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武汉植物园在珍稀濒危植物巴东木莲野外种群研究中取得新进展

2020-09-22 | 来源:水生植物生物学学科组 樊香绒| 【  

  巴东木莲(Manglietia patungensis Hu)为木莲属常绿乔木,我国特有濒危树种,国家二级保护植物。其花朵芬芳,树形优美,具有重要的园林观赏价值;树皮可作为中药厚朴代用品。目前我国现存的巴东木莲仅有500余株,斑块状分布于鄂西、湘西、赣西北山区。近几十年,该地区超过40%的森林生境片段化和破碎化,巴东木莲的生境也遭到严重破坏。生境破碎化会影响植物种群的结构连通性(斑块之间的地理距离变大)和功能连通性(减少基因流动或植物在斑块间的传播)。种群连通性决定了种群的基因流动、遗传多样性和遗传结构,也决定了物种在气候变化和栖息地破碎等生态干扰下的生存和恢复能力。基于巴东木莲的濒危现状,中国科学院武汉植物园对其野外种群的遗传变异和连通性进行了分析,以期为巴东木莲的综合保护提供理论依据。 

    进展一:为了更好地开展巴东木莲的遗传变异分析,利用其转录组数据开发了新的多态性简单序列重复(EST-SSR)标记。共得到131 132Unigene序列,SSR位点总数37 774个。在巴东木莲的SSR位点的重复单元中,单核苷酸重复类型的SSR最多(50.81 %),其次为二核苷酸(34.12%)。随机挑选102EST-SSR引物在巴东木莲的3个种群共45个样品中进行验证,有效扩增率为36.27%37对),多态性引物比例为12.75%13对)。对13个多态性位点进一步分析,共获得40个等位基因,每位点包含2-5个等位基因;这13对引物在同属的五个物种中有较高的通用性。相关研究结果以“Development and characterization of EST-SSR markers for the endangered tree Magnolia patungensis (Magnoliaceae)”为题,发表在Annales Botanici Fennici上。论文链接: https://doi.org/10.5735/085.057.0114 

    进展二:研究物种的遗传变异和种群连通性对保护濒危物种具有重要意义。利用16SSR标记对4个巴东木莲种群进行研究,结果显示该物种具有低的遗传变异(HE = 0.228-0.364)和高的遗传分化(FST = 34.0%G”ST = 53.4%),这主要是由于其种群规模小、地理隔离导致的遗传瓶颈、漂变、近交和基因流受限所致。巴东木莲有限的花粉和种子传播能力以及野外分布地区复杂的地理条件,导致该物种的历史基因流非常低(Nmhis = 0.762);同时发现,种群间的当代基因流(Nmcon = 0.474)小于其历史基因流,这表明最近几十年该物种的生境破碎化进一步阻碍了种群间的基因交流,种群连通性进一步遭到破坏。为了保持该物种的进化潜力,缓解濒危状况,建议在原地和迁地保护计划的基础上,种群内进行人工异株之间授粉,以减小近交并增加结实率。相关研究结果以“Decreasing genetic connectivity in the endangered tree Magnolia patungensis in fragmented forests”为题发表在Global Ecology and Conservation上。论文链接:https://doi.org/10.1016/j.gecco.2020.e01227 

  上述研究得到了国际植物园保护联盟(BGCI, 30420)和中国科学院武汉植物园人才培养计划(Y855291B01)的资助。中国科学院武汉植物园水生植物生物学学科组Wagutu Godfrey K和樊香绒分别为第一作者,中国科学院水生植物与流域生态重点实验室、武汉植物园水生植物生物学学科组副研究员陈媛媛为通讯作者。 

 

1:巴东木莲采样地图 

 

2:巴东木莲4个种群的遗传聚类分析 

 
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