新疆野苹果的生存现状、问题及保护策略

新疆野苹果是天山野果林的优势种,遗传多样性极其丰富,是世界苹果基因库的重要组成部分。自20世纪60年代以来,新疆野苹果种群分布面积急剧下降。然而,导致新疆野苹果种群衰退的原因尚不明确,尚无行之有效的保护措施。该文在总结前人研究的基础上,结合实地考察,进一步分析和探讨野苹果的分布现状及面对虫害、干扰和种群更新困难等问题。发现新疆野苹果在保护和研究过程中仍然存在以下问题:第一,新疆野苹果的起源和演化,仍然存在分歧。第二,新疆野苹果种群的分布面积锐减,其中3个县的分布面积减少到60年前的三分之一。第三,虽然新疆野苹果的虫害问题得到了有效控制,但是虫害预防监测体系未能全面建设。第四,新疆野苹果过度干扰的问题仍然存在,即使农田开垦和人类砍伐得到一定控制。第五,新疆野苹果更新困难的问题仍然突出,现有研究仍处于初级阶段,缺乏深入研究。针对其存在的问题,建议采取以下措施:第一,利用分子生物学等技术进一步研究新疆野苹果的起源和演化。第二,建立新疆野苹果资源监测体系,运用先进的监测技术及时有效监测新疆野苹果的资源现状。第三,建立虫害预防监测系统,及时有效监测和防治病虫害的爆发。第四,建立新疆野苹果保护区,加强原位保护和法律宣传,强化当地居民对濒危植物的保护。第五,开展新疆野苹果更新机理方面的研究,同时加强迁地保护等措施。该文提出了一些解决现存问题的方法和建议,可为新疆野苹果的科学保护与有效管理提供参考。     

孑遗灌木长柄扁桃的历史分布格局及其环境驱动力

为了解历史气候变化背景下分布于中国西北干旱沙漠、半干旱沙地和山地地区的孑遗灌木植物长柄扁桃(Amygdalus pedunculata)的分布与演化, 该研究利用长柄扁桃60个自然分布点和8个环境因子, 整合GIS空间分析和最大熵模型(MaxEnt), 分析珍稀濒危保护物种长柄扁桃末次间冰期(LIG)、末次盛冰期(LGM)和当前的历史地理分布格局变化及其环境驱动力。基于各时期长柄扁桃的分布模型模拟数据及自然种群的叶绿体基因测序数据, 利用最小成本路径方法, 模拟LIG时期以来长柄扁桃可能的扩散路径。利用R语言“ggbiplot”程序包对各时期长柄扁桃适生区的历史环境变量进行主成分分析(PCA), 分析影响长柄扁桃历史分布格局变化的关键气候因子。结果表明: (1) LIG时期以来, 长柄扁桃的历史分布经历了显著收缩和末次盛冰期后的扩张, LIG至LGM时期, 分布于库布齐沙漠东部、毛乌素沙地北部、陕西北部、阴山北部、乌兰察布高原南部、浑善达克沙地的适宜分布区明显收缩; LGM时期至今, 长柄扁桃在库布齐沙漠东部、毛乌素沙地中部沿北部阴山向东, 以及浑善达克沙地西部均发生了显著扩张。3个时期长柄扁桃均在内蒙古高原中西部存在高度适宜性分布区, 包括毛乌素沙地北缘、库布齐沙漠东缘以及大青山, 这些地区很可能是长柄扁桃的冰期避难所。北部阴山和毛乌素沙地边缘是长柄扁桃种群迁移过程中重要的扩散廊道; (2) LIG至LGM时期, 气温因子: 最冷月最低气温、平均气温日较差和最热月最高气温均呈显著下降的趋势, 冷干气候对长柄扁桃的冰期分布存在较大限制, 适生区显著收缩。而LGM时期至今, 降水因子最湿月降水量和降水量季节性均显著上升, 长柄扁桃在库布齐沙漠东部、毛乌素沙地中部、阴山以及浑善达克沙地西部发生显著扩张, 降水因子也是影响当前适宜分布区的关键限制性因子。     

利用最大熵模型和规则集遗传算法模型预测孑遗植物裸果木的潜在地理分布及格局

利用野外调查的16个居群分布点和7个环境因子图层, 选择最大熵模型(MAXENT)和规则集遗传算法模型(GARP), 在地理和环境空间上模拟了第三纪孑遗植物裸果木(Gymnocarpos przewalskii)在中国西北地区的潜在分布。结果表明: (1)裸果木的潜在适生区全部集中在西北荒漠区, 其中最佳适生区主要集中在3个区域, 一是河西走廊中部和玉门以西、宁夏北部及内蒙古乌拉特后旗; 二是塔里木盆地西北缘; 三是柴达木盆地西北缘两片极小的高度适生区。裸果木的生态位被确定在一个较广的干旱环境空间: 适生区极端最高气温基本上在29.2-36.8 ℃之间, 极端最低气温在-18.3至-13.4 ℃之间; 年平均降水量40-200 mm; 潜在蒸发率在3-15之间。(2) MAXENT和GARP模型都较好地预测了裸果木的潜在分布, 但GARP产生了相对较大、较连续的潜在分布区, 部分过预测了破碎化生境; 而MAXENT预测到的潜在分布区, 在不同区域具有不同的环境适生性指数, 而且成功地排除了不合理的破碎化分布, 从而更直观地展示了裸果木的潜在分布格局和生态位要求。     

新疆核桃4个栽培品种及野生种的遗传多样性分析

以新疆地区种植的4个核桃(Juglans regia Linn.)栽培品种(包括新栽培品种'温185'和'新新2'以及老栽培品种'新丰'和'扎343')及巩留野核桃自然保护区生长的野生核桃为研究对象,对其cpDNA的psbK-psbI区间和mtDNA的COX2 intronⅠ区间以及nrDNA的ITS和ETS区间的DNA片段序列进行了比较分析,并对其MP、ML和UPGMA系统发育树进行了分析;此外,还基于SSR分子标记结果对其进行了遗传多样性指数、UPGMA系统发育树和遗传分组分析.结果表明:野生种与4个栽培品种的cpDNA和mtDNA片段序列无碱基变异,而其nrDNA的片段序列却存在3个碱基变异,但4个栽培品种间无碱基变异.以麻核桃(J.hopeiensis Hu)为外类群,基于上述4个DNA片段序列构建的MP、ML和UPGMA系统发育树的聚类结果一致,均表现为4个栽培品种聚为一组,而野生种和麻核桃则分别单独聚为一组.野生种的观测杂合度、预期杂合度和固定指数分别为0.383、0.448和0.153,4个栽培品种的上述3个遗传多样性指数分别为0.428~0.576、0.423~0.619和-0.043~0.234.基于SSR分子标记结果的UPGMA系统发育树和分组数为5的遗传分组结果均表明:野生种和品种'温185'分别单独为一组;品种'新新2'和'新丰'为一组;而品种'扎343'也单独为一组,但与品种'新新2'和'新丰'遗传关系较近.遗传分组结果还表明:分组数为3更利于明确品种'扎343'的分组地位,此时,其与品种'新新2'和'新丰'为一组.综合分析结果表明:核桃4个栽培品种间的遗传差异较小,且老栽培品种的遗传多样性总体上高于新栽培品种;野生种与栽培品种间具有明显的遗传差异,说明在育种或栽培过程中核桃种质资源的遗传多样性可能会逐渐降低,并且,该野生种可为核桃的分子育种提供天然的基因库资源.     

新疆野苹果种群遗传结构及其环境适应性

新疆野苹果(Malus sieversii)属国家二级保护植物, 是栽培苹果的主要祖先之一。它呈片段化残遗分布于亚洲中部干旱区山地。为了探究影响该物种种群遗传变异的主要环境因子及其适应机制, 该研究选取中国新疆伊犁地区、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦分布的10个种群为研究对象, 通过SLAF-seq简化基因组测序获取单核苷酸多态性(SNP)数据。利用ADMIXTURE软件和主成分分析对种群遗传结构进行分型; 利用梯度森林分析和冗余分析评估影响种群遗传变异的主要环境因子; 运用潜在因素混合模型来检测新疆野苹果种群适应局部环境的基因组位点。结果显示: 10个种群可以区分出2个遗传谱系; 谱系A主导东部种群, 谱系B主导西部种群, 而中部种群则出现了两个谱系的交汇; 种群空间遗传结构呈现出沿经度方向上的地理替代格局。气温年较差(bio 07)和气温季节性变化(bio 04)是影响新疆野苹果种群等位基因频率变化的两个最重要环境因子。经注释发现15个环境关联基因位点与植物响应干旱、高盐、冷热等非生物胁迫的很多生理过程相关。综上所述, 新疆野苹果对环境适应的主要压力来自气温条件的变化, 生理适应可能是其响应环境胁迫的主要机制。