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杉木(Cunninghamia lanceolata(Lamb.)Hook)是我国南方最重要的用材树种,已有8000年砍伐利用和2000多年的栽培历史。关于杉木有无天然林存在,我国林学界一直存在不同的观点和争论,至今仍然缺乏有效深入的研究。此外,关于杉木起源中心和是否存在避难所以及杉木属植物分类方面也存在诸多争议,尤其是台湾杉木和德昌杉木究竟是作为种、变种还是栽培种处理比较合理的争论。为了深入探究和回答以上这些问题,本研究以从全国杉木分布区收集的起源于1955年之前的172个地理种源1352单株和177个地理种源185个单株为材料,分别利用8对SSR引物和8个cpDNA片段,对杉木地理种源群体的遗传多样性水平和遗传结构进行了系统测定和深入分析,以期对以上问题能有一个明确的回答。本研究取得的主要的结论如下:(1)研究发现,杉木cpDNA多样性水平比较低(Pi=0.00002和Hd=0.126),在测序的177个地理种源185个单株中,共发现14种cpDNA单倍型,其中Hap14单倍型为152个地理种源170个单株共享。导致杉木cpDNA多样性较低的主要原因可能是其叶绿体基因组较强的保守性及人类持续砍伐利用和栽培过程选择的结果,其中杉木叶绿体基因组的保守性可能是最根本的原因。(2)基于8对SSR标记的172个杉木地理种源的核基因遗传多样性及群体遗传结构分析显示,杉木不同地理种源群体遗传分化程度很低(Fst为0.0085-0.0179),显著低于已发表的23种裸子植物的居群遗传分化(Fst为0.027-0.280)。AMOVA分析表明,来自于地理种源群体内遗传变异占总变异的98.2%-99.16%,仅有0.84%-1.8%的遗传变异来地理种源群体间,表明杉木不同地理种源群体间的遗传组成已基本趋于一致,遗传结构已没有明显差异。导致不同地理种源群体间遗传分化水平低的主要原因是不同地理种源群体间存在较高的基因流(Nm为2.689-6.328),而驱动这种高水平基因流的实现并非天然居群间自然产生的基因流,而是2000多年来大规模长距离的人工引种栽培导致的结果。据此我们可以断定,我们研究的1955年以前起源的全国杉木172个地理种源基本都是人工林,天然林已难觅踪迹亦是事实。(3)对晚更新世、全新世孢粉化石和阴沉木分布记录数据分析发现,在距今大约2500年到21300年前,在长江流域及其以南和川西盆地中南缘均有杉木天然林分布,全新世杉木天然林分布非常广阔。比较地质历史时期杉木天然林的地理分布和现代杉木产区的地理分布,我们发现,现代杉木栽培区地理分布范围除了由长江流域向北扩张外并没有超出其历史上天然林的可能分布范围,向北的扩张主要是自唐代(618 AD)以后人工引种栽培的结果。我们推测,进入全新世后,长江流域及其以南和川西盆地中南缘成为杉木天然林的分布区,其原因可能与长江流域以南受第四纪冰期的影响较小和杉木物种本身遗传多样性高(平均NA=24.5,平均HE=0.751),适应性强密切相关,因此可以确定杉木不存在单一起源中心或避难所。(4)研究发现,德昌杉木种源与其他地理种源有不同的遗传结构,分析产生的原因,可能与其处于杉木分布区的西南边缘地带,地理位置相对封闭,与其它地理种源的基因交流很少相关。由于德昌杉木种源可能更多地保留了早期天然居群的遗传结构,所以把其作为杉木的一个边缘地理种源或居群处理可能更为合适。此外,遗传证据显示,台湾杉木种源(居群)的确是通过长距离种子散布起源的,但由于其在遗传多样性水平和遗传结构上均与大陆地理种源群体没有明显的差异,因此我们推测台湾杉木很可能是人工跨越海峡引种栽培的结果,是典型的人工林群落,把其处理为一个栽培变种也是不合适的。基于以上分析,我们确定杉木属只有一个种—杉木(C.lanceolata)。