Nội dung được dịch bởi AI, chỉ mang tính chất tham khảo
Cấu trúc di truyền và dấu hiệu của sự chọn lọc trong cây tiên phong, Zanthoxylum ailanthoides
Tóm tắt
Zanthoxylum ailanthoides Siebold & Zucc. là một trong những cây tiên phong thường gặp nhất trong các khu rừng sồi thường xanh ôn đới ấm của Nhật Bản. Nghiên cứu trước đây của chúng tôi ở một khu vực của Nhật Bản cho thấy mức độ phân hóa quần thể cao và có sự chọn lọc tự nhiên tiềm năng tác động lên một trong các locus hạt nhân được phân tích. Tại đây, chúng tôi mở rộng phân tích của mình để nghiên cứu cấu trúc di truyền của 10 quần thể Z. ailanthoides trải dài khắp Nhật Bản bằng cách sử dụng 9 locus lặp lại chuỗi đơn giản (SSR) nhằm hiểu rõ hơn về cấu trúc di truyền của nó. Đầu tiên, quần thể nằm ở khu vực phía nam nhất (Kagoshima) trong các mẫu được tìm thấy có độ đa dạng di truyền cao nhất, cho thấy có thể đã tồn tại một khu vực trú ẩn băng hà tại hoặc gần vị trí của quần thể này. Thứ hai, phân hóa di truyền tương đối mạnh được tìm thấy giữa các quần thể, và có sự tương quan dương giữa khoảng cách di truyền và khoảng cách địa lý (kiểm định Mantel; P < 0.001). Dựa trên thông tin này, chúng tôi phân tích sự biến đổi nucleotide tại locus có khả năng bị chọn lọc tương đồng với gen mã hóa cho phân tử lớn của ADP-glucose pyrophosphorylase (agpL). Mặc dù có sự phân hóa di truyền mạnh giữa các quần thể được gợi ý bởi các locus SSR, locus agpL lại đơn hình ở hầu hết tất cả các quần thể được phân tích. Kết quả của nghiên cứu này mạnh mẽ ủng hộ khả năng có một sự quét chọn lọc tại hoặc gần locus agpL.
Từ khóa
#Zanthoxylum ailanthoides #cấu trúc di truyền #chọn lọc tự nhiên #phân hóa quần thể #ADP-glucose pyrophosphorylaseTài liệu tham khảo
Aoki K, Suzuki T, Hsu TW, Murakami N (2004) Phylogeography of the component species of broad-leaved evergreen forests in Japan, based on chloroplast DNA variation. J Plant Res 117:77–94
Clegg SM, Degnan SM, Kikkawa J, Moritz C, Estoup A, Owens IPF (2002) Genetic consequences of sequential founder events by an island-colonizing bird. Proc Natl Acad Sci USA 99:8127–8132
Evanno G, Regnaut S, Goudet J (2005) Detecting the number of clusters of individuals using the software STRUCTURE: a simulation study. Mol Ecol 14:2611–2620
Excoffier L, Laval G, Schneider S (2005) Arlequin (version 3.0): an integrated software package for population genetics data analysis. Evol Bioinform Online 1:47–50
Falush D, Stephens M, Prichard JK (2003) Inference of population structure using multilocus genotype data: linked loci and correlated allele frequencies. Genetics 164:1567–1587
Fenner M, Thompson K (2005) The ecology of seeds. Cambridge University Press, Cambridge
González-Martinez SC, Krutovsky KV, Neale DB (2006) Forest-tree population genomics and adaptive evolution. New Phytol 170:227–238
Goudet J (1995) FSTAT (Version 1.2): a computer program to calculate F-statistics. J Hered 86:485–486
Greene TW, Hannah LC (1998) Enhanced stability of maize endosperm ADP-glucose pyrophosphorylase is gained through mutants that alter subunit interactions. Proc Natl Acad Sci USA 95:13342–13347
Hamrick JL, Godt MJW (1990) Allozyme diversity in plant species. In: Brown AHD, Clegg MT, Kahler AL, Weir BS (eds) Plant population genetics, breeding, and genetic resources. Sinauer, Sunderland, pp 43–63
Hiraoka K, Tomaru N (2009) Genetic divergence in nuclear genomes between populations of Fagus crenata along the Japan Sea and Pacific sides of Japan. J Plant Res 122:269–282
Horikawa Y (1972) Atlas of the Japanese flora (in Japanese). Gakken, Tokyo
Hudson RR (2002) Generating samples under a Wright-Fisher neutral model of genetic variation. Bioinformatics 18:337–338
Kamiya K, Moritsuka E, Yoshida T, Yahara T, Tachida H (2008) High population differentiation and unusual haplotype structure in a shade-intolerant pioneer tree species, Zanthoxylum ailanthoides (Rutaceae) revealed by analysis of DNA polymorphism at four nuclear loci. Mol Ecol 17:2329–2338
Kimura M, Weiss GH (1964) The stepping stone model of population structure and the decrease of genetic correlation with distance. Genetics 49:561–576
Maeda Y (1980) Jyo-mon no umi to mori (in Japanese). Sojyu-Syobou, Japan
Meyer FD, Smidansky ED, Beecher B, Greene TW, Giroux MJ (2004) The maize Sh2r6hs ADP-glucose pyrophosphorylase (AGP) large subunit confers enhanced AGP properties in transgenic wheat (Triticum aestivum). Plant Sci 167:899–911
Mousadik AE, Petit RJ (1996) High level of genetic differentiation for allelic richness among populations of the argan tree [Argania spinosa (L.) Skeels] endemic to Morocco. Theor Appl Genet 92:832–839
Nagai H, Yoshida T, Kamiya K, Yahara T, Tachida H (2009) Development and characterization of microsatellite markers in Zanthoxylum ailanthoides (Rutaceae). Mol Ecol Notes 9:667–669
Nordborg M, Hu TT, Ishino Y, Jhaveri J, Toomajian C, Zheng H et al (2005) The pattern of polymorphism in Arabidopsis thaliana. PLoS Biol 3:e196
Peakall R, Smouse PE (2006) GENALEX6: genetic analysis in Excel. Population genetic software for teaching and research. Mol Ecol Notes 6:288–295
Prichard JK, Stephens M, Donnelly P (2000) Inference of population structure using multilocus genotype data. Genetics 155:945–959
Savolainen O, Pyhäjärvi T (2007) Genomic diversity in forest trees. Curr Opin Plant Biol 10:162–167
Slatkin M (1987) The average number of sites separating DNA sequences drawn from a subdivided population. Theor Popul Biol 32:42–49
Slatkin M (1995) A measure of population subdivision based on microsatellite allele frequencies. Genetics 139:457–462
Slatkin M (2005) Seeing ghosts: the effect of unsampled populations on migration rates estimated for sampled populations. Mol Ecol 14:67–73
Smidansky ED, Martin JM, Hannah LC, Fischer AM, Giroux MJ (2003) Seed yield and plant biomass increases in rice are conferred by deregulation of endosperm ADP-glucose pyrophosphorylase. Planta 216:656–664
Strobeck C (1987) Average number of nucleotide differences in a sample from a single subpopulation: a test for population subdivision. Genetics 117:149–154
Tamura K, Dudley J, Nei M, Kumar S (2007) MEGA4: molecular evolutionary genetics analysis (MEGA) software version 4.0. Mol Biol Evol 24:1596–1599
Tsuda Y, Ide Y (2005) Wide-range analysis of genetic structure of Betula maximowicziana, a long-lived pioneer tree species and noble hardwood in the cool temperate zone of Japan. Mol Ecol 14:3929–3941
Tsuda Y, Kimura M, Kato S, Katsuki T, Mukai Y, Tsumura Y (2009) Genetic structure of Cerasus jamasakura, a Japanese flowering cherry, revealed by nuclear SSRs: implications for conservation. J Plant Res 122:367–375
Tsukada M (1985) Map of vegetation during the last glaciation maximum in Japan. Quat Res 23:369–381
Tsumura Y (2006) The phylogeographic structure of Japanese coniferous species as revealed by genetic markers. Taxon 55:53–66
Wagner DB, Furnier GR, Saghai-Maroof MA, Williams SM, Dancik BP, Allard RW (1987) Chloroplast DNA polymorphisms in lodgepole and jack pines and their hybrids. Proc Natl Acad Sci USA 84:2097–2100
Whitt SR, Wilson LM, Tenaillon MI, Gaut BS, Buckler IV (2002) Genetic diversity and selection in the maize starch pathway. Proc Natl Acad Sci USA 99:12959–12962
Wright S (1951) The genetical structure of populations. Ann Eugen 15:323–354
Wright SI, Gaut BS (2005) Molecular population genetics and the search for adaptive evolution in plants. Mol Biol Evol 22:506–519