濒危植物黄精叶钩吻属的亲缘地理学及遗传结构研究

黄精叶钩吻属（Croomia Torrey）呈东亚-北美间断分布，该属3个种均为保护植物。本项目拟利用SSR、AFLP等分子标记研究该属植物3个种的群体遗传结构，分析现有遗传多样性格局形成的可能原因；在居群遗传多样性研究的基础上，进一步利用叶绿体DNA (atpB-rbcL, trnL-F, trnT-L等片断)和单拷贝核基因单倍型的研究，分析单倍型的分布规律，探讨黄精叶钩吻属植物的起源和分化式样，确定其冰期避难所，揭示物种形成、迁移和演化的历史。根据居群遗传结构特征和DNA单倍型分布的特点，提出就地和迁地保护的取样和管理策略。通过本研究可掌握该属植物遗传多样性结构，及分化和迁移历史，为该属植物有效保护提供科学依据；为研究东亚-北美植物区系间关系、亚洲大陆与日本岛屿间植物的关系，以及物种的形成和分化提供例证。

黄精叶钩吻属（Croomia Torrey）呈东亚-北美间断分布，该属3个种均为保护植物。本项目收集了3个种34个居群539个个体的DNA材料，样品齐全。本项目主要进行了如下一些研究工作：1）利用SSR分子标记研究该属3个种的群体遗传结构，分析现有遗传多样性格局。本项目共开发了11对在3个种中具有通用性的SSR引物，聚类和分组分析显示Croomia属分成三个谱系（北美、日本本岛、及中国大陆与琉球群岛），北美种与东亚种的关系较远；3个种在居群水平的平均遗传多样性（HS）较低，分别为C. pauciflora = 0.707，C. heterosepala = 0.574和C. japonica = 0.552。2）利用叶绿体DNA (psbA-trnH，trnL-trnF和trnD-trnE)和单拷贝核基因（Agt1）单倍型的研究，分析单倍型的分布规律，探讨黄精叶钩吻属植物分布和起源的中心、推测物种形成、迁移和演化的历史。研究结果显示，北美种与东亚种的分化时间早，差异大，推测C. heterosepala是由C. japonica中分化演化出来的，而且C. japonica位于整个属的分化演化中心地位；种间，甚至种内居群间的遗传分化都很大，而居群内个体间的遗传分化很小，多样性水平低；C. japonica种内居群间的遗传分化最大。3）遗传结构特点提出了相应的保护策略。根据该属种间、种内居群间遗传分化大，居群内遗传多样性低的特点，目前对所有现存居群进行保护是非常必要；同时在引种迁地保护中尽可能收集多居群样品，同时要避免远交衰退。通过本研究可了解该属植物遗传多样性结构，及分化和演化历史，为该属植物有效保护提供科学依据；为东亚-北美植物区系间关系、亚洲大陆与日本岛屿间植物的关系，以及物种的形成、分化和演化提供例证。