局域-区域作用对广布种和狭域种种群维持的影响

Local assemble of eurychoric plant species and stenochoric plant species are common products of both local and regional scale processes, which is identified as one of the important advances in ecology over the past two decades. But we do not quantitatively know how these processes influence local natural population dynamics because it has been difficult to distinguish them. With the development of technique of molecular markers, especially codominance markers such as microsatellite markers (SSR), we can identify the genetic origins of individuals in a local population and studied regional and local effects on the species. In this study, by using molecular markers, we choose 4 eurychoric plant species (Schima superba, Engelhardtia roxburghiana, Castanopsis fissa and Erythrophleum fordii ) and 2 stenochoric plant species (Castanopsis chinensis and Canarium album ), and mostly want to known：1) the local and regional effects on maintenance of eurychoric species and stenochoric species; 2) whether different dispersal patterns of pollen and seed of plant population effect the result of local to regional role on eurychoric and stenochoric species; 3) the relationship between mating systems of plant population and the result of local to regional role on eurychoric and stenochoric species; 4) the relationship between degree of dominance of plant species in community and local to regional role on eurychoric and stenochoric species 5) local and regional effects on eurychoric species in different communities. The results may help of understanding the mechanism of local and regional effects on distribution of eurychoric plant species and stenochoric plant species, which would not only contribute to enlarge the theory of plant biogeography, but also be an important reference for sustainable development and protection of regional plant species.

局域区域过程研究是近20年来生态学最核心的问题之一，受到广泛关注。植物在地理分布上可分为广布种和狭域种，由于传统研究方法的限制，无法较好厘清局域-区域作用对广布种和狭域种分布的影响大小及机制。为此，本研究将以鼎湖山、八大公山和古田山样地为研究基地，利用分子标记方法，对具有不同生物学特性的亚热带广布植物物种（荷木、黄杞、黧蒴、格木）和狭域植物物种（锥栗、橄榄）进行检测：在了解广布种和狭域种种群维持中的局域-区域作用大小基础上，探讨种子和花粉扩散模式对广布种和狭域种局域-区域作用大小的影响及局域?区域作用与广布种和狭域种的交配适应形式，同时还将探讨广布种和狭域种的群落物种地位与局域-区域作用关系，并研究同一物种在不同群落中的局域-区域作用表现，由此揭示局域-区域作用在广布种和狭域种种群维持中的影响机制。研究结果不但有利于丰富植物地理学研究理论，还将为区域物种保护和可持续发展提供重要参考。

以亚热带森林中具有不同生物学特性广布植物物种和狭域植物物种为研究对象，利用微卫星体分子标记对个体遗传多样性进行了检测。结合物种生物学特性和样地景观格局状况，对物种种群维持机制进行了相关分析。利用微卫星体分子遗传标记，对狭域种黄杞（Engelhardia roxburghiana）和广域种荷木（Schima superba）在鼎湖山20ha样地内的空间遗传结构进行了研究。黄杞的花粉和种子都靠风力传播，考虑到鼎湖山地区受季风气候影响明显，而在黄杞开花期和种子扩散期分别受到不同风向的影响。通过把黄杞基因流分为不同方向，区分黄杞花粉流和种子流状况，围绕季风开展种群维持相关影响。荷木花为虫媒，种子靠风力传播，因此对荷木的研究结合了鼎湖山样地地形和季风气候的影响。但在调查中发现，荷木种群在发展过程中有很多个体死亡，因此研究又针对存活和死亡个体遗传多样性进行了相关研究。.结果表明，黄杞的花粉流和种子流受到季风气候影响明显，花粉流受到的影响更加明显。进一步把黄杞个体分成不同的胸径级，发现黄杞大径级个体，无论是花粉流还是种子流都比小径级个体表现明显，考虑到群落形成早期林冠较为稀释，这一结果说明林冠郁闭阻碍基因流的流动，景观遗传学表明，花粉流受到林冠影响更大。空间自相关结果表明，由于种子带有双亲信息，对黄杞种群空间遗传结构具有更大的决定性。虽然从荷木花粉和种子的传播方式上看荷木空间遗传结构不受地形影响，但研究结果表明地形限制了荷木种子扩散。从存活和死亡个体比较分析看，死亡个体的遗传多样性低些；进一步空间自相关分析表明自疏作用在荷木种群维持上存在一定作用。.在实验中，本项目发现了一个毛细管电泳过程中渗漏所导致的标准片段长度校准错误。在理论上，在国内首创撰写出版有关于分子生态学理论和实践的书籍《分子生态学和数据分析基础》一书。对于促进我国分子生态学发展、利用分子遗传标记手段进行物种经营、保护，资源利用和环境规划具有重要的推动作用。.另外还从环境因子、死亡更新格局、森林冠层结构及物种功能性状四个方面探讨了局域群落生物多样性维持机制。.