江西森林植物多物种遗传多样性分布格局研究

长期以来，遗传多样性研究者往往以物种为研究对象，关注某一特定物种的遗传多样性及其空间分布。由于人力、物力的限制，根据单个物种的遗传多样性状况而采取保护措施非常困难。自然保护区是保护生物多样性最有效的方式，然而，国内外在自然保护区规划和建设过程中却很少考虑遗传多样性。本项目以江西这一相对独立的地理单元（鄱阳湖流域）为研究对象，调查江西森林中六种代表性植物的遗传多样性及其空间分布，采用先进的地理信息技术，绘制多物种遗传景观图（包括遗传分化景观图和遗传多样性景观图），从而鉴定出江西森林植物遗传分化或遗传多样性较高的地区（统称进化热点），并通过与现有受保护区域地理信息的叠加（空白分析，Gap Analysis），找到尚未加以保护的进化热点地区。本项目研究成果对江西自然保护区规划和发展将提供直接的理论指导，对我国遗传多样性保护也将起到积极推动作用。

遗传多样性是生物多样性三个层次之一。然而，过去的研究大多针对单个物种进行遗传多样性研究与保护，而对于如何在区域层面进行遗传多样性保护的探讨不多。本项目通过四年研究工作，采集了江西省境内南方红豆杉、钩栲、木荷、青钱柳、大血藤、血水草、建兰共7个种240居群2483份DNA样品。采用FIASCO技术为青钱柳、南天竹、血水草分别开发了28、10、13个细胞核微卫星标记；采用第二代简化基因组测序法为钩栲、大血藤分别开发了8和21个微卫星标记；从喜马拉雅红豆杉已报道的20个微卫星标记中，筛选出8个适合南方红豆杉的标记；从四种栲属植物的微卫星标记中，筛选到11个标记适合于钩栲。利用开发和筛选出来的部分微卫星标记对南方红豆杉、钩栲、青钱柳、大血藤、血水草五个物种进行了群体遗传多样性检测，建兰采用细胞核ITS进行了群体遗传多样性检测。利用前人开发出来的ArcGIS遗传景观工具（Genetic Landscapes Toolbox），绘制出了6种植物的遗传多样性和遗传分化景观图；利用多物种遗传景观工具（Multiple Species Genetic Landscapes Tool）将6个种的数据进行合成，得到了多物种遗传多样性和遗传分化景观图，然后两将者合成为江西进化热点地区图。结果发现，江西具有6个遗传热点地区，分别为：A. 罗霄山脉；B. 武功山；C. 武夷山脉中断；D. 怀玉山东南部；E. 赣东北山地；F. 庐山。为了进一步探讨江西植物迁移路线，为生境廊道建设提供依据，本项目检测了钩栲、木荷、青钱柳、大血藤、血水草5个物种的叶绿体基因变异，并采用生态位模拟与最小成本路线相结合的方法，得到了江西植物迁移路线图。结果表明，江西境内两条南北走向的山脉——罗霄山脉和武夷山脉——构成江西两条最重要的植物迁移通道；赣南丘陵山地在一定程度上沟通东西两侧；但是，在江西北部，由于鄱阳湖盆地的阻隔效应，东西两侧植物间的迁移基本被阻断。这些研究结果将为江西植物遗传多样性保护、自然保护区规划、生境廊道建设提供至为重要的理论依据。