中国极小种群野生植物保护理论与实践研究进展

极小种群野生植物大都分布范围狭窄、个体数量稀少且自然更新困难, 面临随时灭绝的风险, 迫切需要拯救性保护。极小种群野生植物这一概念自提出以来受到了保护生物学领域的广泛关注, 已成为当前中国生物多样性保护的一个热点方向。我国于2010年正式启动实施极小种群野生植物拯救保护工程, 并开展了大量的保护研究和实践。以“extremely small population*”和“plant”为检索词在Web of Science进行了主题检索, 以“极小种群”和“植物”为检索词在中国知网进行了主题检索, 对获取的的学术期刊论文、学位论文和会议论文进行了梳理。本文从极小种群野生植物种群、群落及生境调查与监测、适应性、遗传多样性、繁殖生物学、濒危机制、动态模型6个方面对近年来极小种群野生植物的理论研究工作进行了较为系统的综述。在此基础上, 从就地保护、迁地保护与种质资源保存、野外回归、人工繁育、标准化体系5个方面回顾了极小种群野生植物保护实践及取得的进展。基于极小种群野生植物保护理论与实践研究现状, 我们建议在极小种群野生植物未来保护工作中不断调整和完善保护名录, 加强种群结构的观测和预测、小种群形成和恢复机制的针对性研究以及特定物种的长期系统性研究, 同时促进这一概念在国际上的推广。希望本文能为国家生物多样性保护和生态文明建设提供参考。     

极小种群野生植物保护研究进展与未来工作的思考

生物多样性保护是全球的热点问题之一。极小种群野生植物(plant species with extremely small populations,PSESP)是为了“抢救性保护”我国濒临高度灭绝风险的野生植物、指导我国生物多样性保护、服务于国家生态文明建设而提出来的保护生物学领域的新概念,该概念的提出引起了国际保护生物学领域的广泛关注。国家在“十三五”期间启动实施了极小种群野生植物拯救保护工程,并在《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中,明确把极小种群野生植物专项拯救纳入重要生态系统保护和修复工程。极小种群野生植物的拯救保护是一项科学性强、技术性和专业性要求高、周期长的系统工程,“抢救性保护”与“系统研究”并重是科学拯救保护极小种群野生植物的途径。开展极小种群野生植物保护的系统研究,是指导或支撑其有效保护的重要工作。该文重点从极小种群野生植物的调查与评估、生态生物学特性、繁殖技术、遗传多样性方面对近年来极小种群野生植物保护的研究工作进行系统综述,以期为极小种群野生植物的拯救保护奠定新的理论基础。该文还基于极小种群野生植物保护研究现状及其未来拯救保护工作需求,对我国极小种群野生植物未来的保护研究重点提出了三个方面的思考。该文可为极小种群野生植物保护的系统研究提供参考。     

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。     

极小种群野生植物的近地保护

低于最小存活种群（Minimum Viable Population,简称：MVP）界线而濒临灭绝的极小种群野生植物是需要最优先保护的物种。“近地保护”是云南省林业厅在近年提出的对极小种群野生植物进行保护的一种新方法,它已成为国家林业局的野生植物六大拯救措施之一。根据近年来云南省对极小种群野生植物近地保护的实践和所取得的成果,以及经笔者对若干种国家重点保护植物在迁地保护与就地保护条件下的生长与适应性的比较研究,认为对包括极小种群在内的受严重威胁植物的近地保护的有效性远高于对它们的迁地保护。因而,笔者建议,应该尽快建立和完善野生植物近地保护体系,进一步加强极小种群野生植物高风险灭绝机制的研究,才能有的放矢地选择恰当的保护方法和科学的措施,以及在近地保护的实践中还必须遵循气候相似、生境相似和群落相似的生态学原则,以减少投入和提高其保护的有效性。     

中国纳入一级保护的极小种群野生植物濒危机制

为科学有效地保护极小种群野生植物, 明确其濒危机制具有重要意义。本文通过分析中国28种极小种群一级保护野生植物的种群特征及其濒危的内在原因和受威胁因素等, 总结了极小种群野生植物的濒危机制。极小种群野生植物的种群特征表现为遗传多样性低(13种)、衰退型种群结构(11种)、聚集型分布(11种)且分布区域狭窄(20种)。极小种群野生植物濒危的内在原因主要是繁殖力低(21种)和竞争能力弱(16种)。受威胁因素主要包括过度采挖等人类活动导致的种群数量减少(15种)和生境破坏(25种)以及气候变化等。因此, 除了保护极小种群野生植物免遭人类活动破坏, 保护策略应加强关注种群规模的维持和遗传多样性的保护。     

珍稀濒危植物紫荆木生态学研究进展

珍稀濒危植物作为生物多样性的重要组成部分,是保护生物学研究的核心内容之一。紫荆木(Madhuca pasquieri)为现状稀有种,IUCN名录中濒危等级为VU易危,在中国被列为国家重点保护野生植物(Ⅱ级)和极小种群野生植物,是稀有的油料树种和珍贵的用材树种,具有极高的药用价值。在全球气候变化和生境破碎化的大背景下,紫荆木的现状研究和保护策略的制定显得尤为重要。该文介绍了紫荆木自然地理分布、群落生态学特征,归纳总结了国内外的保护应用及研究现状。目前针对紫荆木就地保护、迁地保护、化学成分、人工培育技术等方面已开展了一些研究工作,但研究仍处于初级阶段。下一步可完善紫荆木分布信息,并结合野外调查和长期实验,系统研究其生物及生态学特性。同时,将就地保护、迁地保护和回归有机结合,应用分子生物学技术加强紫荆木育种、繁殖和栽培技术的研究,建立繁殖培育基地,并积极开发其经济价值,在园林绿化中推广应用。     

中国特有珍稀濒危植物猪血木的研究进展

对我国特有珍稀濒危植物猪血木的分类地位、资源现状及分布、生物学和生态学特性、发育生物学、保护遗传学、繁殖生物学、和濒危机制进行了综述,为该物种的种群恢复研究提供了参考.     

极小种群野生植物的概念及其对我国野生植物保护的影响

近年来我国提出极小种群野生植物(plant species with extremely small populations,PSESP)的概念并启动实施了全国极小种群野生植物拯救保护工程规划,然而PSESP概念自提出后就不断受到质疑,认为不确切的概念及其引领的保护工程难以取得显著成效。为了更好地理解PSESP概念和相应的保护对策,本文在回顾我国野生植物保护进程的基础上,通过梳理珍稀濒危植物、重点保护植物和极小种群植物等概念,提出从物种选列标准和极小种群临界值等角度理解PSESP概念的途径;并通过比较各个时期采取的保护策略措施,指出基于种群管理的PSESP保护能体现物种以种群形式得以维持和延续的本质,但急需完善传统的资源调查、就地保护、迁地保护方法,探索种群调查分析、近地保护和种群恢复重建等新方法。最后认为PSESP概念的提出及其拯救保护工程的实施在我国野生植物保护领域具有里程碑意义,能促进保护实践和科学研究的相互融合,实现二者共同发展。     

14种中国典型极小种群野生植物繁育特性和人工繁殖研究进展

繁殖是植物种群更新与维持的重要环节。包括极小种群野生植物在内的受威胁物种, 其濒危原因是在长期演化过程中自身繁育力的衰退、生活力的下降等内在因素和人类的过度采挖和生境的破坏等外在因素共同作用的结果。对极小种群野生植物进行高效的人工繁殖, 能扩大种群数量并应用于迁地保护、自然回归和满足商品市场的需求, 有利于其种质资源的保护和可持续利用。为了保持物种的遗传多样性, 采用种子繁殖育苗是有效的方法, 扦插、嫁接和组织培养技术等无性繁殖方法则可用于对难以用种子繁殖的种类进行快速繁殖。本文对14种中国典型极小种群野生植物的繁殖特性和已有的人工繁殖方法进行了综述, 并简要介绍在其种苗繁殖研究方面取得的进展。其中利用播种繁殖成功的物种有12种, 共繁殖230,000株种苗; 利用扦插繁殖成功的物种有5种, 共繁殖33,100株种苗; 华盖木(Manglietiastrum sinicum)、河北梨(Pyrus hopeiensis)和黄梅秤锤树(Sinojackia huangmeiensis)采用嫁接繁殖出了2,415株种苗; 9个物种的组织培养技术获得成功, 共繁殖了24,850株种苗。这些种苗有些已应用于迁地保护和自然回归。上述研究结果为这14种极小种群野生植物的保护和利用提供了理论和技术基础, 也能为其他极小种群野生植物的保护和利用提供参考。     

珍稀濒危植物的回归:理论和实践

回归(reintroduction)指的是在一个物种出现濒危的现有分布区域或已经灭绝的历史分布区域内建立新种群的活动.作为物种保护及种群恢复的重要策略之一,回归在越来越多的珍稀濒危植物保护实践中得到了应用.回归的成功标准分为短期和长期两类,前者包括个体的成活、种群的建立和扩散:后者包括回归种群的自我维持和在生态系统中发挥功能等.珍稀濒危植物的回归是一项高风险和高花费的工程,需要根据种群遗传学和生态学理论,选择合适的繁殖体、扩繁方式、回归地点和生境、定植时间、定植方式等,还要考虑传粉者和共生物种,并开展回归后的长期监测.为保证回归的成功并把回归过程中可能对生态环境造成的不利影响降到最小,还需要防止遗传污染、避免源种群的过度采集、加强公众教育、加强长期监测等.不同植物的回归面临着各不相同的具体困难,兰科植物的回归面临更多的困难,如材料扩繁难与存活率低等.基于生态学、传粉生物学、繁殖技术、真菌学和种群遗传多样性研究基础上开展兰科植物的回归,被证明是有效的综合保护策略.     

Restoration genetics of the vernal pool endemic Lasthenia conjugens (Asteraceae)

Restoration of habitat for endangered species often involves translocation of seeds or individuals from source populations to an area targeted for revegetation. Long-term persistence of a species is dependent on the maintenance of sufficient genetic variation within and among populations. Thus, knowledge and maintenance of genetic variability within rare or endangered species is essential for developing effective conservation and restoration strategies. Genetic monitoring of both natural and restored populations can provide an assessment of restoration protocol success in establishing populations that maintain levels of genetic diversity similar to those in natural populations. California’s vernal pools are home to many endangered plants, thus conservation and restoration are large components of their management. Lasthenia conjugens (Asteraceae) is a federally endangered self-incompatible vernal pool annual with gravity- dispersed seeds. Using the molecular technique of intersimple sequence repeats (ISSRs), this study assessed levels and patterns of genetic variability present within natural and restored populations of L. conjugens. At Travis Air Force Base near Fairfield, California, a vernal pool restoration project is underway. Genetic success of the ecologically based seeding protocol was examined through genetic monitoring of natural and restored populations over a three-year period. Genetic diversity remained constant across the three sampled generations. Diversity was also widely distributed across all populations. We conclude that the protocol used to establish restored populations was successful in capturing similar levels and patterns of genetic diversity to those seen within natural pools. This study also demonstrates how genetic markers can be used to inform conservation and restoration decisions.     

Genomic investigation of the Chinese alligator reveals wild-extinct genetic diversity and genomic consequences of their continuous decline

Critically endangered species are usually restricted to small and isolated populations. High inbreeding without gene flow among populations further aggravates their threatened condition and reduces the likelihood of their long-term survival. Chinese alligator (Alligator sinensis) is one of the most endangered crocodiles in the world and has experienced a continuous decline over the past c. 1 million years. In order to identify the genetic status of the remaining populations and aid conservation efforts, we assembled the first high-quality chromosome-level genome of Chinese alligator and explored the genomic characteristics of three extant breeding populations. Our analyses revealed the existence of at least three genetically distinct populations, comprising two breeding populations in China (Changxing and Xuancheng) and one breeding population in an American wildlife refuge. The American population does not belong to the last two populations of its native range (Xuancheng and Changxing), thus representing genetic diversity extinct in the wild and provides future opportunities for genetic rescue. Moreover, the effective population size of these three populations has been continuously declining over the past 20 ka. Consistent with this decline, the species shows extremely low genetic diversity, a large proportion of long runs of homozygous fragments, and mutational load across the genome. Finally, to provide genomic insights for future breeding management and conservation, we assessed the feasibility of mixing extant populations based on the likelihood of introducing new deleterious alleles and signatures of local adaptation. Overall, this study provides a valuable genomic resource and important genomic insights into the ecology, evolution, and conservation of critically endangered alligators.     

濒危药用植物桃儿七的生物学特性及其保育措施

桃儿七为重要抗癌药物前体物来源物种,现正处在濒危状态,已被列为国家三级保护植物。本文全 面地综述了桃儿七的生物学特性,包括外部形态、地理分布、系统位置、生态学和群落学特性、发育生物学、繁 殖生物学、植物化学、细胞组织培养和内生真菌研究以及遗传学等研究。最后分析了引起桃儿七濒危的原因, 并提出了具体保育措施和研究展望。     

偶蹄类动物的遗传多样性研究与技术比较

研究和保护遗传多样性成为野生偶蹄类动物保护生物学的重要课题。目前测定遗传多样性的技术主要有 :数量性状的遗传分析 ,蛋白电泳多样性和以DNA为遗传标记等一系列测定方法。这些方法基于不同的原理 ,其操作的难易、耗费的时间精力以及数据所能说明的问题有一定差别。因此研究偶蹄类动物遗传多样性应选择适宜的技术方法。     

A sophisticated species conservation strategy for <Emphasis Type="Italic">Nyssa yunnanensis</Emphasis>, a species with extremely small populations in China

Conservation of plant species with extremely small populations (PSESP) is a focus of wild plant conservation in China at present. A relevant strategy for PSESP conservation requires improvement from previous programs for rare and endangered plants and national key protected plants. An integrated strategy for PSESP conservation of the Nyssa yunnanensis was initiated and applied over a 7-year period (2009–2015). Here, we reviewed the processes to implement the strategy: resource inventory, formulation of conservation action plan (CAP), in situ conservation, seedling propagation, near situ conservation, ex situ conservation and scientific research. Major concerns and technical requirements for each action are described and further analyzed within a broad scope to conserve PSESPs. A detailed resource inventory that highlights both the change in population status and the participation of local residents is recommended before the formulation of the CAP. Techniques for determination of the area of a mini-reserve is developed for in situ conservation of N. yunnanensis. Near situ conservation is a novel approach whereby establishing new viable population in contiguous areas with a similar climate, habitat and community, in which techniques for seedling preparation, soil preparation, and early management are introduced. A population-based species conservation strategy for N. yunnanensis may aid additional PSESP conservation, so as to contribute to overall wild plant conservation.     

珍稀濒危植物阜康阿魏的遗传多样性及遗传结构

明确珍稀濒危小种群阜康阿魏（Ferula fukanensis）的遗传多样性和遗传结构,是对其制定有效的保护和管理策略的基础和前提。本研究基于10对多态性好且可以稳定扩增的SSR引物对来源于3个居群87个珍稀濒危植物阜康阿魏的遗传多样性和遗传结构进行分析。结果显示：小种群的阜康阿魏具有相对较高的遗传多样性,居群间Nei’s基因多样性指数（h_S）为0.514,总的Nei’s基因多样性指数（h_T）为0.516,观测杂合度（H_o）为0.881,期望杂合度（H_e）为0.512,香农信息指数（I）为0.836,多态位点百分率（P_PB）为100%,遗传分化程度较低 （F_st=0.007）,95.9%的变异发生在居群内,遗传距离与地理距离无显著相关性,66.7%的居群遭遇了遗传瓶颈。结果表明,阜康阿魏遗传变异丰富,有较高的进化潜力。结合该种野外种群现状,建议建立保护区,开展就地保护,并加强引种和人工繁育等迁地保护措施,辅助阜康阿魏保育。本研究可为阜康阿魏植物资源保护提供理论支持,具有重要的理论和实践意义。     

分子生态学研究与运行多样性保护

分子生态学的发展揭开了生物多样性保护研究的新篇章,分子技术的应用克服了传统生态学法中的一些难题,如野外调查周期长,分辨率有限,实验条件不易控制等,应用各种分子标记（如：RFLP,VNTR,RAPD,DNA测序等）可以分析种群地理格局和异质种群动态,确定种群间的基因流,研究瓶颈效应对种群的影响以及确定个体间的亲缘关系等等,所有这些研究都是指导物种保护和淑危种群的恢复所必要的,种或品系特异性的分子标记技术能够解决形态分类中的模糊现象,确定基于遗传物质的谱系关系,还可以用来分析近缘种间杂交问题,这些问题的解决有助于确定物种优先保护顺序,选择保护地工,近年来引起重视的主要组织人性复合体（MHC）NDA异分析可能会在研究种群对疾病的易感性第一系列种群特异性问题方面非常有用,随着分子技术的不断发展,会有更多的保护生物学问题得到解决,尤其是结合野外调查统计数据应用多个分子标记对目标种群进行研究,所得到的结果会更精确,更有说服力。     

珍稀植物华木莲的现代濒危机制:探析与展望

华木莲(Sinomanglietia glauca)在探讨木兰科系统演化与被子植物起源等方面具有重要科学价值,但其分布区域狭窄、种群规模较小,被列为我国濒危植物和极小种群植物。该文在系统综述华木莲生物生态学特性和更新维持机制的基础上,对华木莲的现代濒危原因进行了总结:(1)华木莲属古老残遗濒危植物,环境变迁、瓶颈效应、高频自交和遗传漂变,导致其遗传多样性下降、适应性差;(2)喜光喜肥的生物生态学特性和群落种间竞争驱赶作用,"林—窗"游击式更新是华木莲种群延续的重要方式,然而当前人类干扰导致有效林窗供给不足、种子传播效率下降、"游击"机会减少,更新难以完成;(3)毛竹扩张与林下箬竹过度增长严重影响华木莲开花结实,并妨碍其幼苗更新。今后应加强华木莲谱系地理与群落系统发育、群落环境对华木莲生长发育的影响及其应答、林窗更新机制与种子长距传播、群落结构调整与保护技术、遗传复壮与迁地保护等方面研究,为华木莲以及相似生物生态学特征的濒危植物保护提供理论指导。     

DNA分子标记技术在濒危物种保护中的应用

近20年来,随着分子生物学技术的迅猛发展,涌现出一批高效、可靠的DNA分子标记技术.本文论述了限制性片段长度多态性、微卫星DNA、随机扩增多态性DNA、扩增片段长度多态性等DNA分子标记技术的基本原理及技术特点;同时,介绍了DNA分子标记在濒危物种种群遗传学研究、致危因素分析及保护策略的制定等保护生物学方面的应用.