植物边缘种群遗传多样性研究进展

边缘种群指地理分布边缘可检测到的一定数量的同种个体集合, 准确评价其遗传多样性对于理解第四纪冰期后气候变化对物种边缘扩展或收缩、遗传资源保护与利用以及物种形成等有重要意义。该文探讨了维持植物边缘种群遗传多样性的进化机制, 分析交配系统对物种边缘及其遗传多样性的影响, 比较了边缘与中心种群遗传多样性的差异及其形成的生态与进化过程, 并探讨了边缘种群遗传多样性与其所在的群落物种多样性的关系及理论基础。该文提出今后研究的重点是应用全基因组序列或转录组基因序列研究前缘-后缘种群之间或边缘-中心种群之间的适应性差异, 边缘种群与所在群落其他物种之间相互作用的分子机制, 深入解析边缘种群对环境的适应及边缘种群遗传多样性与群落物种多样性关系的生态与进化过程。     

植物边缘种群遗传多样性研究进展

边缘种群指地理分布边缘可检测到的一定数量的同种个体集合,准确评价其遗传多样性对于理解第四纪冰期后气候变化对物种边缘扩展或收缩、遗传资源保护与利用以及物种形成等有重要意义。该文探讨了维持植物边缘种群遗传多样性的进化机制,分析交配系统对物种边缘及其遗传多样性的影响,比较了边缘与中心种群遗传多样性的差异及其形成的生态与进化过程,并探讨了边缘种群遗传多样性与其所在的群落物种多样性的关系及理论基础。该文提出今后研究的重点是应用全基因组序列或转录组基因序列研究前缘-后缘种群之间或边缘-中心种群之间的适应性差异,边缘种群与所在群落其他物种之间相互作用的分子机制,深入解析边缘种群对环境的适应及边缘种群遗传多样性与群落物种多样性关系的生态与进化过程。     

南方红豆杉迁地保护小种群适应性进化机制研究

为了解南方红豆杉迁地保护种群的适应性进化机制,以南京中山植物园内南方红豆杉迁地保护栽培种群和扩散的衍生种群为材料,以引种初始地江西野生种群为对照,对南方红豆杉群落的结构、遗传多样性及遗传结构进行分析和研究。结果表明,南方红豆杉野生种群和迁地保护种群均维持着较高水平的遗传多样性,其中野生种群遗传多样性稍高于迁地保护小种群,但迁地保护种群中南方红豆杉个体密度大于野生种群。同时,种群内的遗传变异所占比例大于种群间的。整体来看,南方红豆杉迁地保护种群还处于演替早期,存在不明显的奠基者效应,有进一步演替发展的可能。     

湖南八面山银杉群落特征及其残遗性和保守性分析

为了解中国特有孑遗植物银杉( Cathaya argyrophylla Chun et Kuang)的生存现状,对位于湖南八面山脚盆辽的银杉+南方铁杉﹝Tsuga chinensis var. tchekiangensis ( Flous) Cheng et L. K. Fu﹞+甜槠﹝Castanopsis eyrei ( Champ.) Tutch.﹞-猴头杜鹃( Rhododendron simiarum Hance)群落进行调查,分析其群落特征及种群年龄结构,比较分布在不同区域的6个银杉群落中种子植物属的分布区类型及其相似性系数;在此基础上,讨论了银杉群落的残遗性特征。结果显示：脚盆辽银杉群落共有维管植物66种,包括蕨类植物4种和种子植物62种(裸子植物4种、被子植物58种);该群落乔木层的主要优势种为甜槠、猴头杜鹃、银杉和南方铁杉,重要值分别为13.12%、9.28%、8.86%和7.49%;该群落的Simpson和Shannon-Wiener多样性指数分别为0.94和3.20, Pielou均匀度指数Jsw和Jsi分别为0.81和0.92,说明该群落物种多样性偏低但物种分布均匀,与中亚热带山地的暖性针阔叶混交林特征一致。从生活型谱看,该群落中各频度百分比由高至低依次为A级、B级、C级、D级、E级,与Raunkiaer标准频度图谱基本一致,表明该群落整体上处于较为稳定的亚顶极状态。从银杉种群年龄结构看,种群中幼龄个体占一定比例,但80~180 a的中龄个体比例偏低;从该群落优势种的径级结构看,甜槠、猴头杜鹃和鹿角杜鹃( Rhododendron latoucheae Franch.)种群为增长型种群,而银杉、南方铁杉和福建柏﹝Fokienia hodginsii ( Dunn) Henry et Thomas﹞种群为衰退型种群。从脚盆辽银杉群落种子植物属的分布区类型看,温带分布型属占51.06%,略高于热带分布型属(占48.94%),说明该区域属于热带亚热带过渡区;除纬度外,海拔也能够在一定程度上影响其分布区类型组成。在处于粤北、粤桂山地和贵州高原3个植物区系亚地区的6个银杉群落中,种子植物属分布区类型的相似性系数为0.35~0.67,群落建群种所在属如铁杉属﹝Tsuga ( Endlicher) Carrière﹞、润楠属( Machilus Nees)、水青冈属( Fagus Linn.)和福建柏属( Fokienia Henry et Thomas)等在各群落间有相似性和共通性,且多为古老成分和孑遗成分,表明现存的银杉群落具有相近的变迁历史,分布地域具有明显的亚热带山地避难所特征,体现出其演替过程的残遗性和保守性。研究结果表明：在银杉群落中适度疏通林窗,降低林下郁闭度,有利于银杉幼树的生长,使银杉种群得到可持续更新和演替。     

濒危植物银杉的种群统计与年龄结构

通过对银杉主要群落种群的数量统计和年龄组成的分析,编绘了银杉种的特定时间生命表,存活曲线和年龄结构图,结果表明,银杉种群年龄超过２００ａ后,出现植株个体死亡高峰,种群的平均生命期望陡降,预示着种群的生理衰退。银杉种群的存活曲线介于ＤｅｅｖｅｙＩ和ＩＩ型曲线之间整个银杉种群在４０龄级以上的年龄结构基本表现为增长型,但不同的银杉群落种群的年龄结构差异很大,大部分种群都存在的幼龄个体缺乏的现象,其中花坪     

锥栗种群在鼎湖山三个群落中的遗传分化研究

采用扩增片段长度多态性（AFLP,Amplified fragmen length polymorphism)方法对锥栗（Castanopsis chinensis)在3个不同群落亚种群的遗传分化进行了研究。研究地点位于广东省鼎湖山,3个群落分别是：针叶林群落,针阔叶混交林群落,常绿阔叶林群落。采集的叶要进行DNA提取,酶切、连接、PCR扩增后进行变异性聚丙烯酰胺的凝脉电泳,银染后把所得带进行1／0标记。结果表明,四组引物对分别扩增出27,20,33,39条带,其中分别有15,15,18,26条是多态性带,说明其多样性较高。用AMOVA（Analysis of molecular variance) 分析表明75．36％的遗传变异表现在种群内,24．64％的遗传变异表现在种群间,极显著（P＜0．001）。使用Nei遗传距离进行了算术平均数的非加权成组配对法(UPGMA）。其聚类结果表明常绿阔叶林群落亚种群和针阔叶混交林群落亚种群的种群聚合在一起。上述结果说明锥栗不同亚种群有不同的遗传多样性,种群间遗传分化较大。这是种群本身遗传特性的反映,并与群落演替密切相关,即不同群落微环境对种群遗传的影响。     

不同林分类型下油松毛虫（Dendrolimus tabulaeformis Tsai et Liu）种群遗传多样性

采用AFLP技术对平泉县的1个油松-落叶松混交林和2个油松纯林中油松毛虫(Dendrolimus tabulaeformis Tsai et Liu)的135个个体进行了遗传多样性和遗传结构的研究,并调查了3个油松林群落的各种环境条件.结果表明,纯林中油松毛虫种群的遗传多样性高于混交林中的油松毛虫种群;林木生长状况为影响不同油松纯林群落中油松毛虫种群遗传多样性的重要因素;混交林对油松毛虫种群之间的基因流有阻断作用,油松毛虫种群的基因流大小与油松林之间的物种多度呈反相关.     

承德大窝铺不同海拔与群落类型天然油松种群遗传多样性

利用ISSR技术分析了河北承德大窝铺3个不同海拔、4个不同群落类型的油松天然种群的遗传多样性与遗传分化,探讨了天然油松种群遗传多样性与主要生态因子的关系.结果表明:天然油松种群具有较高的遗传多样性,13个筛选出的随机引物共检测出180个位点,总多态位点比率分别达到73.33％和91.11％.海拔影响油松种群的遗传多样性,中海拔( 1070～1130 m)高于高海拔(1230 ～1350 m)和低海拔(910 ～970 m)(多态位点比率分别为63.33％、51.67％和59.44％);群落类型与种群的基因组结构变异之间存在一定的内在联系.遗传变异多来自种群内部(分别为90.45％和75.22％),种群分化不明显;群落类型对天然油松种群间遗传变异和基因交流(Gst为0.248,Nm为1.517)的影响高于海拔对其影响(Gst为0.095,Nm为4.738).可以认为,群落类型对大窝铺天然油松种群遗传分化有较大影响.     

浅析环境特征对遗传多样性与物种多样性的平行效应

遗传多样性与物种多样性是生物多样性的两个基本层次。近年来的研究表明,环境特征可能对种群遗传多样性与群落物种多样性产生平行效应。本文对遗传多样性与物种多样性关联模型中环境特征对遗传多样性与物种多样性的平行效应部分进行了具体化介绍。基于群落形成的四个基本过程,即突变与物种形成、选择、漂变和扩散,探讨了环境特征对遗传多样性与物种多样性产生平行效应的理论基础。在全球变化的大背景下,研究环境特征对遗传多样性与物种多样性的平行效应及这两个维度多样性对全球变化响应的异同具有重要的生态学与保护生物学意义。然而,目前大多数生物多样性研究仍然只基于物种多样性一个维度,在同一系统中同时对遗传多样性与物种多样性进行整合研究的工作仍然较少。希望通过本文的总结与讨论,能对国内遗传多样性与物种多样性整合研究起到参考与促进作用。     

银杉种群的空间分布格局

银杉（ＣａｔｈａｙａａｒｇｙｒｏｐｈｙｌｌａＣｈｕｎｅｔＫｕａｎｇ）种群的空间分布格局受银杉种群本身的生物学特性、种群的年龄和更新方式等及群落内小环境的共同影响。在老龄种群内,多表现为集群分布;在较年轻的种群内,多为随机分布。气候和立地条件基本一致时,群落内岩石的覆盖与土壤蚀形成的小环境。     

银杉花粉生命力及其变异

中国特有植物银杉(Cathay argyrophylla)是最濒危的松杉类植物之一。研究表明,受精前胚珠的高败育率是银杉生殖效率低的重要原因之一,但迄今对银杉花粉活力及其变异仍不得而知。由于花粉活力对授粉、受精、种子产量和质量以及后代适合度都有直接影响,该研究采用TTC染色和体外萌发法测定了来自大瑶山(Dayaoshan, DYS)和花坪(Huaping, HP)两个地区7个种群16个个体52份银杉花粉样品的生活力。结果表明银杉花粉的活力水平(93.3%)与其它裸子植物相当,干燥低温条件下银杉的花粉活力比较稳定,体外萌发的适宜蔗糖浓度在13%左右。ANOVA分析揭示种群内个体间的花粉活力差异不大(p>0.05),而地区内的种群间及地区间的花粉活力有显著差异(p<0.05)。银杉花粉活力与其生殖成功没有相关性。在上述基础上,从控制授粉的角度讨论了银杉的保护策略和复壮的可能性。     

A Preliminary Study on the Population of Cathaya argyrophylla in Bamianshan Mountain

Cathaya argyrophylla Chun et Kuang is a China endemic and endangered evergreen conifer, listed in the Red Data Book of plant in China, with less than 5000 individuals remaining on earth. The age structure of C. argyrophylla population in Bamianshan Mountain showed its stability, but was different among metapopulations, especially in the aged Cathaya forests there often appeared a lack of generation continuety. Though the aboveground biomass of the population varied from 30000 kg · ha-1 to 110000 kg · ha-1 with different metapopulations, the increment of the biomass had no significant difference among metapopulations but could basically reflect the productivity of this population in that area. Its distribution patterns were mainly contagious, even when the shrub cover was very high and random in young Cathaya stands.     

八面山银杉林的遗传多样性和群体分化

采用水平淀粉凝胶电泳技术对分布于湖南八面山的濒危植物银杉(cathaya argyrophylla Chun etKuang)的遗传多样性和群体分化进行了初步研究。对13个酶系统25个等位酶位点的检测表明,该地区的银杉林群体遗传变异水平很低,多态位点比率 P=0.28,等位基因平均数 A=1.36,平均期望杂合度He=0.100;但3个小群体间存在着明显的遗传分化,基因分化系数高达G_ST=0.26,明显不同于其它裸子植物的报道。八面山银杉林低水平的遗传变异和明显的群体分化,一方面反映了银杉的古老性和残遗性,另一方面也说明在银杉的进化过程中可能发生了严重的遗传漂变,而且群体之间的基因流明显受阻。     

Isolation and characterization of 50 nuclear microsatellite markers for Cathaya argyrophylla, a Chinese endemic conifer

? Premise of the study: Microsatellite primers were developed for the endangered Cathaya argyrophylla (Pinaceae) to investigate its genetic diversity and population genetic structure, as well as its evolutionary history. ? Methods and Results: Fifty dinucleotide microsatellite loci were identified in two populations. The number of alleles per locus ranged from 1 to 6, with a mean of 2.84. The observed and expected heterozygosities ranged from 0 to 0.889 and from 0 to 0.779, respectively. ? Conclusions: These markers will facilitate further studies on the population genetics and evolutionary history of Cathaya argyrophylla.     

Phylogeography of the endangered Cathaya argyrophylla (Pinaceae) inferred from sequence variation of mitochondrial and nuclear DNA

Cathaya argyrophylla is an endangered conifer restricted to subtropical mountains of China. To study phylogeographical pattern and demographic history of C. argyrophylla, species-wide genetic variation was investigated using sequences of maternally inherited mtDNA and biparentally inherited nuclear DNA. Of 15 populations sampled from all four distinct regions, only three mitotypes were detected at two loci, without single region having a mixed composition (G(ST) = 1). Average nucleotide diversity (theta(ws) = 0.0024; pi(s) = 0.0029) across eight nuclear loci is significantly lower than those found for other conifers (theta(ws) = 0.003 approximately 0.015; pi(s) = 0.002 approximately 0.012) based on estimates of multiple loci. Because of its highest diversity among the eight nuclear loci and evolving neutrally, one locus (2009) was further used for phylogeographical studies and eight haplotypes resulting from 12 polymorphic sites were obtained from 98 individuals. All the four distinct regions had at least four haplotypes, with the Dalou region (DL) having the highest diversity and the Bamian region (BM) the lowest, paralleling the result of the eight nuclear loci. An AMOVA revealed significant proportion of diversity attributable to differences among regions (13.4%) and among populations within regions (8.9%). F(ST) analysis also indicated significantly high differentiation among populations (F(ST) = 0.22) and between regions (F(ST) = 0.12-0.38). Non-overlapping distribution of mitotypes and high genetic differentiation among the distinct geographical groups suggest the existence of at least four separate glacial refugia. Based on network and mismatch distribution analyses, we do not find evidence of long distance dispersal and population expansion in C. argyrophylla. Ex situ conservation and artificial crossing are recommended for the management of this endangered species.     

Genetic diversity analysis by RAPD in Cathaya argyrophylla Chun et Kuang

Genetic diversity level of Cathaya argyrophylla was confirmed by random amplified polymorphic DNA (RAPD) markers. Seventy five samples (individuals), collected from Hunan and Sichuan provinces of China were used in the study. 21 10-mer oligonucleotide primers detected 106 sites, and 34 (32% ) of them were polymor-phic. The level of genetic variation in C. argyrophylla was lower than those of other conifers, and was considered to be associated with the complexity of habitats. The percentages of polymorphic sites (PPS) in the Hunan and Sichuan pop-ulations were 18% and 25% respectively. 7.99% of genetic variation existed between the two populations; this value was higher than the mean value (6.8%) among populations in conifers displayed by allozyme. Some subpopulations of C. argyrophylla were greatly differentiated because of site mutation and genetic drift. The highest value of genetic dif-ference between subpopulations amounted to 16. 23% . In addition, a concept of diversity coefficient(DC), a value us     

银杉单株生长规律与种群生物量的研究

 通过对银杉(Cathaya argyrophylla)生长规律的研究,发现银杉早期生长需要一定的荫蔽,但过分荫蔽导致植株生长缓慢而逐渐死亡。银杉的整个生长过程可分为4个时期,在30～40a内具有明显的胸径生长盛期。银杉单株地上部分生物量的60％分布在1/2树高以下,树干材重量占全部地上部分生物量的比重超过2／3。银杉种群地上部分生物量在不同群落类型间差别很大,介于33000～117000 kg·hm-2。     

十种濒危植物的种群生态学特征及致危因素分析

从保护生态学的观点出发,对10个濒危植物的地理分布、生境条件、种群数量动态、空间分布格局、种间关系、种群的生命表、生殖力表、有性生殖、无性繁殖等种群生态学特征进行了综合分析。论述了濒危植物以光合、蒸腾、呼吸为主的生理生态学规律;预测种群数量动态的Leslie矩阵、刻画种群空间分布格局的模型、刻画种群生长和数量增长的Logistic方程和多元回归模型所反映出的生态学特征。分析了濒危植物种群动态、发展趋势以及在内外因素作用下的生态学特征和过程。针对濒危植物保护研究存在的问题,从生态学角度对我国未来濒危植物保护研究应注意的问题提出了建议。