水杉原生种群结构及空间分布格局

水杉(Metasequoia glyptostroboides)是我国特有濒危极小种群物种, 其种群的状态一直被国内外学者广泛关注。分析现存水杉原生种群结构和空间分布格局及其空间关联性, 可以从空间格局角度深入认识水杉原生种群结构和分布格局及可能的形成机理。本文基于湖北利川境内水杉原生种群的野外调查数据, 分析其径级和高度级结构, 同时运用点格局分析中的成对相关函数g(r)以及3个零模型(完全空间随机模型、异质泊松模型、先决条件模型)分析水杉原生种群空间分布格局、各龄级空间分布格局及空间关联性。结果表明: (1)分布于研究区域内的水杉原生种群个体数共5,663株, 已死亡33株, 现存活5,630株, 其中40株濒临死亡, 465株处于衰弱状态, 部分个体呈现不同的形态特征和生长状况, 断梢和蚁害最为常见, 雷击是最致命的危害。(2)水杉原生种群结构分析显示, 其径级结构和高度级结构均呈纺锤型, 自然更新不良。(3)基于完全空间随机模型, 水杉原生种群在各尺度下均呈现聚集分布, 中龄树在较小尺度(r < 3,300 m)上呈现聚集分布, 成年树和老龄树在较大尺度(r < 4,700 m)上呈现聚集分布; 排除生境异质性影响后, 聚集尺度均减小, 所以种群及不同龄级的聚集尺度分别为0-3,000 m、0-2,100 m、0-2,900 m和0-2,500 m, 随后呈现为微弱的随机分布和均匀分布。(4)基于完全空间随机模型, 3个龄级之间在所有尺度均为正关联; 在排除生境异质性影响后, 不同龄级的正关联尺度减小, 均在0-2,800 m呈正关联。综上, 水杉原生种群个体数量正呈现逐步减少的趋势, 种群主要呈聚集分布, 各个龄级间具有正向的关系, 从现有的空间格局来看, 生境异质性、扩散限制和种内竞争是导致该格局的主要原因。     

构建茶树资源核心种质的设想

本文介绍核心种质的概念、原理和研究内容,指出在当前人力物力不足的情况下,构建茶树遗传资源的核心种质库,是解决基础研究的长期性与生产实际的迫切需要之间矛盾的一种有效途径;并提出构建茶树核心种质库的三步程序和工作设想。     

植物遗传资源核心种质的构建及应用

本文解释了植物遗传资源核心种质的概念及特征;介绍了构建核心种质的一般程序,包括资料的收集与整理、分组方法、抽样方法、确定样品规模、核心种质的管理与利用;比较了多种评价方法;总结了近20年的研究工作,分析了核心种质的研究现状和在实践中的应用状况,预测了核心种质的应用前景。     

豌豆资源遗传多样性及核心种质研究进展

豌豆是世界第四大食用豆类作物,我国是世界第二大豌豆生产国.本文对豌豆的起源、分布、遗传多样性及核心种质等研究进展进行综述,旨在为我国豌豆种质资源收集、保存、研究和利用提供参考.     

山葡萄(Vitis amurensis)资源核心种质的初步构建

采用省份分组-花型分组-聚类-分组法构建了山葡萄核心种质,在此基础上,考虑到山葡萄品种在生产上和雄株山葡萄在科学研究上的作用,把未进入核心种质的山葡萄品种和雄株山葡萄也并入核心种质。该核心种质包括48份资源（占资源总数的31％）,其中来自吉林省的资源18份（占37．5％）,黑龙江省的资源29份（占60．4％）,辽宁省的资源1份（占2．1％）;两性花资源22份（占45．8％）,雌能花资源21份（占43．8％）,雄株5份（占10．4％）。除出汁率外,其他性状的符合度达72％以上;除果粒质量外,其他性状的变幅吻合度达79％以上。以上结果表明,所构建的核心种质较好地代表了评价的山葡萄资源。     

云南稻种资源核心种质库构建及其利用前景

以6121份云南地方稻种资源为研究对象,开展了云南稻种核心种质的取样策略及技术体系研究,以及云南稻种资源多样性、籼粳6大生态群、地理分布系统及图集、优异种质系统发生规律等研究。初步建立了云南稻种资源核心种质构建体系,筛选出998份初级核心样品,表型上约代表了云南稻种资源98％的多样性,并论述了该体系的利用前景。     

果树核心种质研究进展

近年来,继果树种质资源收集保存和鉴定评价等重大项目相继开展之后,利用现有基本信息、鉴定评价数据构建果树核心种质已成为种质资源领域又一新的研究热点和发展方向。根据核心种质的内涵和果树自身特点,提出了果树核心种质研究的主要特性,阐述了其主要研究内容、方法和步骤等研究现状,并通过分析果树核心种质构建的特殊性,指出存在的主要问题,探讨了果树核心种质研究的重点和发展方向。     

园艺作物核心种质构建的研究进展

构建核心种质是植物遗传资源的研究热点和重点之一,对种质资源的鉴定、保存、利用与交流具有重要意义。本文简要介绍了植物遗传资源核心种质的概念及其构建方法,综述了园艺作物核心种质构建的研究新进展,并对今后该领域的研究趋势进行了展望。提出了种质分组及取样策略是园艺作物核心种质构建方法研究的重点;应及时构建一批大宗园艺作物以及我国原产和特产园艺作物的核心种质;高度重视基于重测序技术快速、精准、高通量地挖掘园艺作物核心种质优异基因的研究以及要加强科研管理与协作,切实提高我国园艺作物核心种质研究成果的共享性等观点,为园艺作物种质资源的深入研究与高效利用提供理论依据和技术参考。     

试论野生稻资源遗传多样性原生境保存

我国野生稻资源丰富,分布地域广阔,由于经济建设用地需要,近年来野生稻原生地遭到严重破坏,野生稻原生境保存已是十分紧迫的事情。本文论述了原生境保存的意义,原生境保存地的选择原则及设想,旨在提高全民生态保护意识,加强野生稻资源保护。     

籽用西瓜种质资源SSR分析及初级核心种质库构建

采用SSR分子标记技术对50份不同来源的籽用西瓜材料进行遗传多样性研究,并基于SSR分子标记聚类分析采用最小距离逐步抽样法构建籽瓜初级核心种质库。研究表明：（1）从106对SSR随机引物中筛选出扩增条带清晰、多态性高的31对引物,共得到138条清晰可辨条带,其中多态性条带115条,占83.33%,平均Shannon’s信息指数(I）为0.419 3,平均Nei’s多样指数(h）为0.272 4,平均有效等位基因数(N_e）为1.458 0,平均等位基因数(N_a）为1.981 4,说明50份籽瓜种质具有丰富的遗传多样性。（2）用NTsys2.10e软件对种质资源聚类分析表明,种质间的遗传相似系数介于0.57~0.91之间,其中来源地相同的个别种质间遗传相似系数却很小,而来源地不同的个别种质间的遗传相似系数却很高。（3）采用最小距离逐步抽样法,按70%、60%、50%、40%、30%、20%、10%的比例抽样后,各个核心子集遗传多样性指数总体上变化不明显,但各抽样比例相比,以抽样比例20%获得10份初选种质的 N_e、 h和 I达到最高值,说明抽样20%构建的初级核心种质对原始种质具有很好的代表性。     

水杉栽培居群的遗传多样性研究

利用RAPD技术,对9个水杉(Metasequoiaglyptostroboides)栽培居群的遗传多样性进行了初步研究。用10bp的随机引物16条,共扩增出103个位点,其中37个为多态位点,占35.92%。各居群的多态位点百分率在16.50%~33.01%之间。POPGENEversion1.31软件处理结果如下:居群的Shannon’s信息指数为0.1930。遗传距离在0.0130~0.0650之间,遗传一致度在0.9370~0.9871之间。AMOVA分析结果显示遗传变异主要存在于居群内,占89.05%,居群之间有一定的分化。上述结果表明水杉栽培居群的遗传多样性略低于自然居群,涵盖了自然居群近80%的遗传多样性。由此可以确认栽培水杉的种源是经过混合的,它们在相当程度上代表了自然居群的遗传多样性水平。采自潜江的9株丛枝水杉(Metasequoiaglyptostroboidesvar.caespitosa)没有扩增出特有位点,将其视为一个居群根据遗传一致度作UPGMA聚类分析时,该居群和湖北的3个居群及南京(NJ)、成都(CD)居群聚在一起;单株聚类时丛枝水杉也没有聚成独立的一支,而是比较分散,因此不支持将丛枝水杉作为水杉的一个变种的分类处理。从亲缘关系上看,丛枝水杉应当归属于湖北潜江蚌湖种子园(BH)和湖北潜江广华(GH)居群,这与其分布现状也是吻合的。     

中国水杉引种研究

水杉(Metasequoia glyptostrobodies Hu & Cheng)是国家一级保护植物。水杉的发现是中国近代植物学界最值得自豪的一件大事,为中国植物学走向世界开辟了道路,被公认为是我国乃至世界二十世纪植物界的重大发现,它不仅对于中国有重要价值,也具有世界意义。水杉引种过程可以说是新中国植物引种过程的一个缩影,在发现50年后成功引种至26个省、市、区和特别行政区以及世界50多个国家和地区,成为我国重要的用材林树种、沿海防护林树种、农田防护林树种、城市绿化树种以及世界上著名的风景景观树种。水杉既为新中国林业的发展提供了重要实证,又是科学技术在林业及社会发展中的重要体现,同时水杉的发展也是我国林学界最值得骄傲的一件大事,是我国科技工作者集体智慧的结晶。该文仅对我国水杉引种学进行系统的论述,对水杉的引种阶段进行了划分,简述26个省、市、区和特别行政区的引种现状,分析了水杉在中国引种区的适生状况和原因。有关在国外的引种及迁地保护情况将另文发表。     

孑遗植物水杉种子萌发的生理生态特性研究

从种子活力和抗氧化酶活性两个方面研究了温度和光照对孑遗植物水杉 (Metasequoiaglyptostroboides)种子萌发的生理生态特性的影响。实验结果表明 ,萌发温度对水杉种子的活力和抗氧化酶活性有较大影响 ,在 19-2 8℃范围内 ,种子的发芽率、发芽速率、活力指数、脱氢酶及超氧化物歧化酶 (SOD)、过氧化物酶 (POD)和过氧化氢酶 (CAT)等抗氧化酶活性均较高 ,其中在 2 4℃条件下最高 ;当温度低于 15℃或者高于 32℃时 ,种子活力很低 ;10℃条件下种子几乎不萌发。可以认为 ,水杉种子萌发的适宜温度范围为 19- 2 8℃ ,最适温度为 2 4℃。光照萌发试验表明 ,6 5 μmol·m-2 ·s-1(12h/d)光照对水杉种子的萌发有较大的抑制作用 ,黑暗条件更适于水杉种子的萌发。自然状态下水杉种子质量很差 ,空瘪率超过 90 % ,加之产地春季温度不适于水杉种子的萌发 ,这两者可能是限制水杉种群更新的重要因素。这也许是水杉种群中缺乏幼苗和幼树的原因之一。     

湖北利川水杉原生种群及其生境1948～2003年间变化分析

为保护和恢复水杉原生种群提供科学依据,对中国湖北利川水杉原生母树及其生境1948～2003年间的变化进行对比分析,指出了保护工作存在的问题及保护对策。主要结果有：①1948年初步调查为1000多株,1983年普查有5746株,涉及4个镇(场)、45个行政村,分布面积为6万hm^2;2003年普查为5388株,分布范围没有大的变化,有2种分布类型：散生分布的有896株,群落分布的有4492株,最大的种群为105和123株。②中国政府对水杉的保护取得了巨大成绩,但过去只重视对个体的保护,忽视了对群落及其栖息环境的保护,导致由混交林变为纯林、结构趋于简单、生物多样性减少、天然更新困难,1983～2003年的20年间已有386株水杉原生母树死亡,亟需对水杉原生种群及其栖息地进行保护。③应运用现代恢复生态学手段,开展水杉植被恢复重建理论研究,首先加强对集中分布种群及其栖息地进行就地保护,其次小河河谷实施种群及其栖息地恢复与重建。④人为活动对水杉的危害加重,应减少及停止一切有害的人为活动,改善水杉原生母树生境,提高居民、社区自主参与水杉保护的意识;进行生态移民和实施退耕还林等是一个可以考虑的方法。     

8个栽培水杉居群遗传多样性的等位酶分析

水杉(Metasequoia glyptostroboides)是我国特有的活化石植物,有50多年的栽培历史。栽培水杉在多大程度上涵盖了野生水杉的遗传多样性,是评价水杉保育策略成功与否的关键所在。为了评估水杉栽培居群的遗传变异水平,作者采用超薄平板微型聚丙烯酰胺等电聚焦电泳方法对水杉的8个人工栽培居群的等位酶变异和遗传多样性进行了研究。对9个酶系统23个酶位点的检测结果表明: 有8个酶位点的等位基因频率分布差异非常显著, 在2个居群中存在稀有等位基因;平均等位基因数Ａ=1.375,多态位点百分率PPL=33.15,平均预期杂合度H_e=0.161。与孑遗居群相比,　栽培水杉的遗传变异水平偏低,表明栽培居群的遗传多样性不能完全涵盖孑遗居群。将采于潜江的9个丛枝水杉（Metasequoia glyptostroboides var.caespitosa）样品与分别采自潜江、武汉和上海的各9个水杉样品的等位酶资料进行了UPGMA单株聚类分析,并将丛枝水杉作为一个居群与其他8个水杉居群作UPGMA聚类分析,其结果不支持将丛枝水杉作为水杉的一个变种的分类处理。     

孑遗植物水杉的遗传多样性研究

采用随机扩增多态DNA(RAPD)方法对孑遗植物水杉 (Metasequoiaglyptostroboides)的 8个居群 (包括 6个孑遗居群和 2个人工栽培居群 )的 48个个体进行了遗传多样性研究。用 16个随机引物共扩增出清晰谱带 5 7条。孑遗居群平均多态位点百分率为 38.6 %。各居群多态位点百分率差异显著 ( 10 .5 3%～ 33 .33 % ) :湖北利川的小河和桂花 2个居群较高 ,分别是 33 .33%和 31.5 8% ;湖南龙山洛塔居群较低 ,为 10 .5 3 %。人工栽培居群中 ,美国密西根州和湖北武汉 2个居群的多态位点百分率也较低 ,仅分别为 10 .5 3 %和 8.77%。用POPGENE 1.31版软件进行数据处理后结果如下 :孑遗居群的平均Nei’s基因多样性为 0 .130 5 ,Shannon’s遗传多样性信息指数为 0 .192 1,水杉孑遗居群遗传距离与地理距离的相关系数r =0 .2 346 6 (P =73 .2 7% ) ,基因分化系数Gst=0 .10 82 ,表明居群间有一定分化。用UPGMA方法聚类可知 ,2个人工居群与湖北利川居群优先聚类。鉴于目前水杉孑遗居群生境人为破坏严重、遗传多样性较低和原生母树分布分散 ,建议在湖北利川小河和桂花野生水杉最适生境建立水杉遗传多样性保护点 ,将现有的 2 5 0多株原生母树分别采种育苗定植于保护点 ,以达到最大限度地保存现有水杉遗传多样性的目的。     

水杉的保护历程和存在的问题

水杉(Metasequoia glyptostroboides)的保护过程在某种程度上可以说是新中国成立50年来中国珍稀植物保护过程的一个缩影。2003年,以保护水杉为主要目的而建设的湖北省国家级星斗山自然保护区是我国水杉保护和发展中的里程碑,对于这一过程的了解有助于今后正确地制订就地和迁地保护计划和采取有效的行动。本文对水杉保护历程进行了全面回顾,针对水杉原产地的保护现状和存在的问题,提出四条具体的保护措施：(1)加强以水杉保护为主要目的的国家级自然保护区建设,建设重点应放在对水杉原生母树及其生境的保护。保护水杉原生母树及其生境要有长远的规划,机构的设置和功能以及人员的素质和经费要能支持水杉原生母树及其生境保护和发展的需要;(2)要把有关水杉保护的法规和措施落到实处;(3)建立基因保存林,对现有水杉原生母树基因进行全面保存;(4)积极协调环保、林业、科学院以及其他教育科研单位的关系,加强在这一领域的分工协作,开展科学研究,加强学术交流,共同促进水杉的保护和利用。     

水杉的未尽事宜

主要阐述与水杉有关的三个问题：首先是水杉研究的教训,特别是从编辑、作者和学者的角度;其次讨论水杉研究的不明之处,包括王战的标本是如何到达吴仲伦之手而转送给郑万钧的,薛纪如和华敬灿谁先打听到小河的原产地,三木茂的论文是如何到达中国而胡先辅又是如何得到的;并讨论了水杉的栽培及栽培品种的注册以及水杉原产地的资源保护、旅游开发及宣传;最后建议成立水杉博物馆,编写中国植物采集史,编写东亚植物分类学文献目录新续编。     

水杉人工林建植50年后的分化特征

通过种群统计学、格局分析和树干解析等对50 a生水杉人工林林分的分化特征进行了研究.结果表明:小个体林木占有相对多数(>50.4%);林木分化现象显著,特别是树高与材积的分化十分突出,林分已出现一定强度的自然稀疏;基于TSTRAT程式的林木分级结果表明,亚优势木占绝对优势(45.7%),其树冠构成该林分的主林冠;竞争指数依次为优势木级<亚优势木级<中庸木级<被压木级,各级的基尼系数基本上低于全林总计;优势木绝对生长率和相对生长率在林分成熟期以前均大于标准木,且胸径速生期持续时问较标准木长;林分高度生长受压抑程度低于胸径生长;林木分布格局总体呈均匀型,与造林初始基本一致;优势木和被压木为聚集分布,中庸木和枯死木为随机散布,亚优势木的分布型则介于随机和聚集之间.林木种群分化既表现在个体大小的不均等性上,也表现在空间分布的非匀质性上.目前林分结构特征的主要成因可以归结为密度压力下的种内竞争.