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中国濒危物种野生玫瑰的遗传多样性及其影响因子研究

杨继红  
【摘要】: 野生玫瑰为国家二级保护植物,是栽培玫瑰育种的重要种质资源。野生玫瑰主要分布在中国北部沙质和砾质海岸、河口沙丘,是当地灌丛群落的优势物种之一。在过去二十年中,由于生境退化和丧失,野生玫瑰种群的分布范围、种群数目和大小都在急剧缩减,玫瑰灌丛常以小斑块状存在。本文对牟平野生玫瑰进行了种群生态学调查,在每个斑块中详细记录了斑块的面积,乔木层郁闭度,玫瑰的平均高度、盖度,草本层植物的种类等指标,对玫瑰的繁殖特性也进行了调查。 玫瑰种群生态学调查表明:野生玫瑰多分布于海滨林缘地带,既喜光又需要乔木层对强光的遮蔽;在野生玫瑰群落中,玫瑰一般为单优种,灌木层伴生植物极少,而草本层种类相对较多,共有40余种。对玫瑰的繁殖特性进行的调查表明,尽管玫瑰每年都产生大量的果实和种子,但种子苗却很少见,土壤种子库也很贫乏,在自然环境中,野生玫瑰以行茎繁殖为主。在牟平种群中共观测到52种昆虫,其中访花昆虫9种,出现频率较高的黄胸木蜂(Xylocopa appendiculataSmith)、中华细腹食虫虻(Leptogaster sinensis Hsia)都起到了为玫瑰传播花粉的作用。 把群落数据用相关软件进行分析,得出玫瑰的高度与盖度与其它指标之间的关系。研究发现:玫瑰的平均高度与盖度具有非常显著的正相关(r=0.4744,p=0.0108),相关分析表明当玫瑰的高度增加时,玫瑰的盖度也相应增加;乔木层的郁闭度与玫瑰的盖度之间呈显著的负相关(r=-0.5474,p=0.0026),但与高度相关不显著。当乔木层郁闭度增加时,玫瑰通过向外扩散来获得更多的阳光,但其高度不会显著增加。乔木层郁闭度与斑块面积没有显著的相关性,乔木层的覆盖不会使玫瑰无限制地向外扩张,玫瑰灌丛都形成了明显的边界。相关分析表明,玫瑰的高度与盖度与草本层植物的种类都没有显著相关。这些结果表明:乔木层郁闭度是影响玫瑰生长的主要的非生物因素,而玫瑰的存在不会显著影响当地生态系统的物种多样性。 为了研究影响玫瑰遗传多样性的因素,我们对牟平玫瑰种群的遗传多样性与相关指标进行了相关分析。结果表明,玫瑰的遗传多样性与高度和盖度之间没有显著关系,与乔木层的郁闭度也没有显著关系,与克隆多样性的关系也不显著。但是当取样数较小(小于14)时,取样大小对遗传多样性有着显著影响,两者呈现显著的正相关(r=0.7279,p=0.00002)。当斑块面积较小时,斑块面积与遗传多样性呈显著正相关(r=0.6434,p=0.0012),这与在斑块面积大的样地,取样数目多是分不开的。当斑块面积大于500 m~2时,斑块面积与遗传多样性不再显著相关,表明斑块面积大的样地,遗传多样性不一定高。草本层植物的种类与玫瑰遗传多样性显著正相关(r=0.3927,p=0.0387),草本层的覆盖改善了斑块内的小环境,利于有性繁殖的成功。对玫瑰空间距离与遗传距离的相关分析表明,随着空间距离的增大,遗传距离显著升高,各斑块间的遗传分化明显,相邻斑块间的关系较近。 为了分析玫瑰的整体遗传多样性水平及遗传结构,本研究采用RAPD方法检测了该物种在中国仅存的四个较大种群的遗传多样性水平。遗传多样性研究结果显示,中国野生玫瑰种群具有较高的遗传多样性水平。四个种群的平均多态位点百分比(P%)为57.99%,平均Shannon多样性指数(H_0)为0.2826;总的遗传多样性水平为P%=75.30%,H_0=0.3513。中国野生玫瑰种群间具有较低的遗传分化(G_(ST)=0.1878),表明大部分的遗传多样性存在于种群内部。四个野生玫瑰种群中,图们江种群的遗传多样性最高(P%=66.27%,H_0=0.3117),而且在种群中检测到了两条种群特异性谱带(OPS20-1,OPX04-3);长山岛种群遗传多样性次之(P%=59.04%,H_0=0.3065)。图们江种群中包含了95.33%在总种群中频率大于0.05的带,长山岛种群包含了99.33%。这些结果说明在野生玫瑰的就地保护中,图们江种群和长山岛种群应给予优先保护;在迁地保护中,这两个种群也可以作为野生玫瑰种子或根茎繁殖体的来源地。在中国,四个种群均包含了95%以上在总居群中频率大于0.05的基因,野生玫瑰的濒危主要是人为影响而不是种群内因,因此要保护和恢复野生玫瑰种群首先要停止人类对其生境的破坏。本研究也可为其它与野生玫瑰伴生的海岸沙生濒危植物如单叶蔓荆、珊瑚菜、沙滩黄芩等的保护提供借鉴。


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