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SympaTric和Allopatric群体的杂交和迟发,四种橡木种群

摘要

背景

杂交和渐渗是网络进化过程中新的遗传变异驱动多样性的重要来源。Quercus是一个重要的模式分支,在北半球有非常丰富的成员,用于研究物种边界的渗入和适应过程。中国是全球第二大物流中心Quercus但对渐渗杂交的研究还很有限。

结果

在此,我们筛选了17个共显性核微卫星标记来研究四种栎树(Quercus Acurissima.,栓皮栎种群,法氏栎, 和Quercus serrata.)在10个人群中。我们在17个基因座上识别了四橡木种中的361个等位基因,所有基因座都以高遗传变异性为特征(HE= 0.844-0.944)和中等分化(F英石 = 0.037–0.156)级。群体分化分析显示:异域同源(F英石 = 0.064) < sympatric heterogeneous (F英石 = 0.071) < 异域异质(F英石= 0.084)。贝叶斯混合分析确定了四种类型的杂种(Q. AcuRissima. × Q变化柄锚参,Q. Fabri. × Q. Serrata.,Q. AcuRissima. × Q. Fabri., 和Q. AcuRissima. × Q变化柄锚参 × Q. Fabri.)以及它们的不对称渗入。我们的结果表明,种间杂交是普遍观察到的部分Quercus,成员有杂交倾向。

结论

我们的研究确定了所研究的四种栎属植物之间的基本杂交和渗入状态,并扩展了我们对杂交的进化作用的理解。研究结果为制定保护策略提供了理论依据。

背景

渐渗杂交是生物特别是橡树中常见的自然现象[1.].间隙杂交是遗传变异的重要来源,并响应不断变化的环境条件,驱动多元化[2.,3.,4.].此外,迟滞可能具有生态后果,包括塑造社区组装和结构[5.,6.].在森林树种中,包括杨树(包括杨树)在适应性遗传变异的间隙迟滞。7.],桉树[8.],脾气化[9]、松树[10.]和橡树[11.].核DNA标记,如微卫星(SSR)[12.]随机扩增多态性DNA标记[13.]和叶绿体DNA [14.]已被用来检测物种的血栓。随着基因组研究的进步,我们对杂交地区中杂交区间隙不同的生态,遗传和基因组因子的理解正在增加[15.,16.,17.].

QuercusL.(橡木)含有超过400种在北半球普遍存在的物种[18.].橡树是一个重要的模型思想家,提供了杂交和血液生态和进化后果的根本洞察力[19.].在Quercus,自然发生的种间杂交很常见[11.,15.].之内Quercus,美国橡树和欧洲白橡木已经很好地研究[20]. 例如,来自基因区域的高质量单核苷酸多态性被用来描述欧洲白橡树的渗入模式(栎属宠物栓皮栎)[21].Eaton等人(2015)利用美国活橡树基因组RAD-seq数据(Quercus系列维伦特斯)对于系统发育推论和确定谱系之间的血栓增长[22]. 在中国,大多数橡树杂交研究都使用了核DNA标记,如SSRs和AFLPs[23]. 为了保护橡树,有必要对橡树,特别是本地树种的杂交和渗入进行研究。

中国是全球第二大物流中心Quercus共有62种中国植物区系分为五个基于形态学的部分:Quercus,Aegilops.,异龟头,埃格兰琴, 和棘皮病[24,25,26]. 前两部分(QuercusAegilops.)由落叶橡树种组成,所述橡木物种对应于此Quercus甜菜虫由Denk提出[27]. 在我们目前的研究中,Quercus Acurissima.卡拉瑟斯和栓皮栎种群布鲁姆属于甜菜虫, 尽管法氏栎汉斯和Quercus serrata.默里属于集团Quercus.一种新的分类QuercusL.由Denk提出,包含八个区段:Cyclobalanopsis.,甜菜虫,冬青属植物,浮牛,Quercus,蓬蓬,Protobalanus, 和维伦特斯[27].我们研究种类的系统发育位置并没有改变,因为它们仍然存在甜菜虫Quercus团体

研究了四种橡木物种(Q. AcuRissima.,Q变化柄锚参,Q. Fabri., 和Q. Serrata.)在亚热带地区的重叠分布,是亚热带山脉和温带温带落叶林林中的重要种类,占据中国森林生态系统的重要职位[28]. 本研究旨在:(1)鉴定四种栎属植物的杂交模式(2) 调查这四种栎属植物是否存在渗入现象,以及在多大程度上存在渗入现象;比较同域和异域群体的渗入强度水平。这项工作提供了一个进化机制的理解Quercus以及生物多样性背后的生物过程,并对森林管理产生影响。

结果

微卫星基因座(SSRS)的可用性

跨所有群体的每个轨迹处的估计无效等位基因频率的平均值均小于0.2(表1.)。在指示性调整后的标称级别(5%)的每对群体中,每对群体的每对基因座进行显着连接不平衡的证据是多重比较等于0.000368的比较(表S.1.)。17个多态SSR产生361个等位基因,平均每位基因座为21个等位基因。一些SSRS是高度变量的,包括QURU-GA-0M05,QURU-GA-1H14,QURU-GA-1I15,MSQ16,SSRQPZAG36和SSRQRZAG112,每个等位基因都包含超过21个等位基因。吝啬的pic,A.R, 和HS所有标记分别为0.909(范围:0.844至0.939)、10.7(范围:7.1至14.2)和0.550(范围:0.254至0.980)(表1)1.)。

表1本研究使用的17个核微卫星位点的遗传统计

跨越10种群的DIC值的比较显示,具有零等位基因的模型比没有空等位基因的模型更高,并且跨座位的平均估计频率略高(范围为0.102到0.188)(表2.;表S.1.). 这10个群体的近交系数较大(平均值) = 0.41)且显著偏离零(P < 0.05). Two populations, LT-F and ZW-B, did not departure from Hardy–Weinberg equilibrium, and seven populations, BY-A, BY-V, LT-B, ZW-V, ZJ-A, ZJ-V, ZJ-F, and ZJ-B, did not departure from Hardy–Weinberg equilibrium after excluding the null alleles bias.

表2所研究的10个栎种群的遗传统计

四橡木遗传多样性分析

在DNA水平上,4种栎树具有较高的遗传多样性NEA.R, 和HS分别为6.7(范围:5.8至7.9),10.7(范围:8.7至11.8),分别为0.829(范围:0.782至0.862)(表2.)。四种物种分为属于的两组甜菜虫Quercus(组AV和FB)基于结构分析。的HoFB组(0.607)大于使用FSTAT测定的Grous AV(0.497)的FB(0.497)(P < 0.05). The highest intraspecific genetic diversity (A.R,HS, 和Ho)观察到Q. Fabri.种群数量与其他三个调查种相比有显著差异Q变化柄锚参(P < 0.05). 在四个不同的地点中,凉亭最高Ho,这与中武的显着差异。显着差异A.R在紫金和中武之间HSF英石不同地点之间没有显著差异。

遗传分化与种群结构

Null等位基因对人口分化的估计有特别影响,这是由几乎相同的价值观和类似的95%级别的全球性F英石横跨所有基因座(CF英石 = 0.085, 95% CI: 0.065—0.105) and without (F英石 = 0.101, 95% CI: 0.078–0.125) using the “exclusion null alleles” correction (Table1.)。对于每个轨迹,cF英石(范围:0.033至0.168)和标准化分化G英石(范围:0.033至0.190)在标称水平上相对较低(5%)。因此,四橡木种中发生了弱遗传分化。我们还将群体之间的遗传分化进行了比较(图。1.一种)。在这项研究中,我们将与同源和不同物种的物种鉴定为异质性。人口分化分析显示以下内容:各种同源(平均值F英石 = 0.064) < sympatric heterogeneous (F英石 = 0.071) < 异域异质(F英石= 0.084)。种间遗传分化水平显著高于区域间遗传分化水平P-Values(表3.)。PCOA确认了群体中存在的强遗传结构(图。1.b–d)。

图1
图1

成对F英石四种栎属植物的同域和异域种群(A.:红色框代表同域种群,黄色框代表同一物种)。基于成对总体的主坐标分析(PCoA)F英石GENALEX 6.5中实现的值(B-D)

表3四个遗传统计的比较Quercus. L群

Amova结果表明1.04%(P= 0.003),地区间遗传变异发生率为9.78% (P < 0.0001),遗传分化最大,为89.17%(P < 0.0001)在人群中藏匿(表4.)。分层Amova在物种中揭示了显着的遗传分化(F计算机断层扫描 = 0.04064,P < 0.001),含7.2%(P < 0.0001) occurring among populations within species and the greatest genetic differentiation of 88.74% (P < 0.0001)。种内基因流Q. AcuRissima.,Q变化柄锚参,Q. Fabri., 和Q. Serrata.估计分别为3.31、2.56、4.72和3.8(表5.)。同时,物种之间的遗传变异大于地区的遗传变异。总共将300个样品基于NJ方法基于Nei的遗传距离聚集成两个分支(图。2.)。Q. AcuRissima.Q变化柄锚参个体聚集在树下的一个大树枝上(AV组)Q. Fabri.Q. Serrata.(FB组)个体被聚集在树上的另一个大分支中。与其他物种以及其他物种相同的物种表明有内径的分化和差异变化。此外,NJ图表显示了相当大的变化,以某种方式弱群Q. Fabri.Q塞拉塔。叶片变异的聚类结果与分子生物学结果基本一致。我们对这四个物种进行了聚类,发现其中14个个体Q. Fabri.和所有Q. Serrata.样本聚集成一个分支。这些结果表明,叶片性状与其它品种有较大的差异Q. Fabri.个人。人口级聚类偏差小,主要发生了Q变化柄锚参巴彦的人口以及Q. Fabri.Q. Serrata.亮亭和紫金山种群(图。3.)。这表明形态学没有很大差异,但遗传结构发生了变化。

表4四者的分子方差分析(AMOVA)Quercus. L群
表5基因流(NM)在10橡木种群中
图2
图2

300株栎树个体的分子和表型聚类分析。A.显示MEGA 7.0和MEGA 7.0中遗传关系的NJ树状图B基于表型性状变异的聚类分析

图3
图3

10个栎种群的分子和表型聚类分析。A.基于Nei的无偏遗传距离(Nei 1978),在MEGA 7.0中实施了NJ聚类分析(Sudhir et al.2016)。B基于表型性状变异的聚类分析

外加剂分析与杂交鉴定

三角洲K,它用于确定最合适的价值K在给定的范围1–9内,使用结构收割机计算,并在K = 2 (Fig.4.)。这与这四种不同物种的分类分类分类一致。总计98%Q. AcuRissima.Q变化柄锚参个体被分配到第一类(Qi),平均成员比例(Q我 = 0.98),大多数Q. Fabri.Q. Serrata.个人(100%)被分配给Cluster II(QII = 0.99)。只有三个人(两个Q. AcuRissima.和一个Q变化柄锚参)表现出不同程度的混合与分配的概率 < 0.90. 将10个群体分为两大组(AV组和FB组)。使用K = 4, the hybridization scenario among the four oak species was more complicated.Q. Fabri.个体被分配到第一类(Q我= 0.80),Q. AcuRissima.个体被分配到第二类(QII = 0.94),Q. Serrata.个人被分配给集群III(Q三 = 0.54),以及Q变化柄锚参个体被分配到第四组(Q四 = 0.66)(表S2.)。

图4
图4

来自10个种群的300种橡树个体的结构聚类结果(每种颜色代表一个遗传聚类)

我们观察了四种类型的杂交,Q. AcuRissima.Q. Fabri.,Q. AcuRissima.Q变化柄锚参,Q. Fabri.-Q. Serrata., 和Q. AcuRissima.问:variabilis-Q。法夫里(桌子6.)。总共观察到188个杂合身(总体而言)Hr = 62.77%),其中F = 671.混合动力和121个回复个体。在四个采样的地块中,位于巴彦图(100%)中发现了最高的杂交率。在四橡木种中,杂交率如下:Q. AcuRissima.(Hr = 18.0%)< Q. Fabri.(Hr = 50.7%)< Q变化柄锚参(HR = 74.2%) < Q. Serrata.(Hr = 94.9%)。大多数杂交发生在同一组(AV或FB)中;然而,在不同群体中,还有交叉育种产生的血栓涌现。其中,个人Q变化柄锚参巴丹的杂交种是独一无二的,有三种类型的血统(Q. AcuRissima.问:variabilis-Q。法夫里)。

表6橡木物种之间间隙差异的识别结果

讨论

斜突研究通常专注于大规模对单独的物种[29]和Sympatric相关物种[30]但很少在不同的生态利基中的种类和进化的曲折。在这里,我们检查了属于两种不同的SympaTric群体和各种群体的四个橡树中存在的迟发程度。橡木(Quercus)因与物种灭绝的杂交而臭名昭著,这也可能在适应性进化中发挥关键作用[31,32]. 在橡树中的杂交和渐渗已经被很好的记录,而适应性渐渗在进化中是很重要的[11.,32,33,34].我们的研究使用NSSR标记来调查四个橡树的速度。我们确定了四种类型的混合动力车:Q. AcuRissima. × Q变化柄锚参,Q. Fabri. × Q. Serrata.,Q. AcuRissima. × Q. Fabri., 和Q. AcuRissima. × Q变化柄锚参 × Q. Fabri.. 渗入更容易发生在Quercus小组比在甜菜虫也存在群体杂交和跨群体杂交;然而,这是罕见的。这说明在生殖隔离不完全的情况下,种间杂交频率较低。生殖隔离机制有助于四橡树同时共存。

研究了四种栎树的遗传多样性和遗传变异

渐渗是新的遗传变异的重要来源,并在网状进化过程中驱动多样性[3.]. 由于杂交引入的临界变异和杂交组合本身,多样化率发生了变化[2.]. 在这项研究中,我们发现所研究的10个橡树种群,都具有较高的遗传多样性水平,其中Q. Fabri.在亮度和紫荆站的最高价值。长效的树木跨越广泛的地理范围通过适应性可塑性和适应性分化的组合,以及响应环境变化而发生的常设遗传变异[4.].高度的遗传多样性提供了适应性,确保了四棵橡树在面对极端气候事件时的生存。在我们的研究中F英石10种群的值范围为0.05至0.15,表明中等分化。另外,10种群体中遗传分化的顺序如下:丙二醇同源Q. AcuRissima.和Q变化柄锚参分叉13.2 mA,以及分歧时间Q. Fabri.Q. AcuRissima.是12.33毫安[35,36].在第四纪冰期间,三种物种(Q. AcuRissima.,Q变化柄锚参, 和Q. Fabri.)响应气候变化显示不同的迁移路线。此外,中国藏高高原的强烈隆起导致亚洲季风气候的强化,这可能促进物种分化[37,38,39].遗传分化的主要原因是四种物种的长期进化分歧,其次是由间隙引起的适应性分化[40].

研究了17对不同基因型的多态位点F英石值,我们推测这些橡木之间发生了基因流动。有限的基因流动阻止杂交诱导的遗传沼泽,而不是为杂合子提供更多的遗传变异来源。此外,我们发现,四个橡树之间的遗传变异主要发生在群体中(88.74%),只有群体发生的小百分比(7.2%)。Ramırez-valiente等。(2018)发现干旱推动了橡木之间功能性状的遗传差异的演变[41].300个体的叶片变异的聚类分析也显示出大的表型变异。物种的等位基因和相关的表型变化是用于应对全球气候变化的威胁在适应进化进展过程中的策略[42]. 虽然在本实验中使用了少量的核基因座来验证这一假设,但我们无法确定与渐渗基因座相关的表型。未来的全基因组关联分析将进一步分析入侵区域和表型关联。

四种栎属植物的基因流动与杂交

与种内基因流动动力学相比,种间基因导入由于多种间的相互作用而更加复杂。基因流水平高(NM > 1) ,中间(0.25 < NM < 0.99),低(NM< 0.25)由Govindaraju [43].在我们的研究中,涉及的内部基因流动Q. AcuRissima.,Q变化柄锚参,Q. Fabri., 和Q. Serrata.估计分别为3.31,2.56,4.72和3.8。与其他家庭中的物种相比,如云杉(0.75)和Liroyendron Chinense.(1.028),基因流更强,与其他橡木物种类似,如栎属紫外线(3.749)。基因流是影响物种扩散其基因的物种的重要属性[44].大多数橡树树具有更大的花粉分散距离。属的分散能力Quercus还与许多因素有关,例如树高,植被密度和叶区域[45].少量基因流动使所有繁殖群体能够保持相似的等位基因,从而保持高杂合子,因此NJ聚类图显示出弱区分法布里Q. Serrata.群体结构聚类显示相似的遗传分离。但也可能是群体内变异引起的,如前所述,群体内变异的比例很高(88.74%)。我们在四棵橡树中发现了重复的种间基因流。结构聚类分析表明,大多数种群含有两个种间的杂种。例如,ZJ-A群体显示F1.杂交种Q. AcuRissima.Q变化柄锚参,虽然人口在杂交之间表现出杂交Q. AcuRissima.Q. Fabri..有趣的是,v v人口中的大量个人似乎是TrihyBrids。另外,结构聚类表明,ZJ-F和ZJ-B种群没有形成两个强组,其杂交个体是相对均匀的,可能代表混合组。然而,表型数据表明这些是两种不同的物种。此外,这两种群体,V和ZW-B具有更均匀的杂种,我们不确定这是由于祖传血统或最近的基因流,而且我们没有排除共享变化的现有可能性。由于在本研究中没有使用合适的小组,所以观察到的复杂混合物模式可能归因于他们的祖先贡献QuercusSPP。需要其他相关物种样品来阐明这种情况。与此同时,巴彦遗址似乎是这三个橡树之间特别有效的迟发区。

很多F.1.后代和部分回交为杂种。在节中甜菜虫,最多的混合动力车Q变化柄锚参返回,而在一节中Quercus,最多的混合动力车Q. Serrata.回交。这可能是由于我们对表现出不止一个物种特征的个体进行了抽样调查,但我们不能排除对亲本物种间渗入的偏见。这种不对称的渗入是常见的[46],如沿海橡木种类的血液突出齿栎到一种生态的内陆橡树种蒙古栎变量.脆节,这在日本北部的沿海环境殖民地[34]. 杂种个体生长的环境是导致非对称导入的重要原因[47,48,49].橡木是风授粉的,并且基因流动主要通过花粉发生[50]. 因此,杂交种和亲本之间的种子和花粉传播的分化是至关重要的。未来的取样应该针对在独特环境中的更广泛的个体,比如杂交区的边缘,以确定他们的非对称渗入是否发生在基因组水平上。此外,杂交个体与其亲本间的生殖隔离模式也将得到实验验证。

森林管理的影响

自然杂交是植物中的常见现象,在现有物种的25%发生中发生[51,52]. Fertile hybrids backcross with their parents, leading to introgression. Introgression is an evolutionary creative force that introduces new, possibly adaptive alleles into a population [53,54];然而,过量的基因流动可能导致遗传淋巴和物种消失[55]. F或者CoNservationists, whether to prevent or encourage interspecific gene flow is a difficult question. Oaks are “notorious” for their widespread hybridization and are exceptional forest trees with high levels of genetic diversity. Oaks tend to hybridize, and introgression may influence community structure and increasing genetic diversity [6.].面对气候变化,种间基因流动转移适应性等位基因以避免灭绝[56,57].研究了四种橡木物种(Q. AcuRissima.,Q变化柄锚参,Q. Fabri., 和Q. Serrata.)全部分布在中国。Palaeo分配模拟表明Q. AcuRissima.,Q变化柄锚参, 和Q. Fabri.在冰期和间冰期分别有扩张和收缩的倾向[37,38,39]. 适应环境变化的进化使有机体能够避免灭绝。这种适应性进化与物种的适应性渗入有关。在我们的研究中,四种栎属植物之间存在着杂交和渗入现象。虽然我们没有证实这种基因导入是否是适应性的,但其他实验也证实了这一观点[53,54].在未来的研究中,我们将使用基因组数据与健身相关的表型数据,以探索适应性血气Quercus.为了提高保护策略的功效,保护管理应考虑进化理论。因此,管理人员应考虑在制定保护策略时与家长物种是否共存,因为自然杂交有保护价值。使用新开发的基因组学技术,自然杂交区是研究物种自适应演进的良好网站。

结论

学习的四个橡树的长期进化分歧,由此产生的间隙迟滞,导致了它们的高水平遗传多样性和中度分化。四橡木之间的遗传变异主要发生在群体中,只有群体发生的百分比。四种类型的杂种(Q. AcuRissima. × Q变化柄锚参,Q. Fabri. × Q. Serrata.,Q. AcuRissima. × Q. Fabri., 和Q. AcuRissima. × Q变化柄锚参 × Q. Fabri.)确定,伴有不对称血液。我们得出结论,在该部分和该部分中通常观察到三分杂交的杂交Quercus有很高的杂交倾向。在未来的工作中,我们希望利用基因组数据来研究这些杂交群体中基因流动和适应性导入的动态特性。

方法

抽样和学习网站

在这项研究中,我们使用了新的分类Quercus由Denk等人(2017)提出Quercus分为八个部分:Cyclobalanopsis.,甜菜虫,冬青属植物,浮牛,Quercus,蓬蓬,Protobalanus, 和维伦特斯[27].我们选择了四种物种Quercus,两个野生种群Q. AcuRissima.,三个Q变化柄锚参,两个Q. Fabri.,和三个Q. Serrata.为遗传分析,它们在江苏省(Plot Zijing)和Anhui省(Plots Bayan,Liangting和中武)中随机进行进行抽样(图。5.). 在每个地方,选定的个体至少相距30米,以避免对同一植物取样。共对300名成人进行了抽样,并使用全球定位系统记录了他们的地理坐标和高度(表S)3.). 从每株植物中采集三到五片叶子,在硅胶中快速干燥,并在室温下保存以进行分子实验。同时,我们随机采集10-15片叶片进行形态分析。在Y.F.上采集了一个分枝,然后保存在南京林业大学标本室。

图5
图5

采样的四个橡木图的地理分布。具有不同颜色的饼图代表不同的物种(Q. AcuRissima.: 蓝色的;Q变化柄锚参:绿色;Q. Fabri.: 黄色的;Q. Serrata.: 红色的)。饼区与样本大小成比例

叶片形态特征的测量

使用来自300棵树的每一个成熟的叶子测量九个叶形形态属性(表4.s)。观察到的变量如表所示得分4.S.用尺子测量尺寸特性。在显微镜下在40倍放大率下观察表皮毛发。

DNA提取和微卫星基因分型

使用植物基因组DNA试剂盒(天根,中国)从每个个体30-40毫克的干叶中提取总基因组DNA。用一滴分光光度计(OD-1000,上海赛科易生物科技有限公司)测定基因组DNA的质量和浓度,并在1%琼脂糖凝胶中进行电泳。将DNA样品稀释至20 ng/μL并在-20℃下储存。

所有DNA样品在17个核微卫星基因座(NSSRS)(QM58TGT [58];QURU-GA-0i01,QURU-GA-0M05,QURU-GA-0M07,QURU-GA-OI21,QURU-GA-1H14,QURU-GA-1I15 [59,60]; 问题16[61]; ssrQpZAG1/5、ssrQpZAG15、ssrQpZAG36[62];SSRQRZAG 7,SSRQRZAG 31,SSRQRZAG 74,SSRQRZAG 87,SSRQRZAG 96和SSRQRZAG 112 [63]),使用为OAK树种开发的引物(表S5.)。使用以下参数在EPPendorf热循环仪(Eppendorf,汉堡,德国)中进行PCR反应:在94℃下初始变性4分钟,在94℃下为94℃的30个循环,45 s,45秒在引物上退火具体温度,72℃的延伸45秒,然后在72℃下延伸8分钟。PCR混合物的总体积为20μL,含有2×Taq PCR Mastermix(天根),每种引物的10μm,20-40ng模板DNA,以及DDH2.O. PCR产物在ABI3730XL自动遗传分析仪上使用ROX-500分离为内标(Applied Biosystems,USA)。等位基因尺寸使用Genemarker版本2.2.0(应用生物系统)手动确定。

统计分析

我们使用了尺寸特征,转换的变量,计数变量和观察到文献中描述的变量来检测内部变化。使用SPSS 19.0(SPSS,Inc.,芝加哥,USA)分析了形态特征数据。使用欧几里德距离,在个体和人口水平聚集9个表型特征。将获得的人口聚类图和单独的聚类图以及分子结果在比较分析中使用。

对于SSR数据,我们使用最低版本2.2 [64]利用个体近交模型,在每个群体中同时检测每个位点的空等位基因频率,该模型包括三个参数:空等位基因(N)、近交系数(F)和基因分型失败(B)。Markov Chain Monte Carlo迭代和烧纳的数量分别设定为500,000和50,000个循环。减少每50更新。要进行贝叶斯模型比较,我们使用具有NULL等位基因的模型进行了分析(NFB.)没有空等位基因(fb公司)评估每种人口中的零等位基因的重要性。我们设置NFB.显著性采用低偏差信息准则(DIC)。对于该方法,将阈值设置为最大值小于0.2,平均值小于0.1,从而最终选择所有17个位点进行后续分析。每个群体中所有基因座对的连锁不平衡以及与Hardy-Weinberg平衡的显著偏差用Genepop版本4.6.9确定[65].

使用Popgene估计每个人口和每个轨迹的遗传多样性统计数据,版本1.32 [66].统计数据包括等位基因数量(N), 观察到的 (HO)和预期的(HE)杂合性和有效的等位基因数量(NE)。多态信息内容(pic)估计在Cervus 2.0中[67]等位基因丰富度(A.R)群体内的遗传多样性(HS)和近亲的系数(F)使用FSTAT版本2.9.3.2估计[68]. 修正近交系数(F')对于每个人群,也使用最低版本2.2进行评估[64]和完整模型(NFB.)。意义F通过比较近交和非近交模型的DIC值来评估。

我们估计全球F英石和C.F英石[69]使用FREEEN的每个基因座的校正和没有“排除零等位基因”校正70]. 两个全局变量的95%水平置信区间(CI)F英石和C.F英石在同一程序中通过bootstrap重采样获得多个基因座。的F英石在Genalex 6.5中估计每对群体[71]以使用HEML 1.0.33的热图形式可视化[72]. 使用Wright(1951)公式间接估计基因流:纳米 = 1—F英石/ 4.F英石. 此外,我们还进行了基于成对总体的主坐标分析F英石使用GENALEX 6.5的值[71].我们测试了差异的重要性A.R,HO,HS, 和F英石使用FSTAT的地理区域间和物种间,版本2.9.3.2[68].双面P- 在10,000次排列后获得值。检查各种产物和异质类型的遗传差异我们进行了分子方差(AMOVA)的分析F-使用ARLEQUIN 3.5版的统计信息[73]. 固定指数的意义(F计算机断层扫描,FSC., 和F英石)用10000种排列进行了测试。

结构软件[74]用于推断人口结构。确定人群数量(K)捕获数据主要结构,使用了500,000马尔可夫链蒙特卡罗迭代的燃烧时间,长度为500,000次。总共为每个模拟执行20个独立运行K价值,范围从1到9。所有迭代都与混合物模型一起运行,这假设个人可能具有混合的祖先,因为四个橡树中的人口中的可能性和缺点。最佳K值由Δ的最大值确定K[75]使用结构Harvester 0.6.93 [76].使用CLUMPP允许20个运行的集群,版本1.1.2 [77],并体制1.1 [78]并用该方法对用团块加工后的结构结果进行了展望。在二元矩阵的基础上,利用GENALEX 6.5计算了Nei的无偏遗传距离矩阵[71],并用MEGA 7.0构建树状图[79[邻居加入(NJ)聚类方法[80].

利用STRUCTURE生成的混合系数(q值)将个体分为纯种和杂种,阈值q值= 0.1,其中q值< 0.1或> 0.9的样本为纯种,0.1 < q值< 0.9的样本为杂种,包括F1.生成和返回81,82]. F1.杂交种具有Q值= 0.5,但横频系数偏向于家长物种之一,并在0.5和0.9之间产生Q值[81].考虑到误差,0.6 < q值< 0.9的个体被认为是回交。

数据和材料的可用性

该研究的SSRS基因分型数据已存放在GitHub中(https://github.com/lixuan221/ssr-database.)。

缩写

二次系统:

简单的序列重复

AFLPs公司:

扩增的片段长度多态性

rad-seq:

限制性位点相关DNA测序

SNPS:

单核苷酸多态性

NA.:

等位基因数量

NE:

有效数量的等位基因

A.R:

等位基因丰富

HO:

观察到在基因座上平均杂合子

HE:

基因座平均期望杂合度

HS:

群体遗传多样性在基因座上平均

pic:

多态性信息内容

F英石:

遗传分化指数

CF英石:

用排除空等位基因法校正遗传分化指数

G’英石:

标准化遗传分化指数

TA.:

退火温度

空值:

群体间平均的空等位基因频率

DIC:

偏差信息标准值

N:

零型等位基因的模型

F:

近交系数

B:

基因分型失败

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下载参考资料

致谢

我们感谢我们实验室的所有同事寻求帮助,建议和讨论以及编辑和审稿人的建设性评论。

资金

该研究得到了中国天然科学基金(31770699),国家奖学金基金,江苏高等教育机构的优先学术计划发展(PAPD),南京林业大学优秀博士论文基金(2171700124),江苏创新工程基金(KYCX18_0989)。资助机构没有参与数据的研究,收集,分析和解释,以及写作稿件。

作者信息

隶属关系

作者

贡献

X.L执行了稿件的写作并参与了数据分析;G.W.执行大部分实验,Y. F.和Y.E.E.,监督该项目并为稿件提供了建议。作者已阅读并批准了稿件。提交人声明没有利益冲突。

相应的作者

对应于尤斯利A。埃尔卡萨比或者Yanming方

道德宣言

伦理批准和同意参与

不适用。

出版许可

不适用。

利益争夺

作者宣称没有相互竞争的利益。

额外的信息

出版商的注意事项

斯普林格自然保持中立,就管辖权的要求,在出版的地图和机构的联系。

补充信息

表S1。

附加文件1:NFB,NB和FB模型的偏差信息标准值在最低限度中获得的10个群体。表S2。当k = 2和4时,每群遗传群的每个遗传簇都会成员资格概率。表S3。四种橡树的10个种群的位置。表4s。.观察叶片大形态特征。表S5。四种栎属植物SSR引物组、扩增等位基因数目和大小的研究。

权利和权限

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引用这篇文章

李X,魏G, El-Kassaby, Y.A.et al。四种栎属植物同域和异域居群的杂交和渐渗。BMC植物生物学21,266 (2021). https://doi.org/10.1186/s12870-021-03007-4

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