中国野生花苜蓿由大格局到精密尺度格局的居群遗传变异模式和生态适应性进化初探

本项目依据花苜蓿在中国的自然分布，进行全国-大格局、县级-亚居群、精密尺度格局取样，采用nSSRs分析花苜蓿三个层级空间格局的遗传结构和变异模式，探讨居群群口历史和形成这种模式的成因和机制；对精密尺度格局进行深入分析，探讨花苜蓿基因流动态，种子流、花粉流对基因流贡献的比率，以及种子、花粉传播规律。用抗旱、耐盐的EST-SSRs研究植株形态多样、生境差异大的大格局居群，揭示花苜蓿抗旱、耐盐适应性基因型地理分布格局和适应性进化的分子基础，研究结果为苜蓿遗传育种工作者进行亲本选择、种质资源的开发利用提供理论依据。

本项目原定的研究内容包括以下三个部分:.（1）花苜蓿三个层次空间格局遗传变异研究.（2）精密尺度格局空间遗传结构分析.（3）花苜蓿抗旱、耐盐-适应性分化变异；. 目前,这三部分研究内容已经完成。此外，补充采集了花苜蓿在中国东北的8个居群，并结合以往的实验材料（共23个种群），进行了花苜蓿谱系地理学研究，以及毛荚苜蓿和青海苜蓿的系统学位置研究。具体研究结果增加到以下五部分：.（1）花苜蓿从大尺度到小格局居群遗传结构变异.（2）花苜蓿精密尺度空间遗传结构变异.（3）用抗旱耐盐的SSR标记分析花苜蓿居群的遗传多样性与生态适应性.（4）毛荚苜蓿和青海苜蓿的系统学位置研究.（5）中国野生花苜蓿的谱系地理学研究。. 通过从不同空间尺度研究花苜蓿遗传多样性和遗传结构，发现大格局的居群虽然覆盖面积广、居群间距大，但是遗传多样性水平比亚居群低，推测这是亚居群所在地特殊的地质历史、地形、地貌及花苜蓿繁育系统、种子扩散方式，自然选择等共同作用的结果。精密尺度空间遗传结构分析发现花苜蓿具有显著的空间遗传结构，且基因流传播距离较近，在10米之外的个体间遗传相似度对于随机交配的遗传相似度，是亚居群遗传多样性水平高于大格局居群的重要原因之一。生态适应性遗传变异研究表明环境的特异性使生长在此的花苜蓿居群具有较多数目的私有基因来应对特殊的生存环境。系统学位置的研究确认了毛荚苜蓿（Medicago edgeworthii）的系统位置在组Sect. Lunatae.，青海苜蓿应分在Sect. Platycarpae.，天蓝苜蓿和M. secundiflora 在不同的支系。谱系地理学研究揭示了花苜蓿目前的系统地理分布模式及在第四纪冰川期的动态，表明赤峰地区可能是花苜蓿多样性中心，而目前的分布模式是更新世中期干旱化和沙漠扩张的结果。. 成果如下：第一部分文章已经完成，投稿中；第二部分数据分析完成，文章正在撰写；第三部分发表了一篇核心期刊（刘洁等，2013，植物科学学报），另还撰写一篇SCI文章；第四部分已接受一篇SCI论文（Die Hu et al., 2013, on line, Pakistan Journal of Botany）；第五部分文章已经完成，投稿中。培养一名硕士（2013年已毕业），一名博士（2014年毕业）。