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。     

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。     

中国兽类遗传与进化研究进展与展望

中国兽类物种丰富,且具有150个特有种。本文综述了60年来中国兽类遗传与进化的研究进展,内容涵盖系统发育关系重建、遗传多样性评估、种群遗传结构、适应性进化以及趋同进化的分子机制。本文重点概述了食肉目（大、小熊猫）、有蹄类、翼手目、灵长目、小型兽类以及海兽类等重要类群的研究进展,为中国兽类的物种保护提供了重要资料。另外,本文还对中国兽类遗传与进化研究未来的研究方向提出几点建议,包括运用各种组学技术、筛选新型遗传标记和候选基因（调控序列）、结合表观遗传学并借助进化发育生物学研究方法,以期全面深入地理解中国兽类分类地位、起源以及特异表型产生和独特适应的发育遗传学机制等,进而实现“天人合一”保护生物学的新理念和新愿景。     

山地景观遗传学研究文献综述

山地生态系统是生物多样性分布与保护的热点。山地景观遗传学（Mountain Landscape Genetics）研究在山地景观尺度上野生生物的种群遗传格局及其驱动机制和影响因素,是景观遗传学（Landscape Genetics）的重要分支。山地景观遗传学研究对于深入理解物种的空间遗传结构、形成过程、物种形成与分化机制具有重要意义与价值,同时可以为珍稀濒危物种和山地生物多样性的有效保护与管理提供科学指导。为了更好地掌握目前山地景观遗传学的发展趋势与重点研究问题,为未来生物多样性与山地生态系统的保护管理提供科学参考,基于对Web of Science核心数据库和中国知网数据库的系统检索,全面汇总分析了1999-2020年山地景观遗传学领域发表的192篇英文文献与31篇中文文献。结果显示,该领域自2008年起迅速发展,截至2020年共有46个国家的研究机构发表了山地景观遗传相关研究,研究热点地区包括北美洲的落基山脉、内华达山脉、阿巴拉契亚山脉,欧洲的阿尔卑斯山脉、比利牛斯山脉,以及亚洲的喜马拉雅-横断山脉。研究对象类群涵盖真菌、植物、节肢动物、脊椎动物,其中脊椎动物是研究发表最多的类群,占发表文献总数的62.0%;脊椎动物中,又以对哺乳类（占脊椎动物发表文献总数的52.9%）与两栖类（23.5%）的研究最多。目前主要的研究方向包括：（1）识别山地景观中的基因流路径或阻碍;（2）量化山地景观特征对种群遗传结构时空变化的影响。中国是发表山地景观遗传学文章数量最多的亚洲国家,近十年来相关研究发展迅速,研究类群以植物（占在中国发表文献总数的62.3%）与脊椎动物（35.8%）为主,对脊椎动物的研究中以两栖动物为最多（占所有脊椎动物发文数量的52.6%）,研究区域主要集中在喜马拉雅-横断山脉与秦岭。本文进一步对目前山地景观遗传学研究中存在的空缺及未来重点关注问题提出建议。     

扬子鳄的保护遗传学研究进展

保护遗传学是主要研究与灭绝风险相关的遗传因素以及如何利用遗传学管理方法降低物种灭绝风险的科学,是保护生物学和分子遗传学的交叉学科.近几十年来,遗传学研究在生物多样性保护的理论和实践中发挥着越来越重要的作用.本文回顾了AFLP、mtDNA D-loop、RAPD、微卫星DNA、MHC等DNA分子标记技术在扬子鳄的样品采集、生物多样性、个体鉴定、繁殖管理、野外放归等保护遗传学方面研究所取得的一些进展.对扬子鳄保护的工作提出了建议:重建扬子鳄的谱系;加大对扬子鳄的放归力度;加强饲养种群之间的基因交流;借鉴密河鳄的管理经验.     

植物保护遗传学研究进展

保护遗传学是过用遗传学的原理和研究手段,以生物多样性尤其是遗传多样性的研究和保护为核心的一门新兴学科,近几十年来,遗传学研究在生物多样性保护的理论和实践中发挥着越来越重要的作用。本文简要回顾了保护遗传学的发展历史,研究方向和涉及的概念,着重介绍了植物保护遗传学研究所取得的一些进展,包括植物系统发育重建和保护单元的确定,遗传多样性与物种和群体适应性之间的关系,群体遗传结构与保护策略的制定以及植物遗传资源的鉴定和利用等方面的内容,并强调保护遗传学研究是未来生物多样性和保护生物学研究中一个亟待加强的研究领域。     

保护生物学一新分支学科——保护遗传学

研究人类对生物多样性的影响以及防止物种灭绝是保护生物学的两个主要目的。随着环境日益恶化、分子遗传学的迅速发展以及保护生物学和分子遗传学的不为民相互渗透,和产生了一全新的分支学科－－保护遗传学。保护遗传学是保护生物学研究中的一个核心部分,主要研究濒危物种的遗传多样性和保护物种的进化潜力。目前保护遗传学已成为国际上的一个研究热点,但在我国才刚刚起步,为此,本文就保护,遗传学的产生和发展及其研究内容和意义作一简要介绍,以推动我国在该方面的研究。     

景观遗传学：概念与方法

全球变化下的物种栖息地丧失和破碎化给生物多样性保护带来了新的问题和挑战,生物多样性保护必须由单纯的物种保护上升到栖息地景观的保护。景观遗传学是定量确定栖息地景观特征对种群遗传结构影响的一门交叉学科,在生物保护及自然保护区管理方面有巨大的潜力。从生物多样性保护的角度评述了景观结构与遗传多样性的关系,介绍了景观遗传学的基本概念,研究尺度和方法,并对景观遗传学当前的研究焦点及面临的挑战做了总结。     

青藏高原濒危兽类保护与管理研究进展

青藏高原是全球生物多样性热点区域和优先保护区,分布着多种重点保护物种及青藏高原特有种,物种丰富度高且濒危物种占比大。本文针对青藏高原分布的有蹄类、猫科、熊科、犬科、鼬科、翼手目、小型兽类7个动物类群,从濒危现状、濒危成因、已开展的研究工作和管理对策、取得的保护成效等角度分别论述了各类群的保护与管理研究进展。在青藏高原有蹄类中特有种占比远高于其他类群;81% ~ 100%的有蹄类、猫科、熊科、犬科动物被列为国家重点保护野生动物;45% ~ 100%的有蹄类、猫科、熊科动物被中国脊椎动物红色名录或IUCN红色名录列为受威胁物种,远高于全球平均水平。全球变暖、栖息地破碎化、环境污染、过度放牧、偷猎与非法贸易是青藏高原濒危兽类生存的主要威胁。相关法律法规的贯彻实施、自然保护地建设及开展的大量调查监测和研究,为青藏高原濒危兽类保护生物学研究提供了法律保障和科学依据。鉴于目前保护与管理工作的局限性,建议构建全面系统的大数据平台,开展青藏高原地区保护成效快速评估及自然保护地空间优化布局研究,将国际先进的交叉学科理论方法与实践创新优势相结合,为濒危兽类的保护与管理提供指导与建议,从而为我国生物多样性保护和生态文明建设提供重要的科技支撑。     

栖息地片断化对动物种群间基因流的影响及其测定方法

栖息地片断化指在人为活动和自然干扰下,大面积连续分布的自然栖息地被其它非适宜栖息地分隔成许多面积较小的斑块(岛屿)的过程。栖息地片断化是导致生物多样性丧失和物种绝灭的主要因素,也是威胁自然界生物生存的重要因素之一。栖息地片断化将影响基因在种群间和种群内的运动(基因流),开展栖息地片断化研究对保持物种间遗传多样性具有重要意义。本文介绍了片断化程度和基因流的测定方法。回顾了国内外的研究现状,并探讨了片断化对种群间基因流的影响和对濒危物种保护的意义。     

Conservation genetics and genomics of threatened vertebrates in China

Conservation genetics and genomics are two independent disciplines that focus on using new techniques in genetics and genomics to solve problems in conservation biology. During the past two decades, conservation genetics and genomics have experienced rapid progress. Here, we summarize the research advances in the conservation genetics and genomics of threatened vertebrates (e.g., carnivorans, primates, ungulates, cetaceans, avians, amphibians and reptiles) in China. First, we introduce the concepts of conservation genetics and genomics and their development. Second, we review the recent advances in conservation genetics research, including noninvasive genetics and landscape genetics. Third, we summarize the progress in conservation genomics research, which mainly focuses on resolving genetic problems relevant to conservation such as genetic diversity, genetic structure, demographic history, and genomic evolution and adaptation. Finally, we discuss the future directions of conservation genetics and genomics.     

The distribution,diversity, and conservation status of Cycas in China

As ancient gymnosperm and woody plants, cycads have survived through dramatic tectonic activities, climate fluctuation, and environmental variations making them of great significance in studying the origin and evolution of flora biodiversity. However, they are among the most threatened plant groups in the world. The principal aim of this review is to outline the distribution, diversity, and conservation status of Cycas in China and provide suggestions for conservation practices. In this review, we describe the taxonomy, distribution, and conservation status of Cycas in China. By comparing Chinese Cycas species with its relatives worldwide, we then discuss the current genetic diversity, genetic differentiation of Cycas, and try to disentangle the potential effects of Quaternary climate changes and topographical events on Cycas. We review conservation practices from both researchers and practitioners for these rare and endangered species. High genetic diversity at the species level and strong genetic differentiation within Cycas have been observed. Most Cycas species in southwest China have experienced population retreats in contrast to the coastal Cycas's expansion during the Quaternary glaciation. Additionally, human activities and habitat fragmentation have pushed these endangered taxa to the brink of extinction. Although numerous efforts have been made to mitigate threats to Cycas survival, implementation and compliance monitoring in protection zones are currently inadequate. We outline six proposals to strengthen conservation measures for Cycas in China and anticipate that these measures will provide guidelines for further research on population genetics as well as conservation biology of not only cycads but also other endangered species worldwide.     

遗传多样性与濒危植物保护生物学研究进展

尽管对于濒危物种的遗传学人们已经进行了大量研究,但是种群遗传学在植物保护中的实际地位尚存在很大争议。濒危物种的遗传多样性可能会由于遗传漂变、近交的作用而丧失;但这种丧失更可能是濒危的结果而不是濒危的起因。遗传多样性水平与物种生存力之间没有任何必然的联系。但植物种群遗传结构如果由于自交不亲和等位基因的丧失和与亲缘种杂交造成的遗传同化而发生改变,那么它对物种生存力会产生明显负作用。     

中国海兽研究进展

中国是海兽大国,共有46种海兽在中国水域有分布,包括鲸类38种（Cetartiodactyla, Cetacea）,海牛目儒艮科（Sirenia, Dugongidae）1种,食肉目鳍足类（Carnivora, Pinnipedia）5种和水獭亚科（Lutrinae）2种。从20世纪20年代开始,中国科学家围绕中国水域海兽的生物学与保护,通过多学科手段开展了一系列研究,特别是在白暨豚(Lipotes vexillifer)、江豚(Neophocaena spp.)和中华白海豚(Sousa chinensis)的生态学与保护、鲸类次生性水生适应的演化历史与适应机制、种群遗传多样性等方面,取得了一系列重要的创新进展,不仅促进了对中国海兽的认识,也推动中国海兽的保护工作取得成效。本文从海兽多样性、生态与保护生物学、形态与解剖学、饲养与繁殖生物学、声行为学、遗传与演化生物学以及基因组学等7个方面,较为系统地综述了中国海兽的研究进展。同时指出,海兽次生性水生适应历史及其演化机制,将是今后值得特别关注和需要深入揭示的重要科学问题;并且通过多学科手段揭示海兽的濒危机制与特点以提出促进其资源保护与管理措施,也具有十分重要的意义。     

Quantitative genetics: a promising approach for the assessment of genetic variation in endangered species

The measurement of genetic variation is often an important component of endangered species management programs. Each of several tools available to measure genetic diversity has positive and negative attributes. Quantitative genetic techniques have not received much attention in the conservation field, yet they are likely to reveal variation that is most closely associated with components of fitness. In addition, quantitative genetics may not be as logistically difficult for threatened populations as was once thought. Finally, quantitative genetic models provide a better outlook for conservation programs than single-locus models.     

湖北赛武当自然保护区野生珍稀植物优先保护定量研究

通过对湖北赛武当国家级自然保护区内的野生珍稀植物资源进行调查,运用濒危系数、遗传价值系数和物种价值系数,计算出物种优先保护值,以确定物种濒危等级和优先保护等级。结果显示：（1）该区内共有珍稀保护植物33种,隶属于26科33属,其中易危15种、近危11种、安全种7种;（2）该区珍稀植物优先保护值的范围为0.2631~0.6985,据此得出33种珍稀植物的优先保护等级为：Ⅰ级6种、Ⅱ级13种、Ⅲ级12种、Ⅳ级2种。（3）本研究结果与相关珍稀保护植物名录的濒危等级和优先保护级别存在较大差异,这可能是由于生境破碎化和人为干扰导致大部分植物在本区受威胁程度加重,因此应强化管理。