西南地区杨属特有种与其近似种之间的遗传关系研究

Unique historical factors and ecological conditions make southwest China a natural distribution and variation center for trees of the genus Populus in China. 28 species (of which 18 species are endemic to southwest China), 22 varieties and 10 natural hybrids are distributed throughout southwest China. However, factors such as extensive interspecific hybridization, geographical isolation and high levels of morphological variation induced by habitat diversity among poplars have imposed great difficulties in species delimitation, subspecies dividing and natural hybrids ascertaining from morphological traits to provide convincing evidences. Therefore, debates and confusions still exist regarding the classification of poplars that are distributed in southwest China. In this project, samples will be collected from populations of each poplar species. Morphology，molecular markers, maternally inherited chloroplast DNA (cpDNA) and bi-parentally inherited nuclear DNA (nDNA) will be employed, and modern molecular population genetics， Phylogeography， and molecular systematics analyses will be adopted to illuminate the genetic relationships of the indigenous poplars with wide distributed Populus species in southwest China, to clear taxonomic status, and to clarify the putative parents of hybrids. This project will help further improve the classification system of the indigenous poplar distributed in southwest China, and provide scientific basis for improving efficiency of the regional poplar germplasm collection and preservation.

西南地区复杂多样的地理环境和气候类型，加上独特的地史条件，蕴藏着丰富的杨树资源。现有资料报道，西南地区分布有乡土杨树约28种（其中西南地区特有种18个）,变种22个，天然杂交种10个。然而，杨树广泛存在的种间杂交、地理隔离及其生境多样性引起的表型多变性，使得从表型特征对种的确立、对亚种的划分、以及对天然杂交种的确定提供令人信服的证据较为困难。因此，我国西南地区特有杨树种的分类还较为混乱。本项目拟采用居群取样，以广布种为参照，将形态学、分子标记技术、不同遗传背景的叶绿体DNA片段序列和核基因序列相结合，并借助现代植物分子群体遗传学、谱系地理学和分子系统学的分析方法，从多个水平全面阐明西南地区杨属特有种与其近似种之间的遗传关系，明确分类地位，揭示杂交种的可能亲本。通过该项目的实施，将有助于我国西南地区杨属特有种分类系统的进一步完善，为提高该区域杨树种质资源收集与保存的效率提供科学依据。

杨树广泛存在的种间杂交、地理隔离及其生境多样性引起的表型多变性，使得从表型特征对种的确立、对亚种的划分、以及对天然杂交种的确定提供令人信服的证据较为困难。本项目采用居群取样，以广布种为参照，将形态学、分子标记技术、不同遗传背景的叶绿体DNA片段序列和核基因序列相结合，并借助现代植物分子群体遗传学、谱系地理学和分子系统学的分析方法，从多个水平全面阐明西南地区杨属特有种与其近似种之间的遗传关系。（1）研究以7种西南地区具有近似关系的杨属树种为材料进行表型性状的差异研究。结果表明杨树的形态特征存在广泛变异。欧式聚类分析结果将杨树分为2大类：第1类为德钦杨、乡城杨、藏川杨、川杨；第2类为昌都杨、康定杨、西南杨。（2）采用SSR分子标记技术，对采集于中国西南地区的7种15个群体共226株杨树的遗传多样性进行分析，结果显示，以有效等位基因数为标准，7种杨树之间的遗传多样性水平依次为：西南杨>昌都杨>康定杨>藏川杨>乡城杨>川杨>德钦杨；UPGMA及Bayesian聚类结果均显示，7个树种可以分为三个大组。（3）采用SRAP分子标记技术对西南地区11种乡土杨树共333份样本的遗传变异进行分析。NTSYS聚类结果表明，乡城杨、康定杨和西南杨关系较近，川杨和德钦杨关系较近，藏川杨和昌都杨关系较近。（4）研究测定了西南地区及其他地区杨属17个种/杂种共36份样本的三个叶绿体片段（atpF-atpH、trnL-F和matK）和核糖体ITS片段，对其进行系统发育分析。叶绿体联合片段的MP和Bayes系统树树型基本一致，青杨派树种可以划分为2组，第1组由青杨、三脉青杨、大青杨和辽杨构成；其他为第2组。基于ITS的系统树与叶绿体联合片段构建的系统树差异不大，仅在于第2组中的小青杨与小叶杨、川杨差异明显，与第1组中的树种紧密聚拢。以上结果初步探讨了西南地区杨属树种的系统进化关系，为该区域杨树的系统分类和演化关系提供了科学依据。