基于ISSR和ITS分子标记的江西野生寒兰居群遗传结构与保护遗传学研究

The orchids (Cymbidium kanran Makino) are some species of important national protective wild plants. Jiangxi province, is one of the provinces with rich resources of these wild orchids. In recent years due to excessive digging and their habitat fragmentation, the wild orchids resources were destroyed severely. This subject, primarily based on investigation of the wild orchids, at the same time complementary with other domestic and foreign representative wild orchids as the research object, based on investigation of the wild orchids population size, geographical distribution, morphological characteristics, ecological characteristics takes advantage of ISSR, ITS and cpDNA molecular marker to analyses population genetic structure of the wild orchids in Jiangxi, and combination of data from internet, analyzing their genetic diversity and population genetic structure in different geographical regions and different damage extent in Jiangxi province, understanding population genetic differentiation, gene flow and systematic origin features of the wild orchids in Jiangxi province, setting up the DNA fingerprint map of the wild orchids, discussing those endangered factors of orchid population in Jiangxi, so as to supply a detail protective strategy and scientific consultation for sustainable utilization of the wild orchid resources.

寒兰（Cymbidium kanran Makino）是国家重点保护野生植物，江西是野生寒兰资源最丰富的省份之一，近年来由于过度采挖和生境片断化，江西野生寒兰资源遭到了严重的破坏。本项目以江西各山脉的野生寒兰材料为主，同时辅以国内外其它的代表性野生寒兰为研究对象，在调查其野生寒兰居群大小、地理分布、形态性状和生态特征等指标的基础上，利用基因组ISSR、ITS和细胞器cpDNA分子标记对野生寒兰居群进行遗传结构分析，结合互联网数据资料，分析江西不同地理区域、不同破坏程度野生寒兰居群的遗传多样性差异和居群遗传结构，了解江西野生寒兰居群的遗传分化、基因流及系统发生等特点，建立江西野生寒兰的DNA指纹图谱，探讨江西野生寒兰居群致濒因素，旨在为寒兰野生资源保护策略的制定与可持续利用提供科学参考。

寒兰（ Cymbidium kanran Makino）是国家重点保护野生植物，江西是野生寒兰资源最丰富的省份之一，由于过度采挖和生境片断化，江西野生寒兰资源遭到了严重的破坏。首先，我们基本完成了江西各山脉的寒兰及国内外其它地方的代表性寒兰资源的调查工作。同时利用DNA分子标记进行了遗传多样性研究：（1）利用ISSR分子标记对12个居群共185个野生寒兰的遗传多样性分析表明：12个居群在整个水平上遗传多样性较高，Shannon信息多样性指数（I）为0.2204，居群间基因流（Nm）为0.6325，居群内的遗传分化大于居群间的遗传分化；12个寒兰居群UPGMA聚类为四支，Mental检验结果表明遗传距离和地理距离无显著相关性（r = 0.3791）。（2）ITS分子标记对17个居群250个体的遗传多样性分析表明：17个野生寒兰居群的250个样本中共有10种ITS类型，寒兰ITS序列 AMOVA分析显示居群间遗传变异为21.12%，群内的遗传变异为69.24%，群内遗传分化程度较高，群间遗传分化程度较低。Nm = 1.1428，寒兰居群间的基因流水平高；（3）cpDNA标记petB-petD共检测到9个变异位点和5个简约信息位点，17个寒兰野生居群中共有11种单倍型，其中Hap4为该谱系的广布单倍型。TCS网状结构图推测Hap4为最原始的单倍型；通过HAPLONST和谱系地理结构进行分析表明寒兰居群不存在明显的谱系地理结构。（4）IBD对17个野生寒兰居群进行遗传距离与地理距离的相关性分析，结果显示两者没有明显相关性（r = 0.0121），表明寒兰居群间的遗传分化程度不是因为地理距离的远近造成的。通过ISSR、ITS和cpDNA数据的综合分析表明江西各大山脉不同居群间的基因流较大，江西与福建相邻的武夷山脉寒兰野生居群的遗传多样性最为丰富，另三大山脉则相差不大。在17个寒兰居群中以安福、邵武两地群内的遗传分化和变异水平最高，ITS类型和单倍型种类最多，可能是因为两地独特的气候和都是出于两省山脉交界处的边缘效应，使得居群间的基因流水平更高。研究结果对我国寒兰资源保护具有一定的参考意义。