西藏沙棘的谱系地理结构及其第四纪冰期微型避难所的时空分布格局

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
41061007
项目类别：
地区科学基金项目
资助金额：
27.0万
负责人：
拉琼
依托单位：
西藏大学
学科分类：
D0103.生物地理与土壤地理
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
张文驹；刘少初；索朗白珍；吴千红；欧珠朗杰；王昊；
关键词：
青藏高原微避难所冰期西藏沙棘谱系地理学

项目摘要

西藏沙棘是青藏高原的特有种，也是典型的古地中海植物区系成分之一，其进化历史长达2千万年以上。青藏高原的隆起以及随之而来的气候变化深刻地影响了它的扩散、适应与分化过程。第四纪冰期时高原面并没有被大冰帽所覆盖，可能存在众多微避难，这将所有助于重建更久远的进化历史。本研究拟采集涵盖整个西藏沙棘分布区的居群样品，利用SSR标记和叶绿体trnT-trnF (cp) DNA序列研究西藏沙棘的谱系地理结构，分析居群特有单倍型的空间分布格局以及在系统发育树上的分化时间，检验冰期时高原面上是否广布着微避难所，重建西藏沙棘在青藏高原的扩散历史。通过对西藏沙棘的遗传瓶颈和群体分化时间计算，以及造成类群间隔离的地理和气候因数的分析，研究青藏高原隆起和气候变化对西藏沙棘扩散、进化和适应的影响模式。

结项摘要

青藏高原的隆起和高原隆升对植物的传播、分化和适应的影响仍是一个难题。为了明确高原隆起和植物的进化关系，我们测定了覆盖青藏高原的37个西藏沙棘居群891个叶绿体DNA的trnT-trnF片段，共得到50单倍型，33种是私有单倍型，结果表明这些单倍型起源于多次分化，分化时间在1.0Ma前，反映出西藏沙棘末次冰盛期的微避难所海拔在4000米以上，这是目前世界上已知最高的植物避难所。我们结果支持青藏高原在最近3.4Ma快速隆升的假说。高原的快速隆升和伴随的环境变化塑造了西藏沙棘现在的谱系地理结构。.利用叶绿体trnT-trnF序列和5个SSR微卫星位点研究了在一个具体的西藏沙棘微避难所—珠穆朗玛峰北坡绒布河谷里不同海拔西藏沙棘的遗传变异，并结合冰川学、地貌学、第四纪地质学、气象学的资料来研究这一低矮的灌木是如何在此适应过去2万5千年剧烈的气候波动的。然而，学者们仍没有了解植物为什么能在避难所中避难，以及如何度过冰期时以及冰期后剧烈的气候波动。研究结果表明，珠峰绒布沟是西藏沙棘的一个有很长历史的微避难所，末次冰盛期时西藏沙棘分布在和鼓励海拔4800米一下区域，而在末次冰盛期之后通过在海拔5000米附近的分布范围的上下变化度过了剧烈的气候波动。随着40年来全球气候变暖，西藏沙棘的分布上限也已向上移了至少30米，研究结果还表明山坡、地形对于西藏沙棘的避难是重要的。.本研究还用8对SSR引物分析了珠穆朗玛峰南北两侧的8个西藏沙棘种群遗传多样性和遗传结构，其结果发现两侧的西藏沙棘种群发生了显著的遗传分化，珠峰对其两侧分布的西藏沙棘基因流有显著的阻隔作用。珠峰形成了一道物理屏障，阻断了两侧植物的基因流，另外，还用8对SSR引物对100×100米大样方内121个西藏沙棘个体遗传结构进行分析发现：西藏沙棘表现出显著的空间遗传结构，空间自相关系数随地理空间距离增大而显著减小。.RAD-seq 技术作为一种新的方便、快捷和经济的新技术，被广泛应用在动植物基因组学的研究上。本研究主要对从西藏、青海、甘肃采集的西藏沙棘8个群体、80个样品进行高通量测序（RAD 标签）、SNP）以及群体遗传结构研究。其主要目的是应用群体简化基因组学方法研究其适应青藏高原极端环境的微进化过程与规律。有关样品目前正在北京诺禾致源生物信息科技有限公司进行建库、测序等实验，有望在2014年元月初获得所有相关实验结果和数据。