贺水莲， 杨 扬， 杜 娟， 孟 静， 吴红芝*

(1.云南农业大学园林园艺学院，云南昆明 650201；2.云南农业大学基础与信息工程学院，云南昆明 650201)



云南省极小种群野生植物保护研究现状
——基于遗传多样性分析

贺水莲1， 杨 扬2， 杜 娟1， 孟 静1， 吴红芝1*

(1.云南农业大学园林园艺学院，云南昆明 650201；2.云南农业大学基础与信息工程学院，云南昆明 650201)

摘要采用列表形式综述了云南省极小种群野生植物物种的基于分子标记的遗传多样性研究现状，同时展望了遗传多样性分析在极小种群保护中的应用前景。

关键词极小种群；遗传多样性；保护遗传学

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

人类对自然资源的不断索取和全球变化使得许多野生植物面临灭绝的风险成为极小种群，目前，极小种群物种保护已经迫在眉睫。云南省是我国野生植物最丰富的省份之一，极小种群野生植物种类众多，所受威胁较大。近年来，虽然云南省高度重视极小种群物种的保护工作，但其拯救和保护研究工作仍很薄弱。随着分子生物技术的迅速发展，遗传多样性分析在濒危植物的保护中得到了广泛应用。鉴于此，笔者综述了云南省极小种群野生植物物种的遗传多样性研究现状，并展望了遗传多样性分析在极小种群保护中的应用前景，以期为极小种群野生植物保护提供参考。

1云南省极小种群保护现状

极小种群物种是指分布地域狭窄或呈间断分布，长期受到外界因素胁迫干扰，呈现出种群退化和数量持续减少，种群及个体数量都极少，已经低于稳定存活界限的最小生存种群(MVP)，而随时濒临灭绝的野生动植物种类[1-3]。极小种群野生植物一般具有以下特点：种群数量很小、分布的生境较为狭窄、受到的人为干扰较严重、基本已濒临灭绝[4]。近年来，由于人类对自然资源的不合理利用及过度索取，导致自然环境持续恶化，加之特殊类群受到自身生物学特性的限制，使得许多野生植物种群急剧下降，从而面临严重濒危甚至灭绝的处境，沦为极小种群[5]。云南地处青藏高原东南缘，大部分地区属横断山脉，是我国植物种类最丰富的省区，也是我国生物多样性保护工作的重中之重，甚至在全球生物多样性保护中都具有特殊意义[6-7]。在国家重点保护的野生植物中，云南省就有122种，占全国的47.2%[8]。因此，保护好云南省的野生植物资源，尤其是极小种群野生植物的拯救保护对全国物种资源的保护具有极为重要的意义。

依据1997～2001年开展的云南省野生植物资源调查成果、云南省分布的国家重点保护野生动植物名录、中国物种红皮书名录和《云南省生物多样性保护工程规划(2007～2020年)》确定的极小种群野生植物物种62种，含国家Ⅰ级重点保护植物20种，国家Ⅱ级重点保护植物28种，IUCN评价为极危种45种、濒危种7种(表1)。

已有研究以极小种群的生理生化、繁殖方式等作为依据，提出了极小种群的就地保护、迁地保护、近地保护、回归引种等策略，然而，在极小种群野生植物保护过程中，如对极小种群物种内在致濒机理的研究不够，导致在拯救保护工作中采取的技术路线不合理，将推迟极小种群物种拯救保护工作的进度，甚至阻碍保护工作的开展。保护极小种群的实质就是保护极小种群的遗传多样性。种下水平的遗传多样性研究对于了解濒危物种在未来环境下的适应或进化、以及物种保护具有重要意义[9]。随着生物学研究层次的提高和试验手段的不断改进，目前人们已用形态学标记、细胞学(染色体) 标记、生化标记和DNA 分子标记来分析遗传多样性。无论在哪一个水平上进行研究，其目的都是为了揭示遗传多样性水平，阐明遗传多样性与植物濒危的关系，为制定科学的保护措施和策略提供依据。

2云南极小种群的遗传多样性研究现状

部分物种已有遗传多样性方面的报道见表2。除表2所列的物种已有遗传多样性方面的报道以外，毛枝五针松(Pinuswangii)[44-45]、大树杜鹃(Rhododendronprotistum)[46]、喙核桃(Annamocaryasinensis)[47]及弥勒苣苔(Paraisometrummileense)[48]几个物种也有相应的分子标记开发的报道，但未见更深入的研究。

进行遗传多样性分析，不仅能够反映出濒危植物遗传多样性的高低，还能在一定程度上找出致濒危原因，从而制定出有针对性的保护策略。从已有研究可以看出，云南极小种群中只有馨香木兰(H= 0.390 3;I= 0.568 6)、鹅掌楸(SSR:He= 0.763 2;I= 1.544 7)及伯乐树(ISSR:He=0.313 1;H=0.452 4)等少数物种具有较高的遗传多样性，而大部分的物种遗传多样性偏低，遗传分化水平较高。历史进化过程中的瓶颈效应、物种本身的遗传漂变、自交衰退、低的幼苗成活率、较低水平的适应力、自然更新困难及生境片段化等因素是造成云南省极小种群遗传多样性偏低、遗传分化水平较高的主要原因。保护这些种群的措施之一是设立多个保护点，保护自然居群及其周围生境；二是要加强种群间的基因流，如营建人工迁地保护种群应尽可能地从多个不同种群中收集种质材料，在迁地保护时，应通过加大居群间种子和幼苗的交换，人为创造基因交流和重组的条件。

从已有研究也可看出，云南极小种群濒危植物在遗传水平的研究是远远不够的，62个物种中仅有11个物种有遗传多样性方面的报道。其中鹅掌楸、云南金钱楲、连香树和伯乐树等几个物种遗传多样性研究较多，其他物种只有少量的涉及。所选用的标记也十分有限，主要为RAPD、ISSR、SSR三类标记，而且研究所用的标记数量都偏少，因此，这些研究虽然能在一定程度上反映相应种群的遗传多样性水平，但是有限标记的选取务必会造成研究结果的偏差。随着分子生物学的迅速发展，可用于研究濒危植物的遗传多样性的更准确、有效的方法正在不断诞生，如关联分析、高通量测序等。研究者在使用现有方法的基础上必须融合先进的方法，相互搭配、相互补充，以全面反映物种的遗传多样性水平。

表1　云南省极小种群野生植物物种

3结语

目前，全球环境在不断恶化，极小种群的数量正以非常快的速度增长，物种灭绝速度剧增，极小种群的保护显得十分必要，但保护极小种群植物的一个必要条件就是深入了解它们的濒危机制。利用遗传多样性手段深入了解濒危机制便是最有效和最直接的方法。因此，人们必须利用先进、可靠的遗传多样性分析方法，争取在较短时间内了解濒危植物的遗传多样性在居群内与居群间的分布情况，以便采取具体的应对措施，有效地保护其遗传多样性，从而保护极小种群。

表2　极小种群野生物种遗传变异

接下表

注：I.Shannon多样性指数；Ae.每个位点的平均有效等位基因数; P.多态位点百分率; Ho.观测杂合度; He.期望杂合度; H.Nei’s遗传多样性指数;FST、GST、NST、ΦST.遗传分化指数; 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.

参考文献

[1] IUCN.生物多样性公约指南[M].北京:科学出版社,1997.

[2] 李博,董慧琴,陆建忠.简明植物种群生物学[M].北京:高等教育出版社,2003.

[3] 祝廷成,钟章成,李建东.植物生态学[M].北京:高等教育出版社,1998.

[4] 黎德丘,彭定人.广西极小种群野生植物保护对策探讨[J].安徽农业科学,2009,2009(37):14806-14807.

[5] 郑进烜,华朝朗,陶晶,等.云南省极小种群野生植物拯救保护现状与对策研究[J].林业调查规划,2013(4):61-66.

[6] 郭辉军.认真实施极小种群物种保护[J].云南林业,2009,30(5):7.

[7] 郭辉军.努力提高极小种群特种拯救保护水平[J].云南林业,2011,32(6):8-9.

[8] 贺佳飞.极小种群物种拯救保护云南在行动[N].云南经济日报,2011-11-04.

[9] SCHAAL B A,LEVERICH W J,ROGSTAD S H.Comparison ofmethods for assessing genetic variation in plant conservation biology[M]//HOLSINGER K H.Genetic and conservation of rare plants.New York:Oxford University 1991:123-134.

[10] ZHANG Z,LI D.Conservation genetics of an extremely endangered pine,Pinussquamata[J].Acta botanica yunnanica,2002,25(5):544-550.

[11] ZHANG Z Y,CHEN Y Y,LI D Z.Detection of low genetic variation in a critically endangered Chinese pine,Pinussquamata,using RAPD and ISSR markers[J].Biochemical genetics,2005,43(5/6):239-249.

[12] 王德莲,李忠超,葛学军.云南穗花杉的遗传多样性研究[J].热带亚热带植物学报,2005(2):143-148.

[13] 李发根,夏念和.水松的遗传多样性和群体分化(英文)[C]//第七届全国系统与进化植物学青年学术研讨会.珠海,2002.

[14] 吴则焰,刘金福,张晓萍,等.中生代孑遗植物水松种群遗传多样性的ISSR分析[C]//2010年全国植物园学术年会.厦门,2010.

[15] 吴则焰,刘金福,洪伟,等.孑遗植物水松不同年龄级种群遗传多样性的ISSR分析[J].生态学杂志,2012(8):1911-1916.

[16] 金蕊,石雨鑫,徐涛,等.云南特有濒危植物馨香木兰的遗传多样性研究[J].西部林业科学,2014(6):80-84.

[17] 李康琴.鹅掌楸属群体遗传结构及分子系统地理学研究[D].南京：南京林业大学,2013.

[18] 陈龙.利用SSR分子标记研究鹅掌楸天然群体遗传结构[D].南京：南京林业大学,2008.

[19] 李康琴,李火根.利用SSR分子标记研究鹅掌楸种源及家系间遗传多样性[C]//第二届中国林业学术大会：S2 功能基因组时代的林木遗传与改良.南宁,2009.

[20] 朱其卫.鹅掌楸不同交配类型子代遗传多样性研究[D].南京：南京林业大学,2009.

[21] 姚俊修.鹅掌楸近交子代群体的遗传分析[D].南京：南京林业大学,2010.

[22] 占志勇.不同地理种源鹅掌楸的ISSR遗传分析[D].长沙：中南林业科技大学,2010.

[23] 汪洁.鹅掌楸EST-SSR引物大规模开发及应用[D].南京：南京林业大学,2013.

[24] 陈建,曹福祥,魏小玲.观光木种群遗传多样性的ISSR研究[J].生物学通报,2013(10):14-17，63.

[25] 徐刚标,吴雪琴,蒋桂雄,等.濒危植物观光木遗传多样性及遗传结构分析[J].植物遗传资源学报,2014(2):255-261.

[26] 王霞,王静,蒋敬虎,等.观光木片断化居群的遗传多样性和交配系统[J].生物多样性,2012(6):676-684.

[27] 黄久香,庄雪影.观光木种群遗传多样性研究[J].植物生态学报,2002(4):413-419.

[28] 王静,张小平,李文良,等.濒危植物连香树居群的遗传多样性和遗传分化研究[J].植物研究,2010(2):208-214.

[29] 黄绍辉,方炎明.濒危植物连香树遗传多样性研究[J].南京林业大学学报(自然科学版),2011(3):65-69.

[30] CHEN C,LIU Y H,FU C X,et al.New microsatellite markers for the rare plant Cercidiphyllum japonicum and their utility forCercidiphyllummagnificum[J].American journal of botany,2010,97(9):82-84.

[31] 李巧明,许再富.版纳青梅居群的遗传多样性和群体分化[J].云南植物研究,2001(2):201-208,70.

[32] 李巧明,许再富,何田华.濒危植物版纳青梅保护遗传学研究初报(英文)[J].Acta botanica sinica,2002(2):246-249.

[33] LI S,QIAN Z,CAI Y,et al.A comparison of the genetic diversity inDipteroniasinensisOliv.andDipteroniadyerianaHenry[J].Frontiers of biology in China,2006,1(4):381-388.

[34] 李珊,蔡宇良,钱增强,等.云南金钱槭形态变异与遗传变异的相关性研究[J].生态学报,2004(5):925-931.

[35] 罗瑜萍.云南金钱槭遗传多样性分析及其保护策略评价[D].杭州：浙江大学,2006.

[36] 欧阳志勤,王兵益,党晓栋,等.云南金钱槭天然居群等位酶遗传多样性研究[J].武汉植物学研究,2009(5):461-466.

[37] ZHAO L L,SUN W B,YANG J B.Development and characterization of microsatellite markers in the critically endangered speciesAcerYangbiense(Aceraceae)[J].American journal of botany,2011,98(9):247-249.

[38] YANG J,ZHAO L L,YANG J B,et al.Genetic diversity and conservation evaluation of a critically endangered endemic maple,Aceryangbiense,analyzed using microsatellite markers[J].Biochemical systematics and ecology,2015,60:193-198.

[39] 彭沙沙,黄华宏,童再康,等.濒危植物伯乐树遗传多样性的初步研究[J].植物遗传资源学报,2011(3):362-367.

[40] 梁艳,徐刚标,张合平,等.南岭山地伯乐树天然种群和人工种群遗传多样性比较[J].林业科学,2012(12):45-52.

[41] 徐刚标,梁艳,蒋燚,等.伯乐树种群遗传多样性及遗传结构[J].生物多样性,2013(6):723-731.

[42] 胡尚力.伯乐树的谱系地理学研究[D].长沙：中南林业科技大学,2014.

[43] HU Z Y,LIN L,DENG J F,et al.Genetic diversity and differentiation among populations ofBretschneiderasinensis(Bretschneideraceae),a narrowly distributed and endemic species in China,detected by inter-simple sequence repeat (ISSR)[J].Biochemical systematics and ecology,2014,56:104-110.

[44] ZHANG Z Y,CUI B,MAO J F,et al.Isolation and characterization of thirty-eight microsatellite loci for thePinuswangii,an endangered species[J].Conservation genetics resources,2014,7(2):397-398.

[45] DOU J J,ZHOU R C,TANG A J,et al.Development and characterization of nine microsatellites for an endangered tree,Pinuswangii(Pinaceae)[J].Applications in plant sciences,2013,1(2):120-134.

[46] 张长芹,冯宝钧,吕元林,等.大树杜鹃Rhododendronprotistumvar.giganteum和蓝果杜鹃Rhododendroncyanocarpum的濒危原因研究[J].自然资源学报,1998,13(3):276-278.

[47] ZHANG Z Y,PANG X M,HAN J W,et al.Conservation genetics ofAnnamocaryasinensis(Dode) Leroy,an endangered endemic species[J].Genetics and molecular research,2013,12(3):3965-3974.

[48] TANG A J,ZHOU R C,GE X J,et al.Development of 11 microsatellite loci for an endangered herb,Paraisometrummileense(Gesneriaceae),in Southwest China[J].Applications in plant sciences,2013,1(1):120-133.

中图分类号S 58

文献标识码A

文章编号0517-6611(2016)06-031-04

收稿日期2016-01-28

作者简介贺水莲(1985- )，女，湖南怀化人，讲师，博士，从事植物学研究。*通讯作者，教授，博士，从事观赏园艺学研究。