森林片段化对附生兰科植物花粉散布与空间遗传结构的影响：以传粉系统特化的禾叶贝母兰为例

It is an important scientific subject for conservation genetics to understand the effects of habitat fragmentation on population genetic diversity and spatial genetic structure of plants.The epiphytic orchids are vunerable to forest fragmentation, and particularly, their pollen dispersal patterns are easily disrupted in fragmented habitats, which will further affect the population spatial genetic structure.The natural forests have become severely fragmented by the rubber tree plantation in Xishuangbanna region. In this study, the population structure, the abundances of pollinator and the frequencies of their visiting flowers, the rates of pollen removal and deposition, and reproductive success of Coelogyne viscose, an epiphytic orchid with specialized pollination system,will be investigated in a forest fragmentation plot network in Xishuangbanna region.And nuclear DNA (nDNA) SSR marker will be used to track the paternal origin of the maternal half-sib progenies and to characterize the pollen dispersal patterns.These findings, combinated with the above results of investigation, will show the effects of forest fragmentation on the pollen dispersal of this epiphytic orchid.Then,the genetic diversity and spatical strutures across three generations of these populations will be examined with both nDNA SSR and chloroplast DNA (cpDNA) SSR markers to identify the effects of forest fragmentation on spatial genetic strutures,and the relative contribution of pollen dispersal to the genetic structures. Also, multi linear regressions will be taken between among the molecular results described aboved and the variables of fragmented forests, incuding size, shape, duration, isolation and geographic and enviromental indecies,to explore which factors of forest fragmented habitat are mainly responsible for the genetic affects of forest fragmentation.This research will provide the theoretical foundation for the ecological restoration in Xishuangbanna region and spcieses conservation of the endangered epiphytic orchids.

森林片段化如何影响物种种群空间遗传结构是保育遗传学的重要科学问题。附生兰科植物对生境变化敏感，其花粉扩散过程易受干扰。本研究以西双版纳橡胶种植导致的森林片段化为背景，选择传粉系统特化的附生兰科植物禾叶贝母兰为材料，以自然保护区连续森林为对照，调查片段化斑块森林中禾叶贝母兰的种群结构、传粉昆虫的丰富度、花粉移出率与沉降率及繁殖成功，并利用nDNASSR对母系半同胞家系进行父本分析追踪花粉来源，阐明森林片段化对附生兰科植物花粉散布的影响；利用nDNASSR与cpDNASSR 分析其不同世代种群空间遗传结构，评估森林片段化对附生兰科植物种群空间遗传结构的影响，并结合前面的调查结果，分析其中花粉散布的相对贡献；再综合与斑块森林的形成时间、面积大小、形状、隔离程度及地理与环境等参数的回归分析结果，进一步探索森林片段化遗传效应背后的调控因素。研究结果将为该地区生态恢复与附生兰科物种保护提供理支持。

森林片段化如何影响生物多样性，特别是物种遗传多样性是保育生物学的重要科学问题。西双版纳地区有极为丰富的生物多样性。但近30 年来，橡胶种植正在取代传统的土地利用方式，显著的改变森林景观格局，森林片段化现象严重。附生兰科植物对生境变化尤其敏感，其花粉扩散过程易受干扰。本项目研究是以西双版纳橡胶种植导致的森林片段化为背景，开展了片段化森林中附生兰科植物多样性调查，禾叶贝母兰花粉散布能力和遗传结构分析，以及贝母兰属及亲缘类群叶绿体基因组特征和进化关系的研究。主要研究结果如下：.①研究表明石灰山片段化森林斑块中附生兰科植物多样性高，附生兰科植物对宿主有很强的偏好性，附生兰科植物的多度和丰富度与宿主胸径（DBH）正相关。段化森林斑块中的附生兰科植物多度与海拔高度没有显著相关性，但不同海拔梯度上附生兰科植物群落的物种组成不一样，分析还表明附生兰科植物物种的丰富度受海拔和生境类型的影响。.②禾叶母兰是一个依赖欺骗性传粉植物，其有效传粉昆虫为中华蜜蜂，可能是唇瓣的颜色和花的气味吸引了中华蜜蜂来访花并实现了传粉。自交不亲和、传粉者的访花频率和访花行为是影响禾叶贝母兰自然结实率的重要因素。生境片段化对禾叶贝母兰传粉者的访问频率影响很小。但片段化生境中禾叶贝母兰的结实率明显低于其连续生境。.③分子标记AFLP分析发现禾叶母兰具有很低的克隆多样性，并且同一基因型的基株呈明显聚集分布。居群内的遗传多样性水平均较低，居群之间的遗传分化低，而且其居群间遗传距离与空间距离不相关。这表明尽管禾叶贝母兰目前生境片段化已经十分严重，但遗传效应还没有明显表现出来。.④研究发现兰科植物叶绿体基因组大小变异幅度大，存在显著的基因缺失和基因甲基化现象，叶绿体基因组系统发育分析澄清了一些有争议类群的分类关系。