【摘要】：很多遍布全球的入侵植物都可以通過克隆生長進(jìn)行繁殖,雖然遺傳多樣性不高,卻能占據(jù)多樣的異質(zhì)環(huán)境,表觀遺傳變異可能是其重要的適應(yīng)機(jī)制。入侵植物喜旱蓮子草在中國完全以克隆生長的形式進(jìn)行擴(kuò)散,幾乎沒有遺傳變異,卻占據(jù)了黃河以南包括溫帶、亞熱帶、熱帶等在內(nèi)的廣闊地理分布區(qū),表觀遺傳變異介導(dǎo)的對不同溫度的馴化適應(yīng)可能在其成功入侵中發(fā)揮了重要作用,但目前研究較少。本研究沿中國最冷月最低溫度梯度,采集了8個種群的喜旱蓮子草樣本,包括兩個溫帶種群(濟(jì)南和洛陽)、三個亞熱帶種群(上海、南昌和昆明)、三個熱帶種群(景洪、北海和三亞),然后在人工氣候箱中模擬設(shè)置濟(jì)南(溫帶)和海口(熱帶)的四季溫度環(huán)境進(jìn)行馴化培養(yǎng),無性傳代。利用甲基化敏感擴(kuò)增片段多態(tài)(MSAP)標(biāo)記分析野外種群以及馴化1代和4代后的種群樣本,檢測其DNA甲基化變異的變化趨勢,并將馴化培養(yǎng)后的喜旱蓮子草樣本在兩種模擬條件下進(jìn)行交互移植,測定關(guān)鍵表型性狀的變異,探討其對溫度適應(yīng)性的貢獻(xiàn)。研究結(jié)果如下:(1)喜旱蓮子草的野外種群之間存在的DNA甲基化分化可能與溫度有關(guān)。沿最冷月最低溫度梯度采集的8個喜旱蓮子草種群在PCoA空間中聚成三個組,剛好與氣候區(qū)一致。(2)野外種群表現(xiàn)出來的DNA甲基化分化在移植到模擬濟(jì)南和模擬海南的溫度條件下,具有短暫的遺傳穩(wěn)定性,但隨著馴化時間延長,其無性系后代的表觀遺傳分化逐漸減弱,特別是在有低溫脅迫時,表現(xiàn)出明顯的趨同。這些結(jié)果暗示野外種群的表觀遺傳變異并不是隨機(jī)產(chǎn)生和積累的,而是對不同溫度環(huán)境的主動響應(yīng)或適應(yīng)。(3)不同溫度馴化下培養(yǎng)的喜旱蓮子草在生長、側(cè)芽數(shù)量、葉形等方面均有明顯差異,可能具有適應(yīng)意義。模擬溫度交互移植實(shí)驗(yàn)表明,在模擬濟(jì)南溫度條件下馴化培養(yǎng)的喜旱蓮子草與模擬海口的材料相比,側(cè)芽及葉片數(shù)量更少、莖長累積增長量更高。這些結(jié)果暗示,不同的溫度馴化能引起表型變異,可能各具有適應(yīng)意義。本研究揭示了克隆植物喜旱蓮子草在不同溫度梯度的地理環(huán)境中的表觀遺傳變異模式,初步證實(shí)DNA甲基化變異可以對不同的溫度馴化條件產(chǎn)生主動響應(yīng)或適應(yīng),并伴隨著一系列表型變異,可能有助于喜旱蓮子草適應(yīng)不同的溫度環(huán)境。這些結(jié)果有助于更好的防控入侵種喜旱蓮子草、更深入理解表觀遺傳變異在克隆植物中的適應(yīng)意義。
【圖文】：

圖１－１．生態(tài)遺傳學(xué)和生態(tài)表觀遺傳學(xué)之間的異同。一方面，表觀遺傳過程作為第二系統(tǒng)與遺傳系統(tǒng)一樣，通過自然選擇進(jìn)化；另一方面，表觀遺傳變異不同于遺傳變異能會直接響應(yīng)生態(tài)相互作用而改變，因此為進(jìn)化提供了額外的加速途徑。逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１－１．邋Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ邋ａｎｄ邋ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓ邋ｂｅｔｗｅｅｎ邋ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｇｅｎｅｔｉｃｓ邋ａｎｄ邋ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ逡逑ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃｓ邋．邋Ｏｎ邋ｏｎｅ邋ｈａｎｄ，，邋ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃ邋ｐｒｏｃｅｓｓｅｓ邋ｍａｙ邋ｐｒｏｖｉｄｅ邋ａ邋ｓｅｃｏｎｄ邋ｉｎｈｅｒｉｔａｎｃｅ邋ｓｙｓｔｅｖｅｒｙ邋ｓｉｍｉｌａｒ邋ｔｏ邋ｔｈｅ邋ｇｅｎｅｔｉｃ邋ｉｎｈｅｒｉｔａｎｃｅ邋ｓｙｓｔｅｍ，邋ｔｈａｔ邋ａｌｌｏｗｓ邋ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ邋ｂｙ邋ｎａｔｕｒａｌ邋ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ．ｔｈｅ邋ｏｔｈｅｒ邋ｈａｎｄ，邋ｅｐｉｇｅｎｅｔｉｃ邋ｖａｒｉａｔｉｏｎ，邋ｕｎｌｉｋｅ邋ｇｅｎｅｔｉｃ邋ｖａｒｉａｔｉｏｎ，邋ｍａｙ邋ｂｅ邋ａｌｔｅｒｅｄ邋ｄｉｒｅｃｔｌｙ邋ｅｃｏｌｏｇｉｃａｌ邋ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓ邋ａｎｄ邋ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ邋ｐｒｏｖｉｄｅ邋ａｎ邋ａｄｄｉｔｉｏｎａｌ，邋ａｃｃｅｌｅｒａｔｅｄ邋ｐａｔｈｗａｙ邋ｆｏｒｅｖｏｌｕｔｉｏｎａｒｙ邋ｃｈａｎｇｅ．逡逑注：文章引自Ｂｏｓｓｄｏｒｆ等人（２００８）的研宄。逡逑Ｎｏｔｅ：邋ｃｉｔｅｄ邋ｆｒｏｍ邋ｔｈｅ邋ｓｔｕｄｙ邋ｏｆ邋Ｂｏｓｓｄｏｒｆ邋ｅｔ邋ａｌ（２００８）．逡逑１．邋１．邋３

所以我們沿最冷月最低溫度梯度進(jìn)行采樣。依照最冷月最低溫度梯度，可逡逑以在地理上將中國的喜旱蓮子草適生區(qū)劃分為溫帶、亞熱帶、熱帶３個主要區(qū)域，逡逑在三個區(qū)域中我們共設(shè)置了邋８個采樣點(diǎn)，見圖２－１。在溫帶區(qū)域中采集了濟(jì)南（ＪＮ）、逡逑洛陽（ＬＹ）２個地理種群，在亞熱帶區(qū)域中采集到了上海（ＳＨ）、南昌（ＮＣ）、昆明（ＫＭ）逡逑共３個地理種群，在熱帶區(qū)域采集到了景洪（ＪＨ）、北海（ＢＨ）、三亞（ＳＹ）３個地理種逡逑群，具體地理及氣候信息見表２－１。逡逑采樣時間為２０１７年５月，為保證樣品一致性，所有喜旱蓮子草材料都來自陸逡逑生種群中正常生長，且未遭病蟲害的健康個體。本次采樣主要采集植株葉片以及逡逑連根的整體植株，每個種群采集到１０－２０個植株，植株之間的距離保持在１０米以逡逑上，確保其屬于不同的克隆斑塊。逡逑（１）
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：Q943.2

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2649040