基于ISSR标记的南方红豆杉野生种群和迁地保护种群的遗传多样性和遗传结构分析

采用ISSR标记方法,对南方红豆杉〔Taxus chinensis(Pilger)Rehd.var.mairei(Lemée et Lévl.)Cheng et L.K.Fu〕3个野生种群(包括江西黄港和黄沙种群以及福建枫溪种群)、2个迁地保护栽培种群及2个迁地保护衍生种群(均位于江苏南京中山植物园和江西庐山植物园)的遗传多样性和遗传结构进行了分析和比较。结果显示:用8个引物从南方红豆杉的基因组总DNA中共扩增出73条带,其中多态性条带62条。2个迁地保护衍生种群的多态性条带百分率(PPB)、Nei’s多样性指数(h)和Shannon信息指数(I)较高,3个野生种群的PPB、h和I值总体上居中,而2个迁地保护栽培种群的PPB、h和I值较低。合并后的迁地保护衍生种群以及野生种群均有较高的遗传多样性,二者的PPB、h和I值相近,分别为78.08%和82.19%、0.207 6和0.205 8、0.322 9和0.325 9;但二者的遗传结构存在差异,迁地保护衍生种群的遗传分化系数(GST)为0.068 9,明显低于野生种群(0.168 5)。合并后的迁地保护栽培种群的遗传多样性相对较低,PPB、h和I值分别为60...     

南方红豆杉迁地保护种群的点格局分析

南方红豆杉为国家I级珍稀濒危保护植物。为阐明其迁地保护种群的空间分布格局,采用点格局分析法对南京紫金山西麓各龄级南方红豆杉的空间格局进行测定,并分析其不同龄级的相互关系。结果表明:Ⅰ龄级个体在小尺度(1~4 m)和大尺度(10~15m)下呈随机分布,中尺度(4~10 m)下为集群分布,Ⅱ龄级个体在所有尺度下均为集群分布,而Ⅲ龄级个体在所有尺度下均呈随机分布,总体上看,该迁地种群呈现集群分布;龄级Ⅰ与Ⅱ的个体之间,在1~4 m和10~15 m下呈正关联,而在4~10 m下无显著关联,龄级Ⅰ与Ⅲ的个体在1~6 m和13~15 m下无显著关联,而在6~13 m下呈负关联;Ⅱ与Ⅲ龄级个体在所有尺度下均无关联;目前南方红豆杉迁地种群以低龄级个体为主,主要呈现集群分布,并且不同龄级从小到大表现出与野生种群相似的空间格局,因此建议对母株附近的紫金山次生林应尽量减少人为干扰并保护其生境,这将有利于该种群规模的增加及分布面积的扩展。     

南方红豆杉迁地保护小种群动态的研究

南京中山植物园于20世纪50年代引种栽培了11株南方红豆杉〔Taxus chinensis(Pilg.)Rehd. var. mairei(Lemée et Lévl.)Cheng et L.K.Fu〕。45年后,在邻近的天然林中出现了含有400余个个体的自然种群。根据这一事实作者认为,如果整体生态条件具备,也就是在生物多样性和生境多样性都很丰富的自然生境中,迁地保护的小种群可以发展成较大种群,这将使迁地保护的作用与功能得到重大发展。从保护生物学原理出发,应认真关注迁地保护的生境条件。因此,迁地保护区的设计应予以改进,还应构建人工栽培园地与自然(野生)生境混合的区域,以创造自然种群发生的必要条件。     

南方红豆杉的ISSR遗传多样性分析

采用ISSR标记技术对南方红豆杉迁地保护小种群及其衍生自然种群5个小斑块(小居群)的遗传多样性进行了分析.从90条引物中共筛选出10个多态性引物,获得ISSR谱带102条,其中多态性谱带74条,占72.54%.结果显示,南方红豆杉迁地保护小种群和迁地保护衍生自然种群的Nei's基因多样性指数(H)分别为0.220 9和0.254 8,Shannon信息指数(I)分别为0.322 4和0.376 2.5个小斑块居群的H分别为0.190 7、0.210 4、0.194 4、0.160 5和0.187 3,I分别为0.281 0、0.309 8、0.288 0、0.235 5和0.273 5.迁地保护衍生自然种群的遗传多样性高于迁地保护小种群,但各小生境下的的小斑块居群遗传多样性低于迁地保护小种群.聚类分析结果表明:南方红豆杉迁地保护各自然小居群间的遗传距离与这些居群的地理生境有关,而与地理距离并没有显著相关性.     

红豆杉迁地保护中天然种群的形成

０年代自庐山植物园引种栽培于南京中山植物园的１１株红豆杉〔Ｔａｘｕｓｃｈｉｎｅｎｓｉｓ（Ｐｉｌｇｅｒ）Ｒｅｈｄ．〕幼苗组成的栽培种群,在４０多年的迁地保护过程中,生长发育正常,且在邻近的自然生境中繁衍出一个含有４６１株幼苗及小树的天然红豆杉种群,树高１０～３４５ｃｍ,树龄１～１５年,主要散生于海拔３５～６０ｍ的山坡麻栎群落及山溪边的枫杨群落中。栽培种群中雌树５株,雄树６株,栽培红豆杉在３０年左右开花结实。该天然种群的形成过程是：红豆杉成熟种子被鸟类取食,其肉质假种皮被消化后,在鸟类的栖息范围内随着鸟粪被随机散布,经过生境选择、适应,于适宜的生境条件下萌发生长成幼苗及小树。此外,讨论了天然红豆杉种群的形成和发展,对于植物迁地保护研究与实践的重要意义。     

南岭地区观光木自然和人工迁地保护种群的遗传多样性

迁地保护是珍稀濒危植物保护的重要措施.观光木(Tsoongiodendron odorum)是古老的孑遗树种,被列为国家二级重点保护植物,营建迁地保护林是对其进行保护的重要手段,但已经营建的迁地保护林每个种群目前只保存下来几十株个体.为了评价这些迁地保护林的遗传多样性现状,作者采用ISSR分子标记对南岭地区观光木3个人工迁地保护种群和4个自然种群的遗传多样性进行了比较.结果显示:16条ISSR引物共扩增出362个条带,其中301个为多态条带,多态条带百分比(P)为83.2％,各种群P值为37.9-62.2％,平均为53.1％,表明观光木在物种和种群水平都具有较高的遗传多样性.自然种群总体P值和Shannon信息指数(Ⅰ)(80.9％,0.3629)均高于人工迁地保护种群(66.6％,0.2990),说明人工迁地保护种群遗传多样性较低.种群结构分析表明3个人工迁地保护种群均有可能来源于源口自然种群.4个自然种群间遗传分化系数(GST)为0.2495,表明自然种群间存在显著遗传隔离,基因流受阻和生态环境差异是造成种群遗传分化的主要原因.在今后的迁地保护工作中,我们建议从不同生态地理区收集种质材料,并在不同生态类型区开展迁地保护工作,同时开展观光木种群生态生殖生物学研究.     

南方红豆杉无性系种群结构和动态研究

研究了元宝山南方红豆杉克隆种群的结构和动态．结果表明,种群S1～S6级个体均存在,S1、S2级个体占总个体数的64％．从元宝山南方红豆杉种群的大小级结构图看,结构呈较规则的金字塔形;南方红豆杉无性系幼树幼苗的贮备较为丰富,种群的年龄结构呈较规则的金字塔形,存活曲线近于倒J形;种群大小级动态指数Vpi=38．26％,考虑外部干扰时,Vpi′：6．38％>0,表现为稳定型种群．南方红豆杉种群更新的主要途径是无性繁殖,种群的数量动态主要受克隆内部调节机制以及外部环境的影响．生存分析结果表明,种群幼树幼苗的生存状态不稳定,死亡的可能性很大,而成年个体的生存状态则较为稳定．     

濒危植物南方红豆杉遗传多样性的RAPD分析

采用RAPD技术检测了山西南部南方红豆杉8个种群的遗传多样性。利用21个10聚寡核苷酸引物共检测出134个位点,其中多态性位点123个,占91.79%,8个种群的遗传多态位点百分率分别为67.16%(红豆峡)、67.91%(凤凰谷)、66.42%(小梯河)、66.42%(蟒河)、50.75%(历山西峡)、43.28%(云蒙山)、78.36%(长治宾馆)、50.75%(磨河)。南方红豆杉的遗传多样性分析结果显示：Shannon指数为2.180,其中31.7%的遗传多样性来自种群间,68.3%来自种群内;Nei指数为0.571,种群间的遗传分化系数(Gst)为0.181。8个种群间的遗传相似性分析结果显示：壶关红豆峡和陵川凤凰谷种群间的遗传距离最小(0.109 2),壶关红豆峡和陵川蟒河种群间遗传距离最大(0.55)。本研究结果揭示,南方红豆杉自然种群具有较高的遗传多样性,其遗传多样性不是导致该种群濒危的主要原因,导致南方红豆杉种群濒危的原因可能与南方红豆杉自然种群及群落所在生境的直接破坏及其本身生物学和生态学特性所导致的自然更新不良有着密切的联系。     

岷江柏野生居群和迁地保护居群的遗传多样性比较

通过分析岷江柏的迁地保护居群和野生居群的遗传多样性、遗传结构及居群间基因流,判断迁地保 护岷江柏居群的遗传多样性水平,为其迁地保护提供理论基础。本研究利用GBS（Genotyping-by-Sequencing） 测序技术获得的SNP位点对四川大渡河双江口岷江柏迁地保护移栽苗、苗圃播种苗及3个野生居群进行主成分分析（PCA分析）、聚类分析、分子进化树、遗传多样性和遗传结构分析。经过GBS测序共获得高质量Clean Data 118 321 514 728 bp,并开发了1947 047个tags,从中鉴定到了1 259 610个SNP位点。系统发育进化树显示大部分移栽岷江柏居群和野生岷江柏聚在一起,居群结构分析结果显示交叉验证错误率的谷值确定最优分群数为1。4个岷江柏居群的观测杂合度（H_o）、期望杂合度（H_e）、Shannon信息指数I（S_hi）、近交系数（F_is）、多态信息含量（P_ic）的值分别为0.181 5~0.272 0、0.223 2~0.300 3、0.331 0~0.464 9、0.178 0~0.246 5和0.272 2~0.309 2,说明岷江柏居群的遗传多样性水平较高。移栽岷江柏居群的H_e=0.300 3,S_hi=0.464 9,岷江柏居群迁地保护居群遗传多样性总体水平略高于野生居群。野生岷江柏居群中白湾隧道（BW）_vs_松岗镇（SA）的遗传分化指数（F_st）较大,基因流（N_m）较小（F_st=0.091,N_m=2.496）,而迁地保护的岷江柏居群与野生岷江柏居群没有明显的遗传分化,居群间的基因交流频繁（F_st<0.05,基因流N_m>4）,说明没有明显的分群现象,岷江柏居群迁地保护居群遗传多样性较高。因此,移栽濒危植物是迁地保护过程中较好的方法,本文为以后野生岷江柏迁地保护提供参考,为其他树木种质资源的保存提供理论依据。     

奠基者效应对海南坡鹿迁地保护种群遗传多样性的影响

在迁地保护中,奠基者效应通常会导致新建种群与源种群的遗传分化,并使新建种群的遗传多样性低于源种群。海南坡鹿(Cervuseldi hainanus)是世界濒危种,野生种群仅分布在中国海南岛。由于栖息地破坏和过度狩猎,至20世纪70年代,这个物种仅剩26只,已经濒临绝灭,被列为国家一级保护动物。自1976年开始对海南坡鹿实施就地保护和迁地保护,该种群的数量从最初的26只增加到1600多只。本文采用10个微卫星位点对一个源种群(大田种群)和5个迁地种群(邦溪、甘什岭、枫木、金牛岭、文昌种群)的遗传多样性进行检测,结果发现6个种群的遗传多样性水平均较低(He≈0·3);5个迁地种群分别有1、3或5个单态位点,大田种群无单态位点;邦溪种群与大田种群遗传分化显著,而甘什岭种群与大田种群的遗传分化不显著。结果表明,奠基者效应导致种群的遗传多样性水平较低,并且对于不同迁地种群,影响也不相同。造成这些差异的因素有建群者数量、引种方式和建群种群的结构。该研究为今后在海南岛建立新的海南坡鹿迁地种群提供建议和参考,同时也为其他濒危物种的迁地保护提供理论指导。     

濒危植物南方红豆杉不同种群的结构和动态变化

为了解南方红豆杉(Taxus chinensis var.mairei)不同种群的结构变化,于2007年、2008年、2012年分别对皖南仙寓山双坑村、浙江天目山桐坑村及福建梅花山的南方红豆杉天然种群进行了研究。结果表明,仙寓山的1214株南方红豆杉中,幼苗占80%;天目山有510株,幼苗占39.61%,其次是9 m以上的古树,占22.16%;梅花山有174株,幼苗占70.11%,古树占20.11%。3个种群的天然更新都呈缓慢增长状态,存活曲线为Deevey-Ⅲ型,空间分布均为聚集分布,但从幼苗到幼树的生长阶段死亡率高。因此,对濒危植物南方红豆杉的保护重点应放在幼苗和幼树阶段。     

元宝山南方红豆杉的解剖结构及其环境适应性

以分布于广西北部元宝山自然保护区的南方红豆杉为研究对象,利用石蜡切片方法和光学显微技术,对其茎和叶的解剖结构及其对环境的适应性进行了研究和探讨。结果表明:(1)茎和叶的表皮细胞均较小,外壁角质层发达,胞内富含单宁类物质;(2)1～2年生茎无周皮,皮层基本薄壁组织分成5瓣,茎横切面呈"梅花"形,3年生茎具周皮,次生韧皮部薄壁组织发达、细胞内含物丰富;(3)叶片下表皮气孔带和中脉带均有角质层乳状突起分布,乳突大而密集,气孔仅分布于下表皮,气孔器为双环型,叶肉海绵组织发达,约占叶肉厚度的3/4。进一步分析显示,元宝山南方红豆杉茎和叶的解剖结构与元宝山的中亚热带山地气候和阴生环境相适应;与前人研究结果不同,本研究发现叶片角质层乳状突起遍布下表皮,这可能与元宝山南方红豆杉的分布区海拔高且环境温度低有关。     

南方红豆杉水浸提液对喜树种子发芽和幼苗生长的化感作用

化感作用是影响人工混交林种间关系的重要因素之一。已有研究表明：喜树南方红豆杉混交对喜树生长有明显促进作用,并从混交改善混交林地微气候角度解释了这种促进作用,但未从种间化感作用角度探讨这种作用。为了探究南方红豆杉是否对喜树具有潜在的化感促进作用,从而更全面了解喜树南方红豆杉混交林种间关系,考察了不同浓度（25、50 g/L和100 g/L）的南方红豆杉（Taxus chinensis var.mairei）鲜叶、凋落叶、枝和根水浸提液对喜树（Camptotheca acuminata）种子发芽和幼苗生长的影响。结果表明：（1）南方红豆杉凋落叶浸提液对喜树种子发芽和幼苗生长无显著影响（P>0.05）,而鲜叶、枝和根浸提液对喜树发芽和幼苗生长均具有不同程度的促进作用（P<0.05）,且作用强度大体与浓度呈正相关;（2）100 g/L的南方红豆杉鲜叶、枝和根浸提液浸泡的喜树种子,其发芽率比对照组分别提高8.1%、14.9%和25.6%;（3）南方红豆杉鲜叶浸提液只有在高浓度（100 g/L）时,对喜树幼苗基径生长具有促进作用（P<0.05）,而对其株高、全株干重和净光合速率无显著影响;南方红豆杉根和枝浸提液对喜树幼苗株高、基茎、干重和净光合速率均具有促进作用（P<0.05）,与对照组相比,100 g/L的根和枝浸提液浇灌喜树幼苗,可以使喜树幼苗株高分别提高14.2%和8.4%,基径分别提高19.0%和15.3%,干重分别提高23.1%和15.9%,净光合速率分别提高11.6%和6.1%。研究结果表明,在喜树南方红豆杉混交林中,南方红豆杉对喜树的正向化感作用可能是促进喜树生长的重要因素之一。     

溶磷细菌和丛枝菌根真菌接种对南方红豆杉生长及根际微生物和土壤酶活性的影响

以南方红豆杉实生苗为材料,采用盆栽实验探讨了高效溶磷细菌草木樨中华根瘤菌(Sinorhizobium meliloti)CHW10B与丛枝菌根真菌缩球囊霉(Glomus constrictum)单独和双接种条件下,其植株生长、根际土壤可培养微生物数量、土壤酶活和土壤微生物功能多样性变化,在微生态水平揭示接种对南方红豆杉生长的影响及其机制。结果表明:(1)各接种处理对南方红豆杉幼苗均有促生长作用,接种处理苗高、地径和生物量均较对照显著增加,并以双接种促进效果最好。(2)各接种处理提高了南方红豆杉根际土壤可培养细菌、真菌和放线菌含量,增加了土壤微生物碳源利用率,改变了土壤中物种的丰富度和均一度,增加了土壤中的生物多样性。(3)各接种处理促进了南方红豆杉根际重要土壤酶(酸性磷酸酶、脱氢酶、转化酶)活力的增加,且双接种的促进作用最为明显。可见,溶磷细菌(草木樨中华根瘤菌CHW10B)和丛枝菌根真菌(缩球囊霉)具有协同作用,两者同时接种可显著提高南方红豆杉根际土壤微生物数量及土壤酶活力,提高土壤微生物碳源利用率和土壤肥力,增加土壤中的生物多样性,从而达到间接促进宿主植物南方红豆杉生长的目的。     

UV-B辐射对南方红豆杉生活史型和紫杉烷类含量的影响

运用植物生活史型的理论与方法,研究了UV-B辐射增强对南方红豆杉Taxus chinensis var. mairei表型性状和紫杉烷类次生代谢产物的影响。结果表明,随UV-B辐射强度增加,南方红豆杉无性生殖表型性状(C)明显增强(z值由0.18增加到0.52),营养生长表型性状(V)相应降低(x值由0.82降低至0.48);3.25 μW · cm^-2 · nm^-1UV-B辐射处理较对照组和9.76 μW · cm^-2 · nm^-1 UV-B辐射处理组生物量增量更高;增补UV-B辐射处理显著促进了南方红豆杉叶片中紫杉醇(Taxol)的积累,但对10-去乙酰基巴卡亭Ⅲ(10-deacetylbaccatin Ⅲ,10-DAB)、7-木糖-10-去乙酰基紫杉醇(7-xylosyl-10-deacetyltaxol,7-xyl-10-DAT)有一定的抑制效应,其中3.25 μW · cm^-2 · nm^-1UV-B辐射处理对紫杉醇诱导效果最为明显。结果表明,在南方红豆杉田间栽培中应注意上层树种搭配、修剪,从而形成适当的UV-B辐射胁迫以诱导紫杉醇含量及生物量增量,达到高产、优质的生态培植目标。     

人工砍伐后短柄枹栎的居群遗传重建研究

为探讨人工砍伐后短柄枹栎(Quercus glandulifera var.brevipetiolata Nakai)居群的遗传关系,采用SSR分子标记技术,对短柄枹栎天然林中的4个次生林居群的遗传多样性、遗传结构进行研究。结果表明,筛选的7对SSR引物在4个居群内共揭示了101个等位基因。砍伐后恢复20年(20YAH)的短柄枹栎居群的遗传多样性最高,而砍伐后恢复1年(1YAH)和10年(10YAH)的遗传多样性相对较低。从长远来看,试验地居民特殊的砍伐习惯不会造成短柄枹栎天然林遗传多样性的变化。     

南方红豆杉种子综合处理过程中内源激素的动态变化

为揭示南方红豆杉种子内源激素与休眠的关系,采用酶联免疫吸附法(ELISA)测定了经过层积处理的种皮和胚乳的脱落酸(ABA)、赤霉素(GA3 )、吲哚乙酸(IAA)、玉米素核苷(ZR)4种内源激素含量的变化情况.结果表明:种子胚乳中内源ABA的含量随着层积时间的延长而逐渐下降,GA含量增加,IAA和ZR的含量先增加后降低...     

贵州特有植物长柱红山茶种群年龄结构及空间分布格局研究

为评估贵州特有植物长柱红山茶(Camellia mairei var.lapiden)的资源现状,采用样方法对其种群年龄结构和空间分布格局进行了研究。结果表明,长柱红山茶种群年龄结构为衰退型,种群密度以中龄树>老年树>幼龄树;不同发育阶段种群的空间分布格局不同,幼龄树和中龄树均呈显著集群分布,老年树接近集群分布或随机分布;种群的3个发育阶段之空间关系不密切,均表现为负相关或不相关。长柱红山茶由于其繁殖生物学特性和受其群落之种内、种间竞争及生境异质性的影响而趋于濒危和灭绝。因此,建立长柱红山茶就地保护区和开展引种栽培,扩大其栽培种植范围以增加种群数量是保护长柱红山茶种质资源的有效措施。     

中型狼尾草种质资源遗传多样性的ISSR分析

运用ISSR标记对采自云南的25份野生种质和4份驯化新品系中型狼尾草材料进行遗传多样性分析。结果显示:(1)50条ISSR引物中共筛选出10条能扩增出清晰条带且多态性明显的引物,29份材料DNA共获得72个扩增位点,其中多态性位点62个,多态性比率为87.4%,平均每条引物扩增位点为7.2个;平均观察等位基因数(Na)、有效等位基因数(Ne)、Shannon多样性信息指数(I)和Nei’s基因多样性指数(H)分别为1.861 1、1.742 8、0.561 0和0.395 9;种质材料间的遗传相似性系数变幅为0.236~0.903,表现出丰富的遗传多样性。(2)利用UPGMA聚类分析,以遗传相似系数0.51为界,29份材料划分为4大类,但Mantel检测表明29份种质材料的遗传聚类和地理距离之间不存在显著的正相关关系(r=0.437 0,P=0.204 6)。研究结果首次从分子水平揭示了中型狼尾草的遗传多样性和变异水平,为合理地引种、驯化、保护和利用中型狼尾草野生资源提供了重要的参考依据和数据支持。     

模拟四季温度层积对南方红豆杉种子生理性状的影响

为了解濒危物种南方红豆杉(Taxus chinensis var. mairei)种子内含物含量受温度和湿度层积的影响,设置4个季节、2种湿度(16%和24%)基质层积处理,对种子的可溶性糖、淀粉、可溶性蛋白和脂肪等内含物质的变化进行研究。结果表明,不同层积处理下种子贮藏物质的含量有显著变化,春季层积9个月后,可溶性蛋白含量达到最高值;可溶性糖含量呈现降低-升高-降低的变化趋势;淀粉和脂肪含量均随层积逐渐减少。秋季层积9个月后,淀粉含量降至最低。相比于24%湿度,16%湿度的春季、秋季、冬季层积9个月后,脂肪含量均减少较多,说明16%湿度下种子代谢活动更强。春季和秋季的暖温更能促进种子代谢,促进种子形态后熟。夏季温度过高,导致种子生活力下降,夏季层积处理3个月后,种子已经发霉和腐烂。层积过程中,种子内含物在相关酶的作用下,降解为可溶性蛋白、可溶性糖等,为种子萌发提供物质与能量。种子层积时间、温度和湿度及交互作用可作为种子内含物的调控因子。