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观光木片断化居群的遗传多样性和交配系统

王霞, 王静, 蒋敬虎, 康明

生物多样性 2012, 20 (6): 676-684. DOI: 10.3724/SP.J.1003.2012.09083

摘要（6733）

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观光木(Tsoongiodendron odorum)是我国特有的濒危植物, 有居群较小、间断分布的特点。为探讨生境片断化对观光木居群的遗传多样性和交配系统的影响, 我们采用8对微卫星引物对采自广东南昆山的观光木片断化居群的61个成株和15个家系共780个种子进行了基因分型, 调查了5个空间隔离的斑块中观光木的两代遗传多样性以及各个层次(居群、斑块及个体)的交配系统参数。结果显示: 片断化生境中观光木成株遗传多样性水平适中(H_E= 0.522), 种子遗传多样性比成株稍低(H_E= 0.499), 但没有显著的差异, 近交系数在种子中也没有显著的升高, 暗示生境片断化并没有侵蚀观光木的遗传多样性; 多位点交配系统分析(MLTR)结果表明, 该片断化生境中观光木为高度异交树种(t_m = 1.000), 只有较少的双亲近交(biparental inbreeding)和相关性交配(correlated mating)事件发生, 但有效花粉供体(effective pollen donor)数目较少(N_ep为3.7-5.4); 5个斑块间异交率差异不明显, 但小的斑块有效花粉供体相对较多; 另外, 观光木个体之间的异交率存在明显差异, 少数个体存在自交现象。这些结果为濒危物种观光木的长期保护提供了重要的遗传学信息。

斑块 Stands	多位点异交率 Multilocus outcrossing rate (t_m)	双亲近交比例 Biparental inbreeding (t_m-t_s)	父本相关性 Correlation of paternity (r_p)	有效花粉供体数目 No. of effective pollen donors (N_ep)	r_p(s)- r_p(m)
NKS1	1.000(0.000)	0.000(0.000)	0.034(0.018)	29.4	-0.003(0.016)
NKS2	0.997(0.012)	0.006(0.012)	0.058(0.029)	17.2	0.030(0.018)
NKS3	0.994(0.016)	0.007(0.037)	0.233(0.016)	4.3	-0.009(0.018)
NKS4	1.000(0.000)	0.008(0.002)	0.124(0.037)	8.1	-0.010(0.022)
NKS5	1.000(0.000)	0.002(0.000)	0.063(0.035)	15.9	-0.033(0.033)

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表5 观光木片断化居群中5个斑块的交配系统参数(括号内数值表示标准误差)

正文中引用本图/表的段落

由表5可见, 5个斑块的多位点异交率(t_m)都较高, 为0.994-1.000, 单位点异交率(t_s)为0.987- 1.000。5个斑块的t_m-t_s值仅为0.000-0.008, 显示双亲近交比例很低, 这一结果与近交系数显著负相关。观光木5个斑块的r_p值为0.034-0.233, 有效花粉供体的数目为4.3-29.4个, 其中最小的斑块NKS1(N = 5)拥有的有效花粉供体最多(29.4), 相反最大的斑块NKS3(N = 20)的有效花粉供体仅有4.3个(表5)。只有NKS2的r_p(s)-r_p(m)大于零, 为0.030, 表明花粉供体中只有小部分存在亲缘关系。总的来说, 5个斑块都表现出高度异交机制。

观光木片断化居群中种子主要通过异交产生(表4和表5), 异交率为1.000, 存在高度异交机制, 双亲近交水平较低, 有效花粉供体数目较少(4-5个)。与木兰科其他属的植物相比(星花木兰: 0.595-0.842, Tamaki et al., 2009; 日本厚朴: 0.10- 0.66, Ishida, 2008), 异交率较高。曾庆文等(2004)对华南植物园内观光木的传粉生物学研究发现, 观光木属于异花授粉植物, 具有雌蕊先熟的特征, 花未开放柱头已具有受粉能力, 但花药开裂一天后即失去授粉能力, 只有一天的可授粉时间, 这可能是观光木居群异交率高的主要原因。观光木5个斑块的异交水平存在较小差异, 其中NKS2和NKS3的异交率较低, 这与在个体水平的发现一致, 这两个斑块中某些个体的异交率较低。5个斑块双亲近交水平都很低, 我们的研究发现r_p值与斑块内成株个体数存在正相关, 相反, 有效花粉供体数目与斑块内成株个体数存在负相关。NKS1中只有5个成株, 可以提供的花粉量有限, 需要大量外源花粉供体, 有效花粉供体数目为29.4个; 而最大的斑块NKS3中有20个成株, 斑块内部就可以提供足够的花粉, 传粉昆虫在斑块内邻近个体间反复传粉的可能性很大, 造成了较高水平的相关性交配。

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