全 文 ：生物多样性 2013, 21 (1): 71–79 Doi: 10.3724/SP.J.1003.2013.09138
Biodiversity Science http: //www.biodiversity-science.net

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收稿日期: 2012-07-03; 接受日期: 2012-12-18
基金项目: 林业公益性行业科研专项经费项目(201104033)
* 通讯作者 Author for correspondence. E-mail: gangbiaoxu@163.com
南岭地区观光木自然和人工迁地保护
种群的遗传多样性
吴雪琴 徐刚标* 梁 艳 申响保
(中南林业科技大学林木遗传育种实验室, 长沙 410004)
摘要: 迁地保护是珍稀濒危植物保护的重要措施。观光木(Tsoongiodendron odorum)是古老的孑遗树种, 被列为国
家二级重点保护植物, 营建迁地保护林是对其进行保护的重要手段, 但已经营建的迁地保护林每个种群目前只保
存下来几十株个体。为了评价这些迁地保护林的遗传多样性现状, 作者采用ISSR分子标记对南岭地区观光木3个
人工迁地保护种群和4个自然种群的遗传多样性进行了比较。结果显示: 16条ISSR引物共扩增出362个条带, 其中
301个为多态条带, 多态条带百分比(P)为83.2%, 各种群P值为37.9–62.2%, 平均为53.1%, 表明观光木在物种和种
群水平都具有较高的遗传多样性。自然种群总体P值和Shannon信息指数(I)(80.9%, 0.3629)均高于人工迁地保护种
群(66.6%, 0.2990), 说明人工迁地保护种群遗传多样性较低。种群结构分析表明3个人工迁地保护种群均有可能来
源于源口自然种群。4个自然种群间遗传分化系数(GST)为0.2495, 表明自然种群间存在显著遗传隔离, 基因流受阻
和生态环境差异是造成种群遗传分化的主要原因。在今后的迁地保护工作中, 我们建议从不同生态地理区收集种
质材料, 并在不同生态类型区开展迁地保护工作, 同时开展观光木种群生态生殖生物学研究。
关键词: Tsoongiodendron odorum, ISSR, 遗传多样性, 自然种群, 迁地保护
Genetic diversity of natural and planted populations of Tsoongiodendron odorum
from the Nanling Mountains
Xueqin Wu, Gangbiao Xu*, Yan Liang, Xiangbao Shen
The Laboratory of Forestry Genetics, Central South University of Forestry and Technology, Changsha 410004
Abstract: Ex situ conservation, complementary to in situ conservation, plays an important role in preserva-
tion and recovery of endangered species. Tsoongiodendron odorum is a relic species that was listed in the
Second Grade of the List of Wild Plants Under State Protection (First Batch) in China. For protection of its
genetic diversity, ex situ conservation populations have been established and managed outside of natural ha-
bitats in several nature reserves since 1980. However, only dozens of individuals are currently saved from
each planted population. To assess the actual protective effectiveness of these planted populations, we de-
tected and compared the genetic diversity of three planted populations from Nanling Mountains with four
natural populations using ISSR markers. Overall, we detected 362 total ISSR discernible bands with 16 ISSR
primers, of which 301 were polymorphic. The percentage of polymorphic bands (P) was 83.2%. At the pop-
ulation level, the percent of polymorphic bands ranged from 37.9% to 62.2%, with an average value of
53.1%. This result showed that T. odorum had high genetic diversity both at population and species levels.
However, the percentage of polymorphic bands and Shannon information index (I) of ex situ conservation
populations (66.6% and 0.2990) were much lower than those of natural populations (80.9% and 0.3629). We
deduced that there was a narrow genetic base for plantations of T. odorum. Population structure analysis re-
vealed that three planted populations could be collected from the same wild population (i.e., YK population).
The genetic variation of four natural populations (GST=0.2495) showed that there was significant isolation
among populations, which would limit gene flow and population differentiation among populations. We pre-
72 生 物 多 样 性 Biodiversity Science 第 21卷
sent suggestions on regulating seed collection from different natural habitats to establish planted populations
and strengthening research on the reproductive biology of T. odorum.
Key words: Tsoongiodendron odorum, ISSR, genetic diversity, natural population, ex situ conservation

迁地保护是濒危物种保护的重要措施, 也是珍
稀濒危植物回归引种及野生种群恢复重建的基因
和原始材料的保障(黄宏文和张征, 2012)。但早期营
建的植物迁地保护林一般缺乏基本的种群遗传学
信息, 甚至种源不清, 其适应潜力引起了人们的普
遍关注(Finkeldey & Hattemer, 2007)。研究表明, 种
源不清的人工迁地保护种群, 其遗传多样性水平和
适应潜力低于自然种群(Pandey et al., 2004; Navas-
cués & Emerson, 2007; Finkeldey & Hattemer, 2007)。
因此, 植物迁地保护种群的遗传多样性评价日益受
到重视(Salas-Leiva et al., 2009; Ferreira et al., 2012)。
观光木(Tsoongiodendron odorum)为常绿乔木,
虫媒传粉(曾庆文等, 2004), 是古老的孑遗树种, 对
研究古代植物区系、古地理、古气候都具有重要的
科学价值, 被列为国家二级重点保护植物(傅立国
和金鉴明, 1992)。该物种间断零星分布于我国福建、
江西南部、湖南南部、广东、广西、贵州南部、云
南东南部、海南, 以及越南北部海拔300–1,100 m的
山地常绿阔叶林中或林缘, 或者散生于山区的村庄
及房前屋后(刘玉壶, 1984; 吴征镒等, 2008; 李松海
等, 2011)。尽管分布很广, 但由于生境破坏严重等
原因, 观光木的多数自然种群仅剩下几株甚至1株
散生木, 为偶见种(Yang et al., 2004; 王霞等, 2012),
受随机性因素、气候变化等的影响, 很容易引起遗
传多样性丧失 , 灭绝风险很高 (Primack & Ma,
2009)。迁地保护是应对观光木物种可能灭绝风险的
最有效措施。20世纪80年代以来, 我国在南岭地区
车八岭、南岭及鼎湖山3个国家级自然保护区先后
营建了小面积的观光木迁地保护林, 但目前每个种
群只保存下来几十株个体。
对于观光木的研究目前主要集中在生物量及
养分循环、群落与种群生态、生理生态与系统发育
等基础生物学方面(Yang et al., 2004; Huang et al.,
2011; 李松海等, 2011; Zhu et al., 2012)。在遗传多样
性方面, 黄久香和庄雪影(2002a, b)采用RAPD分子
标记初步研究了观光木4个种群的基因多态性及种
群相似性, Jiang等(2011)设计开发了观光木的SSR
标记引物, 并研究了2个种群的遗传多样性, 王霞
等(2012)采用Jiang等设计的SSR引物研究了广东南
昆山片断化生境中观光木的遗传多样性和交配系
统, 但观光木迁地保护种群的遗传多样性信息资料
仍是空白。
横亘于湘、桂、粤、赣、黔之间的南岭(23°30′–
26°30′ N, 109°–116° E)是一个较完整的自然地理单
元, 为长江流域和珠江流域的分水岭(中华人民共
和国林业部林业区划办公室, 1987)。该地区山岭走
向多变, 地形复杂, 隘口众多, 南北植物区系成分
在这里交汇过渡和分化, 是许多古老植物种、属的
第四纪冰期避难所, 保留着大量的孑遗植物(陈涛
和张宏达, 1994; 邢福武等, 2011), 也是观光木资源
分布相对集中的地区。为科学合理地制定观光木迁
地保护的取样和保护策略, 我们通过自然种群与人
工迁地保护种群遗传结构的比较, 评价了现有人工
迁地保护种群是否能作为该物种在南岭地区的有
效基因库, 分析了南岭地区观光木自然种群的遗传
结构, 拟探讨其致危的可能原因。
1 材料与方法
1.1 材料
2011年4–9月, 选择南岭地区就地保护较好、株
数较多(10株以上)的4个自然种群和3个人工迁地保
护种群采集样本。人工迁地保护种群样本分别来自
广东车八岭、鼎湖山、南岭3个自然保护区, 4个自
然种群分别位于贵州弄相山，广东连山和南昆山，
以及湖南源口。自然种群的样株间距大于30 m, 以
避免收集到亲缘关系近的个体。采集的新鲜叶片立
即放入装有硅胶的密封袋中, 并记录各种群的地理
位置及个体数(表1)。带回实验室置于–70℃冰箱中
保存备用。
1.2 方法
1.2.1 基因组DNA提取与检测
采用改良的CTAB法(吴雪琴等, 2012)提取叶片
基因组DNA。使用Eppendorf Biophotometer核酸蛋
白分析仪检测DNA含量和纯度, 0.8%琼脂糖凝胶电
第 1期 吴雪琴等: 南岭地区观光木自然和人工迁地保护种群的遗传多样性 73
表1 观光木种群采集信息及样本大小
Table 1 Collection location and number of individuals tested of Tsoongiodendron odorum
种群
Population codes
地点
Location
经度
Longitude
纬度
Latitude
海拔
Altitude (m)
样本大小
Sample size
自然种群 Natural populations
弄相山 NXS 贵州弄相山省级自然保护区
Nongxiangshan Provincial Nature Reserve, Guizhou
109°12′ E 25°46′ N 230 21
源口 YK 湖南源口省级自然保护区
Yuankou Provincial Nature Reserve, Hunan
110°59′ E 24°58′ N 610 26
连山 LS 广东连山省级自然保护区
Lianshan Provincial Nature Reserve, Guangdong
112°01′ E 24°25′ N 580 28
南昆山 NKS 广东南昆山省级自然保护区
Nankunshan Provincial Nature Reserve, Guangdong
113°52′ E 23°38′ N 457 32
人工种群 Planted populations
车八岭 CBL 广东车八岭国家级自然保护区
Chebaling National Nature Reserve, Guangdong
114°15′ E 24°43′ N 350 18
鼎湖山 DHS 广东鼎湖山国家级自然保护区
Dinghushan National Nature Reserve, Guangdong
112°32′ E 23°10′ N 245 10
大顶山 DDS 广东南岭国家级自然保护区大顶山管理处
Dadingshan Management Office, Nanling Nature Reserve, Guangdong
113°03′ E 24°43′ N 516 28


泳检测DNA质量。
1.2.2 反应及扩增体系
ISSR体系为: 20 μL反应体系, 模板DNA 50 ng,
引物0.4 μM, dNTPs 0.25 mM, MgCl2 2.5 mM, Taq
DNA聚合酶1.25 U。扩增反应程序为: 94℃预变性5
min; 94℃变性 1 min, 退火温度随引物而定
(41–60℃), 时间30 s, 72℃延伸90 s, 35个循环; 72℃
延伸7 min。4℃保存(吴雪琴等, 2012)。
1.2.3 引物筛选
参照加拿大哥伦比亚大学(UBC)2006年公布的
ISSR引物序列(UBC primer set No. 9, University of
British Columbia, Canada, http://www.ubc.ca), 由上
海英骏生物技术有限公司合成。采用优化的反应体
系对100条引物进行筛选, 筛选出了16条清晰、稳定
且条带多态性高的引物, 用Veriti 96 Well Thermal
Cycler PCR扩增仪进行扩增。
1.2.4 电泳及检测
PCR扩增产物采用1.5%琼脂糖凝胶电泳检测,
缓冲液1×TAE, 电压5 V/cm。当溴酚蓝指示剂距离
前沿约2–3 cm时停止电泳, 用G-BOX紫外凝胶成像
系统观察并拍照记录。每个样本重复扩增、电泳, 从
中选取清晰的电泳图谱进行统计、分析。
1.3 数据分析
采用人工计带法判读电泳图谱中扩增产物和
分子量。相同迁移位置上条带有无分别计为“1”和
“0”, 构成“0/1”型矩阵。用POPGENE version 1.31软
件(Yeh et al., 1999)估算物种与种群多态条带百分
比(P)和Shannon信息指数(I)。
采用STRUCTURE 2.3.1(Pritchard et al., 2000;
Falush et al., 2003)对观光木所有样本(N=163)的遗
传结构进行分析 , 并假定位点都是独立的。将
MCMC(Markov Chain Monte Carlo)开始时的不作数
迭代(length of burn-in period)设为10,000次, 再将不
作数迭代后的MCMC设为10,000次。组群 (pop-
ulation genetic cluster)数目(K)设定为2–10, 每次评
价K值运行20次。设定K值后, 根据每次测试过程中
软件计算出的后验概率 (posterior probability)LnP
(D)计算ΔK值。ΔK为|L″(K)|的平均数除以L(K)的标
准差 , 其中 , L(K)=L(K)–L(K–1), |L″(K)|=|L(K+1)–
L(K)|, L(K)是STRUCTURE软件运行结果中的LnP
(D)。绘制ΔK散点曲线图, 曲线上明显拐点对应的K
值为最合理的组群数目(Evanno et al., 2005)。
利用ARLEQUIN 3.1(Excoffier et al., 2005)软件
包中分子方差分析(AMOVA)软件, 按阶层剖分种
群类型、种群间及种群内的遗传方差分量σa2、σb2、
σw2(Excoffier et al., 1992), 以及成对种群遗传分化
系数ΦST。成对种群遗传分化系数显著性(P=0.05)
采用1,000次重复检验。同时, 对自然种群与人工迁
地保护种群分别进行AMOVA分析, 估算相应的种
群遗传分化系数GST。
采用NTSYS-pc 2.1软件(Rohlf, 2000)对成对种
群间遗传分化系数ΦST进行UPGMA(unweighed
74 生 物 多 样 性 Biodiversity Science 第 21卷
pair-group method with arithmetic-means)聚类分析,
绘制聚类图。
2 结果
2.1 种群遗传多样性
用筛选出的16条引物对观光木7个种群163株
个体的DNA样本进行PCR扩增, 共扩增出362条清
晰、重复性高的条带, 其中301条为多态性条带(表
2)。平均每条引物扩增出条带数为22.63, 多态条带
数为18.82, 多态条带百分比为83.2%。
由表3可知, 观光木各种群多态条带百分比(P)
变化范围在37.9–62.2%之间 , 高低顺序为南昆山
(NKS)>连山(LS)>弄相山(NXS)>源口(YK)>大顶山
(DDS)>车八岭(CBL)>鼎湖山(DHS), 其中南昆山种
群最高, 鼎湖山种群最低。观光木物种水平Shannon
信息指数为0.3621, 各种群Shannon信息指数在
0.2137–0.2995之间, 高低顺序为连山(LS)>南昆山
(NKS)>弄相山(NXS)>源口(YK)>大顶山(DDS)>车
八岭(CBL)>鼎湖山(DHS)。除了南昆山和连山自然
种群外 , 其他种群多态条带百分比变化趋势与
Shannon信息指数一致。自然种群多态条带百分比
和Shannon指数分别为80.9%和0.3629, 人工迁地保
护种群多态条带百分比和Shannon指数分别为
66.6%和0.2990, 自然种群遗传多样性高于人工迁
地保护种群。
2.2 种群遗传结构
STRUCTURE软件分析结果表明 , 当K=4时 ,
ΔK散点曲线出现明显的拐点, 随后趋于稳定, 说明
所有参试的163个观光木个体最合理的组群数为
4(图1)。每株个体归属于各组群的后验概率结果显
示: 组群I(红色)包含广东车八岭(CBL)和鼎湖山
(DHS)种群的全部个体及湖南源口(YK)的绝大部分
个体(21株); 组群II(绿色)几乎全部由贵州弄相山种
群(NXS)组成; 广东连山(LS)种群中除1株归为组群
I外, 该种群其余所有个体和广东南昆山(NKS)种群
的所有个体都归为组群III(蓝色), 组群IV(黄色)除
了源口(YK)种群中5株个体外, 剩余的是广东大顶
山(DDS)种群中所有个体(图2)。
AMOVA分析结果表明, 自然种群和人工迁地
保护种群间的变异仅占总变异的3 . 5 % ( d f = 1 ,
P>0.01), 遗传分化差异不显著, 这与STRUCTURE
分析不能将自然种群与人工种群区分开的结果相
一致。参试种群间遗传分化系数(GST)为0.2625, 且
极显著(df=6, P<0.001), 表明这些种群的遗传变异
主要分布于种群内, 占77.3%, 只有22.7%分布于种
群间。4个自然种群和3个人工迁地保护种群遗传分


表2 ISSR引物序列及扩增结果
Table 2 ISSR primers and their amplification results with 163 Tsoongiodendron odorum individuals
引物
Primer
序列(5′ to 3′)
Sequence(5′ to 3′)
最适温度
Optimum temperature (℃)
总条带数
No. of bands
多态条带数
No. of polymorphic bands
多态条带百分比
% of polymorphic bands
UBC814 (CT)8A 51 28 25 89.3
UBC815 (CT)8G 53 21 20 95.2
UBC818 (CA)8G 54 22 19 86.4
UBC822 (TC)8A 53 25 19 76.0
UBC824 (TC)8G 51 25 20 80.0
UBC835 (AG)8YC 55 23 17 73.9
UBC840 (GA)8YT 57 25 20 80.0
UBC841 (GA)8YC 57 26 20 76.9
UBC844 (CT)8RC 57 21 16 76.2
UBC845 (CT)8RG 54 18 14 77.8
UBC853 (TC)8RT 54 18 16 88.9
UBC854 (TC)8RG 54 23 21 91.3
UBC866 (CTC)6 60 23 18 78.3
UBC874 (CCCT)4 55 23 21 91.3
UBC879 (CTTCA)3 41 22 20 90.9
UBC881 (GGGTG)3 54 19 15 79.0
平均 Mean 22.63 18.82 83.2

第 1期 吴雪琴等: 南岭地区观光木自然和人工迁地保护种群的遗传多样性 75
表3 7个观光木种群遗传多样性分析
Table 3 Genetic diversity among the seven populations of
Tsoongiodendron odorum based on ISSR markers
种群
Population
多态条带百分比
% of polymorphic
bands
Shannon信息指数
Shannon informa-
tion index
自然种群 Natural populations
弄相山 NXS 59.4 0.2848
源口 YK 55.0 0.2618
连山 LS 61.9 0.2995
南昆山 NKS 62.2 0.2926

总体 Total 80.9 0.3629
人工种群 Planted populations
车八岭 CBL 47.2 0.2388
鼎湖山 DHS 37.9 0.2137
大顶山 DDS 48.3 0.2473

总体 Total 66.6 0.2990
平均 Mean level 53.1 0.2626
物种 Species level 83.2 0.3621
种群代号见表1。Population codes see Table 1.



图1 ΔΚ值随组群数的变化图
Fig. 1 Plot of the ΔΚ on the number of population genetic
clusters


化系数分别为0.2495(df=3, P<0.001)和0.1914(df=2,
P<0.001), 前者比后者遗传分化更明显。种群间遗
传分化显著, 暗示着种群间基因流较小, 存在明显
隔离。
2.3 种群遗传聚类
AMOVA估算的成对种群间遗传分化系数(ΦST)
在0.1544–0.3332之间, 各种群间遗传分化达到显著
水平(P<0.05), 见表4。其中, 弄相山种群(NXS)与南
昆山种群(NKS)遗传分化系数(ΦST=0.3332)最大, 迁
地保护种群车八岭(CBL)与鼎湖山(DHS)之间遗传
分化系数(ΦST=0.1544)最小。
基于7个种群间遗传分化系数ΦST的UPGMA聚
类结果表明, 广东南昆山(NKS)和连山(LS)种群聚
为一组, 广东车八岭(CBL)、鼎湖山(DHS)、大顶山
(DDS)和湖南源口(YK)种群聚为一组, 贵州弄相山
(NXS)种群单独聚为一组(图4)。
3 讨论
3.1 遗传多样性
遗传变异是种群长期适应环境变化的结果, 遗
传多样性丢失导致小种群对环境变化(如污染、气候
变化)的响应能力非常有限(Willi et al., 2006)。
Hamrick和Godt(1990)根据449种植物等位酶标记研
究的数据统计分析表明, 多年生林木多态位点百分
比为64.7%。近年来, 分子标记揭示一些珍稀特有植
物物种维持着较高水平的遗传多样性, 并提出了几
种可能机制(Sozen & Ozaydin, 2010)。本研究采用
ISSR标记揭示的观光木多态性条带百分比和
Shannon多样性指数(表3)显示, 其物种和种群水平
都具有较高的遗传多样性 , 与黄久香和庄雪影
(2002a, b)采用RAPD标记对4个自然种群的研究结
果(P=78.13%, I=0.3565)基本一致。
我们的研究还显示, 人工迁地保护种群遗传多
样性(P=66.6%, I=0.2990)及种群遗传分化(GST=
0.1914)要比自然种群(P=80.9%, I=0.3629, GST=
0.2495)低。在印度黄檀(Dalbergia sissoo)(Pandey et
al., 2004)、水杉(Metasequoia glyptostroboides)(史全
芬等, 2005)、加那利松(Pinus canariensis) (Na-
vascués & Emerson, 2007)、云杉(Picea asper-
ata)(Wang et al., 2010)、南方红豆杉(Taxus chinensis
var. mairei)(李乃伟, 2011)、水松(Glyptostrobus
pensilis)(吴则焰, 2011)、红树(Avicennia germinans)
(Leiva et al., 2009)等树种的人工种群与自然种群遗
传多样性比较研究中也得出类似结论。但是, Gauli
等(2009)对喜马拉雅长叶松(Pinus roxburghii)的5个
自然种群和5个种源不清的人工种群, 以及Ferreira
等(2012)对巴西松(Araucaria angustifolia)1个自然
种群和3个种源不清的人工种群的遗传多样性比较
研究发现, 除了巴西松的少数人工种群遗传多样性
比自然种群低外, 这两个树种的大多数人工种群遗
传多样性没有降低。这可能是因为这两个树种分别
为巴西和尼泊尔的主要造林树种, 人工林种植面积
大, 用种量多, 在种源方面不存在“奠基者”效应。据
此, 我们认为: 对于资源量少的珍稀濒危树种, 在
缺乏基本种群遗传学信息条件下建立的小面积人
76 生 物 多 样 性 Biodiversity Science 第 21卷

图2 观光木163株个体的遗传结构。纵坐标显示个体所属各类群的比例。种群代号见表1。
Fig. 2 The genetic structure of 163 Tsoongiodendron odorum individuals. The vertical axis shows the proportion of individuals in
different clusters. Population codes see Table 1.


表4 观光木种群间遗传分化系数(ΦST)估算值
Table 4 Pairwise estimated ΦST values among Tsoongiodendron odorum populations
种群 Population 弄相山 NXS 源口 YK 连山 LS 南昆山 NKS 车八岭 CBL 鼎湖山 DHS 大顶山 DDS
弄相山 NXS ****
源口 YK 0.2895* ****
连山 LS 0.2739* 0.1858* ****
南昆山 NKS 0.3332* 0.2699* 0.1581* ****
车八岭 CBL 0.2657* 0.2231* 0.2461* 0.2982* ****
鼎湖山 DHS 0.2951* 0.2041* 0.2338* 0.3067* 0.1544* ****
大顶山 DDS 0.3174* 0.1784* 0.2266* 0.2788* 0.1867* 0.2212* ****
种群代号见表1 Population codes see Table 1. *P<0.05



图3 观光木种群间ΦST的UPGMA聚类图。种群代号见表1。*示人工种群。
Fig. 3 Dendrogram of UPGMA based on ΦST of different Tsoongiodendron odorum populations. Population codes see Table 1.
* indicates planted populations.


工迁地保护种群, 如果用种量少, 可能会存在“驯
化瓶颈事件”(采样株数少)而丢失部分遗传多样性
(Doebley et al., 2006)。
另外, 我们在野外调查中发现, 林业资源调查
档案及文献中记载的靠近村旁、路边的观光木自然
种群, 长期被作为“杂木”砍伐。如, 广西猫儿山自然
第 1期 吴雪琴等: 南岭地区观光木自然和人工迁地保护种群的遗传多样性 77
保护区附近的2株观光木因近年修路被伐, 广西贺
州的滑水冲自然保护区的种群因山体塌坡而消失;
广西靖西种群因当地营造杉木 (Cunninghamia
lanceolata)速生丰产林 , 这次野外调查没有找到;
广东都亨观光木种群因当地农民开荒种果, 大树破
坏严重(黄久香和庄雪影, 2002a, b)。由此推测, 观光
木曾经是连续广布物种且具有较丰富的遗传多样
性, 近期人为活动是其种群数量及种群内个体数量
锐减的主要原因, 从而呈不连续分布。也就是说,
人为因素破坏是观光木致危的主要原因之一。
3.2 遗传结构
种群遗传结构与物种适应进化密切相关。种群
内及种群间遗传变异信息是制定珍稀濒危植物物
种保护策略的关键(Sharma et al., 2002)。AMOVA分
析表明观光木自然种群与人工种群间的遗传结构
没有明显差异, 与Gauli等(2009)对喜马拉雅长叶松
的研究结果相似。分析其原因可能是由于这些人工
种群来源于本地自然种群, 且经历的时间较短, 尚
未与自然种群形成明显的遗传分化。但Pandey等
(2004)对5对尼泊尔的印度黄檀自然种群与人工种
群遗传结构比较的研究却发现二者的遗传结构存
在显著差异, 他们认为原因可能是营造人工林的种
子来源于印度, 而在尼泊尔地区受到当地病虫严重
危害, 这些人工种群不适应该地区的环境条件, 从
而适应潜力下降。
南岭地区观光木自然种群遗传分化系数
(GST=0.2495)与Nybom(2004)统计的长寿命林木
(GST=0.25)及特有种(GST=0.26)相接近, 表明观光木
自然种群间遗传分化明显; 而略低于黄久香和庄雪
影(2002a, b)的研究结果(GST=0.2701)。黄久香和庄
雪影(2002a, b)采集的种群来源于南亚热带和热带
地区, 种群间距离较远且种群所处的气候、土壤、
植被类型等差异较大。另外, 研究采用的标记类型
及遗传分化系数估算方法不同也可能是原因之一。
种群个体STRUCTURE分析(图2)与聚类分析
结果(图3)均显示, 地理距离相近的自然种群聚在一
起, 自然种群遗传变异分布模式基本上与其地理生
态格局一致。湖南源口与广东连山种群在地理位置
上均位于骑田岭与大庚岭之间, 气候、土壤、植被
等生态因子相似性较大, 聚为一类; 广东南昆山种
群位于南岭以南, 与源口、连山种群地理位置相近,
自然生态条件相似, 进而聚为一大类。弄相山种群
位于南岭与云贵高原接壤处, 生态条件与其他种群
明显不同, 单独聚为一类。这说明, 自然生态条件
差异形成的选择压力是引起观光木种群遗传分化
的重要因子之一。
我们的结果还表明, 车八岭、鼎湖山和大顶山3
个人工种群均与源口自然种群归为一组。据此我们
推测, 这3个人工迁地保护种群可能都来源于源口
自然种群。但是, AMOVA分析揭示3个人工迁地保
护种群与源口自然种群之间存在显著的遗传分化,
表明这3个人工种群的种子可能仅来源于少数几株
母树, 从而造成严重的“奠基者”效应。
3.3 迁地保护建议
迁地保护的核心问题是物种遗传完整性、种群
生存力及迁地种群遗传管理(黄宏文和张征, 2012)。
Stefenon等(2008)认为, 母树及其所在的种群数量
对人工迁地保护的物种遗传完整性至关重要, 来源
于不同自然种群的材料能增加人工迁地保护种群
遗传变异潜力。鉴于观光木种群间基因流、遗传分
化不明显, 为了使迁地保护种群最大程度地保护其
物种的遗传完整性, 建议从多个自然种群中收集种
子, 混合育苗种植, 扩大其迁地种群的异质性, 增
加遗传变异水平。
迁地保护种群遗传管理需考虑近交衰退、遗传
多样性丢失、新的有害基因积累、迁地保护种群的
遗传适应及远交衰退(Frankham et al., 2002)。由于
观光木分布范围广, 从多个不同生态地理种群采集
观光木种子混合育苗种植, 可维持观光木迁地保护
种群的遗传多样性及适应性进化潜力, 防止近交衰
退和遗传漂移, 但来源于生态地理条件差异大的种
群材料有可能产生远交衰退的危险(Ferreira et al.,
2012)。在有关生态因子、花粉传播或种子扩散过程
对种群发展的影响机制还不清楚的情况下, 我们建
议分别在不同生态类型区内的国家级自然保护区
选择适宜观光木生长的小气候环境, 开展观光木迁
地保护工作, 并进一步开展观光木种群生态生殖生
物学研究。
本研究是基于ISSR中性标记对来自于南岭地
区4个观光木自然种群和3个人工迁地保护种群的
研究, 其结果仅代表南岭地区观光木种群遗传多样
性及遗传结构。尽管观光木为偶见种, 资源稀少,
但分布较广。武夷山山脉、九连山山脉、广西盆地
及五指山脉等地观光木种群可能会因自然生态条
78 生 物 多 样 性 Biodiversity Science 第 21卷
件不同产生更大的种群遗传分化, 如果采用选择性
标记, 种群遗传分化将会更为明显, 而这些未知的
适应性基因在保护遗传学中特别重要(Gauli et al.,
2009)。为了捕获中性标记无法揭示的一些可能存在
的选择性基因位点变异, 建议进一步开发选择性标
记, 评价观光木人工迁地保护林遗传多样性的保护
效果。
致谢: 野外调查得到了广东省自然保护区管理办公
室、湖南省林业厅野生动植物保护区、贵州省野生
动植物保护与自然保护区管理处等单位支持, 谨此
致谢。
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(责任编委: 王艇 责任编辑: 周玉荣)