中国特有濒危树种毛红椿核心区和边缘区天然居群遗传结构及其濒危机制

毛红椿为楝科香椿属树种，由于人为砍伐及天然生境的破坏，毛红椿天然居群受到严重威胁，迫切需要对其濒危机制进行探讨。遗传结构的研究是探讨物种濒危机制的基础，所以本项目将毛红椿天然居群作为重点研究对象，利用微卫星分子标记技术开展毛红椿核心区和边缘区天然居群遗传结构及其濒危机制的研究。.研究内容主要包括毛红椿核心区和边缘区天然居群遗传多样性水平差异，分析有效居群大小、近交系数、居群年龄结构等对遗传多样性水平造成影响；揭示毛红椿核心区和边缘区天然居群间和居群内个体间遗传分化程度以及居群间基因流、生境片断化对遗传分化产生影响，并结合天然居群分子标记数据和表型性状遗传变异情况，分析微生境、基因流和距离隔离等对遗传变异分布的影响；探讨毛红椿天然居群濒危机制以及制定相应的保护策略。通过以上研究内容的开展以期为毛红椿遗传多样性保护研究提供理论指导。

为探索毛红椿濒危机制，制定适宜的保护策略，本项目以毛红椿天然居群为研究对象，开展毛红椿天然林群落特性和种群结构、天然居群遗传变异时空分布格局、核心区和边缘区居群遗传结构以及毛红椿天然居群保护策略等方面的研究内容。结果表明：毛红椿天然林群落的物种多样性丰富，与毛红椿混生的植物种类有56科85属132种。毛红椿天然种群年龄结构接近于正态分布，幼龄个体和老龄个体较少，峰值出现在中年龄级，幼龄个体少，说明该物种出现衰退现象。种子存留量低、萌发数量低导致毛红椿天然种群依靠种子的实生更新能力低下。宜丰毛红椿天然居群存在空间遗传结构，该居群遗传变异空间上分布不均匀，空间结构呈斑块状，说明毛红椿宜丰天然居群内遗传变异的空间分布为非随机分布。宜丰居群存在空间遗传结构的原因是生境的破碎和片段化以及各个斑块由于海拔和地势的影响，导致微环境的异质性。毛红椿不同海拔居群的遗传多样性差别较大，海拔高度最高的居群由于人为破坏程度最小，居群内个体相对都比较大，很好地保存了毛红椿天然资源，所以遗传多样性水平最高；不同年龄级居群的遗传多样性也有较大的差异，有效等位基因、期望杂合度和Shannon 信息指数均以成树最高，小树次之，幼苗最低，表明毛红椿居群遗传多样性世代间呈现衰退趋势。边缘居群的观察和有效等位等位基因数并不比核心居群低，甚至更高。普通广布和稀有地方等位基因在所有居群中均有分布，而普通地方和稀有广布等位基因分别仅在5个和3个居群中有分布。从4种类型等位基因总数上看，边缘居群高于核心居群，特别是边缘居群的稀有地方等位基因数量明显高于核心居群。边缘居群的平均期望杂合度和观察杂合度都要高于核心居群。核心居群间的基因分化系数为0.1520，边缘居群间为0.3045，边缘居群与核心居群的遗传分化差异达到显著水平。核心居群间基因流大于1，而边缘居群间基因流小于1，说明核心居群间基因交流频繁，边缘居群由于片段化和地形影响，基因流较小。Mantel检验结果显示，居群间遗传距离与地理距离的相关性不显著，说明地理距离对毛红椿居群遗传分化影响不显著。同时提出了以促进林下更新、繁殖体回归和限制人为破坏等就地保护策略；根据遗传变异时空分布格局，制定了毛红椿天然居群遗传多样性取样策略，取样单株间应间距240m以上，重点对成树资源和高海拔资源进行迁地保护。