马褂木遗传多样性研究

马褂木遗传多样性研究姓名：梁艳学号：13720154专业：风景园林1.马褂木的研究进展1.1马褂木概述马褂木又名鹅掌楸(LiriodendronChinense)，双飘树,中国特有的珍稀植物，鹅掌楸为木兰科鹅掌楸属落叶大乔木。叶大，形似马褂，故有马褂木之称。已被列入国家II级重点保护野生植物。马褂木树型笔直、生长发育快，且花形似郁金香，具有较高的观赏价值。1.1.1地理分布特点主要分布在长江流域以南，其分布区东起浙江省青田县，西直至云南省金平县(103°15’E)，北界为陕西省紫阳县(32°38’N)，向南也至云南省金平县(22°37’N)，我国马褂木天然林分分布于11个省的84个县，再向南一直可延伸到越南北部。近年来滥砍乱伐现象严重，马褂木天然林种群急剧减少。贺善安通过调查发现59个分布点的种群个体数均小于10株。目前只有在西部亚区的武夷山和大类山区有较大的种群分布。广西分布区内只有三江县、全州县、资源县、融水县、环江县和乐业县等地发现有马褂天然种群。马褂木天然林的急剧减少，使该物种有瀬危灭绝的危险，所以对马褂木进行种质资源的保护十分迫切。1.1.2形状特征马褂木为木兰科鹅掌楸属落叶大乔木，随着纬度分布的不同落叶时间也不同，高纬度地区落叶稍早，约在9月~10月，低讳度地区稍晚，约在11月~12月。树皮呈灰褐色，枝条呈灰色或灰褐色，个别种源的幼稚呈绿色。叶大，形似马褂，故有马褂木之称；叶互生，叶面呈亮绿或深绿色，叶背灰绿色。雌雄同株同花，花单生，内二轮花瓣，大部分呈现黄色，花形与郁金香类似，故中国马褂木被誉为“中国郁金香树”。1.1.3生殖特性一般情况下花的马褂木树龄在15年以上，开花时间为5月，为虫媒花植物。马褂木面临瀕危的另一个原因是实率较低。樊汝文、周坚(1992)等通过系统观察分析鶴掌揪开花结果的整个发育过程[9]得到验证。马褂木种子发芽率较低，一般为5%，最高可达35%，北美鹅掌楸发芽率则比马褂木高很多，北美鹅掌揪一般发芽率为89~90%。1.1.4生态习性在温和湿润的气候适宜马褂木的生长。喜光，具有一定的耐寒性。在土壤条件为浓厚、肥沃和湿润且排水良好的酸性土壤在适宜其生长。马褂木生长期较长，三月下旬到四月上旬长出春梢。1.2马褂木的研究概况1.2.1遺传变异的研究马褂木遗传多样性研究：李建民通过RAPD标记技术对15个种群的马褂木进行了遗传多样性分析，通过研究发现马褂木具有丰富的遗传多样性，并在DNA水平上对马褂木地理种群进行划分。胥猛的鹅掌楸EST-SSR引物开发及通用性分析；惠利省则对马褂木进行了遗传多样性和系统地理学的研究，分别对马褂木核DNA和叶绿体DNA进行遗传多样性研究，而马褂木系统地理学的研究则是运用了cpDNA标记技术，对其形成现有的地理分布格局的形成原因展探究，提供了科学合理的马褂木种质资源保存策略；李周岐对31个杂种马褂木无性系通过随机扩增多态(RAPD)分子标记技术进行研究，研究表明由于无性系间存在一定程度的亲缘关系，无性系间的遗传差异较小及遗传多样性水平低，不利于无性系选择、推广等。朱晓琴等则运用等位酶标记方法研究中国马褂木的遗传多样性，得出中国马褂木遗传多样性多存在于种群内。朱晓琴、贺善安等运用等位酶电泳研究马褂木群体遗传多样性，马褂木虽然作为激危树种但是其遗传多样性较丰富。刘丹、顾万春等运用RAPD分子标记方法研究鹅掌楸属遗传多样性得出，中国马褂木群体遗传多样性低于北美鹅掌楸群体遗传多样性。1.2.2杂交育种方面的研究第一棵杂交马褂木是已故育种学家叶培忠教授培育出的，徐立安的马褂木不同苗期的光合特性差异的分析，证明了充足的水分和较高的光强是马褂木苗木正常生长的保证，为马褂木种源选择、杂交育种的亲本选择以及种质资源保存提供理论依据；Santamour通过马褂木的种间杂交试验，以北美鹅掌楸为母本，中国马褂木为父本，也成功培育出了马褂木杂交种。黄利斌等通过综合指标为标准在无性系造林中选出了5个优良无性系。1.2.3栽培方面的研究黄寿先通过中国马褂木6个种源一年生实生苗对苗高生长规律展开研究，并通过研究总结出对不同种源不同生长阶段的实生苗采取相应的苗期管理措施；李秀序主要对马褂木的栽培方法进行了研究，对苗木选择、整地与栽植、栽植时间选择等通过试验提出了合理的方案；陈凤和林分胸径、树高、蓄积生长量的对比，分析得出杉木与杂交马褂木的最佳混交比例；沈植国通过试验研究，提供了马褂木栽植技术各环节的技术要点，给杂种马褂木的栽植提供技术指导刘化桐对马褂木的人工栽植技术进行了研究，并指出技术要点[28]；方素霞对马褂木作为速生高效丰产树种，对其栽培技术给出了自己的分析及研究；马褂木作为绿化树种、观赏树种、行道树以及水土保持等方面的研究:根据南京林业大学学报报道，杂种马褂木具有生长发育快、抗逆性强、树形优美等诸多特点，可以作为绿化观赏树种，我国城市建设的高速发展，以及对城市绿化的的高度重视，为园林观赏树种提供了巨大的发展潜力，杂种马褂木符合园林观赏树种的要求，适宜城市园林栽植，有着很广泛的前景；刘晓宁通过对三峡库区造林地的土壤进行检测，得出马褂木对三峡库区林地土壤改良的效果十分明显，有效的减轻和控制了水土流失的情况；林春阳对马褂木种及变种特性的研究，总结出了马褂木适宜作为景观园林植物，并总结马褂木作为景观园林植物的栽培管理技术要点；徐筱昌通过调查和分析，杂种马褂木具有诸多优点可以作为行道树树种进行栽植。1.2.4无性繁殖方面的研究陈金慧等通过研究组培苗的生根及移栽技术的研究，提高了组培苗的成活率；蒋详娥，蔡祐等通过筛选对马褂木组织培养各阶段培养基，蹄选出马褂木最适宜的培养基条件；赵书喜对杂交马褂木进行嫁接试验，实验结果表明:嫁接方法试验中，劈接、切接、硬枝撕皮嵌接和软枝撕皮嵌接四种嫁接方法中硬枝撕皮嵌接和软枝撕皮嵌接成活率较高，分别为90%和85%；嫁接时间试验中发现，嫩枝撕皮嵌接在5月中旬和9月中旬进行其成活率最高。2.马褂木的逮传多样性生物所携带遗传信息载体的总和构成遗传多样性，是生物所固有的特性，它是一个居群能否适应环境，延续后代的基础，生物遗传多样性受到本身的生物学特性、环境影响、人类活动等多方面的影响，遗传变异的高低和遗传变异的分布格局是遗传多样性最直接的表达方式，研究遗传多样性主要的参数有:多态位点比率(P)、等位基因数(Na).有效等位基因数(Ne)、期望杂合度(He)和Shannon多样性系数(I)，通过实际的遗传多样性研究发现，多态位点比率(P)的计算相对简单，能够相对客观的反应遗传多样性，但不能反映扩增条带的在频率上的分布程度，并且受到样品数和条带数的影响，只能粗略的对遗传多样性的衡量，而根据Shannon多样性指数和Nei基因多样性指数可以更准确的衡量遗传多样性。2.1马褂木自然群体的遗传多样性以广西的6个马褂木自然群体为样品，由于近几年来由于人工林的快速发展和人为破坏，广西现存的马褂木自然群体很少且每个群体的个体数量不多，通过本研究发现，广西这6个马褂木自然群体还保持了较好的遗传多样性基础，其主要原因可以归结为两点:一是广西马褂木自然群体多分布在海拔500m到1500m之间的低山地零，大多都分布于保护区内，生存环境保护的较好，由于马褂木在广西较为连续的分布使得广西区内马褂木自然群体的群体间或物种间的交流频率相对较高，这是马褂木自然群体保持较高的遗传多样性原因之一;二是因为马褂木为虫媒花植物，保护区内有大量的昆虫分布，又加上马褂木的花期一般多在4月到5月之间，此时的广西温度适宜有利于昆虫的正常活动，更好的促进了马褂木花粉的传播和交流，这是马褂木自然群体保持较高的遗传多样性的另一个原因。从马褂木自然群体聚类图可以得出马褂木自然群体主要分为两类，一部分是由环江和融水安太乡、雅长，另一类是全州和融水老堡乡、资源基本符合地理分布。马褂木聚类图可以得出，虽然马褂木的遗传变异主要存在于种群内，但是种群间的遗传变异同样对马褂木的遗传变异有着较大的影响。4.马褂木资源的保护策略遗传多样性是物种自身进化适应环境变化的能力，遗传多样性的高低直接影响着物种是否能够适应环境变化而生存下去的根本和潜能，因此只有研究物种的遗传多样性才能更好的揭示物种的生物学特性、生存现状和保存价值，为其种质资源的保护提供理论指导。通过本研究发现，马褂木具有较好的遗传多样性基础，从而证明了遗传多样性的缺失可能是濒危物种的最终后果，而不是遗传多样性的缺失导致物种面临濒危的原因，总之，遗传多样性的缺失是最后结果而不是起因。马褂木作为国家II级重点保护野生植物(国务院1999年8月4日批准)，作为一种十分罕见的古老树种，足够证明马褂木对环境的适应性较强，然而通过参阅文献和实地野外调查发现，不仅广西区内马褂木群体分布很少，全国范围内马褂木群体分布也是越来越少。主要原因是人工林大面积的种植和人为干扰，使得适合马褂木生境遭到严重破坏，使得马褂木长期处于非适宜的生境中，是马褂木趋向濒危的重要原因。广西区内，只有全州县安和乡、百色雅长、资源县两水乡、环江县明伦镇、柳州市融水县6个地方还有马褂木自然群体的零星分布，其中百色雅长只有不到10株的的现状。因此马褂木种质资源的保护是十分必要的，本研究通过ISSR标记的方法对马褂木遗传多样性、遗传结构进行分析研究并结合野外实地调查统计，提出以下几点马褂木资源保护策略:一、原地保护。对于有马褂木自然资源的地区，如果人为活动很少，马褂木的自然生境没有受到破坏的种群可以采取就地保护的措施，特别是广西的部分马褂木天然种群是在自然保护区内，这部分种群釆取原地保护措施是非常有效的。在原地保护地区采用禁止开荒、滥砍乱伐，加强对马褂木自然资源保护的宣传等措施，保护马褂木自然资源的生境。二、迁地保护。通过本文对广西保存的种源试验林的种源样本的遗传多样性分析，种源试验林中种源样本的遗传多样性并没有明显降低，因而在马褂木的适生区域通过建立种源试验林、基因库等形式异地保存马褂木种质资源是非常有效的。只要野外釆样方法得当，不会明显降低马褂木种质资源的遗传多样性。因而对于那些生境破坏严重和种群内个体很少的群体应尽可能进行迁地保护，如雅长种群。三、除了上述两个与本研究内容有关的保护策略外，还有其他的保护策略如加强马褂木人工引种繁育，主要是将面临濒危的群体通过组织培养技术，繁育出幼苗移栽成活后重新将这些苗木搬回生境，通过人工方式恢复群体规模；探索出优良的方法以迅速扩大种群规模，并以此为基础通过适宜的人工栽培技术，培育出优良的品种。以有效的解决马褂木面临濒危的现象。实现马褂木的可持续发展；马褂木作为虫媒花植物，对马褂木资源的保护就不仅是保护马褂木资源本身，还应该注意马褂木传播交流系统的保护，从而更有效的保护马褂木遗传多样性。参考文献[1]李斌,郑勇奇,林富荣,刘建军,马建昭.郁金香树概述及其在中国北方地区的育苗与管护技术[J].林业实用技术.2012(8):44-45.[2]惠利省.马褂木遗传多样性及系统地理学研究[D].南京:南京林业大学,2010.[3]惠利省,徐立安,王章荣.马褂木不同种源苗期光合特性差异分析[J].安徽农业科学,2010,38(6):3222~3224.[4]李秋荔,黄寿先,李志先,张皓磊,张睿婧.中国马褂木不同种源苗期生长规律研究[J].广西植物.2012,32(3):355~361.[5]沈植国.杂种马褂木的人工栽培技术[J].北方园艺,2011(03):74~76.[6]刘晓宁,刘家辉,陈旭辉,陈丽,朱傲然,许清萍.马褂木等在三峡库区水土保持中的应用效果分析[J].湖北林业科技,2010,168:22~25.[7]BonnerF.T.,T.E.Russell.LiriodendrontulipiferaL.[J].AgricultureHandbookForestService,2010,450:508~511.[8]李军民,丁小飞,陈红林,曹健,王健.长阳栓皮栎天然群体遗传多样性的等位酶分析[J].湖北林业科技,2012,173:3~4.[9]石晓蒙,谭飞燕,黄寿先,蒙亦亦,黄家华.马褂木ISS