山东银莲花(Anemone shikokiaOptogenetic stimulationna(Makino)Makino),毛茛科银莲花属的多年生草本植物,是一种间断分布于山东半岛和日本四国岛的稀有物种,在我国只发现了两个分布点——崂山和昆嵛山,并且只存在于海拔600米以上的区域。目前,有关山东银莲花的研究主要集中在细胞学、遗传多样性及对不同生境的适应策略等多个方面,而种群进化问题却未被关注。利用基因组学的方法可以有效解决进化和保护生物学方向的关键问题。本研究以野生山东银莲花为实验材料,基于高通量测序技术得到的完整叶绿体基因组序列和大量单核苷酸多态性(SNP)位点,使用多种生信分析方法进行了山东银莲花的系统发育分析与群体进化研究。主要内容与研究结果如下:(1)山东银莲花叶绿体基因组序列的基本结构特征:呈典型的四分体结构,大小单拷贝区被一对反向重复区分隔开;总长159286bp,GC含量为38%;经注释一共得到了111个不同的基因,包括78个蛋白质编码基因,29个t RNA编码基因和4个r RNA编码基因;在该序列中一共鉴定得到37个长重复序列和67个微卫星序列。将该基因组序列与Genbank数据库中同属的其他物种的叶绿体基因组序列进行比较分析,结果发现:大小单拷贝区(LSC和SSC)的变异程度高于反向重复区(IRs),非编码区的变异程度高于编码区;基因组中的一些高可变区如ycf1、ndh E、ndh D、ndh Ftrn L、ndh A和ndh F被挖掘出来作为潜在的分子标记。以毛茛属为外类群,采用最大简约法和最大似然法进行的系统进化分析表明水仙状银莲花(A.narcissiflora)与山东银莲花(A.shikokiana)的亲缘关系最近。(2)利用Super-GBS技术从73份野生山东银莲花(8个居群)样品中获得了40.59G的高质量reads,构建的参考基因组含有1519935条序列,全部样本平均测序深度达到11.87×,经突变位点检测得到了52231个SNP位点。基于上述SNP数据集,系统进化分析、主成NSC 119875试剂分分析和ADMIXTURE分析的结果显示,全部样本可被划分为两大亚群。在遗传多样性分析中,将全部样本视作一个整体时,期望杂合度(He)在0.0270到0.5000之间,平均值为0.1925;观测杂合度(Ho)在0到1之间,平均值为0.1422;多态信息含量(PIC)在0.0267到0.3750之间,平均值为0.1608;有效等位基因数(Ne)在1.0278到2.0000之间,平均值为1.3009;核苷酸多样性(π)在0.0272到0.5043之间,平均值为0.1941。上述数据表明,山东银莲花的种群遗传多样性水平并不高。此外,对居群间的遗传分化情况、遗传距离与基因流的研究表明,受到自身花粉和种子传播方式的selleck HPLC影响,昆嵛山和崂山两地的山东银莲花种群之间的基因流动受限,已经形成了高水平的遗传分化。Mantel检验同样证实了山东银莲花的种内亲缘关系与地理距离是密切相关的。最后,作者推测了可能导致其遗传多样性偏低的原因,并结合本次研究结果,提出了一些针对性的保护建议。综上,本研究首次报道了山东银莲花的叶绿体基因组信息,基于此探讨了山东银莲花在银莲花属中的系统发育位置,为进一步研究该属的系统发育关系提供了数据支持,同时对相关物种的鉴定也具有一定的参考价值;本文在高分辨率水平上评估了山东银莲花的种群遗传结构、遗传多样性与基因流水平,这在保护生物学方向具有重大意义:其一,有助于理解该种成为稀有濒危物种的原因;其二,可以“有的放矢”,采取针对性的措施加以保护,以降低种群灭绝的风险。另外,也可为研究山东银莲花种群的进化历史提供十分有效的信息。本次研究结果为日后深入探讨山东银莲花的分子进化与系统发生问题打下了坚实的基础,对其他稀有植物的群体进化研究亦有参考价值。