景观破碎化对千岛湖黄连木复合种群遗传多样性及空间遗传结构的影响

来源 :杭州师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:action005
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由自然过程和人类活动共同干扰引起的景观破碎化,减小了物种的生境大小、增加了生境的空间隔离度,而这也直接导致了植物种群生境的破碎化。破碎化对植物种群的影响是多方面的,最基础的就是对其遗传效应的影响,包括遗传多样性和空间遗传结构等方面,而遗传效应代表了物种适应环境的能力,持久的景观破碎化会对植物种群的长期维持产生一定的干扰与危害。同时,这种遗传效应又会因物种特有的生物学特性(如繁殖模式、世代长度和生命周期等)和研究中取样的时间尺度、破碎化经历的时间以及生境改变程度的不同而不同。  本研究以千岛湖库区高度破碎化岛屿为平台,通过对历经50多年的破碎化岛屿上的自然生长繁殖的雌雄异株植物黄连木(Pistacia chinensis Bunge.)种群的研究,来探讨景观破碎化对雌雄异株植物黄连木复合种群遗传多样性和空间遗传结构的影响及其机理。本研究选用了9对多态微卫星引物,以小岛生境中的种群C1、C2,大岛生境中的种群B1、B2以及参照样地大陆生境中的种群A1、A2为研究对象,比较分析低度破碎化和高度破碎化黄连木种群、经历过破碎化和未经历破碎化黄连木亚种群以及黄连木雌亚种群和雄亚种群在遗传多样性和空间遗传结构上的差异,探究差异背后的机理,为今后雌雄异株植物的保护与恢复工作提供理论依据。  整个实验研究包括野外调查、实验室处理和后期数据分析三个部分。研究结果显示:在6个黄连木种群共180个个体上检测到140个等位基因,平均每位点等位基因数为15.6个。遗传多样性分析显示:1)、高度破碎化种群其遗传多样性低于低度破碎化种群,而低度破碎化种群与大陆种群无显著差异;2)、经历过破碎化的亚种群的平均稀有等位基因数显著低于未经历破碎化的亚种群(P=0.010),而其它平均遗传多样性参数比较无显著差异;3)、破碎化程度越高,种群中雄性比例越高,雌雄亚种群间的比较显示,雄亚种群的稀有等位基因丰富度均低于雌亚种群,且平均稀有等位基因有显著性差异(P=0.024)。同时,雄亚种群的近交系数也都大于雌亚种群。说明千岛湖库区黄连木种群的遗传多样性在总体上是比较高的,但景观破碎化还是导致导致了稀有等位基因的部分丢失,特别是在破碎化程度高的小种群、经历过破碎化的亚种群以及雄亚种群。稀有等位基因在物种多态基因位点上相对较少,但对适应特殊的环境改变是必不可少的,因此本研究结果提示了千岛湖的破碎化景观对雌雄异株植株黄连木复合种群的遗传多样性已经产生了一定程度的影响,亟需采取相应的保护策略以保护其遗传多样性。  空间遗传结构的分析结果显示:1)、相比较低度破碎化及大陆黄连木种群,高度破碎化的种群内相邻个体植株间的遗传相似性更大,空间遗传结构更强;2)、经历过破碎化的亚种群较未经历破碎化的亚种群具有更显著的空间遗传结构;3)、相比较于雌亚种群,雄亚种群具有更强的空间遗传结构。  我们推测:大的连续的种群破碎化成小的隔离的残存斑块会导致部分原始个体所携带的遗传多样性的直接丢失以及其后由于种子和花粉介导的基因流,各种自然选择压力和现存植株的空间分布等的影响,种群遗传多样性会逐渐降低,同时空间遗传结构改变并形成。破碎化种群内植株间基因流的限制性扩散,自我授粉或近亲繁殖的增加对种群的长期发展是不利的。因此,对千岛湖库区野生黄连木种群急需采取有效地保护措施,包括外来的人工授粉和幼苗移植等。
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