野生與栽培黨參遺傳多樣性及其保存和保護(hù)策略研究.pdf

1、本文以常用大宗藥材黨參原植物(Codonopsis pilosula (Franch.) Nannf.)為具體研究對(duì)象，通過(guò)野生及栽培居群遺傳多樣性的分析和比較研究，探討藥用植物的野生和栽培居群遺傳多樣性現(xiàn)狀、過(guò)度利用和人工栽培對(duì)野生和栽培居群遺傳多樣性的影響及其機(jī)理，以及藥用植物保存和保護(hù)策略等科學(xué)問(wèn)題，為藥用植物種質(zhì)資源的保存、保護(hù)和可持續(xù)利用提供理論依據(jù)。 從黨參的主要分布區(qū)山西、陜西和甘肅三省采集8個(gè)野生居群和8個(gè)栽培居

2、群共463個(gè)樣本，另在主產(chǎn)區(qū)甘肅隴西縣兩次取樣，分別采集7個(gè)居群138個(gè)樣本和5個(gè)居群150個(gè)樣本。采用ISSR和RAPD分子標(biāo)記技術(shù)，對(duì)野生及栽培黨參居群的遺傳多樣性、遺傳結(jié)構(gòu)及其地理分布格局進(jìn)行深入分析和比較研究，得出如下結(jié)論： 1.黨參野生與栽培居群均具有較高遺傳多樣性。黨參野生居群具有較高遺傳多樣性(PP=96.18％，h=0.288，I=0.442)，居群內(nèi)遺傳變異為73.2％；黨參栽培居群也具有較高遺傳多樣性(PP=

3、96.18％，h=0.266，I=0.414)，與野生居群明顯不同的是栽培居群82％的遺傳變異存在于居群內(nèi)個(gè)體間。在物種水平上，黨參多態(tài)位點(diǎn)百分率PP高達(dá)97.0％，Nei氏基因多樣性h=0.285，香農(nóng)指數(shù)I=0.440，遺傳變異主要存在于居群內(nèi)個(gè)體間(76.7％)。說(shuō)明黨參遺傳多樣性總體仍處于較高水平，其遺傳結(jié)構(gòu)體現(xiàn)出廣布種、多年生和異交物種的特性。 2.過(guò)度利用導(dǎo)致山西長(zhǎng)治地區(qū)“潞黨參”野生居群遺傳多樣性顯著下降。結(jié)果表明

4、，山西長(zhǎng)治野生居群遺傳多樣性(h=0.2090，I=0.3272)顯著低于其它野生居群，接近同科瀕危物種裂葉泡沙參以及不同科瀕危物種多樣性水平。導(dǎo)致這一后果的直接原因是由于山西長(zhǎng)治是“上黨人參”或“潞黨參”的原產(chǎn)地，歷史上曾發(fā)生過(guò)大規(guī)模過(guò)度利用事件。這種毀滅性破壞使得山西長(zhǎng)治“潞黨參”野生種群數(shù)量銳減，居群大幅變小，從而形成了嚴(yán)重遺傳瓶頸。 3.人工栽培有效保存了黨參的遺傳多樣性。盡管栽培居群遺傳多樣性普遍低于野生居群，但山西長(zhǎng)

5、治地區(qū)栽培居群遺傳多樣性顯著高于同產(chǎn)地野生居群(h=0.2674，I=0.4152vs．h=0.2090，I=0.3272)，說(shuō)明人工栽培是保存黨參遺傳多樣性的有效方式。這一初步結(jié)論通過(guò)甘肅隴西栽培居群的對(duì)比研究得到進(jìn)一步驗(yàn)證。甘肅隴西栽培黨參于1964年引自山西長(zhǎng)治，目前其居群遺傳多樣性與原產(chǎn)地栽培居群及總水平基本相當(dāng)。同時(shí)研究發(fā)現(xiàn)隴西栽培黨參居群遺傳多樣性有隨海拔升高而增加的趨勢(shì)，表明隴西栽培黨參在適應(yīng)新環(huán)境過(guò)程中逐漸產(chǎn)生了新分化。

6、可見(jiàn)黨參的引種馴化及其農(nóng)家栽培不僅不會(huì)導(dǎo)致遺傳多樣性的下降，而且能夠有效保持遺傳多樣性。研究認(rèn)為目前這種粗放的農(nóng)家栽培模式，以及地理隔離和異質(zhì)化生境下的自然分化，可能是栽培黨參保持較高遺傳多樣性的主要機(jī)制。 4.黨參種質(zhì)資源的取樣策略，既要有足夠的居群數(shù)和樣本量，也要考慮居群及樣本的地理分布和采樣范圍。依據(jù)研究結(jié)果，我們提出黨參種質(zhì)資源的取樣首先按省劃分采集區(qū)域，每省分別采集至少4個(gè)野生和3個(gè)栽培居群；其次，對(duì)道地品系原產(chǎn)地和主

7、產(chǎn)區(qū)，如山西長(zhǎng)治和甘肅文縣，要以縣為單位，獨(dú)立實(shí)施采集計(jì)劃。然后還要注意不同生態(tài)型、農(nóng)家品種及農(nóng)藝性狀樣本的采集。每居群合理樣本量為25-30個(gè)，采樣中應(yīng)盡量擴(kuò)大取樣范圍?；谏鲜鼋Y(jié)果和取樣策略分析，提出了黨參種質(zhì)資源原位保護(hù)和遷地保護(hù)的具體實(shí)施規(guī)劃。 本文首次以廣布種大宗藥材黨參原植物為研究對(duì)象，全面系統(tǒng)地研究和分析了藥用植物資源利用和保護(hù)中的共性問(wèn)題，揭示了過(guò)度利用會(huì)造成野生藥用植物嚴(yán)重遺傳瓶頸，使居群遺傳多樣性大幅下降；現(xiàn)