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为解决松属植物复杂的分类及遗传混合问题,研究人员开展了对斯洛伐克 Pinus mugo Turra 与 Pinus sylvestris L. 四个假定杂交区的研究。利用微卫星标记和贝叶斯分析,发现杂交区结构差异大且遗传多样性未升高,该研究对松属植物进化研究和种群保护意义重大。
在欧洲的森林中,松属植物一直是生态系统的重要组成部分。然而,Pinus mugo Turra(山区松)和 Pinus sylvestris L.(欧洲赤松)的分类和进化问题却困扰着科学家们。Pinus mugo complex(山区松复合群)具有高度变异性和网状进化特征,在欧洲多地存在杂交区种群,但多数小种群的遗传混合情况仍不明确。此外,泥炭地等生态系统受到人类活动的严重破坏,对这些松属植物的遗传多样性产生了影响。为了深入了解这些问题,斯洛伐克植物科学与生物多样性中心(Plant Science and Biodiversity Centre SAS)的研究人员开展了相关研究。
研究人员对四个假定杂交区和多个参考种群进行了研究,旨在探索杂交区的混合结构、评估网状进化对种群系统发育的影响,并研究种群内的遗传变异。研究结果发表在《Conservation Genetics》上,为松属植物的进化和保护提供了重要依据。
在研究方法上,研究人员进行了采样和 DNA 分离,从多个地点采集样本,并采用 CTAB 协议提取 DNA。随后,对七个 SSR(Simple Sequence Repeat,简单重复序列)标记位点进行基因分型,通过 PCR(聚合酶链式反应)扩增和基因分析仪进行检测。最后,利用多种软件进行数据分析,包括 PopGene、Phylip、SplitsTree、Dendroscope 和 STRUCTURE 等,以评估遗传参数、构建系统发育网络和分析种群结构。
在研究结果部分,首先是种群内遗传变异。研究发现,所有 13 个样本的种群遗传总结统计值非常相似,杂交区的等位基因多样性和杂合度仅略有增加,部分样本的观察杂合度甚至低于参考值。其次是交配系统,多数种群的 FIS(杂合子缺陷或过剩)无显著差异,但部分样本存在异常,且所有假定杂交区都显示出种群瓶颈的迹象。然后是系统发育和混合结构,系统发育重建确认了两个明显的物种,但在种群水平上没有遗传结构的证据。STRUCTURE 分析表明,多数标记对祖先信息具有高度的分辨能力,研究发现了两个遗传簇,不同杂交区的混合比例和模式存在差异。
在讨论部分,关于斯洛伐克四个松树种群的分类,Pinus mugo aggregate 的分类一直存在争议,本研究利用 SSR 标记对其杂交区进行分析,发现与之前研究结果部分不一致,可能是由于标记分辨率和选择差异导致。此外,研究还发现基因型 - 表型不一致在混合分析中较为常见。关于杂交区的遗传漂变,泥炭地的退化导致了遗传多样性的丧失和杂交区模式的改变,这些小种群片段在遗传上较为脆弱,需要采取保护措施。
综上所述,该研究明确证实了斯洛伐克北部泥炭地存在 Pinus mugo s.str. 和 Pinus sylvestris 的杂交区,且杂交区结构差异显著,遗传多样性受到种群瓶颈的限制。这不仅为 Pinus mugo aggregate 的进化和分类研究提供了重要参考,也为这些松树种群的保护评估和策略制定奠定了基础,对保护遗传学领域具有重要的意义。