《外來紅樹植物無瓣海桑入侵潛能的分子遺傳學基礎》是依託中山大學，由黃椰林擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：外來紅樹植物無瓣海桑入侵潛能的分子遺傳學基礎
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：黃椰林
- 依託單位：中山大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
生物入侵是當前最棘手的全球環境問題之一。入侵種的適應性進化和入侵機制的遺傳學基礎是一個具有挑戰意義的項目和研究方向，其中入侵種入侵初始階段所普遍經歷的遲滯期（lag phase）在分子層面上所發生的遺傳改變是入侵生物學最感興趣的問題之一。本研究以外來紅樹植物無瓣海桑為研究對象，採用第二代高通量測序技術（Solexa），大規模系統比較該物種入侵地中國種群與原產地孟加拉國種群基於多基因位點遺傳空間模式上的異同；探索在入侵過程中，尤其是該物種所處的入侵初始階段在種群水平發生改變的基因，並探討這些基因與植物入侵生物學特性的相關性；了解遺傳差異與入侵效應的關係；從分子水平評估無瓣海桑的入侵潛能；揭示種群水平無瓣海桑適應性變異的意義；為從基因組水平上理解生物入侵和相互間作用的本質以及進化的機制提供理論依據；並將對有害生物的防治，維護海岸灘涂生態環境的平衡、合理利用與管理紅樹植物資源等研究提供重要參考。
結題摘要
無瓣海桑是紅樹林優良喬木樹種，天然分布於印度、孟加拉和斯里蘭卡等國，1985年從孟加拉國Sunderban地區引進到我國海南島試種成功，隨後在華南沿海廣泛引種並表現出良好的環境適應性。但隨著引種面積的迅速擴大，無瓣海桑是否會造成生態入侵等問題已引起較大爭論。本研究利用了第二代高通量測序技術對分布在孟加拉國Sunderban地區的無瓣海桑三個群體和中國沿海五個群體中隨機選取的40個基因的混合PCR產物進行了測序，比較了原產地和引入地無瓣海桑群體遺傳多態性的變化，在分子水平上對其入侵潛力進行了探討。研究結果表明，引入地群體相對於原產地群體丟失了大部分低頻的SNP，卻保留了大部分的中高頻SNP。基於遺傳瓶頸模型的計算機模擬結果顯示，引入地無瓣海桑的有效群體大小相對於原產地顯著減小，受到了很強的遺傳瓶頸效應的影響，而且在引入地群體中並未檢測到多次引種混合或近緣種遺傳漸滲的證據，這與歷史上的引種記錄相符合。此外，我們對最初引種到東寨港並保存至今的第一代無瓣海桑6株個體進行的研究發現，這些個體具有極高的遺傳雜合度。進一步的研究表明引入地所有群體中並未檢測到異於原產地群體的高頻單倍型或SNP。這些結果顯示，中國的無瓣海桑群體的遺傳多態性水平雖然相對於原產地群體有所降低，但在引種後將近30年的時間裡，其多態性水平及其遺傳頻譜特徵一直處於較穩定的狀態，在群體遺傳水平上並沒有發生群體擴張或縮減的現象，這除了無瓣海桑由於屬於長世代的喬木所導致的相對引種時間較短的原因外，還與最初的建群者個體的高度雜合性以及大面積的人工種植有關。本研究的結果表明了現階段的中國無瓣海桑群體仍處於種群遺傳瓶頸時期。隨著引種時間的增長，中國無瓣海桑群體在群體遺傳特徵上依然存在變化的可能性，因此對其遺傳動態進行長期的生態監控也仍然是必要的。此外，採用同樣的研究技術和方法，我們有目的地對另外兩種入侵植物（薇甘菊和互花米草）進行了轉錄組測序，分別對兩者在群體水平上的遺傳特徵進行了探討並對分子遺傳標記進行了開發；除此之外，我們進一步開展了多種紅樹植物及其陸生近緣種的轉錄組分析與比較，紅樹植物角果木的系統地理學及其在高鹽環境中基因轉錄水平的自我平衡的研究；另外我們還同時開展了多種紅樹植物自然雜交事件驗證的研究。本項研究為合理管理和利用紅樹林資源提供了新的參考。
