中国东北地区浮萍科植物分布及遗传多样性研究

中国东北地区浮萍科植物分布及遗传多样性研究浮萍科(Lemnaceae)植物为单子叶水生植物,全世界已知5属37种,通常浮水或沉水于静止的湖面、稻田及池塘,是世界上最小的开花草本植物。

大部分浮萍科植物仅由叶状体及根系组成,主要以出芽的方式进行无性繁殖,生长速度迅猛,可作为能源植物进行乙醇及丁醇等生物燃料的研制开发及利用。

浮萍科植物适应能力极强,对水体中氮磷有很好的吸收作用并能将其转化为有机物,又可以除去水体中的重金属离子及有机分子,因此也常被用于污水净化。

而浮萍科植物体内含有较高的淀粉,且木质素含量较低,亦可当作鱼、鸭、鹅等动物的饲料。

随着浮萍科植物的广泛应用,对野外种质资源的研究保护变得尤为重要。

本实验以我国东北地区浮萍科植物为研究对象,进行了系统的地理分布及遗传多样性研究。

我国东北部为典型温带季风气候区,其浮萍科植物资源具有与我国热带、亚热带地区不同的特点。

在我国东北各地共收集到79份浮萍科植物种质资源,其中吉林省47份,黑龙江省22份,辽宁省8份,内蒙古2份。

通过形态学分类和基于叶绿体atpF-atpH间隔序列和rpS16内含子序列的分子生物学鉴定,这些种质分别属于紫萍属(Spirodela)和青萍属(Lemrna),共有多根紫萍(Spirodela polyrhiza)、细脉浮萍(Lemna perpusilla)、三脉浮萍(Lemna turionifera)、稀脉萍(Lemna aequinoctialis)四种,分别有23、30、25、1份种质。

遗传多样分析结果表明,我国东北地区叶绿体基因组中atpF-atpH和rpS16的核苷酸多样性指数分别为0.03673和0.06487,平均每Kb核苷酸差异数分别为23.287和60.130,单倍型多样性指数分别为0.679和0.720。

在黑龙江省境内,只收集到紫萍、细脉浮萍、三脉浮萍三个物种,分别有5、10、7份种质,未发现稀脉萍。

遗传多样分析结果表明,黑龙江地区叶绿体基因组中atpF-atpH和rpS16的核苷酸多样性指数分别为0.03527和0.06401,平均每Kb核苷酸差异数分别为22.359和59.918,单倍型多样性指数分别为0.671和0.719。

在吉林省境内,除稀脉萍仅发现1份种质外,其余三种分布较为均等,其中紫萍、细脉浮萍、三脉浮萍分别有15、14、17份种质。

遗传多样分析结果表明,吉林地区叶绿体基因组中atpF-atpH和rpS16的核苷酸多样性指数分别为
0.03401和0.06545,平均每Kb核苷酸差异数分别为21.463和60.674,单倍型多样性指数分别为0.693和0.741。

在辽宁省境内,采集到样品数量较少,同样只收集到紫萍、细脉浮萍、三脉浮萍三个物种,分别有2、5、1份种质。

遗传多样分析结果表明,辽宁地区叶绿体基因组中atpF-atpH和rpS16的核苷酸多样性指数分别为0.03464和0.06552,平均每Kb核苷酸差异数分别为21.964和61.393,单倍型多样性指数分别为0.607和0.607。

通过与南方地区浮萍科植物对比发现,东北地区浮萍科植物缺少芜萍属(Wolffia)和少根紫萍属(Landoltia),而青萍属的种类比南方多。

本研究为浮萍物种鉴别和种间亲缘关系分析提供分子依据,有利于今后对东北地区乃至其它温带季风地区浮萍科植物的研究。