瀕危植物三棱櫟的遺傳多樣性研究.pdf

1、三棱櫟[Trigonobalanus doichangensis (Camus)Forman]是殼斗科三棱櫟屬（Trigonobalanus Forman）三個(gè)種中唯一分布在中國(guó)的種類，是受國(guó)家二級(jí)重點(diǎn)保護(hù)的、具有重要科學(xué)研究?jī)r(jià)值和園林觀賞功能的珍稀瀕危植物。本研究結(jié)合種群生態(tài)學(xué)、生殖生物學(xué)和種子生理學(xué)的部分研究結(jié)果，采用分子生物學(xué)和細(xì)胞學(xué)的有關(guān)原理和研究方法，從分子(DNA)和細(xì)胞兩個(gè)層次上對(duì)三棱櫟的遺傳多樣性進(jìn)行綜合研究，檢測(cè)了5個(gè)

2、居群的遺傳多樣性水平和遺傳結(jié)構(gòu)，首次報(bào)道了三棱櫟的染色體數(shù)目及4個(gè)居群的染色體核型，探討了三棱櫟致瀕的內(nèi)外因素及歷史地理因素，提出了如何保護(hù)和豐富三棱櫟遺傳多樣性的措施。 1. 分子水平的遺傳多樣性研究 用隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNA（RAPD）標(biāo)記對(duì)5個(gè)三棱櫟居群共99個(gè)個(gè)體進(jìn)行遺傳多樣性和居群遺傳結(jié)構(gòu)分析。16個(gè)引物共檢測(cè)到157個(gè)位點(diǎn)，其中多態(tài)位點(diǎn)83個(gè)，占 52.87﹪。三棱櫟物種水平Shannon多樣性指數(shù)I = 0.2

3、431，Shannon多樣性指數(shù)平均居群內(nèi)遺傳多樣性值為0.1151，在總的遺傳變異中，居群間遺傳多樣性占52.65﹪，居群內(nèi)遺傳多樣性占47.35﹪；也就是說根據(jù)Shannon指數(shù)得出的遺傳分化值為0.5265。三棱櫟物種水平Nei基因多樣度h = 0.1595，種內(nèi)總遺傳變異量Ht = 0.1600，居群內(nèi)遺傳變異量Hs = 0.0749，遺傳分化系數(shù)Gst = 0.5320，說明居群間的遺傳變異占53.20﹪。 Shann

4、on指數(shù)和Nei指數(shù)所得的三棱櫟遺傳分化值極為接近（分別為0.5265和0.5320），居群間變異量大于居群內(nèi)變異量，因此三棱櫟的遺傳變異主要存在于居群之間，居群間已出現(xiàn)強(qiáng)烈的遺傳分化。與大多數(shù)同科植物相比，三棱櫟遺傳多樣性水平較低，基因流Nm只有0.4398，即居群間每代遷移數(shù)Nm遠(yuǎn)遠(yuǎn)不足1，三棱櫟居群間的基因交流極為有限，低水平的基因流明顯不能防止由于遺傳漂變引起的居群之間的遺傳分化。瀾滄居群的遺傳多樣性水平明顯低于其它居群，聚類分

5、析也發(fā)現(xiàn)其處于一個(gè)獨(dú)特的分支，瀾滄居群是一個(gè)比較獨(dú)特的居群。 三棱櫟偏低的遺傳多樣性和強(qiáng)烈的遺傳分化，一方面說明在三棱櫟演化過程中可能因遭受強(qiáng)烈的地史變化而使其居群數(shù)量大規(guī)模減少，從而丟失部分遺傳多樣性；同時(shí)也說明人類的強(qiáng)烈干擾造成的三棱櫟生境破碎化和居群隔離，導(dǎo)致了三棱櫟由于遺傳漂變、自交衰退等原因，加速了遺傳多樣性的進(jìn)一步喪失。 2. 三棱櫟的細(xì)胞生物學(xué)研究 通過對(duì)三棱櫟瀾滄、滄源、西盟、孟連4個(gè)居群染色體的

6、觀察，發(fā)現(xiàn)三棱櫟體細(xì)胞染色體數(shù)目為2n＝14，4個(gè)居群的核型公式均為2n＝14＝10m+2sm+2st，核型類型均為2A。染色體組平均總長(zhǎng)為28.42μm，染色體平均長(zhǎng)度為2.03μm，最長(zhǎng)染色體平均長(zhǎng)度為2.78μm，最短染色體平均長(zhǎng)度為1.51μm。 對(duì)三棱櫟四個(gè)居群的染色體，在常規(guī)染色體水平上進(jìn)行核型分析發(fā)現(xiàn)，三棱櫟居群間核型變異不顯著。各居群僅在染色體相對(duì)長(zhǎng)度比（最長(zhǎng)/最短）、平均臂比、AS.K.（﹪）值上有小的變化，在

7、染色體臂上分布的次縊痕的數(shù)目和分布也比較穩(wěn)定。綜合各項(xiàng)數(shù)據(jù)來看，三棱櫟各居群間核型變異很小，核型分析難以反映三棱櫟的遺傳變異水平。 3. 三棱櫟的致瀕因子分析及其遺傳多樣性保護(hù)策略 三棱櫟是殼斗科中的原始類群，有著古老的地史，目前僅分布于云南南部和泰國(guó)北部的狹小地區(qū)。有關(guān)研究表明，三棱櫟在云南的生境極度破碎化，群體相互孤立，同時(shí)由于不合理的薪炭利用使群體數(shù)量快速下降，外來入侵物種威脅著群體的擴(kuò)增和群體的形成；三棱櫟結(jié)實(shí)率

8、低，在自然條件從種子萌發(fā)、幼苗生長(zhǎng)至成年的轉(zhuǎn)化率低。本研究顯示三棱櫟的遺傳多樣性水平比其它殼斗科植物低，且居群間遺傳分化強(qiáng)烈、基因流小。因此，三棱櫟的致瀕因子不是單一的，從現(xiàn)象上看可能更多的是人類活動(dòng)對(duì)生境的破壞、當(dāng)?shù)厝巳旱闹苯涌撤ダ眉吧痴系K，而從本質(zhì)上講應(yīng)是其演化過程中可能的地史災(zāi)難、生態(tài)、遺傳和生理等因素的綜合。 該物種的解瀕和遺傳多樣性的有效保護(hù)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，應(yīng)采取綜合措施。不但要考慮棲息地的有效保護(hù)和適生生境