中國(guó)特有植物地涌金蓮的保護(hù)生物學(xué)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(jīng)濟(jì)價(jià)值，為我國(guó)特有種，主要分布在我國(guó)西南地區(qū)。許多學(xué)者認(rèn)為其野生種群并不存在，我們通過(guò)野外調(diào)查發(fā)現(xiàn)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(hù)生物學(xué)為指導(dǎo)思想，通過(guò)對(duì)野生資源的種群數(shù)量、分布特征、譜系地理學(xué)、單（低）拷貝核基因的系統(tǒng)進(jìn)化、瀕危情況與等級(jí)的分析和保護(hù)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(jìn)化及進(jìn)化

2、過(guò)程中經(jīng)歷過(guò)的歷史事件、單（低）拷貝核基因在地涌金蓮系統(tǒng)進(jìn)化中的作用，并綜合致瀕原因，劃分ESU保護(hù)單元，提出可行的保護(hù)策略。
　　具體得到以下結(jié)論:
　　1.種群個(gè)體數(shù)量和分布特征方面
　　對(duì)云南、四川兩省69個(gè)市縣所做的調(diào)查中，有9個(gè)縣存在野生地涌金蓮資源。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，9個(gè)種群的地涌金蓮共有叢數(shù)1011叢，株數(shù)2607株;種群規(guī)模普遍很小，種群內(nèi)的個(gè)體數(shù)量有限，最少的一個(gè)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(gè)種群中有8個(gè)種群生長(zhǎng)坡度大于50°，有的種群甚至生長(zhǎng)在近乎垂直的山崖上;種子存在深度休眠現(xiàn)象，長(zhǎng)時(shí)間的種子休眠和生境的惡劣情況，導(dǎo)致地涌金蓮野生種群的分布呈現(xiàn)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(gè)體向外擴(kuò)散的能力;由此可見(jiàn)，地涌金蓮野生種群的雜合體多產(chǎn)于種群內(nèi)部，在短期內(nèi)，不同種群間依靠自然授粉、自然雜交所產(chǎn)生的種群間雜合體難度較大，這也是地涌金蓮野生資源數(shù)量和規(guī)模在不斷縮小

4、的一個(gè)重要原因。在民間走訪調(diào)查后得知，有些地點(diǎn)的地涌金蓮在30年前就已經(jīng)滅亡，現(xiàn)在也有部分種群的地涌金蓮數(shù)量正在逐漸衰減。
　　2.譜系地理學(xué)方面
　　實(shí)驗(yàn)以9個(gè)地涌金蓮野生種群127個(gè)個(gè)體為材料，對(duì)psbA-trnH，trnL-F和rpl16三個(gè)葉綠體基因片段進(jìn)行擴(kuò)增。結(jié)果分析得到10個(gè)單倍型(Hap_1～10)，單倍型多樣性指數(shù)Hd=0.878，分析顯示種群間遺傳變異為97.62％，種群內(nèi)變異為2.38％;9個(gè)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(yuǎn)遠(yuǎn)大于種群內(nèi)的，且存在著地理譜系結(jié)構(gòu);失配分析的結(jié)果說(shuō)明了，地涌金蓮野生種群在近期內(nèi)無(wú)種群擴(kuò)張或瓶頸效應(yīng)情況的發(fā)生;系統(tǒng)發(fā)育樹(shù)和親緣關(guān)系網(wǎng)絡(luò)圖，均將9個(gè)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(jù)野生種群的分化時(shí)間分析，9個(gè)種群分成兩大分支，分化時(shí)間為4.4533Mya，屬于第三紀(jì)上新世時(shí)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(shí)間相對(duì)較早，為第四紀(jì)更新世。綜合結(jié)果推斷，地涌金蓮野生種群的起源地點(diǎn)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(yùn)動(dòng)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(xiàn)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(duì)地涌金蓮9個(gè)野生種群127個(gè)個(gè)體進(jìn)行了全序列測(cè)

7、定。結(jié)果顯示，ITS在地涌金蓮個(gè)體中存在致同進(jìn)化現(xiàn)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(zhǎng)度為683bp;共得到11種單倍型，通過(guò)單倍型多樣性分析得出，總的單倍型多樣性指數(shù)Hd=0.982，核苷酸多樣性指數(shù)Pl=0.08193;通過(guò)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(shuō)明野生種群間的基因交流不頻繁;種群內(nèi)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(shù)

8、GST=0.845，NST=0.956，種群間的遺傳分化水平很高，NST＞GST，說(shuō)明地涌金蓮的野生種群存在著地理譜系結(jié)構(gòu);中性檢驗(yàn)說(shuō)明了造成地涌金蓮野生種群現(xiàn)如今分布格局的原因可能是造山運(yùn)動(dòng)而引起的地理隔離造成的。這與cpDNA的分析結(jié)果相同。
　　4.ESU的劃分和瀕危等級(jí)評(píng)價(jià)
　　結(jié)合實(shí)際瀕危特征，對(duì)地涌金蓮野生種群的數(shù)量、花（苞片）色、遺傳多樣性等情況進(jìn)行了綜合考慮。根據(jù)種群特征和遺傳多樣性情況得到的相關(guān)結(jié)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(jí);初步確定了9個(gè)野生種群中需要優(yōu)先保護(hù)的種群，以及3個(gè)ESU保護(hù)單元。
　　5.致瀕因子的分析和保護(hù)策略的提出
　　地涌金蓮的瀕危現(xiàn)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(gè)體數(shù)量少等情況嚴(yán)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(guò)對(duì)地涌金蓮野生資源的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，致使地涌金蓮野生種群存在