特有濒危种血皮槭天然群体生长状况及分子谱系地理初步研究

来源 :中国林业科学研究院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:chenqiang_11
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血皮槭(Acer griseum (Franch.) Pax),为无患子科(Sapindaceae)槭树属(Acer L.)落叶乔木,为我国特有、濒危植物,是世界著名的优秀的园林观赏绿化树种。该物种呈片段化分布于华中地区的秦岭、大巴山、武陵山和中条山不同山系中,是我国生物多样性较高的地区之一,经历了多次重大的地质历史事件。由于气候变化、生境恶化、生殖生物学特性和人为砍伐等多因素的综合影响,血皮槭处于濒危状态,迫切需要对其进行有效地保护。因此,本论文以血皮槭11个天然群体为研究对象,基于叶绿体基因组rps16序列分析位遗传标记探讨血皮槭的谱系地理,不仅可以了解其天然群体的遗传多样性和遗传结构,而且可以揭示地质结构变化与气候变化对其地理分布格局的影响,更为开展遗传资源保护提供坚实的理论基础。主要的研究结果如下:1.野生血皮槭生长状况我国自然生境中的血皮槭大树单株数量较少。根据每个群体最粗单株的胸径和地径,将11个群体大致推测为3个区域:第一区域推测为地理起源中心区,最大胸径达40.00cm以上;第二区域为扩张分布区,最大胸径在28.00-40.00cm之间,最大地径达60.00cm以上;第三个区域为边缘分布区,最大胸径小于20.00cm,最大地径在24.00-44.00cm之间。另外,野外观察发现很多群体都遭到不同程度的人为破坏,这不仅影响了血皮槭的生长,也是导致血皮槭群体数量减少的主要原因之一2.血皮槭天然群体单倍型地理分布基于rps16序列分析,血皮槭群体内一共有8个单倍型,其中单倍型H-1为原始单倍型,分布最广、分布频率最高的单倍型,单倍型H-5是重庆城口的特有单倍型。H-1推测是古老单倍型。这8个单倍型集中分布于血皮槭的中心分布区,即秦岭和大巴山两个山脉中,边缘分布区中条山和武陵山这两个山脉的单倍型种类少。3.血皮槭天然群体遗传多样性分析血皮槭的单倍型多样性Hd=0.662,核苷酸多样性Pi=0.00183;每个群体的单倍型多样性和核苷酸遗传多样性的差异很大。综合分析表明,大巴山和秦岭两个山系的遗传多样性较高,在11个群体中重庆城口CHK的遗传多样性最高。血皮械天然群体遗传多样相对较高,遗传因素不是导致其濒危的原因。4.血皮械天然群体遗传结构研究AMOVA分析结果表明,血皮槭野生群体间的变异(45.45%)小于群体内的变异(54.55%),其遗传变异差别不多存在于群体内。通过Haplonst程序计算得出,群体间遗传分化Gst为0.567,低于被子植物的平均值,存在一定的遗传分化。Nst为0.629,Nst略大于Gst(p<0.05),表明血皮槭叶绿体单倍型具有谱系地理结构,但不是很明显的。5.血皮械的历史动态失配分布分析结果显示,血皮槭物种水平上,实际观察扩张曲线呈现单峰,由此推测血皮槭历史曾经历过群体快速扩张事件。Fu’s Fs中性检验值Fs为-2.72314,为显著负值(P<0.05),进一步支持血皮槭历史曾经历过快速扩张事件的推断。通过血皮槭分子钟推测的分化时间结合造山运动时间的分析,推测血皮槭最初是集中分布,起源中心为重庆城口CHK。历史上群体曾发生过快速扩张,且边缘分布区的群体发生了奠基者效应。此外,边缘群体还发生变异,拥有了与起源中心不同的单倍型。太白山(TBS)和老君山(LC)群体由于受第四纪冰川的影响,群体遗传多样性明显下降,单倍型数量少。由于造山运动和山系的形成导致了血皮槭现在片段化的分布格局。6.血皮械遗传资源保存策略及建议通过对野生血皮械生长、遗传结构和遗传多样性分析,提出以下遗传资源保护策略:(1)以原地保护为主,建立自然保护区,加强对其栖息地的保护,避免对其原生境的破坏。重庆城口(CHK)和河南内乡(NX)群体遗传多样性最高,两个群体包含了7个单倍型,建议将重庆城口群体和河南内乡群体作为遗传资源的优先保护单元。(2)加强血皮槭的引种驯化,收集优先保护群体的遗传资源开展异地保护。(3)建议华中地区应列为亚热带地区的生物多样性优先保护区域。
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