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苏铁类植物是一类起源极其古老的植物,在一亿多年前与当时的恐龙并驾称雄地球。历经沧桑变幻,曾经繁荣显赫的全部恐龙及绝大部分苏铁植物早已灭绝,仅剩下苏铁科、托叶苏铁科和泽米铁科共3科11属约300种幸存下来,零星分布于热带和亚热带地区。苏铁类植物具有重要的经济、生态和科研价值,它不仅是生物多样性链条中的一个重要环节和组成部分,在全球生物多样性保护中担当着十分重要的角色,而且对研究种子植物的起源、演化、区系及古气候变化等都具有十分重要的意义。
我国苏铁植物仅一科一属,即苏铁属(Cycas),俗称“铁树”、“凤尾草”,零散分布于云南、广西、四川、贵州、海南、台湾等地。灰干苏铁(Cycashongheensis)在1994年发表于美国苏铁协会杂志,分布范围十分狭窄,仅存两个居群分布于云南元江流域的个旧市保和乡,生长于低海拔的干热石灰岩山坡,且近年来个体数量急剧减少,保护迫在眉睫。本研究首次采用微卫星分子标记(SSR)结合单拷贝基因ncpGS单倍型分析的方法对灰干苏铁进行了遗传多样性和遗传结构的研究,在此基础上探讨了相应的保护策略,主要研究结果如下:
1.遗传多样性不同于苏铁属植物普遍的遗传特征,灰干苏铁保持了较高水平的遗传多样性(SSR: Na=3.967、PPL=90.0%、HE=0.435、AR=4.162、I=0.835; ncpGS:Hd=0.45625、π=0.01048)。分析推测灰干苏铁漫长的进化历史和雌雄异株异交(FIS=0.090)的繁殖方式是其保持高多样性的主要原因。
2.遗传结构
灰干苏铁两个居群之间的地理距离仅为8km,遗传分化系数极低,仅有6.58%的变异存在于居群间,居群间的基因流(Nm)为3.55。居群间频繁连续的基因流是两个居群低分化的主要原因。
核片段ncpGS单倍型的失配分析和中性检测表明灰干苏铁两个居群均没有发生过近期扩张,微卫星分子标记瓶颈效应检测的结果说明居群MY经历了近期瓶颈效应,且由于两个居群的遗传组成较均质,因此我们推测现存灰干苏铁的两个居群可能在历史上属于一个大居群,该历史居群包含现在两个居群的分布范围,后来由于环境的变化和人为破坏的因素,历史居群个体数减少,分布范围缩减而逐渐形成了如今灰干苏铁两个居群的分布式样。
3.保护策略
根据本研究得出的结论,导致灰干苏铁濒危的主要原因不是遗传基础,而是环境破坏、人类活动等导致居群和个体数量的减少。因此我们建议就地保护和迁地保护相结合的策略,在加强就地保护的同时,建立灰干苏铁的种质库并辅以人工种植和繁育,对其繁育后代进行评估后回归自然,补充野外居群。