濒危植物秦岭冷杉群落结构及其遗传多样性的研究

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本文通过对秦岭冷杉(Abies chensiensis)群落结构特征的研究,揭示了秦岭冷杉的群落外貌特征、群落的垂直结构、群落的物种组成以及种群特征,为秦岭冷杉群落结构的进一步深化研究提供了证据。同时利用微卫星(SSR)分子标记对秦岭冷杉6个自然居群的120个个体进行了分子标记实验,通过数据分析,研究了秦岭冷杉的遗传多样性,阐明了秦岭冷杉自然居群的遗传结构和变异,分析了导致其濒危的可能原因,提出保护策略,为进一步探索秦岭冷杉濒危机制、加强保护等提供了理论依据。对秦岭冷杉群落结构特征的研究结果表明:(1)在调查的15个样地中共有维管植物94种,隶属于46科79属,其中蕨类植物1科1属1种。群落垂直结构分层明显,分为乔木层、灌木层及草本层3层,林下草本层优势种不明显。群落生活型谱显示以乔木层、灌木层和草本层在内的高位芽植物占绝对优势,占总数的61.6%;(2)通过样方中物种重要值的分析,将5个分布点秦岭冷杉群落划分为4个群丛;(3)对秦岭冷杉种群特征分析显示,秦岭冷杉幼苗稀少,成年植株居多,整个种群呈现衰退型。利用SSR分子标记对秦岭冷杉6个自然居群遗传多样性进行研究,结果表明:(1)秦岭冷杉自然居群遗传多样性水平较低,10个微卫星位点共检测到149个等位基因,平均每个位点的等位基因数A=14.9,平均每个位点的有效等位基因数Ne=7.7,每个位点的预期杂合度和观察杂合度He=0.841,Ho=0.243; Shannon多样性指数为I=2.13。自然居群杂合性基因多样度的比率FST=6.7%,说明秦岭冷杉自然居群的遗传分化主要存在于居群内。(2)6个秦岭冷杉居群间基因流(Nm=3.455)较高,足以抵制遗传漂变的作用来维持居群间的相似性。(3)对各居群遗传距离与地理距离的相关分析表明,居群间遗传距离与地理距离无显著性相关(r=0.4906,p>0.05)。通过本文的探索并结合前人的研究结果,我们认为导致秦岭冷杉濒危的原因可能有以下几点:(1)第四纪冰期的气候变化导致低海拔地区种群灭绝,现有种群退缩到高海拔地区,使秦岭冷杉的分布面积不断减少。(2)秦岭冷杉自然更新能力差,结实率低,并出现隔年结实现象。群落郁闭度大,光照强度弱,使得幼苗无法正常生长,幼苗转化为幼树的条件被限制。(3)人为破坏导致秦岭冷杉林面积减少,加剧了秦岭冷杉的岛屿化分布。(4)秦岭冷杉遗传分化低,变异主要存在于居群内,居群间基因流大,维持了居群间的相似性,遗传多样性水平不高。对秦岭冷杉的保护对策建议可以从以下几个方面入手:(1)加强现有秦岭冷杉林的就地保护,在阴坡地区注意保护林窗,阳坡地区注意营造郁闭环境,促进天然更新。(2)保护成年结实个体,充分利用成年个体结实状况良好的特性,在种子丰产年,适时、适当采收种子,进行迁地保护,如建立苗圃,扩大人工种群等。(3)加强对秦岭冷杉天然林的管理,减少人为活动对秦岭冷杉生境的破坏。
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