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刀状黑黄檀(Dalbergia cultrata Graham ex Benth)是珍贵的硬木类阔叶树种,具有极高的经济价值和生态价值。但近几十年来刀状黑黄檀野生种群数量锐减,濒危等级已由近危(Near threatened,NT)上升至易危(Vulnerable,VU A2c)水平,对其进行遗传资源调查与保护已迫在眉睫。本研究以中国分布的刀状黑黄檀为研究对象,采用实地调查方法,开展野生资源分布以及天然更新调查,旨在摸清其资源分布、生境特征、种群结构以及更新状况。利用物种分布模型,开展刀状黑黄檀对气候变化响应研究,旨在揭示影响其分布格局的主导环境因子,并预测未来气候变化对刀状黑黄檀分布的影响。基于基因组测序数据开发g SSR(Genomic Simple Sequence Repeat)标记,并开展刀状黑黄檀群体遗传多样性、交配系统等方面研究,旨在检测刀状黑黄檀群体遗传多样性水平,群体间遗传变异与分化格局以及交配系统类型,研究结果为刀状黑黄檀遗传资源保护与恢复提供科学依据和理论支撑。通过以上研究,取得主要结果如下:(1)通过对刀状黑黄檀13个种群37个样方进行调查,共获得570株单株调查数据,结果表明刀状黑黄檀在中国主要分布于云南省西南部,北纬21°58′~24°05′、东经98°03′~101°43′范围内,海拔600~1 600 m,土壤类型为微酸性的砖红壤、红壤。具有喜温热,喜光照的生物学特性,并且具有耐贫瘠和耐荫能力。分布模式为零星分布,生境片段化严重,野生种群面临种间竞争、土地利用变化、人为砍伐、病虫害侵蚀等多种因素干扰。天然更新方式有种子繁殖与萌蘖繁殖两种,后者更为普遍,更新百分率在25.00~112.50%之间。径级结构分析表明种群内Ⅰ~Ⅲ径级个体数量丰富(88.95%),Ⅳ、Ⅴ径级个体数量较少(11.05%),动态变化指数Vpi>V`pi>0,表明刀状黑黄檀种群趋近于增长型,干扰敏感指数Pmax=1.33%,说明由于缺乏大径级个体,种群抗干扰能力弱,稳定性较差。(2)利用Max Ent模型采用10个环境因子对刀状黑黄檀在气候变化背景下响应模式进行研究。结果显示刀状黑黄檀分布主要受等温性(Bio3)、年均温变化范围(Bio7)、最暖季降水量(Bio18)、温度季节性变化标准差(Bio4)、最湿月降水量(Bio13)、降水量的变异系数(Bio15)等环境条件的影响,表明温度波动和雨季降水是影响刀状黑黄檀分布的主要限制因素。根据预测,刀状黑黄檀未来高度适生区(p≥0.60)面积将减少8.8×10~4 km~2,处于当前高度适生区(p≥0.60)边缘的脆弱群体(如畹町群体)应优先考虑进行异地保护;云南南部、缅甸东部、老挝西北部和泰国北部生境较为稳定,是建立刀状黑黄檀原地保护单元的最佳候选区域。(3)基于Illumina高通量测序,对刀状黑黄檀进行基因组测序和预组装,共获得94.52Gb高质量数据。根据估算刀状黑黄檀基因组大小为706.92 Mbp,杂合度为1.26%,重复率约为55.74%,平均GC含量为34.11%,属于高杂合复杂基因组。基于基因组测序预组装数据开发了27个特异性g SSR标记。(4)利用g SSR标记对刀状黑黄檀13个天然群体取样策略及遗传多样性进行研究。取样策略研究结果表明刀状黑黄檀群体最小取样数量应为25~30。遗传多样性分析结果显示刀状黑黄檀群体期望杂合度(He)为0.503,遗传分化系数(FST)为0.114,基因分化系数(GST)为0.099,基因流(Nm)为2.347,说明其具有中等水平遗传多样性和中等程度遗传分化以及较高水平基因流。聚类分析结果表明刀状黑黄檀可以清晰地分为3个类群(GroupⅠ~Ⅲ),Mantel检测结果表明群体间存在显著的地理隔离。在中国分布区内的刀状黑黄檀遗传多样性分布模式符合从分布中心向边缘递减的“中心-边缘”假说。AMOVA分析结果显示刀状黑黄檀群体内遗传变异高达85%,这表明群体内变异是其遗传变异的主要来源。遗传多样性指标与环境因子相关性分析结果显示,刀状黑黄檀群体遗传多样性与温度和纬度等环境因子具有显著相关关系,说明纬度、温度等环境条件在维持其群体遗传多样性以及推动遗传变异产生方面具有重要作用。(5)对刀状黑黄檀交配系统研究结果显示,群体多位点异交率(tm)为0.760,单位点异交率(ts)为0.643,双亲近交系数(tm-ts)为0.117,表明其交配机制是以异交为主,并且存在双亲近交现象。(6)最终依据上述研究结果,综合提出刀状黑黄檀遗传资源保护与恢复策略。首先,应进行科学的原地保护区规划。依据群体遗传组成与聚类分析结果,考虑在中国应建立不少于3个的原地保护单元,分级划设原地保护区,同时应注意遗传多样性较高的普洱市大渡岗、西双版纳傣族自治州勐满等群体的优先保护。其次,应构建异地保存林以及设施保存库。依据适生区预测结果,在云南省南部的普洱及西双版纳等稳定气候区域建立异地保存林进行补充性的异地保护,同时考虑从全分布区内自然群体,特别是高适生区边缘的脆弱群体(如瑞丽市畹町群体等)中采集种子,长期保存在设施保存库中。最后,应进行种群恢复以及遗传改良研究。考虑通过辅助迁移或种源引种来增加种群规模,以提高有效种群数量,丰富遗传多样性。通过实施科研项目,筛选良种,构建刀状黑黄檀良种基地。