白皮松遺傳資源評(píng)價(jià)及保存策略研究.pdf

1、白皮松（Pinus bungeana Zucc.）是我國(guó)特有的鄉(xiāng)土樹(shù)種，也是重要的園林綠化和荒山造林樹(shù)種，具有較高的經(jīng)濟(jì)和生態(tài)價(jià)值。由于其長(zhǎng)期的過(guò)度利用，天然林資源已遭到嚴(yán)重的破壞；目前白皮松天然群體大多保存在生境條件惡劣、人跡罕至的山頂及其附近，群體間隔離和片段化嚴(yán)重，群體內(nèi)遺傳多樣性保存面臨嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。本研究在對(duì)白皮松的天然分布區(qū)及生境特征調(diào)查的基礎(chǔ)上，對(duì)不同區(qū)域內(nèi)群體的更新及種群結(jié)構(gòu)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，然后利用分子標(biāo)記和種源試驗(yàn)兩種手段對(duì)

2、白皮松不同群體的遺傳變異狀況進(jìn)行了分析；最后根據(jù)各群體的多樣性分布規(guī)律、更新?tīng)顩r及所面臨的瀕危程度制定了白皮松多樣性保存的策略。主要結(jié)果如下：
　　1）通過(guò)查閱資料及實(shí)地勘察，白皮松天然分布主要集中在暖溫帶及北亞熱帶山區(qū)；白皮松的天然分布范圍主要在北緯30°52’~38°25’，經(jīng)度的范圍主要在103°36’~115°17’。依山勢(shì)走向，主要分布在太行山、呂梁山、中條山、秦嶺及大巴山區(qū)；其中，大巴山區(qū)為白皮松分布的零星區(qū)域。白皮松

3、分布區(qū)的最南界應(yīng)處于湖北省的巴東縣，而東南分布區(qū)的界限應(yīng)該為湖北省的巴東、遠(yuǎn)安、南漳到丹江一線。白皮松垂直分布區(qū)受地形影響較大，在所調(diào)查地點(diǎn)中，秦嶺東部的欒川、洛寧、藍(lán)田主要分布在海拔758~1450m之間。太行山區(qū)的沁陽(yáng)、陵川、榆次主要分布在海拔800~1410m之間。大巴山區(qū)的西鄉(xiāng)、丹江口、南漳、遠(yuǎn)安主要分布在海拔443~1246m之間。呂梁山區(qū)的蒲縣主要分布在1200~1360m之間。中條山區(qū)的翼城主要分布在1300~1450m之

4、間。秦嶺西部的康縣、成縣、天水等地主要分布在海拔1052~1517m之間。白皮松主要呈塊狀或片狀分布，群體多以純林形式存在或形成以白皮松為優(yōu)勢(shì)樹(shù)種的混交林。但各分布群體隔離較為嚴(yán)重，僅集中分布在少數(shù)山區(qū)的山頂附近。
　　2）通過(guò)對(duì)白皮松不同地點(diǎn)的天然更新?tīng)顩r研究，結(jié)果顯示，白皮松在太行山、呂梁山、中條山及秦嶺西側(cè)群體更新效果相對(duì)較好；而在零星分布的大巴山區(qū)的南漳、丹江、遠(yuǎn)安等群體，其更新能力較差；白皮松在更新過(guò)程中大部分群體存在幼

5、苗不足的現(xiàn)象。白皮松更新較好的地方為郁閉度相對(duì)較小的林窗或林緣，更新?tīng)顩r與周圍伴生植被的生長(zhǎng)狀況關(guān)系密切。
　　3）使用徑級(jí)替代齡級(jí)的方法對(duì)不同地點(diǎn)的白皮松種群結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，結(jié)果表明，不同地點(diǎn)白皮松在年齡結(jié)構(gòu)上存在一定差異，同一地點(diǎn)白皮松齡級(jí)間也存在較大波動(dòng)。大巴山區(qū)各群體年齡較大，群體以大于Ⅲ~Ⅳ齡級(jí)個(gè)體的分布較多，波動(dòng)較大，種群處于成熟并且趨于衰退階段。太行山、呂梁山和中條山區(qū)域群體年齡相對(duì)較小；主要分布在Ⅰ~Ⅲ齡級(jí)之間；種

6、群暫時(shí)處于穩(wěn)定的狀態(tài)，但是群體缺乏后續(xù)的小齡級(jí)個(gè)體，更新存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。秦嶺兩側(cè)群體結(jié)構(gòu)變化較大；群體主要分布在Ⅰ~Ⅵ齡級(jí)，除康縣外其他群體均缺乏Ⅰ級(jí)更新幼苗。
　　4）使用8個(gè)不同群體的白皮松單株，對(duì)松屬其他物種已發(fā)表的309對(duì)SSR引物進(jìn)行篩選，結(jié)果表明，在白皮松中能擴(kuò)增出條帶的引物有86條，占27.83％，其中多態(tài)性引物有7對(duì)，占2.27%，引物在白皮松中的通用性相對(duì)較小。
　　5）對(duì)白皮松24個(gè)群體的Hardy-We

7、inberg平衡檢驗(yàn)表明，只有少數(shù)的群體在7個(gè)位點(diǎn)中均達(dá)到平衡狀態(tài)，大多數(shù)群體在一個(gè)或多個(gè)位點(diǎn)處于不平衡狀態(tài)。白皮松大部分群體存在一定程度的近交現(xiàn)象，其中位點(diǎn) Y7只在群體 P10、P11、P12中出現(xiàn)雜合子，其他群體均為純合體。群體 P1、P2、P3、P5、P15、P17、P18、P19、P21、P23，在其他位點(diǎn)也均出現(xiàn)雜合子完全缺失的現(xiàn)象。白皮松大部分群體均受到了遺傳漂變、突變、遷移和選擇等進(jìn)化因子干擾。
　　6）使用7對(duì)E

8、ST-SSR引物在21個(gè)白皮松天然群體的663個(gè)單株中共檢測(cè)到14個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)。有效等位基因數(shù)（Ne）、Shannon’s信息指數(shù)（I）、觀測(cè)雜合度（Ho）、期望雜合度（He）、Nei’s多樣性指數(shù)（Nei’s）平均值分別1.3097、0.3127、0.2214、0.1994、0.1963。在三個(gè)人工群體192個(gè)單株中共檢測(cè)到11個(gè)多態(tài)性位點(diǎn)。有效等位基因數(shù)（Ne）、Shannon’s信息指數(shù)（I）、觀測(cè)雜合度（Ho）、期望雜合度（He

9、）、Nei’s多樣性指數(shù)（Nei’s）平均值分別1.2263、0.2466、0.1935、0.1511、0.1487。相對(duì)于人工群體，白皮松天然群體Ne、I、Ho、He、Nei’s等多樣性參數(shù)均較高。
　　7）使用Ne、I、Ho、He、Nei’s等遺傳多樣性參數(shù)對(duì)不同群體白皮松多樣性進(jìn)行比較，結(jié)果表明，各多樣性參數(shù)在群體間的排序基本相同，白皮松多樣性最高的地區(qū)均為秦嶺西南側(cè)的康縣和大巴山南側(cè)的遠(yuǎn)安縣，其他多樣性相對(duì)較高的群體也分別

10、位于秦嶺的西側(cè)和大巴山區(qū)；而位于秦嶺東側(cè)的河南沁陽(yáng)、欒川、洛寧及太行山區(qū)、呂梁山區(qū)、中條山區(qū)的群體則均處于多樣性較少的區(qū)域。白皮松多樣性水平在分布區(qū)內(nèi)呈規(guī)律性變化，多樣性分布的中心區(qū)域主要在西部、南部，具有從西向東，從南向北依次減少的趨勢(shì)。
　　8）白皮松群體間遺傳分化分析表明，白皮松群體間的遺傳分化Fst平均為0.2152，基因流Nm平均為0.9119，群體間基因交流較少，群體分化較大。在遺傳相似性距離為0.05處可將白皮松分為

11、4個(gè)類群。第一個(gè)類群為P14（甘肅成縣）；第二個(gè)類群為P15（甘肅徽縣）群體；第三個(gè)類群包括P10（天水左家A）、P11（天水左家B）、P13(甘肅兩當(dāng))、P16（甘肅康縣）、P22（湖北遠(yuǎn)安）；其他群體為第四個(gè)類群。
　　9）白皮松在北京和河南盧氏兩地點(diǎn)的種源試驗(yàn)表明，白皮松適應(yīng)性主要受栽培地點(diǎn)與采種地點(diǎn)距離的影響，保存率隨試驗(yàn)地點(diǎn)與采種地點(diǎn)距離的增加而呈現(xiàn)出規(guī)律性減小。白皮松生長(zhǎng)性狀主要受地理分布的影響，生長(zhǎng)速度在分布區(qū)內(nèi)總體

12、呈現(xiàn)出西南-東北的分布趨勢(shì)。各試驗(yàn)點(diǎn)生長(zhǎng)較快的均為天水（103.42cm、96.75cm）和兩當(dāng)（99.57cm、87.75cm）種源，其次是藍(lán)田（96.61cm、85.85cm）、北京（93.17cm、81.89cm）和孝義種源（88.24cm、75.88cm）。
　　10）通過(guò)白皮松遺傳變異規(guī)律及各群體更新?tīng)顩r分析，制定了白皮松不同群體的保存策略。秦嶺中西段群體白皮松多樣性水平高，遺傳分化較為劇烈，應(yīng)該重點(diǎn)進(jìn)行保存，適當(dāng)增加保