云南省極小種群野生植物保護研究現狀——基于遺傳多樣性分析

賀水蓮， 楊 揚， 杜 娟， 孟 靜， 吳紅芝*

(1.云南農業大學園林園藝學院，云南昆明 650201；2.云南農業大學基礎與信息工程學院，云南昆明 650201)

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云南省極小種群野生植物保護研究現狀
——基于遺傳多樣性分析

賀水蓮1， 楊 揚2， 杜 娟1， 孟 靜1， 吳紅芝1*

(1.云南農業大學園林園藝學院，云南昆明 650201；2.云南農業大學基礎與信息工程學院，云南昆明 650201)

摘要采用列表形式綜述了云南省極小種群野生植物物種的基于分子標記的遺傳多樣性研究現狀，同時展望了遺傳多樣性分析在極小種群保護中的應用前景。

關鍵詞極小種群；遺傳多樣性；保護遺傳學

Status of Rescue and Conservation on Minimum Population of Wild Plants in Yunnan Province—Based on Genetic Diversity Analysis

HE Shui-lian1,YANG Yang2,DU Juan1,WU Hong-zhi1*et al

(1.College of Horticulture and Landscape,Yunnan Agriculture University,Kunming,Yunnan 650201; 2.College of Basic Science and Information Engineering,Yunnan Agriculture University,Kunming,Yunnan 650201)

AbstractThe research status of genetic diversity of minimum population wild plants in Yunnan Province based on molecular marker was reviewed,the application prospect of genetic diversity analysis in protection of minimum population was forecasted.

Key wordsMinimum population; Genetic diversity; Conservation genetics

人類對自然資源的不斷索取和全球變化使得許多野生植物面臨滅絕的風險成為極小種群，目前，極小種群物種保護已經迫在眉睫。云南省是我國野生植物最豐富的省份之一，極小種群野生植物種類眾多，所受威脅較大。近年來，雖然云南省高度重視極小種群物種的保護工作，但其拯救和保護研究工作仍很薄弱。隨著分子生物技術的迅速發展，遺傳多樣性分析在瀕危植物的保護中得到了廣泛應用。鑒于此，筆者綜述了云南省極小種群野生植物物種的遺傳多樣性研究現狀，并展望了遺傳多樣性分析在極小種群保護中的應用前景，以期為極小種群野生植物保護提供參考。

1云南省極小種群保護現狀

極小種群物種是指分布地域狹窄或呈間斷分布，長期受到外界因素脅迫干擾，呈現出種群退化和數量持續減少，種群及個體數量都極少，已經低于穩定存活界限的最小生存種群(MVP)，而隨時瀕臨滅絕的野生動植物種類[1-3]。極小種群野生植物一般具有以下特點：種群數量很小、分布的生境較為狹窄、受到的人為干擾較嚴重、基本已瀕臨滅絕[4]。近年來，由于人類對自然資源的不合理利用及過度索取，導致自然環境持續惡化，加之特殊類群受到自身生物學特性的限制，使得許多野生植物種群急劇下降，從而面臨嚴重瀕危甚至滅絕的處境，淪為極小種群[5]。云南地處青藏高原東南緣，大部分地區屬橫斷山脈，是我國植物種類最豐富的省區，也是我國生物多樣性保護工作的重中之重，甚至在全球生物多樣性保護中都具有特殊意義[6-7]。在國家重點保護的野生植物中，云南省就有122種，占全國的47.2%[8]。因此，保護好云南省的野生植物資源，尤其是極小種群野生植物的拯救保護對全國物種資源的保護具有極為重要的意義。

依據1997～2001年開展的云南省野生植物資源調查成果、云南省分布的國家重點保護野生動植物名錄、中國物種紅皮書名錄和《云南省生物多樣性保護工程規劃(2007～2020年)》確定的極小種群野生植物物種62種，含國家Ⅰ級重點保護植物20種，國家Ⅱ級重點保護植物28種，IUCN評價為極危種45種、瀕危種7種(表1)。

已有研究以極小種群的生理生化、繁殖方式等作為依據，提出了極小種群的就地保護、遷地保護、近地保護、回歸引種等策略，然而，在極小種群野生植物保護過程中，如對極小種群物種內在致瀕機理的研究不夠，導致在拯救保護工作中采取的技術路線不合理，將推遲極小種群物種拯救保護工作的進度，甚至阻礙保護工作的開展。保護極小種群的實質就是保護極小種群的遺傳多樣性。種下水平的遺傳多樣性研究對于了解瀕危物種在未來環境下的適應或進化、以及物種保護具有重要意義[9]。隨著生物學研究層次的提高和試驗手段的不斷改進，目前人們已用形態學標記、細胞學(染色體) 標記、生化標記和DNA 分子標記來分析遺傳多樣性。無論在哪一個水平上進行研究，其目的都是為了揭示遺傳多樣性水平，闡明遺傳多樣性與植物瀕危的關系，為制定科學的保護措施和策略提供依據。

2云南極小種群的遺傳多樣性研究現狀

部分物種已有遺傳多樣性方面的報道見表2。除表2所列的物種已有遺傳多樣性方面的報道以外，毛枝五針松(Pinuswangii)[44-45]、大樹杜鵑(Rhododendronprotistum)[46]、喙核桃(Annamocaryasinensis)[47]及彌勒苣苔(Paraisometrummileense)[48]幾個物種也有相應的分子標記開發的報道，但未見更深入的研究。

進行遺傳多樣性分析，不僅能夠反映出瀕危植物遺傳多樣性的高低，還能在一定程度上找出致瀕危原因，從而制定出有針對性的保護策略。從已有研究可以看出，云南極小種群中只有馨香木蘭(H= 0.390 3;I= 0.568 6)、鵝掌楸(SSR:He= 0.763 2;I= 1.544 7)及伯樂樹(ISSR:He=0.313 1;H=0.452 4)等少數物種具有較高的遺傳多樣性，而大部分的物種遺傳多樣性偏低，遺傳分化水平較高。歷史進化過程中的瓶頸效應、物種本身的遺傳漂變、自交衰退、低的幼苗成活率、較低水平的適應力、自然更新困難及生境片段化等因素是造成云南省極小種群遺傳多樣性偏低、遺傳分化水平較高的主要原因。保護這些種群的措施之一是設立多個保護點，保護自然居群及其周圍生境；二是要加強種群間的基因流，如營建人工遷地保護種群應盡可能地從多個不同種群中收集種質材料，在遷地保護時，應通過加大居群間種子和幼苗的交換，人為創造基因交流和重組的條件。

從已有研究也可看出，云南極小種群瀕危植物在遺傳水平的研究是遠遠不夠的，62個物種中僅有11個物種有遺傳多樣性方面的報道。其中鵝掌楸、云南金錢楲、連香樹和伯樂樹等幾個物種遺傳多樣性研究較多，其他物種只有少量的涉及。所選用的標記也十分有限，主要為RAPD、ISSR、SSR三類標記，而且研究所用的標記數量都偏少，因此，這些研究雖然能在一定程度上反映相應種群的遺傳多樣性水平，但是有限標記的選取務必會造成研究結果的偏差。隨著分子生物學的迅速發展，可用于研究瀕危植物的遺傳多樣性的更準確、有效的方法正在不斷誕生，如關聯分析、高通量測序等。研究者在使用現有方法的基礎上必須融合先進的方法，相互搭配、相互補充，以全面反映物種的遺傳多樣性水平。

表1　云南省極小種群野生植物物種

3結語

目前，全球環境在不斷惡化，極小種群的數量正以非?？斓乃俣仍鲩L，物種滅絕速度劇增，極小種群的保護顯得十分必要，但保護極小種群植物的一個必要條件就是深入了解它們的瀕危機制。利用遺傳多樣性手段深入了解瀕危機制便是最有效和最直接的方法。因此，人們必須利用先進、可靠的遺傳多樣性分析方法，爭取在較短時間內了解瀕危植物的遺傳多樣性在居群內與居群間的分布情況，以便采取具體的應對措施，有效地保護其遺傳多樣性，從而保護極小種群。

表2　極小種群野生物種遺傳變異

接下表

注：I.Shannon多樣性指數；Ae.每個位點的平均有效等位基因數; P.多態位點百分率; Ho.觀測雜合度; He.期望雜合度; H.Nei’s遺傳多樣性指數;FST、GST、NST、ΦST.遺傳分化指數; Nm.基因流。

Note:I.Shannon diversity index; Ae.The mean effective number of alleles per locus; P.The percentage of polymorphic loci; Ho.Observed heterozygosity; He.The expected heterozygosity; H.Nei’s genetic diversity index;FST,GST,NST,ΦST= Genetic differentiation index; Nm.Gene flow.

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中圖分類號S 58

文獻標識碼A

文章編號0517-6611(2016)06-031-04

收稿日期2016-01-28

作者簡介賀水蓮(1985- )，女，湖南懷化人，講師，博士，從事植物學研究。*通訊作者，教授，博士，從事觀賞園藝學研究。