特有濒危植物八角莲遗传多样性研究

本文在对濒危植物八角莲资源广泛调查的基础上，有代表性地选取长江中下游四川峨眉山(SC)、湖北神农架(HB)、湖南天平山(HN)、江西彭泽县(JX)、安徽天堂寨(AH)5个种群和浙江天目山(ZJ)六角莲一个种群。从保育生物学的角度，对八角莲种群生态学和生物学特性、遗传多样性水平和遗传结构、濒危机制及保育取样策略进行了研究，结果如下： 通过野外调查发现，原标本记载的一些八角莲和六角莲种群已难以找到，该类群目前多分布于自然保护区外围次生林地带，分布范围明显缩小，现存群体的规模也明显减少，资源量贫乏，物种处于濒危状况。 种群生态研究表明八角莲适宜生长的土壤为中性偏酸(PH5.49～6.59)、有机质含量为7.34～33.33％和N、P、K养分含量高的黄棕壤；其生长环境的植被为亚热带针叶混交林，伴生植物多为当地优势种。因受水分、光照、种子散布方式等因素影响，八角莲种群内分布方式为集群式分布，具有繁殖能力的植株偏少(调查样方统计平均为8.11％)，种群具有更新能力差的趋势。由于种群地理分布间隔距离较大，八角莲不同种群在形态上存在一定变异。由于具有许多不利于有性繁殖的生物学特性，八角莲结果率极低，发现有通过根茎萌芽无性繁殖的现象。 在反应体系和反应条件优化的基础上，利用RAPD标记对八角莲5个种群和六角莲1个种群进行了遗传多样性、种群遗传结构评价和取样策略研究。利用POPGENE软件对数据进行了分析，结果表明： 1．八角莲种水平多态性条带比率PPB为70.02％，种群水平多态性条带比率PPB从14.78％到20.19％，平均为16.67％，其中湖南天平山种群遗传多样性水平最高(20％)，江西种群最低(14％)，反映了种群内遗传多样性水平较低和种群间遗传多样性水平相差不大； 2．总遗传变异Ht为0.2402，种群内遗传变异Hs为0.0668，种群遗传分化指数Gst为72.21％，种群间基因流Nm较小(0.1924)，反映了种群间遗传变异大于种群内，种群间出现了明显的遗传分化； 3．在Nei’s遗传距离的基础上，采用非加权配对算术平均法(UPGMA)聚类分析构建树状图，四川峨眉山种群与安徽天堂寨种群首先聚在一起，与地理分布不具相关性：浙江天目山六角莲种群独立为一支，与八角莲种群明显分离； — — 4．八角莲和六角莲共6个种群与5个八角莲种群分析得到的各指标数值相差不大， 两种情况下，八角莲种群内各指标数值和种群间关系保持一致，与种群间遗传多样性 水平相差不大一致。 利用AMOVA155软件对数据分析得出： l，安徽天堂寨种群方差最小（100．2228），其它八角莲种群总方差与之接近，浙江 天目山六角莲种群方差最大（127．8358），说明八角莲种群内遗传多样性变异较低，且 相差不大，六角莲遗传多样性变异较高。种群内遗传变异为 29．11％，种群间遗传变异 为70．Sg％。AMOVA155软件和POPGENE 软件分析的种群分化大小保持一致； 2．将6个种群分为八角莲、六角莲两组和分为长江南、北两组，均表明遗传变异 组内（分别为 64．43％、76，26％）大于组间（分别为 35．57％、23．73％）、种群间（分别 为 70．60“ 70．89们大于种群内（分别为 29、11兄 29．40们：说明遗传变异主要存在 于八角莲种群间，种群内也具有一定的遗传变异；长江以南和长江以北八角莲种群分 化较小。 八角莲种遗传多样性水平PPB不同分子标记分别为：RAPD（70刀2％）、JSSR （66石7％）、等位酶门7．78％）：种群遗传多样性水平PPB分别为：RA PD（16石7％）、 ISSR（34．17o）、等位酶（15．540）：种群间遗传分化数值有较大差异，分别为 0．717 （RAPD入0．368OSSR入0．468（等位酶人原因可能为不同分子标记检测的变异不同， 为标记自身的限制，具体原因有待进一步研究。 本研究结果表明，由于人类过度采挖，生境片段化、异质化，地理空间隔离和繁 育机制障碍，八角莲种群间基因流小，种群内遗传漂变大，种群内遗传多样性水平较 低，种群间遗传分化较大，小种群效应明显，这些作用反过来又加剧了八角莲的濒危 状况。八角莲的濒危是其自身繁殖障碍内部因素和人类采挖、生境破坏等外部因素综 合作用的结果。 结合多年生草本种已有研究资料，提出八角莲遗传多样性保育和取样策略为：迁地 保育和就地保育相结合，迁地保育为主。迁地保育时，应在各种群取样，每种群可少取样， 增大种群数量、加强基因流动以增加种群的杂合度和适合度。