华东地区特有种银缕梅与醉翁榆遗传结构研究

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特有濒危植物遗传变异分析是研究物种的进化历史以及濒危机制的重要内容,也是特有濒危物种保护生物学研究的核心内容之一(葛颂等,1994)。特有种往往由于种群缩小、遗传漂变以及近交等因素的作用而遗传多样性降低,种群不断衰退,面临灭绝的危险。银缕梅(Parrotia subaequale M.B.Deng,H.T.Wei)属第三纪孑遗植物,为仅存我国的活化石被子植物,被列入国家Ⅰ级珍稀濒危植物。醉翁榆(Ulmus gaussenii Cheng)属榆科榆属乔木,为华东地区特有物种,仅在琅琊山国家森林公园醉翁亭附近有所分布,为国家Ⅱ级珍稀濒危植物。由于种群分布狭窄,加上醉翁亭地区旅游开发,人为活动频繁,醉翁榆种群退化严重。 本文利用ISSR分子标记分别对华东地区两个特有濒危种银缕梅11个种群(123个个体)和醉翁榆12个种群(198个个体)进行遗传结构分析,并结合繁育系统、种群大小、种群年龄结构、人为干扰等因子对两个特有种物种遗传多样性特征进行了分析,重点分析了不同树龄阶段的种群遗传多样性的差异,以探讨种群更新过程中,两个特有濒危种的遗传结构的动态变化,并剖析遗传衰退的可能原因。本研究获得以下结果: 1.银缕梅11个种群平均的Neis遗传多样性(H)为0.1101。低于Hamrick等(1989)统计的异交(风媒)植物遗传多样性水平的平均值0.148,也低于Nybom(2004)基于ISSR位点统计的特有种遗传多样性(H=0.20)。表明银缕梅现有种群的遗传多样性水平偏低。其原因为 (1)不同分布区相隔较远,呈跨省点状分布,岛屿效应非常明显; (2)银缕梅属第三纪孑遗植物,种群分布范围非常狭窄,分布集中,有效规模逐渐变小; (3)花期不定,两性花期不同时,开花时间较短等构成银缕梅的繁殖障碍。遗传多样性随年龄等级递减,表明银缕梅出现遗传衰退,原因有: (1)种群间有效基因流降低,导致大量遗传变异的丧失; (2)人类活动的干扰(如旅游开发),导致适宜生境损失,个体数量急剧较少,银缕梅有效种群规模降低,造成了很大程度的近交。 2.银缕梅11种群间遗传分化指数Gst为0.4512;将采集于同一区域的所有个体看作一个大种群时,万佛山、宜兴、龙王山3个分布区种群间的遗传分化指数Gst=0.3704,表明银缕梅种群间分化程度较高。种群间地理隔离是导致种群间遗传分化的主要因素。 3.特有种醉翁榆12个种群水平的Neis遗传多样性为0.0644,物种水平的Neis遗传多样性为0.0989。种群和物种水平的遗传多样性均偏低,原因有(1)分布范围局限于琅琊山醉翁亭附近,种群有效规模小是导致醉翁榆较低多样性水平的重要原因;(2)随着旅游开发的不断深入,游客不断增多,人为活动日益频繁,进一步限制了醉翁榆种群的有效更新,致使种群衰退,遗传多样性丧失;(3)作为重要的种质资源,幸存的古树近年来遭受生境破坏的影响,数量逐年下降,(4)种间竞争和生境破坏直接导致种群更新受阻。银缕梅种群遗传多样性随年龄等级递减,表明醉翁榆出现遗传衰退,原因 (1)不同生境种群受人工建筑隔离,种群间基因流受阻,降低了种群遗传变异; (2)人为干扰严重制约种群更新及扩展,种群受选择和竞争影响较大,导致醉翁榆种群出现遗传衰退。 4.醉翁榆12个种群间遗传分化指数Gst=0.3925,将采集于同一区域的所有个体看作一个大种群时,种群间遗传分化指数Gst=0.3209,种群间遗传分化明显。人工建筑物隔离影响不同生境种群间正常的风媒传粉活动,基因流降低;醉翁榆翅果个体较大,随风力散播能力有限,种子寿命短,并且果实成熟期处于旅游旺季,遭破坏程度严重(郑朝贵,2005)。鸟类受人为干扰而日渐稀少,进一步限制了种子流传播的频率及范围。 基于华东地区两个特有濒危物种银缕梅和醉翁榆保护的重要价值,对于其保护有如下建议: (1)加强现有自然种群的就地保护,对银缕梅和醉翁榆残存的老树进行重点保护,尽量保护种源基因库; (2)禁止滥砍乱伐,控制采种行为,改善幼苗生长环境,以促进种群的自然更新和繁衍,丰富现有种群的遗传多样性; (3)将不同分布区的种群个体进行杂交,促进种群间基因交流,保护物种遗传多样性; (4)选择适宜生境进行引种和驯化实验,尽快育苗造林,进行异地保护。
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