遗传变异是生物适应变化生境的基础,在全球环境快速变化且方向难以预测的背景下,自然种群中所有的遗传变异都具有潜在的价值。珙桐为我国特有的单型属濒危植物,其古老而独特的基因库在全球生物多样性保育中具有重要地位。珙桐的分布格局为马蹄形,东西两线均为南北走向,研究揭示这种分布格局或源于冰期后种群的蹬脚石扩散、或源于冰期时种群的同时隔离。两种模式导致的遗传后果完全不同,极大地影响了种群在物种保护中的相对重要性,是制定保护策略的关键依据。本研究拟采用nSSR及cpDNA标记对珙桐全分布区内自然种群的遗传结构进行分析,检验蹬脚石模型和同时隔离模型的相对贡献,确定珙桐分布格局的形成机理;利用遗传贡献法和适应性进化保护框架确定重要保护种群,并对这些种群进行群落生态调查;综合遗传格局和生态特征提出珙桐就地保护和迁地保护策略,为珙桐的有效保护提供科学依据,为保护生物学理论的发展和完善提供孑遗植物案例。
Davidia involucrata;distribution pattern;stepping stone model;underlying dynamics;
珙桐是我国特有的单型属濒危植物。珙桐分布格局为马蹄形,东西两线均为南北走向。本研究的目的是探明珙桐种群的遗传结构,阐明珙桐分布格局的形成机理,并提出珙桐的保护策略。叶绿体DNA多态性分析表明珙桐种群间遗传分化较高,其种群间基因分化系数GST为0.8157,有83.9%的变异来自种群间, 16.1%的变异来自种群内。 SSR分析结果表明,总体等位基因丰富度(AR)为4.951,平均为3.215;总体观察杂合度(HO)为0.587,平均为0.581;期望杂合度(HE)为0.776,平均为0.541。与其他濒危植物相比,珙桐遗传多样性水平较低。珙桐种群间存在较高的遗传分化水平(GST=0.275,Fst=0.39657),AMOVA分析显示60.34%遗传变异来源于种群间差异,珙桐种群遗传距离与空间距离之间存在显著的相关性(r=0.3696,P=0.0010),较低的基因流(Nm=0.5977)可能是导致高水平遗传分化的原因之一。综合研究分析结果,推测珙桐在第四纪冰期可能的避难所在地及冰期后的迁移扩散情况珙桐的第四纪冰期避难所在雷波-织金这一区域,冰期后珙桐种群从此区域按两条路线迁移扩散沿荥经峨眉扩散直至分布区最北端甘肃文县;沿梵净山后河扩散至陕西千家坪一带。采用综合遗传贡献模型对珙桐种群的遗传贡献率进行分析,得到应该对11个种群加以重点保护。其中东部种群有湖南桑植、陕西千家坪、湖北神农架、湖北后河、湖北利川、重庆酉阳,西部种群有四川卧龙、四川安县、四川荥经、四川峨眉、云南大关。珙桐的保护策略(1)就地保护,可在湖南桑植、陕西千家坪、四川卧龙、湖北神龙架等地优先建立珙桐专项保护区。(2)迁地保护,在迁地保护中对东部和西部分开取样以防止远交衰退。(3)回归自然,采用人工育苗再回归自然生境的方法来保护珙桐自然种群,考虑到基因与环境的互作,在长期的进化中有些特殊的基因很可能与该种群特定的环境相适宜,产生了本地适应基因,因此原采集地幼苗应该回迁到取样的生境。