Exploring the genetic profile of the bamboo populations in the fallow fields in Northern Laos utilising random amplified polymorphism DNA (RAPD) markers

Abstract

Bamboo species is known to be a semelparous plant as its coming generation will replace the canopy of their parent following mast flowering and die-off. Some bamboo species from tropical and substorpical regions often form an establishment as their propagation seems to rely on mast flowering rather than rhizomatous growth. Therefore, studying genetic structure among fields can be a clue to understand how far sibling clusters brought by the synchronous flowering are distributed on which little has been known. This study deal with identification of genetic structure in bamboo species, Oxytenanthera parvifolia, at the secondary forest at fallow field in Northren Laos where they are dominant. Sampling was designed to be conducted at 3 fields with 4 neighboring plots of ten square metres per field as the distances among fields are 332, 1285 and 1598m respectively. 5 random amplified polymorphism DNA (RAPD) markers were utilised to examine genetic profile resulting in 88.7 % of total bands are polymorphism. 49 bands out of 71 in total were pruned due to failing the criteria suggested by Lynch and Milgan (1994) and analysed to construct the dendrogram for cibling analysis with UPGMA arghorism clarifying a large genetically related groups with 4 to 6 subgroups among neighoring plots. Analysis of molecular variance (AMOVA) and mantel test between genetic distance matrix and geographical distance elucidated the genetic variation among fields. These results suggested that 88 % of genetic variance within a plot (PhiPT = 0.115) were partitioned with as small as 5 and 7 % of those among fields and plots respectively (PhiRT = 0.067 and PhiPR = 0.051) and the significant correspondence (Rxy = 0.171, P < 0.05) between logarithmic geographical distance and pairwise PhiPT was unveiled.




ラオス北部、焼畑休閑地の二次林におけるタケ集団のRAPDマーカーを用いた兄弟分析及び遺伝子構造解析

要旨

いくつかの種のバンブーは周期的な一斉開花を行う植物として良く知られており、親世代の同調した生殖活動とその後の自発的な枯死の後に、次世代が新たな林冠を形成する。とりわけ、熱帯、亜熱帯に繁茂するバンブーは株立ちし、日本のタケや笹のように地下茎による分布拡大は限定的である。そのため生殖は一斉開花によるところが大きく、フィールド内での遺伝的構造を解明することは一斉開花による分布域の拡大を理解する手掛かりとなると考えられる。ラオス北部の焼畑休閑林は生長の早いバンブーが優占種であるが、そのバンブー二次林の遺伝的構造、兄弟分析はほとんど行われていない。本実験では、ラオス北部のウドムサイの3つのフィールドそれぞれに4つの10ｍ四方のプロットを設定し、そこで優占種、Oxytenanthera parvifoliaの葉をサンプリングした。3つのフィールドはそれぞれ332、1285、1598ｍ離れた場所を選んだ。遺伝子解析は5つのRAPDマーカーを用い、得られた71のバンドの88.7％は多型であった。一方で49個のバンドは樹形図の作成や統計的分析のデータとしては除外した、これらのバンドはLynch and Milgan(1994)が提唱したRAPDマーカーを用いた遺伝子解析のための基準を満たさなかったためだ。樹形図によって、各フィールドに一つの遺伝的に近い大きな集団と、4から6つのサブグループが存在することを示唆された。また、AMOVAやMantel testはフィールド間での遺伝的多様性を明らかにした。88％の遺伝的違いはプロット内のサンプル間の多様性によって説明され(PhiPT = 0.115)、5，7％がフィールド間、プロット間の違いによるものだった(PhiRT = 0.067, PhiPR = 0.051)。さらに、プロット間での地理的距離の対数と遺伝的差異(PhiPT)には有意な相関があることが分かった(Rxy = 0.171, P < 0.05)。