全 文 ：濒危物种巴东木莲的等位酶遗传多样性
及其保护策略
何敬胜　李作洲　黄宏文＊
(中国科学院武汉植物园 , 　武汉　430074)
摘要:为了确定中国特有濒危植物巴东木莲(Manglietia patungensis)的就地保护优先单元和制定迁地保护的取样策
略 ,采用超薄平板聚丙烯酰胺等电聚焦电泳技术对巴东木莲的7 个野生居群的等位酶遗传多样性及遗传结构进行
了分析。通过对 8个酶系统 19 个酶位点的分析结果来看 , 巴东木莲具有较高的遗传多样性和一定程度的遗传分
化。每位点平均等位基因数(A)为 1.57 ,多态位点百分率(P)为 48.1%,平均预期杂合度(He)为 0.192。巴东木莲
居群间的遗传分化系数(GST)为0.165 ,说明其 16.5%的遗传变异存在于居群间;基于遗传分化系数计算的基因流
(Nm)为 1.27 ,说明居群间存在适度的基因流;固定指数(F)为-0.191 , 显示巴东木莲居群杂合体轻微过量 ,纯合体
略显不足。本研究表明 ,目前巴东木莲仍具有较高的遗传多样性并且在其适宜生境中可以完成自然更新 , 因此应
采取以就地保护为主的综合保育策略。
关键词:Manglietia patungensis , 等位酶 , 遗传结构 ,生境片断化 ,濒危机制
Allozymic genetic diversity in Manglietia patungensis , an endangered
species , and its conservation strategies
Jingsheng He , Zuozhou Li , Hongwen Huang＊
Wuhan Botanical Garden , Chinese Academy of Sciences , Wuhan 430074
Abstract:The allozymic genetic diversity in Manglietia patungensis , an endangered and endemic species of
China , was examined by employing isoelectric focusing in thin-layer polyacrylamide slab gels.Nineteen loci of
eight enzyme systems were detected and used to estimate genetic diversity within and among populations.The
results revealed that high levels of genetic diversity existed in M.patungensis.The average number of alleles
per locus(A)was 1.57 , the percentage of polymorphic loci (P)was 48.1%, and the mean expected het-
erozygosity (He)was 0.192.At the species level , the values of As , Ps , and Hes were 1.89 , 68.4 , and 0.
209 , respectively .The GST was 0.165 , suggesting that 83.5% of the total genetic diversity was distributed
within populations.Average gene flow(Nm=1.27)was moderate.The fixation index(F =-0.191)indi-
cated a slight excess of heterozygotes within populations.Considering the relatively high levels of genetic diver-
sity in M.patungensis populations and the many seedlings regenerating in the largest population , we recom-
mend in situ conservation to maintain viable M.patungensis populations in their original habitats.
Key words:allozyme , fragmented habitat , genetic structure , Manglietia patungensis , endangerment mecha-
nism
　　巴东木莲(Manglietia patungensis)为多年生常绿
乔木 ,隶属于木兰科(Magnoliaceae)木莲属 ,是我国特
有珍稀濒危树种 ,被列入《中国植物红皮书》(Fu ,
1992)。木兰科植物是被子植物中受到严重威胁种
类最多的科(Fu ,1992)。在该科中 ,从两性花的木莲
属和木兰属(Magnolia)到雄花和两性花异株的拟单
性木兰属(Parakmeria)以及单性异株的单性木兰属
(Kmeria),均靠甲壳虫传粉(刘玉壶等 ,1997)。
收稿日期:2004-07-16;接受日期:2004-12-27
基金项目:中国科学院知识创新工程重要方向项目(KSCX2-SW-104)
＊通讯作者 Author for correspondence.E-mail:hongwen@public.wh.hb.cn
生物多样性　2005 , 13(1):27-35 　 　 　 　 　 　 　
Biodiversity Science
木莲属为亚热带分布属 ,也是木兰科植物中最
原始的类型 ,该属的现代分布中心在我国南部和西
南部地区(刘玉壶等 ,1995),而巴东木莲是木莲属分
布区中最北缘的一个物种(Hu ,1951),因此该物种对
于研究木兰科乃至被子植物的系统发育和起源有重
要的科学价值。
根据资料记载 ,巴东木莲分布范围狭窄 ,目前仅
分布于湖北西部巴东县思阳桥村及西南部利川市毛
坝 ,湖南西北部的桑植县天平山 、张家界森林公园和
重庆南川金佛山等地(Fu , 1992), 生于海拔 700 -
1000 m的常绿阔叶林中 。我们最近的野外调查发
现 ,除湖南永顺小溪和桑植县有较集中的分布外 ,巴
东木莲的大多数个体都呈零散分布 ,并且绝大多数
是百年以上的大树。在另外一些有巴东木莲分布记
载的地区(如湖南桃源 、重庆南川等),本次调查中并
未见到。
木莲属的染色体都为二倍体(龚洵等 ,2001);孟
爱平等(2004)通过细胞学研究亦证实巴东木莲为二
倍体 ,染色体数目为 2n=38 ,染色体基数 x=19 ,与
整个木兰科染色体基数相一致 。前人对巴东木莲的
研究主要集中在分类学(刘玉壶等 ,1996)、组织培养
和扦插 、嫁接繁殖(陈发菊等 ,2000;黄运平等 , 1998)
以及细胞学(孟爱平等 ,2004)等范围 ,很少从保育遗
传角度研究它的居群遗传学基础及其对该物种濒危
状况的影响。而从巴东木莲的保护来看 ,弄清楚其
遗传基础 ,评估其居群间和居群内的遗传变异水平
和分布 ,是制定保护策略的关键环节之一 。
等位酶电泳技术是检测遗传多样性最普遍的方
法之一 ,是当前保护遗传学中应用最广泛的手段 ,具
有易检测 、速度快 、成本低 、一次性分析的样品多等
特点。本研究旨在对巴东木莲野生种群进行调查并
采用等位酶技术对其遗传多样性及遗传结构进行综
合评价 ,以探讨其致濒原因 ,并在此基础上制定合
理 、有效的保育措施。
1　材料和方法
1.1　植物材料
于 2002年 11-12月和 2003年 11月 ,共采集到
7个野生居群的 105个单株 ,分别来自湖北巴东县 、
利川市 、咸丰县 ,湖南张家界景区 、桑植县 、石门壶瓶
山国家级自然保护区 、永顺小溪国家级自然保
护区(图1)。巴东木莲居群个体极为稀少 ,如湖北
图 1　采样地点及各居群采样个体数示意图(括号内为取样个体数)
BD:巴东居群;LC:利川居群;XF:咸丰居群;BM:巴矛溪居群;WD:五道水居群;SM:石门居群;XX:小溪居群
Fig.1　Sampling locations and sample sizes of the seven Manglietia patungensis populations.Number of sampled individuals in parenthesis
BD , Badong population;LC , Lichuan population;XF , Xianfeng population;BM , Bamaoxi population;WD , Wudaoshui population;SM ,
Shimen population;XX , Xiaoxi population
28　 生 物 多 样 性　　Biodiversity Science 13 卷
利川毛坝仅存 11株;湖北咸丰7株(活龙 1株 、尖山
6株);湖北巴东思阳桥村 3 株;湖南石门壶瓶山保
护区 2株;湖南张家界景区 1株。但在湖南永顺小
溪保护区和桑植县有较集中的分布 ,并且自然更新
较好 ,有较多幼苗和幼树 ,其中在桑植主要分布于八
大公山国家级自然保护区缓冲区的五道水镇和巴矛
溪乡(为新发现的分布点)。
采样时尽可能采集已知分布地点的所有植株 ,
各居群取样数为 2-43株(图 1)。采集的样本为带
冬芽的枝条 ,采下后用湿报纸包裹并寄回实验室 ,
4℃冰箱保存 。
1.2　酶提取 、电泳及染色
提取酶样时 , 用改进的三号提取缓冲液(100
mmol/L Tris-HCl buffer , pH 7.5;7% Sucrose;10%
PVP-40;14 mmol/L Mercaptoethanol;250 mmol/L
Ascorbic acid , Na-salt;20 mmol/L Diethyldithio-
carbamate;1.0% Bovine serum albumin;20 mmol/L
Sodium metabisulfite;200 mmol/L Sodium tetraborate)
(Wendel &Weeden , 1989),冰浴条件下研磨冬芽(约
25 mg/100 μL)。将研磨液移入 1.5 mL 离心管内 ,
5000 r/min下离心 5 min;用 1 mm2 的Whatman 3 号
滤纸制作的纸芯子蘸取上清液(酶液),即可上样 。
采用超薄平板聚丙烯酰胺等电聚焦方法电泳(黄宏
文 ,2000)。酶染色采用 Wendel 和Weeden(1989)系
统 ,但用量缩减 1/2。通过对 24个酶系统的广泛筛
选测试 ,最后选取 8个酶系统进行居群遗传分析(表
1)。
1.3　位点确定和数据分析
依据巴东木莲的染色体为二倍体 ,酶的亚基数
目以及多聚体酶同一位点的等位基因编码的亚基可
自由组合 ,不同位点的等位基因编码的亚基不能组
合的原理对各个酶系统的酶谱进行解释(Wendel &
Weeden ,1989)。对多位点酶 ,从阳极到阴极依次用
位点 1 、2……表示 ,位点内等位基因从阳极依次记
为 a 、b……。数据使用 Biosys-1软件分析(Swofford &
Selander ,1981)。通过输入各居群中每个个体每个
基因位点的基因型 ,计算每一位点平均等位基因数
(A)、多态位点百分率(P)、平均预期杂合度(He)、
平均观察杂合度(Ho)、固定指数(F)、遗传距离(D)
等 。将等位基因频率数据输入 Genestat-PC 软件
(Lewis &Whilkus ,1989)进一步计算种群间分化系数
(GST)、总居群的遗传多样度(HT)、各居群内的遗传
多样度(HS)以及种群间的遗传多样度(DST)。基因
流依据公式 Nm=(1-GST)/4GST(Wright ,1978)进行
计算。
2　结果
2.1　等位酶分析与居群遗传多样性
本研究共检测到巴东木莲 19个酶位点的 36个
等位基因 ,每位点最大等位基因数为 3(表 2)。按照
等位基因频率小于等于 0.99为多态位点的标准 ,在
19个位点中 , α-Amy-1 , α-Amy-2 , Acp-1 , Acp-2 , Acp-
3 , Dia-2 , Dia-3 , Est-2 , Est-3 , Gpi-1 , Pgm-1 , Prx-
5 , Prx-6等 13个位点为多态位点。各居群中等位
基因频率均小于 0.1的只有 Acp-1b , α-Amy-2a (表
2),说明巴东木莲居群缺乏稀有基因。
遗传多样性分析的结果表明 ,巴东木莲具有较
高的遗传多样性(表 3):在居群水平上 ,平均多态位
表 1　染色的酶系统和位点数
Table 1　The eight enzymes and number of loci
中文名称
Chinese name
缩写
Abbreviation
代号
Enzyme code
位点数
Number of loci
酸性磷酸酶 ACP E.C.3.1.3.2 5
α-淀粉酶 α-AMY E.C.3.2.1.1 2
还原型辅酶 I 心肌黄酶 DIA E.C.1.6.2.2 2
酯酶 EST E.C.3.1.1.- 2
β-半乳糖苷酶 GAL E.C.3.2.1.23 3
6-磷酸葡萄糖异构酶 GPI E.C.5.3.1.9 1
磷酸葡萄糖变位酶 PGM E.C.5.4.2.2 1
过氧化物酶 PRX E.C.1.11.1.7 3
1 期 何敬胜等:濒危物种巴东木莲的等位酶遗传多样性及其保护策略 29　
表 2　巴东木莲 7 个居群 19个位点的所有等位基因频率
Table 2　Alleles frequencies at the 19 loci in the seven populations of Manglietia patungensis
位点
Locus
等位基因
Allele
居群 Population
巴东
BD
利川
LC
咸丰
XF
巴矛溪
BM
五道水
WD
石门
SM
小溪
XX
α-Amy-1 a 0.000 0.091 0.071 0.083 0.045 0.250 0.093
b 1.000 0.909 0.929 0.917 0.955 0.750 0.907
α-Amy-2 a 0.000 0.056 0.000 0.083 0.065 0.000 0.000
b 1.000 0.889 0.875 0.917 0.935 1.000 0.942
c 0.000 0.056 0.125 0.000 0.000 0.000 0.058
Acp-1 a 1.000 0.909 0.929 1.000 1.000 1.000 0.965
b 0.000 0.091 0.071 0.000 0.000 0.000 0.035
Acp-2 a 0.167 0.227 0.143 0.000 0.000 0.000 0.221
b 0.833 0.773 0.857 1.000 1.000 1.000 0.779
Acp-3 a 0.333 0.000 0.000 0.000 0.000 0.000 0.012
b 0.667 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 0.988
Acp-4 a 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
Acp-5 a 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
Dia-2 a 0.500 0.500 0.400 0.400 0.638 0.000 0.593
b 0.500 0.500 0.600 0.600 0.362 1.000 0.407
Dia-3 a 0.667 0.900 0.600 1.000 0.983 0.750 0.872
b 0.333 0.100 0.400 0.000 0.017 0.250 0.128
Est-2 a 1.000 0.591 0.786 0.583 0.848 1.000 1.000
b 0.000 0.409 0.214 0.417 0.152 0.000 0.000
Est-3 a 1.000 0.682 0.786 0.667 0.879 1.000 1.000
b 0.000 0.318 0.214 0.333 0.121 0.000 0.000
Gal-2 a 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
Gal-3 a 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
Gal-4 a 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
Gpi-1 a 0.500 0.500 0.357 0.500 0.453 0.000 0.244
b 0.167 0.273 0.571 0.250 0.375 0.500 0.453
c 0.333 0.227 0.071 0.250 0.172 0.500 0.302
Pgm-1 a 0.000 0.318 0.643 0.500 0.350 1.000 1.000
b 0.500 0.409 0.357 0.500 0.617 0.000 0.000
c 0.500 0.273 0.000 0.000 0.033 0.000 0.000
Prx-5 a 1.000 0.773 0.500 0.750 0.939 1.000 0.884
b 0.000 0.227 0.500 0.250 0.061 0.000 0.116
Prx-6 a 0.333 0.455 0.429 0.167 0.439 0.000 0.595
b 0.667 0.500 0.517 0.667 0.545 0.750 0.405
c 0.000 0.045 0.000 0.167 0.015 0.250 0.000
Prx-7 a 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000 1.000
30　 生 物 多 样 性　　Biodiversity Science 13 卷
表 3　巴东木莲 7 个居群的遗传多样性(括号内为标准误)
Table 3　Genetic diversity of the seven Manglietia patungensis populations.Standard errors in parenthesis
居群
Population
N P(%) A Ho He
巴东 BD 3.0 36.8 1.42 0.281(0.093) 0.207(0.066)
利川 LC 10.8 63.2 1.84 0.275(0.071) 0.257(0.057)
咸丰 XF 6.6 63.2 1.68 0.285(0.071) 0.249(0.053)
巴矛溪 BM 5.9 47.4 1.58 0.205(0.063) 0.214(0.060)
五道水 WD 32.3 42.1 1.68 0.161(0.056) 0.156(0.049)
石门 SM 2.0 21.1 1.21 0.132(0.064) 0.114(0.053)
小溪 XX 43.0 42.1 1.58 0.188(0.066) 0.146(0.047)
居群水平平均
Mean at population level
14.8 48.1 1.57 0.218 0.192
物种水平At species level - 68.4 1.89 - 0.209(0.050)
N:平均每位点取样数;P:多态位点百分率;A:每位点平均等位基因数;Ho:观察杂合度;He:平均预期杂合度
N , Mean sample size per locus;P , Percentage of polymorphic loci;A , Mean number of alleles per locus;Ho , Observed heterozygosity;He , Expected het-
erozygosity
点百分率(P)为48.1%,每位点平均等位基因数(A)
为1.57 ,平均预期杂合度(He)为 0.192。多态性最
高的是利川居群(P =63.2%, A =1.84 , He =
0.257);其次是咸丰居群(P =63.2%, A=1.68 , He
=0.249);多态性最低的是石门居群(P =21.1%, A
=1.21 , He=0.114)。在物种水平上 ,平均多态位点
百分率(P)为 68.4%,每位点等位基因平均数(A)
为 1.89 ,平均预期杂合度(He)为 0.209。
2.2　居群的遗传分化
固定指数(F),又称内繁育系数 ,用以衡量居群
偏离Hardy-Weinberg 平衡的程度。巴东木莲的13个
多态位点中有 6 个位点固定指数显著偏离 H-W 平
衡 ,其中 5个为负值 ,平均值 F =-0.191 ,说明巴东
木莲居群杂合体轻微过量 ,纯合体略显不足(表 4)。
巴东木莲总的位点平均等位酶遗传多样度(HT)为
0.306 ,各位点差异较大 ,从 0.055(Acp-1)到 0.660
(Gpi-1),并且大多数遗传变异存在于居群内(Hs =
0.255)。居群间遗传分化系数(GST)为0.165 ,平均
基因流(Nm)为 1.27 ,说明巴东木莲16.5%的遗传变
异分布于居群间 ,并且居群间存在一定的基因交流 。
各多态位点分化程度的χ2 检验结果表明 ,在 13 个
位点中有 11个位点分化达到显著或极显著水平 ,反
映出巴东木莲居群呈现一定程度的分化 。
居群间遗传一致度从 0.939(利川与石门居群)
到1.000(利川与巴矛溪居群),平均为 0.973(表 5),
与物种种内居群间遗传一致度相符(Crawford ,
1989)。各居群间遗传距离与地理距离的相关性分
析表明两者存在弱正相关(r =0.215;P > 0.5),
与根据Nei(1978)遗传距离的UPGMA聚类分析的结
果相一致。从聚类图(图 2)中可以看出 ,地理位置
较近的利川 、咸丰 、五道水与巴矛溪居群优先聚类 ,
并成为一个主聚类组 ,反映出它们之间较近的遗传
关系;而巴东 、石门和小溪居群与主聚类组明显分
离 ,显示出相对较大的遗传分化 。
3　讨论
3.1　巴东木莲的遗传多样性
以往的许多研究认为 ,濒危 、特有植物具有较低
的遗传多样性(Soltis et al.,1992);但是也有研究表
明 , 部分稀有植物可能具有较高的遗传变异
(Williamson &Werth , 1999;Gitzendanner & Soltis ,
2000;Brzosko et al., 2002;López-Pujol et al., 2002)。
本研究结果表明巴东木莲具有较高的遗传多样性
(He=0.192)(表3),明显高于多年生木本特有种的
平均值(He=0.056)(Hamrick &Godt ,1992 , 1996a);
也高于其他木兰科植物 ,如美国东南部的地方种
Magnolia fraseri(He=0.111), M.mactophylla (He=
0.055)和 M.tripetala (He =0.055)(Qiu &Parks ,
1994)。
巴东木莲较高的遗传多样性可能与其繁育系统
等生物学特性 、生活习性及生境特点有关 。首先从
木兰科植物的传粉特性看 ,该科植物花大且颜色鲜
艳 , 具虫媒传粉植物的特征(Thien , 1974;刘玉壶
1 期 何敬胜等:濒危物种巴东木莲的等位酶遗传多样性及其保护策略 31　
表 4　巴东木莲 7 个居群 13个位点的遗传变异
Table 4　Genetic diversity and Wright′s F statistics in 13 polymorphic loci in the seven Manglietia patungensis populations
位点 Locus F HT Hs DST GST χ2
α-Amy-1 0.037 0.165 0.154 0.010 0.063 13.23＊
α-Amy-2 -0.077 0.120 0.115 0.005 0.044 18.48
Acp-1 -0.063 0.055 0.052 0.003 0.047 9.872
Acp-2 -0.179 0.193 0.174 0.019 0.099 20.79＊＊
Acp-3 -0.292＊＊ 0.094 0.067 0.027 0.287 60.27＊＊
Dia-2 -0.468＊＊ 0.491 0.415 0.076 0.155 32.55＊＊
Dia-3 -0.246＊ 0.289 0.248 0.041 0.143 30.03＊＊
Est-2 0.109 0.283 0.223 0.059 0.209 43.89＊＊
Est-3 -0.307＊＊ 0.242 0.204 0.038 0.158 33.18＊＊
Gpi-1 -0.187 0.660 0.596 0.064 0.097 40.74＊＊
Pgm-1 0.045 0.574 0.373 0.201 0.351 147.42＊＊
Prx-5 0.415＊＊ 0.275 0.221 0.055 0.198 41.58＊＊
Prx-6 -0.495＊＊ 0.532 0.477 0.055 0.103 43.26＊＊
平均 Mean -0.191 0.306 0.255 0.051 0.165 -
F:固定指数;HT:总遗传多样度;Hs:居群内遗传多样度;DST:居群间遗传多样度;GST:遗传分化系数;χ2:居群遗传分化系数显著性检验
F , Fixation index;HT , Total genetic diversity;Hs , Genetic diversity within populations;DST , Genetic diversi ty among populations;GST , Relative magnitude
of genetic differentiation among populations;χ2 , Significance test for GST;＊ P<0.05;＊＊ P<0.01
表 5　巴东木莲各居群的遗传一致度(对角线下方)和遗传距离(对角线上方)
Table 5　Allozyme estimates of Nei′s(1978)unbiased genetic identities(below diagonal)and unbiased genetic distance(above diagonal)a-
mong the seven Manglietia patungensis populations
居群
Population
巴东
BD
利川
LC
咸丰
XF
巴矛溪
BM
五道水
WD
石门
SM
小溪
XX
巴东 BD 0.011 0.029 0.025 0.010 0.054 0.045
利川 LC 0.990 0.007 0.000 0.008 0.063 0.037
咸丰 XF 0.971 0.994 0.006 0.021 0.033 0.021
巴矛溪 BM 0.975 1.000 0.994 0.005 0.038 0.043
五道水 WD 0.990 0.992 0.979 0.995 0.060 0.033
石门 SM 0.947 0.939 0.967 0.963 0.942 0.029
小溪 XX 0.956 0.964 0.979 0.958 0.967 0.970
等 ,1997;潘跃芝等 ,2003),有利于保持遗传多样性;
巴东木莲居群中实际杂合体比率略高于理论预期
值 ,这也与巴东木莲虫媒传粉的繁育特性相符合 。
其次 ,巴东木莲为长寿命多年生的树种 ,而且种子萌
发能力较强(Fu ,1992),在相当长的时间内可以保持
遗传多样性 。最后 ,巴东木莲所处的长江流域地形
复杂 、气候差异显著 ,在第四纪冰川期成为许多第三
纪古老植物和特有植物的避难所 ,并形成一个遗传
多样性孑遗中心 ,也是木兰科植物的现代分布中心
和多样性中心之一(陈涛和张宏达 , 1996)。与受第
四纪冰川影响更大的北美相比 ,本地区更有利于物
种在冰期保持遗传多样性 ,从而降低冰期后的瓶颈
效应。
从居群水平来看 ,各居群的遗传多样性存在差
异 ,但遗传多样性的高低与居群大小没有关系(表
3 ,图 1)。在巴东木莲各居群中 ,以石门居群遗传多
样性最低 ,可能是因为该居群样本数太少的缘故(仅
发现 2株);但个体数相对较少的利川(11株)和咸
丰(7株)两个居群的遗传多样性却最高(表 3);目前
两个最大且自然更新较好的五道水(He =0.156 , P
=42.1%)与小溪(He=0.146 , P =42.1%)两个居
群的遗传多样性却低于所有居群的平均值 ,仅略高
于石门居群(表 3),表明这两居群可能曾经历过瓶
颈效应 。
32　 生 物 多 样 性　　Biodiversity Science 13 卷
图 2　巴东木莲 7 个居群的 UPGMA聚类图(居群代号同图 1)
Fig.2　UPGMA dendrogram of the seven Manglietia patungensis populations based on Nei s genetic distance(Nei , 1978).Population codes
are the same as in Fig.1
　　利川 、咸丰居群的遗传多样性高于五道水与小
溪居群的原因也可能与其居群的生存状态及取样有
关。野外调查显示 ,利川和咸丰居群中的巴东木莲
个体均为成年大树且基本呈散生状态 ,并有破坏的
痕迹 ,因此判断这些个体可能是以前大居群的残遗 。
散生的个体造成取样地理区域较大 ,而较高的生境
多样性(不同的选择)有利于维持较高的遗传多样
性 ,所以这种较高的遗传多样性可能反映了过去大
居群的部分历史 。
五道水与小溪居群虽然自然更新较好 ,但群体
较集中且个体间的距离较近 ,取样地理区域也较小 ,
可能只是代表了各居群狭小区域群体经历瓶颈效应
后扩充群体的遗传多样性 。经走访当地居民得知在
两居群外围区域还有少数零星分布的巴东木莲 ,若
增加这两个居群更大区域散生植株的取样 ,其遗传
多样性水平可能会有所提高。
3.2　巴东木莲的遗传分化
尽管目前巴东木莲居群已严重片断化 ,但本研
究显示 ,其遗传多样性主要保持在居群内 ,种群间遗
传多样性仅有 16.5%(GST=0.165),其遗传分化仅
略高于多年生木本特有种的平均值(GST =0.141)
(Hamrick &Godt , 1992 , 1996a)。虽然居群各位点遗
传分化度的χ2 检验表明大部分多态位点存在着显
著或极显著差异(表 4),但居群间仍存在一定的基
因流(Nm=1.27),表明巴东木莲虽然有一定程度的
居群分化 ,但分化较弱 ,与目前巴东木莲居群间还保
持着较近的遗传距离或较高的遗传一致度的情况相
吻合(表 5)。巴东木莲居群间遗传距离与地理距离
呈弱正相关 ,聚类分析也反映出区域相近的居群优
先聚类 ,说明巴东木莲居群分化与居群地理距离有
一定的关联 ,符合Wright(1978)居群地理距离分化
模式 。但是巴东木莲为长寿命物种 ,现存个体多为
成年大树 ,因而目前居群遗传多样性水平及居群分
化应是生境破坏前历史居群残留状况的反映 ,该基
因流可能也是巴东木莲各居群规模降低前的历史基
因流 。巴东木莲居群现在基本上呈岛屿状分布 ,多
数居群间的空间距离较远 ,并有大的山脉阻挡 ,居群
隔离越来越严重 ,遗传漂变可能正在逐渐起作用 ,虽
然还没来得及导致多样性的显著降低 ,但在将来这
种效应就会越来越明显 。巴东木莲现存较高的遗传
多样性可能只是一种暂时现象 ,如不及时制定有效
的保育策略 ,其遗传多样性将无法长久保持。
3.3　巴东木莲致濒原因及保育策略
随着保护生物学研究的不断深入 ,人们对于现
代物种濒危机制的认识逐渐清晰 ,即物种灭绝是其
内在因素和外界生态环境综合作用的结果 ,遗传基
础薄弱的物种适应生境变化的潜力相对较小 ,更易
遭受生境改变的影响而灭绝(Hamrick &Godt ,
1996b)。巴东木莲目前仍具有较高的遗传多样性水
平 ,说明导致其濒危的主要原因并不是遗传基础 ,而
是生境破坏 。
种种迹象表明巴东木莲在近代具有连续的分布
1 期 何敬胜等:濒危物种巴东木莲的等位酶遗传多样性及其保护策略 33　
区 ,现代分布格局的形成和濒危状态与人类活动密
不可分 。巴东木莲因经济价值高而常遭砍伐;更由
于各地森林遭到破坏 、环境恶化 ,使其失去了生存繁
衍的生境;加之本身分布狭窄 ,因此巴东木莲的野生
个体数量越来越少 ,尤其是幼苗更为少见 ,其生存状
况极为严峻 ,对它的保护已经到了刻不容缓的地步 。
如巴东 、利川 、咸丰 、石门等受人类活动影响较大的
居群 ,其植株已成星散分布 ,并且难见幼苗或幼树 。
而五道水与小溪居群虽然目前自然更新较好 ,但遗
传基础却相对薄弱。因此 ,保护和恢复巴东木莲的
生境是当务之急;但遗传基础的作用也不容忽视 ,随
着时间的推移 ,遗传多样性的丧失将进一步加剧其
濒危状态 。
根据本研究的结果 ,我们建议:(1)遗传多样性
较高的利川 、咸丰居群的巴东木莲已经所剩无几 ,并
且基本上是生长多年的大树 ,因此对这些地方的保
护显得尤为紧迫 。目前只有小溪居群因位于保护区
的核心区而受到了较好保护 ,而位于缓冲区的五道
水居群却仍然受到了一定程度的破坏(幼苗采挖或
采种)。应进一步加强就地保护 ,禁止破坏生境 、砍
伐成年母树 、采挖幼苗及掠夺性采种等 ,这样该物种
完全能在其自然栖息地繁衍和恢复。建议在利川 、
咸丰和巴东分布区建立地方保护区或保护点 ,同时
提高五道水居群的保护管理水平。(2)鉴于小溪 、五
道水居群的遗传基础相对薄弱 ,可以考虑适当引进
利川和咸丰居群的后代以增加其遗传多样性。(3)
迁地保护是就地保护的必要补充。在制定巴东木莲
迁地保护的取样策略时 ,除着重考虑五道水和小溪
居群外 ,应增补利川和咸丰这两个植株散生而遗传
多样性相对较高的居群取样。
致谢:感谢湖北巴东县 、利川市 、咸丰县和湖南张家
界市 、桑植县等县(市)林业局 、相关林业站以及湖南
石门壶瓶山 、永顺小溪 、湖北利川星斗山等国家级自
然保护区管理局工作人员在采样过程中的大力协
助;感谢中国科学院武汉植物园李晓东博士在野外
工作中给予的帮助。
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(责任编委:葛　颂　责任编辑:时意专)
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