通过遗传多样性探讨极小种群野生植物的致濒机理及保护策略: 以裸子植物为例

遗传多样性是生物多样性的重要组成部分, 然而由于资源的过度开发利用和生境的破碎化影响了物种的遗传多样性, 甚至威胁到物种的生存适应性和生物多样性。极小种群野生植物是亟待保护的国家重点保护濒危植物,遗传多样性研究对揭示极小种群致濒机理及保护策略具有重要意义。生境破碎化会造成物种遗传多样性降低、种群间分化增加、基因流减少等, 使种群濒危。但在某些物种中, 繁殖特征、进化历史等生物和生态因素的不同也可能造成近期生境破碎化后遗传效应的延迟。裸子植物进化历史悠久, 包含许多孑遗物种, 由于生活史周期长, 遭受生境破碎化后可能短期内显示不出遗传效应的改变, 但长期很难恢复。本文以裸子植物为例综述了濒危植物的遗传多样性研究的案例, 探讨了濒危裸子植物应对环境恶化的维持机制、致濒因素和保护方案, 旨在说明通过遗传多样性研究充分认识极小种群致濒机理对高效保护极小种群野生植物的重要性。     

植物群落物种多样性研究综述

物种多样性是生物多样性在物种水平上的表现形式 ,包括两方面的含义 ,一是指一定区域内物种的总和 ,主要从分类学、系统学和生物地理学角度对一个区域内物种的状况进行研究 ,也称区域物种多样性 ;二是指生态学方面物种分布的均匀程度 ,常常是从群落组织水平上进行研究 ,也称为生态多样性或群落多样性[1] 。本文所涉及物种多样性即为群落组织水平上的物种多样性。植物群落物种多样性的研究是其它多样性 (遗传多样性、生态系统多样性等 )的基础 ,有大量的研究成果相继报道 ,也有一些综述对植物群落物种多样性某一领域的研究进行总结。Ｍａｇｕ…     

广州地区森林景观多样性分析

景观多样性是生物多样性的重要研究内容和组成部分 ,它是对景观水平上生物组成多样性的表征[1～ 3 ] 。由于生物多样性是人类赖以生存的物质基础 ,生物多样性保护已成为现代生态学和环境科学的研究热点。但是 ,以往的研究主要集中在物种多样性和生态系统多样性方面 ,对景观多样性的研究相对较少[1～ 4 ,12 ] 。森林是陆地生态系统的主体和重要的可再生资源 ,森林的类型、空间分布及斑块的数目和形状对区域的生态平衡有较大影响。广州是我国人口稠密、经济高速增长的区域。研究广州地区森林景观多样性有利于了解人类活动严重干扰下的森林景观…     

城市公园和郊区公园生物多样性评估的指标

随着城市化进程的加快,城市的生物多样性不可避免地受到城市化的各种影响,城市及其郊区的生物多样性保护越来越受到人们的重视。城市公园与郊区公园中往往具有高度多样化的生境,并保存着某些自然植被片段和动物物种,那里的生物多样性较高。可见,在城市和郊区的生物多样性保护中,公园生物多样性的保护是一个非常关键的环节,而对其生物多样性的评估又是有效保护的基础。目前,我国生物多样性评估方面的研究工作多集中于物种水平,而对生境的研究较少,但实践证明,保护生境比保护物种更为重要。本文介绍了比利时学者Hermy & Cornelis在比利时西佛兰德省的Loppem市立公园的保护实践中构建的一种对城市公园和郊区公园中的生物多样性进行评估的方法。该方法从两个方面展开：生境多样性和物种多样性。在生境水平上,首先对各种生境单元进行分类,这些单元被分为面状、线状和点状要素。针对每种要素,分别计算了Shannon-Wiener多样性指数和饱和度指数。饱和度指数是实际的多样性指数与最大可能的多样性指数之比。在物种水平上,使用了物种数、Shannon-Wiener多样性指数和饱和度指数来评估公园中的高等植物、蝴蝶、两栖动物和饲养的鸟类等物种。这样,就获得了20个生物多样性指标,根据这些指数就可以对Loppem市立公园内的生物多样性进行评估。结合我国生物多样性评估工作的实际要求,文章最后对上述方法进行了讨论,指出该方法对我国公园的生物多样性评估工作具有借鉴意义,但在运用时各地需要结合本地的实际情况。     

不仅仅是遗传多样性:植物保护遗传学进展

保护遗传学研究的是影响物种灭绝的遗传因素以及濒危物种的遗传管理, 以降低物种的灭绝风险。本文从遗传多样性本身及其对生态系统的影响两个方面介绍了植物保护遗传学的最新进展。根据遗传标记的功能, 保护遗传学研究可分为选择中性遗传变异研究和适应性遗传变异两个方面。对于目前主要采用的选择中性遗传标记研究, 本文着重介绍了以下方面的最新进展: (1)利用遗传标记进行个体、物种或遗传单元的鉴定, 从而有效地设计保护策略, 避免在迁地保护中混淆物种, 提高保护效率; (2)应重视由于物种自身生殖、扩散等原因造成的隐性瓶颈效应。由于选择中性遗传标记并不能准确反映物种的适应性遗传基础, 从适应性遗传变异角度研究濒危物种的进化潜力已成为保护遗传学的研究前沿。大部分相关研究还集中在利用基因组扫描检测受选择的位点, 而对功能基因的适应性研究还比较少。景观遗传学旨在解释景观和生境影响下的种群间基因流和遗传多样性格局, 这方面研究将会促进我们更多了解种群基因流的地理限制因子和不同景观基质下的种群遗传差异。遗传多样性作为物种的一种属性亦可在一定程度上反馈, 并影响生态系统。这提示我们不仅仅是濒危物种, 常见物种的遗传多样性及其保护亦很重要。最后, 我们从4个方面对保护遗传学研究进行了展望, 包括应加强将生态系统各环节联系起来研究遗传多样性, 在技术手段上利用多态性更丰富的分子标记, 同时强调了对常见物种保护遗传学研究的重要性, 并初步分析了我国保护遗传学研究与国际水平的差距, 建议加强种群遗传学和进化生物学基础理论的学习。     

森林经营对群落α多样性影响的定量研究进展

生物多样性是一定地域内的基因、物种、生态系统和生态过程的总和[1]。对森林生物多样性的最大威胁是不可持续的森林经营和森林收获[2]。美国在其国家森林经营法中,授权美国林务局把生物多样性纳入森林经营规划,必须监测和评价实施森林经营规划对生物多样性的影响[3];1993年的瑞典林业法中,木材生产和生物多样性也给予同等重要的地位[4]。在日益关注生物多样性保护、森林退化和可持续林业背景下,迫切需要评估不同经营技术对森林结构和功能的影响[5],研究森林经营对生物多样性的影响也是森林生态系统经营的要求[6]。因为森林经营也有改善生物…     

应用GIS技术进行野生动物生境研究概况及展望

1　 GIS的特性及对野生动物生境研究产生的影响近年来 ,生物多样性的研究和保护已在多层次、多水平上展开 [2 7] ,其中对野生动物生境的保护和研究是非常重要的一方面。生境 ( habitat)一词首先由美国的 Grinnel于 1 91 7年提出 ,指的是生物的居住场所 ,即生物个体、种群或群落能在其中完成生命过程的空间 [11]。自然界的生物都有它特定的生活环境 ,都有各自要求的适宜的环境条件。由于生物种类繁多 ,生物和环境、生物和生物之间的关系错综复杂 ,因此 ,野生动物生境的保护涉及到许多与时间动态及空间格局相关的问题。传统动物生态学和动物…     

青藏高原濒危植物唐古特大黄的遗传多样性

唐古特大黄(Rheum tanguticum)是中国传统的中藏药材,近几年由于生境的严重破坏,已濒临灭绝,并被列入濒危植物名单。为了探索唐古特大黄物种濒危的原因并保护其野生资源,本研究采集了9个居群87个个体的唐古特大黄样本,基于该物种的叶绿体基因trn S-G序列对其进行了遗传多样性研究。结果表明,唐古特大黄物种具有较高的遗传多样性水平(Ht=0.694),其中95.97%的遗传分化来自于居群间(G_(ST)=0.960),4.03%的遗传分化来自于居群内(Hs=0.028)。AMOVA分析也显示唐古特大黄居群间基因流较小(N_m=0.01),存在较高的遗传分化(F_(ST)=0.9631)。唐古特大黄较高的遗传多样性水平可能与该物种较长的进化史和生活史有关,居群间较高的遗传分化可能与高山地区特殊的地理环境和人类活动有关。根据研究结果,建议对唐古特大黄所有野生居群进行就地保护,同时收集种质资源开展异地繁殖工作,以保护物种的遗传多样性,维持其进化潜力。     

遗传多样性概述

遗传多样性作为生物多样性的重要组成部分,是物种多样性、生态系统多样性和景观多样性的基础。随着研究方法和实验技术的发展,遗传多样性研究从形态学水平、细胞学（染色体）水平、生理生化水平逐渐发展到分子水平。形态标记、细胞学标记、等位酶分析、DNA多态性分析等方法,为我们研究遗传多样性提供了有效的工具。特别是DNA多态性分析是一种更为直接而有效的方法。     

遗传多样性及其保存

生物多样性,包括生态系统、物种和遗传(基因)的多样性,是近年来国际社会讨论的一个热门话题。其内容涉及生物多样性的形成、现状及其评价;生物多样性消失的原因及其深远影响;生物多样性的保护和保存等。其中遗传多样性,包括微生物、植物、动物和人的遗传多样性可能是问题的核心。本文仅就动物遗传多样性研究的若干问题,结合我们的工作作一介绍。     

B chromosome in a rice aneuploid variation

An awned rice plant was discovered among the progeny of the triploid Zhongxian 3037. Cytological investigation showed that this awned plant was a variation with extra chromosomes. Based on the properties of the extra chromosomes during both meiosis and mitosis – e.g., short stature, darkly staining, instability in chromosome number, and lack of synapsis with A chromosomes – they could be considered to be B chromosomes in rice. The B chromosome(s) in both asexual and sexual progenies exhibited a unique segregation that is different from that of telotrisomics and other aneuploids. Moreover molecular marker analysis detected no dosage effects between the B-chromosome plant and the normal diploid of Zhongxian 3037, indicating that the B chromosomes might not be directly derived from any A-chromosome fragments in rice. Received: 8 June 1999 / Accepted: 30 December 1999     

Intraspecific crosses resulting in the first occurrence of eight and nine B chromosomes in Prochilodus lineatus (Characiformes, Prochilodontidae)

B chromosomes are supernumerary elements present in about 15% of eukaryotic species and are most frequently heterochromatic, behave parasitically, show a transmission rate higher than standard (A) chromosomes, and can provoke harmful effects on carriers. In the current work, Prochilodus lineatus individuals carrying eight and nine B chromosomes were obtained by induced crossing performed involving breeders with different B chromosome numbers in their cells. The high B chromosome numbers found in the offspring were recorded for the first time in this species. The use of cytogenetic techniques applied in the present study revealed that regardless of the increase in number of B chromosomes in the genome of these individuals, those elements did not presented active genes, and showed their normal heterochromatic characteristic.     

Induction of somaclonal variation by tissue culture and cytogenetic analysis in Oryza sativa L.

Protocols were developed for plant regeneration from callus induced in mature embryos of rice. Somaclonal variation was scored by genome mutation, chromosome mutation and plasmon mutation in R₀, R₁ and R₂ plant progenies. The frequency of haploids and diploids appeared in the ratio of 20:33. Variation in the chromosome number in callus cells was found to be high and age dependent. Different types of chlorophyll deficient mutants including albinos appeared in R₂ plant progeny where gene mutation frequency was the highest (52.4 %). The results revealed that a high frequency of somaclonal variation is possible to generate by tissue culture techniques. This revised version was published online in July 2006 with corrections to the Cover Date.     

Unusual chromosome pairing and B chromosomes inBriza spicata (Poaceae)

One plant from a population ofBriza spicata (Poaceae) was found to have highly irregular meiotic behaviour. It is characterized by having a reduced chiasma frequency, a large between cell variance in chiasma frequency and the formation of multivalents involving pairs of A chromosomes. The B chromosome present in this plant also forms multivalents with a pair of A chromosomes. It is suggested that the normal control of strict bivalent pairing has broken down and homoeologous chromosomes are associating as multivalents. Furthermore, the partial homology of the B chromosome with a pair of A chromosomes is revealed.     

加拿大披碱草和圆柱披碱草BC1植株的细胞遗传学鉴定

以加拿大披碱草(2n=4x=28)和圆柱披碱草(2n=6x=42)为材料,对其BC1植株染色体数目、配对构型以及花粉育性和结实性等进行了鉴定。结果显示:BC1代85%以上细胞染色体数目为28条(2n=4x=28);BC1植株的花粉母细胞减数分裂中期Ⅰ染色体配对行为较规则,其平均染色体构型分别为0.04Ⅰ 13.98Ⅱ,且环状二价体多于棒状二价体;BC1植株的花粉可育率和自然结实率分别为84.83%和70.98%,说明BC1植株的育性已得到恢复,为其后代优良株系的选育奠定了基础。     

Achiasmate Segregation of a B Chromosome from the X Chromosome in Two Species of Psyllids (Psylloidea, Homoptera)

The segregation of a B chromosome from the X chromosome was studied in male meiosis in two psyllid species, Rhinocola aceris (L.) and Psylla foersteri (Flor.) (Psylloidea, Homoptera). The frequency of segregation was determined from cells at metaphase II. In R. aceris, the B chromosome was mitotically stable and segregated quite regularly from the X chromosome in four geographically distant populations, while it showed less regular, but preferential segregation in one population. This was attributed to the presence of B chromosome variants that differ in their ability to interact with the X chromosome in segregation. In P. foersteri, the B chromosome was mitotically unstable and segregated preferentially from the X chromosome in spermatocyte cysts, which displayed one B chromosome in every cell. Behaviour of the B chromosome and X chromosome univalents during meiotic prophase and at metaphase I in R. aceris, and during anaphase I in P. foersteri suggested that the regular segregation resulted from the incorporation of B chromosomes in achiasmate segregation mechanisms with the X chromosome in the place occupied by the Y chromosome in species with XY system. The regular segregation of a B chromosome from the X chromosome may obscure the distinction of a B chromosome and an achiasmate Y chromosome in some cases. This revised version was published online in August 2006 with corrections to the Cover Date.     

水稻第4号染色体不同位置的Ds转座子转座行为的分析

使用农杆菌介导的方法转化粳稻品种中花11,构建了在第4号染色体不同位置插入了Ds（dissociation）因子的水稻转化群体和带有Ac（activator）转座酶基因的转化植株。将携带了Ac转座酶基因的植株与不同Ds转化植株杂交,杂交F1代同时带有Ac转座酶和Ds因子（Ac／Ds植株）。用PCR方法检测了杂交F1代Ds的切离频率,结果发现靠近第4号染色体着丝粒附近的Ds转座子切离频率低,而靠近第4号染色体末端区域的Ds转座子切离频率高,这表明Ds转座子的原始插入位置对其杂交后代的切离频率有很大的影响,推测与原始插入位点附近的染色体结构有关。     

基于染色体计数和ITS序列初步探讨横断山区柴胡属植物(伞形科)的系统发育

横断山区是中国柴胡属Bupleurum植物的分布中心。本文对横断山区6个种2变种进行了染色体记数报道,其中4个种2变种是首次报道。对横断山区的10个种4个变种、中国北方（河北和黑龙江）的3个种的nrDNA ITS进行测序,同时从GenBank里面下载同属的来自非洲和地中海西部的16个nrDNA ITS序列数据,结合染色体数目变化结果,初步探讨了横断山区柴胡属植物的系统发育。结果表明横断山区可能是现代柴胡属植物的频度中心和多样分布中心之一。它们的祖先种可能是非洲北部的木本柴胡属植物B.fruticosum,或者是地中海西部的柴胡属植物,推测是通过中东和高加索扩散而形成的,其中与非洲南部特有种B.mundtii的亲缘关系也较近;染色体基数演化趋势是：8是较原始基数,6和7是次生基数,其染色体异基数变异和多倍化可能是物种形成、进化以及向外扩散的主要方式;在ITS系统发育树中,中国柴胡属植物染色体基数为8的种类聚为一支,染色体基数为6和7的种类聚为了一支,不支持舒璞等（1998）关于中国柴胡属的属下分类系统。结合已有的形态学、细胞学、孢粉学证据和ITS系统发育树,建议窄竹叶柴胡B.marginatum var.stenophyllum独立成种。     

七种药用植物的染色体研究

对山东７种药用植物的染色体进行了研究。结果表明：田旋花（ＣｏｎｖｏｌｖｕｌｕｓａｒｖｅｎｓｉｓＬ）的染色体数目为２ｎ＝７８;蜜柑草（ＰｈｙｌａｎｔｈｕｓｍａｔｓｕｍｕｒａｅＨａｖａｔａ）的染色体数目为ｎ＝８８;挂红灯（ＰｈｙｓａｌｉｓａｌｋｅｋｅｎｇｉＬｖａｒｆｒａｎｃｈｅｔｉ（Ｍａｓｔ）Ｍａｋｉｎｏ）的染色体数目为２ｎ＝２４,核型公式为Ｋ（２ｎ）＝２４＝２ｍ＋１８ｓｍ＋２ｓｔ＋２ｓｔ（ｓａｔ）,核型“２Ａ”型;无剌曼陀罗（ＤａｔｕｒａｓｔｒａｍｏｎｉｕｍＬｖａｒｉｎｅｒｍｉｓ（Ｊａｃｑ）ＳｃｈｉｎｚｅｔＴｈｅｌ）的染色体数目为２ｎ＝２４,核型公式为Ｋ（２ｎ）＝２４＝２０ｍ＋４ｓｍ,核型“１Ｂ”型;决明（ＣａｓｉａｔｏｒａＬ）的染色体数目为２ｎ＝２６,核型公式为Ｋ（２ｎ）＝２６＝２４ｍ＋２ｓｍ,核型“１Ａ”型;荔枝草（ＳａｌｖｉａｐｌｅｂｅｉａＲＢｒ）的染色体数目为２ｎ＝１６,核型公式为Ｋ（２ｎ）＝１６＝６ｍ＋１０ｓｍ,核型“２Ａ”型;车前（ＰｌａｎｔａｇｏａｓｉａｔｉｃａＬ）的染色体数目为２ｎ＝３６,核型公式为Ｋ（２ｎ）＝３６＝３２ｍ＋４ｓｍ,核型“１Ａ”型。     

Evolutionary dynamics of a B chromosome invasion in island populations of the grasshopper Eyprepocnemis plorans

Four natural populations of the grasshopper Eyprepocnemis plorans in the Mallorca island were analysed for several years revealing the recent invasion of the B₁ chromosome from the south‐west part of the island (Palma region) towards the north and to the east. In only 10 years, the mean number of Bs in the northern population at Pollença increased from 0.053 to 0.692. Therefore, B chromosome invasion seems to be very rapid and has recently arrived to the north of the island. The south‐west (close to Palma) is the most likely point at which B invasion started in the Mallorca Island. Finally, the number of B chromosomes was significantly associated to an increase in chiasma frequency (and thus recombination) in A chromosomes.