银杏小尺度遗传结构与基因流：基于天目山“避难所”群体的SSR研究

在课题组前期工作证实银杏存在2个冰期"避难所"的基础上，进一步探讨野生群体内遗传变异的特点及其进化因素。本项目以位于保护区内的浙江天目山"避难所"群体为研究对象，拟开发cpSSR引物，结合前期开发的nSSR引物，对群体内胸径≥5cm的全部个体（约500棵）全面采样分析，深入分析银杏天目山"避难所"群体内遗传分化程度与空间遗传结构；并通过对大约1200份种子和幼苗材料的亲本分析（parentage analysis），揭示其花粉流和种子流的模式和水平，以及溪流、山脊、植被等景观特征对基因流的影响，探讨基因流、近交、遗传漂变、人类活动等因素对银杏小尺度遗传结构的作用，阐明天目山银杏现代空间分布格局的成因。本研究不仅有助于探明冰期后银杏"避难所"群体有限扩张和濒危的遗传学机制，而且将为该"活化石"植物野生群体的科学保护和管理提供合理对策。

“避难所”群体是珍稀濒危物种保育和研究物种进化历史的重点对象，而揭示其小尺度遗传结构和基因流动态，不仅可以掌握其群体遗传多样性水平和遗传结构等本底信息，而且可更好地理解其基因流的作用与模式及其限制/促进因素，制定更有效的保育措施。本项目以旗舰物种银杏（Ginkgo biloba L.）为研究物种，在课题组前期工作证实银杏存在2个冰期“避难所”的基础上，进一步开发并利用核微卫星（nSSR）和叶绿体微卫星（cpSSR）标记，分析中国东部的天目山“避难所”群体的小尺度遗传结构和基因流。.分析结果表明，天目山保护区亚群体与其邻近的素云亚群体出现了显著的低水平遗传分化（FST-n = 0.032, P< 0.001；φST-cp=0.062，P<0.001），保护区亚群体在400m内存在显著的空间遗传结构，而素云亚群体并无显著的空间遗传结构，表明了人为引种、偏倚保留雌株而疏伐雄株的影响。亲本分析显示，花粉传播距离频率呈“胖尾（fat-tail）”曲线，平均值为1.63 km（中位值0.68 km），46%个体的有效交配距离<1 km，但最远可达23 km。当代花粉流水平与历史花粉流相当，说明近代以来的花粉流水平较稳定。雄株密度减小，花粉传播距离倾向于增大，而花粉库多样性降低。当代种子流以<100 m的近距离传播为主（73%），平均距离约1km（中位值0.05 km）。相比人为干扰较大的各村庄亚群体，人为干扰较小的保护区亚群体的来源母树数更多（12 vs. 6.5），传播距离（<100 m的比例）更远（60% vs. 87%），表明了种子传播动物对于种子扩散、幼苗更新的作用。.研究结果不支持溪流、山脊对基因流的影响；天目山群体幼龄个体比例偏低可能与萌发幼苗均集中在母树附近而无法有效更新有关，而这种式样可能与种子传播动物的行为和幼苗在现有自然生境中的更新能力较弱有关。因此，在现有就地保育基础上，应该适当人为干预，根据银杏幼苗的生态习性，人为创造适宜的生境，帮助银杏种子的扩散和种苗更新，以保持稳定的种群年龄结构。在天目山保护区周围村庄应通过引种栽培增加银杏雄株的分布，并禁止对银杏雄株的砍伐，保证保护区群体与周围群体间遗传连通性。同时，应进一步研究花面狸等种子传播动物的行为特征对种子扩散、萌发的影响，银杏生活史中幼苗萌发、小树增补的动态与影响因素，以更有效地指导就地保育措施。