(fā)育樹支持率均較低。

表4 蒙古扁桃17個居群的分子變異分析

圖2 蒙古扁桃基于trnH-psbA序列數(shù)據(jù)單倍型網(wǎng)絡(luò)Fig.2 Haplotype network of A.mongolica based on trnH-psbA sequence

2.5 蒙古扁桃cpDNA trnH-psbA序列居群近期擴(kuò)張分析

蒙古扁桃17個居群324個個體trnH-psbA序列數(shù)據(jù)的3種無限突變位點模型中性檢驗值，結(jié)果均為負(fù)值：Tajima’sD: -0.317，F(xiàn)u and Li’sD* test statistic: -0.504，F(xiàn)u and Li’sF* test statistic: -0.524，但不顯著(P>0.10)；此外，歧點分布(Mismatch distribution)分析結(jié)果如圖3所示，觀測值與期望值之間比較，得到了一個很明顯的單峰分布曲線圖，上述結(jié)果表明蒙古扁桃經(jīng)歷過居群近期擴(kuò)張的過程。

3 討 論

3.1 冰期避難所推測

應(yīng)用DnaSP4.0軟件對蒙古扁桃trnH-psbA序列的全部個體進(jìn)行單倍型統(tǒng)計，初步鑒定出11單倍型[35]，其中4種單倍型只出現(xiàn)1次，通過對原始序列校正后發(fā)現(xiàn)，其中2種單倍型變異倍點存在一定的套峰現(xiàn)象，推測它們產(chǎn)生差異的原因是由于測序技術(shù)導(dǎo)致的，并不是個體自身存在差異，因此將這2種單倍型去除，最終鑒定出9種單倍型。單倍型網(wǎng)絡(luò)關(guān)系顯示單倍型H1位于網(wǎng)絡(luò)中心位置，推測其為最古老的單倍型。基于單倍型地理分布位置及網(wǎng)絡(luò)關(guān)系，把蒙古扁桃自然地理居群分為東、西2大地理組群。西部組群中，在賀蘭山東麓的蘇峪口及滾鐘口的居群內(nèi)都包含單倍型H1，還有4種特有單倍型，而且這3個地區(qū)居群的單倍型多樣性及核苷酸多樣性均較高，因此推測賀蘭山為蒙古扁桃西部組群的冰期避難所；東部組群中，位于陰山南麓的烏加河居群包含東部組群所有的3種單倍型，這其中有1種為特有單倍型，該居群單倍型多樣性及核苷酸多樣性在17個居群中最高，因此推測陰山南麓的烏加河為蒙古扁桃東部組群的冰期避難所。造成賀蘭山東麓及陰山南麓蒙古扁桃單倍型多樣性和核苷酸多樣性高于其他地區(qū)居群的可能原因是由于這2個地區(qū)的高大山脈阻礙了沙漠化的擴(kuò)張，導(dǎo)致這一地區(qū)的溫度比同期冰期中其他地區(qū)的溫度要略高，而這些殘留的蒙古扁桃居群在冰期中并沒有發(fā)生遷移或退縮，仍然留在原地，因而這2個地區(qū)成為蒙古扁桃在第四紀(jì)冰期導(dǎo)致沙漠化擴(kuò)張以及寒冷期間的避難場所。

圖3 蒙古扁桃324個個體trnH-psbA序列數(shù)據(jù)的歧點分布圖Fig.3 Mismatch distribution for sequence data of the trnH-psbA sequence from 324 individuals of A.mongolica

3.2 群體遺傳結(jié)構(gòu)與分化

蒙古扁桃東、西2大地理組間存在明顯的遺傳分化(84.72%，P<0.001)，西部組群包括的單倍型有H1～H2、H5、H7～H9，東部組群包括的單倍型有H3、H4及H6，2個組群之間無共享單倍型。分子變異分析及Permut分析表明，蒙古扁桃居群間的遺傳分化水平較高(Gst=0.733)，蒙古扁桃總的遺傳多樣性也較高(Ht=0.758)，造成蒙古扁桃東、西組群地理居群遺傳分化的原因可能是由于基因流較低，地理隔離及種子傳播距離有限等因素。具體來說，基于Fst值估算出蒙古扁桃居群間的平均基因流值(Nm)為0.10，基因流較低；蒙古扁桃種子粒徑較大，重量較沉，因此種子長距離傳播能力有限；加之有黃河等河流及沙漠、山脈等地理隔離因素阻隔了蒙古扁桃東西部自然地理居群基因交流，使得東西部居群出現(xiàn)了明顯的遺傳分化。此外，居群的遺傳分化水平與蒙古扁桃的異花授粉或蟲媒傳粉有關(guān)系。

3.3 居群歷史動態(tài)分析

基于Tajima’sD，F(xiàn)u and Li’sD，F(xiàn)u’s DF中性檢驗值及其錯配分布分析表明了蒙古扁桃居群經(jīng)歷了近期的居群擴(kuò)張。因蒙古扁桃為第三紀(jì)孑遺植物，進(jìn)而推測蒙古扁桃在第四紀(jì)冰期分別在賀蘭山東麓及陰山南麓避難所保存下來，冰期結(jié)束后從避難所分別向外擴(kuò)張，伴隨著奠基者效應(yīng)的發(fā)生，加之冰期與間冰期的反復(fù)交錯，居群將會經(jīng)歷一系列的瓶頸效應(yīng)以及強烈的生境片段化，使得遷移的居群遺傳多樣性降低，致使絕大部分居群只固定了一種單倍型。根據(jù)單倍型網(wǎng)絡(luò)關(guān)系圖推測H1為最古老的單倍型，其他單倍型都是由單倍型H1演化而來，西部組群中每個居群都含有單倍型H1，表明西部居群有著更長的進(jìn)化歷史，而東部組群中只有由單倍型H1演化而來的H3、H4及H6，表明東部組群進(jìn)化歷史較西部組群短。

綜上所述，基于cpDNAtrnH-psbA序列對蒙古扁桃17個居群324個個體進(jìn)行譜系地理學(xué)研究表明，蒙古扁桃在第四紀(jì)冰期的避難所存在于賀蘭山東麓及陰山南麓，造成蒙古扁桃東西部自然地理居群出現(xiàn)明顯的遺傳分化主要是由于居群間基因流較小，地理隔離及種子長距離傳播能力有限等原因。蒙古扁桃的保護(hù)價值不僅在于其具有觀賞和藥用價值，更重要的它是國家珍惜瀕危Ⅱ級重點保護(hù)植物[35]。對蒙古扁桃居群的保護(hù)首先要考慮避難所一帶的居群即賀蘭山東麓及陰山南麓地區(qū)的居群，除采取原地保護(hù)策略外，還應(yīng)采取遷地保護(hù)，遷地保護(hù)的優(yōu)點是快捷方便，避免物種滅絕，有效防止生物遺傳多樣性的喪失，彌補就地保護(hù)的一些不足，是就地保護(hù)的補充，操作相對簡單經(jīng)濟(jì)。