中国芒属的群体遗传学和进化历史研究

【作者】 李珊珊； 周海飞； 陈文俐； 闫娟； 蔡喆； 韦若勋； 陈志辉； 韩斌； 李建强； 桑涛； 葛颂；

【机构】 中国科学院植物研究所系统与进化植物学国家重点实验室； 中国科学院武汉植物园植物种质创新与特色农业重点实验室； 特有生物研究保育中心； 中国科学院国家基因研究中心中国科学院上海生命科学研究院植物生理生态研究所；

【摘要】 芒属(Miscanthus Andersson s.l.)植物由于其生物量高,耐受力强,多年生等优点在生物能源领域受到广泛关注。中国是芒属植物的分布中心,为开发和利用芒草提供了天然的种质资源。本研究开发了24个微卫星标记,对分布在中国的4个芒属物种(芒M.sinensis、五节芒M.floridulus、荻M.sacchariflorus、南荻M.lutarioriparius)100个天然群体进行群体遗传学和进化历史的研究,主要研究结果如下:1)中国的芒属植物首先划分为群I和群II两大支,群I可进一步划分为两部分(群Ia和群Ib),群II可进一步划分为3部分(群IIa,群IIb,群IIc)。结合形态学和地理分布特征,可以得出群I和群II分别对应荻组和芒组,群Ⅰa和群Ⅰb分别对应荻和南荻;而群Ⅱ内的3个类群分别对应于北方和南方分布的芒,以及五节芒。2)无论在群体水平还是物种水平上,中国的芒属植物都表现出较高水平的遗传多样性,芒组的遗传多样性水平(A=5.25,He=0.569)略高于荻组(A=4.43,He=0.528),荻组和芒组间遗传分化(Fst=0.429)明显高于群组内(Fst=0.138～0.182)。3)物种分布区模拟(species distribution model,SDM)分析显示荻和南荻在末次冰期经历了群体的收缩,之后群体迅速扩张,而芒和五节芒从末次间冰期到现在群体在不断扩张;同时提出五节芒是芒在中国东南部群体生态物种形成的产物。本研究不但能为芒草这一重要能源作物的遗传改良和育种提供有用信息,而且有利于进一步探讨芒属物种的起源和形成过程。更多还原