河岸带植物的景观遗传结构是景观遗传学研究的热点问题之一。然而,已有研究大多只关注河岸带线性生境和水流介导的繁殖体向下游传播对河岸带植物的景观遗传结构的影响,均未能在一个完整的河流树状结构框架(Dendritic Network)内揭示河岸带植物的景观遗传结构。本项目拟以东亚特有山地河岸带植物领春木(Euptelea pleiospermum)为研究对象,在神农架山地河溪树状网络结构中,通过比较不同级别河流分支之间领春木种群的遗传多样性差异,揭示领春木在山地河岸带中的遗传多样性分布格局;运用景观遗传学手段和父系分析方法,研究领春木在河溪树状网络中的景观遗传结构和基因流。该项目旨在探讨自然条件下亚热带山地河岸带植物在流域尺度上的景观遗传结构及其形成机制。研究结果不仅可以促进景观遗传学理论的发展,为河流树状网络中植物景观遗传学研究提供案例,也可为河岸带中珍稀植物的保护提供理论依据和数据支持。
Landscape genetic structure;stream dendritic network;genetic diversity;gene flow;Euptelea pleiospermum
自然条件下,河岸带景观往往呈树状网络结构。然而,前人关于河岸带植物遗传结构的研究往往只关注线性模型,未能揭示河溪树状网络在河岸带植物景观遗传结构形成中的作用。本研究以山地河岸带植物领春木(Euptelea pleiospermum)为研究对象,运用8对微卫星标记,揭示自然条件下河溪树状网络中该物种的遗传多样性格局、基因流和景观遗传结构。我们检验以下两个假设(1)交汇点种群的遗传多样性高于支流种群;(2)该物种在河溪树状网络中的遗传结构由溪流内扩散(in-stream dispersal)或溪流间扩散(out-of-stream dispersal)主导。实验结果表明,与假设(1)相反,遗传多样性和有效种群大小在交汇点和支流种群间均未呈现显著差异。在所研究的6对支流-交汇点组合中,其中2对呈现不对称向下的基因流,另外4对则呈现向上向下对称的基因流。分子方差分析(AMOVA)结果表明,流域间(1.21%,p = 0.23)和个体间种群内(0.20%,p = 1.00)无显著的遗传分化;然而,流域内支流间的遗传变异占总变异的1.34%(p = 0.01),而更大比例的遗传变异在支流内种群间(5.63%,p = 0.01)。基于STRUCTURE软件的贝叶斯聚类分析和基于Nei遗传距离的无根树均表明,来自不同流域的个体被划归同一遗传相似群组。距离隔离检验(IBD)结果表明,遗传距离与欧几里德距离、河流距离(两种群间沿河溪树状网的最短距离)和陆地距离(考虑海拔因素的欧几里德距离)均未呈现显著的相关关系。以上结果表明领春木的在河溪树状网络中的遗传结构不符合经典的河流等级模型(SHM,Stream Hierarchy Model)。总之,在较小的研究尺度上(5 Km),河溪树状网络在领春木景观遗传结构形成中的作用有限,这是由该物种扩散能力较强、基因流并非局限于河流沟谷所致。