喀斯特生境特有濒危植物掌叶木的当前交配式样、花粉基因流及生殖适合度研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
31000148
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
20.0万
负责人：
王静
依托单位：
中国科学院华南植物园
学科分类：
C0208.植物资源保护与利用
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
刘义飞；宁祖林；郭勇；孙伟；岁立云；胡华强；
关键词：
花粉基因流喀斯特森林适合度生境片断化

项目摘要

我国西南喀斯特山区是世界上最大的喀斯特连续带，同时也是我国生物多样性保护的热点区域之一。由于生境本身的脆弱性，以及近年来人类的不合理开发利用，喀斯特森林受到了严重的干扰。掌叶木（Handeliodendron bodinieri）是我国石山地区特有的单种属植物，生境的恶化及人为破坏致使该物种濒临灭绝。本研究拟采用已开发的微卫星分子标记，揭示掌叶木残余居群的遗传多样性、当前交配式样及花粉基因流特征，阐明居群大小、隔离程度与遗传多样性、交配式样及花粉基因流的关系，并结合对不同居群生殖适合度的调查，揭示掌叶木残余居群是否存在严重的遗传侵蚀及近交衰退，探讨喀斯特生境片断化对掌叶木的遗传影响，最终为研究掌叶木就地保护居群的遗传复壮和迁地保护居群的遗传管理及回归引种的种源选择及配置提供科学依据，同时为喀斯特生境其它类似特有濒危树种的保护提供借鉴意义。

结项摘要

本研究采用自主开发的微卫星分子标记，揭示了掌叶木（Handeliodendron bodinieri）残余居群的遗传多样性、当前交配式样及花粉基因流特征。主要结果如下：.采用基因组DNA 富集法FIASCO（Fast Isolation by AFLP of Sequences Containing repeats）从掌叶木基因组中分离和筛选了10 个新的微卫星位点，这些微卫星标记可以为研究掌叶木的基因流及居群遗传结构提供有效的遗传工具。.喀斯特生境下掌叶木的遗传多样性适中，但所有居群都出现了显著的杂合子过量。4个斑块间遗传多样性参数无显著差异，居群间存在较低的遗传分化，说明生境隔离对遗传变异和居群间的历史遗传连通性没有产生负面影响。每个斑块中，距离200−400m内的个体呈现显著的空间遗传结构，与类似生活史特征的物种比较表明，喀斯特生境中掌叶木在片断化景观内具有较强的空间遗传结构。.采用8对SSR 引物对掌叶木片断化自然居群进行了父系分析，结果表明尽管喀斯特生境中各居群间具有高度的空间隔离和较低的成株分布密度，掌叶木的繁殖个体间并不存在遗传障碍。父本分析结果显示喀斯特生境内掌叶木具有长距离花粉传播的传粉特征，平均有效花粉传播距离约为725米。本研究结果显示25% 以上的花粉来自600 米以外，每个居群的外源花粉迁入率高达49%-62%，暗示着尽管遭受了严重的生境片断化，掌叶木斑块间仍存在长距离花粉传播，维持着有效的遗传联系。.MLTR分析得出掌叶木具有极端远交机制，但有效花粉提供者数量较少，传粉的数量和质量较低，导致母树结实量少；种子脱落后动物的破坏造成大量损失，使其不能成为有效种子进入幼苗库，抑制了种群的稳定发展，因此掌叶木结实量少及动物对种子的破坏成为了种群的主要致濒原因。同时，结种率与居群内母树与雄树之间的空间距离呈显著正相关关系，说明母树与雄树的距离越近，结种率越低，暗示着掌叶木在种子发育阶段可能存在很强的近交衰退。Spearman相关性检测说明空间隔离并不能增加有效花粉提供者的数量，尽管掌叶木自然居群具有适度的遗传多样性，但是各居群花粉遗传库多样性较低，因此从长远来看，掌叶木后代居群可能出现近交衰退，从而导致居群的遗传多样性水平下降。本研究结果为掌叶木居群的进一步遗传监控提供了极其有用的研究基础，也可以用于将来评价喀斯特地区的稀有濒危植物的遗传影响。