中國特有植物地涌金蓮的保護生物學研究.pdf

1、地涌金蓮是芭蕉科多年生大型叢生草本，具有很高的觀賞和經濟價值，為我國特有種，主要分布在我國西南地區(qū)。許多學者認為其野生種群并不存在，我們通過野外調查發(fā)現了野生種群，但生境和規(guī)模正面臨迅速縮減的挑戰(zhàn)。鑒于地涌金蓮野生資源的日益縮減，本文以保護生物學為指導思想，通過對野生資源的種群數量、分布特征、譜系地理學、單（低）拷貝核基因的系統(tǒng)進化、瀕危情況與等級的分析和保護策略的提出這一系列研究，揭示了地涌金蓮野生種群的分布、系統(tǒng)發(fā)育、分子進化及進化

2、過程中經歷過的歷史事件、單（低）拷貝核基因在地涌金蓮系統(tǒng)進化中的作用，并綜合致瀕原因，劃分ESU保護單元，提出可行的保護策略。
　　具體得到以下結論:
　　1.種群個體數量和分布特征方面
　　對云南、四川兩省69個市縣所做的調查中，有9個縣存在野生地涌金蓮資源。經統(tǒng)計，9個種群的地涌金蓮共有叢數1011叢，株數2607株;種群規(guī)模普遍很小，種群內的個體數量有限，最少的一個種群只有54叢地涌金蓮，而且密度稀疏，叢與叢之間

3、的距離較大;地涌金蓮野生資源生境比較惡劣，9個種群中有8個種群生長坡度大于50°，有的種群甚至生長在近乎垂直的山崖上;種子存在深度休眠現象，長時間的種子休眠和生境的惡劣情況，導致地涌金蓮野生種群的分布呈現破碎化。由于人為和牲畜的干擾，抑制了地涌金蓮野生種群個體向外擴散的能力;由此可見，地涌金蓮野生種群的雜合體多產于種群內部，在短期內，不同種群間依靠自然授粉、自然雜交所產生的種群間雜合體難度較大，這也是地涌金蓮野生資源數量和規(guī)模在不斷縮小

4、的一個重要原因。在民間走訪調查后得知，有些地點的地涌金蓮在30年前就已經滅亡，現在也有部分種群的地涌金蓮數量正在逐漸衰減。
　　2.譜系地理學方面
　　實驗以9個地涌金蓮野生種群127個個體為材料，對psbA-trnH，trnL-F和rpl16三個葉綠體基因片段進行擴增。結果分析得到10個單倍型(Hap_1～10)，單倍型多樣性指數Hd=0.878，分析顯示種群間遺傳變異為97.62％，種群內變異為2.38％;9個地涌金蓮野

5、生種群間的基因交流很弱Nm=0.02，種群間遺傳分化水平較高GST=0.940，且NST＞ GST，種群間的遺傳變異遠遠大于種群內的，且存在著地理譜系結構;失配分析的結果說明了，地涌金蓮野生種群在近期內無種群擴張或瓶頸效應情況的發(fā)生;系統(tǒng)發(fā)育樹和親緣關系網絡圖，均將9個種群劃分成兩大分支，這兩大分支在地理上具有明顯的地理隔離;根據野生種群的分化時間分析，9個種群分成兩大分支，分化時間為4.4533Mya，屬于第三紀上新世時期，攀枝花鹽邊

6、種群和麗江溫泉種群以及麗江金江種群的分化時間相對較早，為第四紀更新世。綜合結果推斷，地涌金蓮野生種群的起源地點在金沙江麗江段并靠近攀枝花鹽邊一帶。造成分化的原因是由于青藏高原隆起，橫斷山脈形成的造山運動以及古地中海西撤所造成的;而古紅河水系改道及其支流的襲奪作用是造成現在地涌金蓮野生種群生境破碎化的主要原因。
　　3.單（低）拷貝核基因方面
　　研究采用ITS和CHIX基因片段對地涌金蓮9個野生種群127個個體進行了全序列測

7、定。結果顯示，ITS在地涌金蓮個體中存在致同進化現象，不能作為地涌金蓮系統(tǒng)發(fā)育的研究手段。CHIX片段的長度為683bp;共得到11種單倍型，通過單倍型多樣性分析得出，總的單倍型多樣性指數Hd=0.982，核苷酸多樣性指數Pl=0.08193;通過基因流和遺傳分化的分析，得到地涌金蓮野生種群間的平均基因流Nm=0.32，說明野生種群間的基因交流不頻繁;種群內平均遺傳多樣性HS=0.159，總遺傳多樣性HT=0.973，種群間遺傳分化系數

8、GST=0.845，NST=0.956，種群間的遺傳分化水平很高，NST＞GST，說明地涌金蓮的野生種群存在著地理譜系結構;中性檢驗說明了造成地涌金蓮野生種群現如今分布格局的原因可能是造山運動而引起的地理隔離造成的。這與cpDNA的分析結果相同。
　　4.ESU的劃分和瀕危等級評價
　　結合實際瀕危特征，對地涌金蓮野生種群的數量、花（苞片）色、遺傳多樣性等情況進行了綜合考慮。根據種群特征和遺傳多樣性情況得到的相關結果，建議將

9、地涌金蓮野生種群劃分為瀕危(EN)或易危(VU)等級;初步確定了9個野生種群中需要優(yōu)先保護的種群，以及3個ESU保護單元。
　　5.致瀕因子的分析和保護策略的提出
　　地涌金蓮的瀕?，F狀明顯，生境惡劣且呈破碎化，分布區(qū)域狹窄，種群規(guī)模萎縮，個體數量少等情況嚴重;而種子存在深度休眠，種群間的遺傳多樣性水平較高，基因交流弱，這些都是造成地涌金蓮野生種群持續(xù)縮減的重要原因。通過對地涌金蓮野生資源的調查發(fā)現，致使地涌金蓮野生種群存在