同倍体杂交物种形成研究进展

同倍体杂交物种形成是促使自然界物种多样化的重要途径。相比以往使用生态或表型特征数据,使用DNA序列数据检验同倍体杂交物种形成所得的分析结果更为准确和可靠。本文主要从同倍体杂交物种形成的条件、物种形成过程中超亲分离的作用、使用序列数据检验同倍体杂交物种的方法等方面概述同倍体杂交物种形成的最新研究进展。下一代测序技术和新统计方法的发展将加深对同倍体杂交物种形成过程的理解。

本地种云南柳与外来种旱柳(杨柳科)的同倍体自然杂交(英文)

对分布于云南的旱柳(Salix matsudana)和云南柳(Salix cavaleriei)之间的一个自然杂交种进行了研究。野外观察表明疑似杂交种异蕊柳(Salix×heteromera)形态上介于旱柳和云南柳之间,并得到了基于叶形态特征的主成份分析的印证。核基因ITS序列数据表明这三个种存在ITS序列的种内和个体内的多态性,且疑似杂交种的ITS序列的基因型总是疑似亲本的嵌合体。因此可以判定异蕊柳是旱柳和云南柳的自然杂交后代。流式细胞分析表明这三个种均为四倍体,因而,本杂交事件为同倍体杂交。基于四个叶绿体序列片段的数据表明本自然杂交事件是不对称的,云南柳是异蕊柳的母本。常见外来种旱柳与稀有本地种云南柳的杂交可能导致稀有种云南柳的濒危甚至灭绝。研究表明柳属植物的引种应非常谨慎。

自然杂交与物种形成

在生物进化过程中,自然杂交对物种形成有着重要的影响。多倍化和同倍体杂交物种形成是通过杂交产生新种的两种主要方式。普遍的观点认为多倍化是植物物种形成的主要动力,而越来越多染色体倍性相同物种之间杂交现象的发现,说明同倍体杂交也是物种形成的重要方式。目前按严格标准确定的同倍体物种形成案例相对较少,还亟需对更多不同类型的种间杂交带进行形态与分子等多方面证据的调研,并通过模型预测与实测数据分析,来探讨杂交物种形成初期乃至整个过程的遗传基础;更多杂交物种形成的新模式材料,有待于通过分化谱系的历史基因流重建进行鉴定,用于进一步阐释自然选择对于生殖隔离形成的影响、物种形成过程中的生态适应变化和多样性遗传创新的产生规律。本文简要综述了自然杂交的研究历史,阐述其相关概念、研究方法和基因组时代杂交与物种形成研究的最近进展,并针对拟解决的关键问题提出相应的分析见解,以期为后续研究和涉及杂交的物种多样性保护提供借鉴。

红砂基因组大小变异及物种分化

红砂(Reaurnuria soongarica,柽柳科)是广泛分布于亚洲内陆干旱区温带荒漠的建群灌木,该物种内部经历过分化和杂交事件,是研究荒漠植物多样性发生和杂交物种形成的理想模型。然而,红砂不同群体的倍性水平尚不清楚,制约了对其物种形成机制的深入研究。为了确定红砂不同支系的倍性及基因组大小变异模式,本研究以红砂幼苗根尖为实验材料,以野生番茄(Solanum pimpine llifolium)作为内标物种,利用流式细胞术对分别来自北疆支系及其可能的亲本支系(东部和西部支系)的共8个红砂群体进行了DNA 1C-值测定和分析。结果显示:红砂东部支系的DNA 1C-值(1.149±0.012 pg)略小于西部支系的1C-值(1.195±0.031 pg)。北疆支系中阜康(FK)和沙湾(SW)群体的DNA 1C-值处于东、西支系的1C-值之间,而火烧山(HSS)和五彩城(WCC)群体的1C-值接近东、西支系1C-值的2倍。结合之前的分子标记结果,我们推测北疆支系中阜康和沙湾群体为东、西部支系的同倍体杂交种群,而火烧山和五彩城群体属于异源四倍体杂交种群。不同倍性的北疆群体起源于不同的杂交事件,可以划归为不同的物种。