长江中下游及云贵高原芦苇居群的遗传变异特征

芦苇(Phragmites australis)为全球广泛分布的多型种,在水生生态系统,尤其是湿地生态系统中承担重要的生态功能,准确划分其生态型可为种质资源保护与利用提供理论依据,同时也为修复受损生态系统异地引种提供参考。利用叶绿体DNA rpl16基因序列,选取淡水湖泊较为集中且地理跨度较大的长江中下游和云贵高原,以地理位置为划分指标,探讨19个湖滨带芦苇居群的亲缘关系、遗传多样性和遗传结构,并分析了不同湖泊芦苇形态差异与遗传差异的异同,旨在分子水平为不同地理区域芦苇生态型的划分提供遗传分化方面的证据。结果表明:(1)rpl16基因序列分析显示:长江中下游芦苇居群基因水平上的变异程度较云贵高原的低;(2)基于rpl16基因序列重建的最简约系统发育树显示:以地理区域为划分指标,可将长江中下游和云贵高原的芦苇居群分为两个单系;(3)云贵高原芦苇居群的核苷酸多样性A=0.00047,单倍型多态性Hd=0.466,其遗传多样性显著高于长江中下游(Pi=0,Hd=0);(4)居群水平上的遗传分化系数F_(st)=0.535 37,其中53.54%的遗传变异来自于不同地理区域居群间,长江中下游芦苇居群的遗传差异指数F_(st)=0.537 24,基因流N_m=0.215 34,云贵高原芦苇居群的遗传差异指数F_(st)=0.532 78,基因流N_m=0.21923,居群间的遗传分化较强烈。分析结果证明了两种地理生态型芦苇具有遗传上的差异,且地理隔离可能是引起差异的主要原因。     

河北省黄顶菊4个地理种群遗传结构分析

利用AFLP技术对河北省黄顶菊[Flaveria bidentis(L.)Kuntze]4个地理种群的遗传结构及其影响因素进行了研究.结果表明,在物种水平上黄顶菊具有较高的遗传多样性;虽然种群间存在较高水平的基因流,但在种群水平上4个种群遗传多样性差异显著,具有较高的遗传分化.分析表明,影响黄顶菊遗传结构的因素较为复杂,入侵时间、环境差异、入侵行为中遭受的奠基者效应和瓶颈效应均影响种群的遗传多样性和遗传分化.聚类分析表明,4个种群间具有明显的种源地的地源性亲缘关系.     

威海荣成鹿角菜野生种群遗传多样性及资源保护策略

利用随机扩增多态性DNA（RAPD）方法对威海荣成地区鹿角菜（Silvetiasiliquosa）野生种群共30个个体的遗传多样性水平及遗传结构进行研究。结果表明,利用21条随机引物共检测到112个多态性位点,多态性位点百分率为93．75％,Nei基因多样性指数为0．3515±0．1352,Shannon多样性指数为0．5046±0．1126。通过聚类分析而划为一类的3个亚种群间的遗传分化指数为0．1349～0．2189,基因流为1．7793。研究结果表明威海荣成地区的鹿角菜种群遗传多样性较高,种群内存在较为明显的遗传分化,种群遗传资源不受遗传漂变的影响。针对当地鹿角菜遗传资源的现状,应加强现存种群的就地保护,恢复种群规模;进行取样养殖保护时则需避免因近交而造成种群资源退化。     

DNA宏条形码(metabarcoding)技术在浮游植物群落监测研究中的应用

保护生物多样性和生态系统健康是维持生态系统功能和实现人类可持续发展的必要条件。浮游植物作为水生生态系统的初级生产者发挥着重要的生态功能,同时有毒藻类的爆发也会威胁水生态安全。然而,基于形态学的物种鉴定方法难以满足日益增长的水生态环境监测的需求。DNA条形码技术利用基因组特定基因的DNA序列来鉴别生物物种,目前已被广泛用于快速物种鉴别。然而其在水生生态系统浮游植物群落的监测中才刚刚起步。由于浮游植物物种多样性高,单基因DNA条形码往往难以识别所有浮游植物种类;近年来,采用多基因条形码、全叶绿体基因组序列的超级条形码,以及特定DNA条形码方法在浮游植物种类鉴别中有很大潜力。本文综述了浮游植物DNA条形码技术在物种鉴别研究方面的进展,以及DNA宏条形码技术(DNA metabarcoding)在水生浮游植物环境监测的应用现状及前景。     

基于COI基因序列的饰纹姬蛙四川盆地种群遗传多样性

饰纹姬蛙(Microhyla fissipes)在中国广泛分布于秦岭以南地区,在四川盆地是常见的两栖动物之一,研究其种群遗传多样性可为当地两栖动物的保护与管理提供重要的遗传基础资料和理论依据.采用线粒体COI基因为分子标记,探讨四川盆地饰纹姬蛙种群遗传多样性及其分化程度、种群历史动态.共采集饰纹姬蛙28个种群354只,成功获得其COI基因618 bps片段序列.分析结果发现17种单倍型,总体单倍型多样性(H_d)为0.166,核苷酸多样性(P_i)为0.000 75,基因流(N_m)为1.60.各种群间固定系数(F_(st))和遗传分化系数(G_(st))分别为0.270、0.140.中性检验中,Tajima’s D=-2.380,P 0.001;Fu’s Fs=-22.169,P 0.02,均具有显著性差异;错配分布图呈泊松状的单峰.通过计算得出种群扩张时间约在更新世晚期0.235 Ma BP.上述结果表明,四川盆地饰纹姬蛙种群遗传多样性较低,种群间基因交流水平高,不同种群间遗传分化不明显,并且在历史上有过扩张的现象.     

金花茶遗传多样性和遗传结构AFLP分析

利用扩增片段长度多态性(amplified fragment length polymorphism,AFLP)分子标记技术,对金花茶(Camellia nitidissima) 4个天然种群的遗传多样性和遗传结构进行研究,为金花茶资源的有效保护和高效利用提供科学依据。结果表明,8对引物共扩增出1 619个DNA位点,其中1 473个位点具多态性,多态性位点百分率为90. 98%。金花茶物种水平基因多样性指数和Shannon信息指数为0. 146和0. 246,种群水平基因多样性指数和Shannon信息指数为0. 131和0. 215; 4个金花茶种群的多态位点百分率、基因多样性指数和Shannon信息指数变化趋势一致,其中多态位点百分率介于56. 83%～72. 11%之间,基因多样性指数介于0. 122～0. 138之间,Shannon信息指数介于0. 197～0. 228之间。金花茶种群间的遗传分化系数介于0. 139～0. 289之间,遗传变异主要存在于种群内。分子变异分析(AMOVA)结果表明,金花茶种群内遗传变异为81. 52%,种群间遗传变异为18. 48%,遗传变异主要存在于种群内。非加权组平均法(UPGMA)聚类结果表明,种群间遗传变异与其地理距离无明显相关性。应加强现有金花茶种群的就地保护,促进种群自然更新,同时加强迁地保护。     

DNA宏条形码（metabarcoding）技术在浮游植物群落监测研究中的应用

保护生物多样性和生态系统健康是维持生态系统功能和实现人类可持续发展的必要条件。浮游植物作为水生生态系统的初级生产者发挥着重要的生态功能,同时有毒藻类的爆发也会威胁水生态安全。然而,基于形态学的物种鉴定方法难以满足日益增长的水生态环境监测的需求。DNA条形码技术利用基因组特定基因上、短的DNA序列来鉴别生物物种,目前已广泛用于快速物种鉴别。然而其在水生生态系统浮游植物群落的监测中才刚刚起步。由于浮游植物物种多样性高,单基因DNA条形码往往不足以识别所有浮游植物种类;近年来,采用多基因条形码、全叶绿体基因组序列的超级条形码,以及特定DNA条形码方法在单物种和群落水平上区分浮游植物种类的潜力很大。本文综述了浮游植物DNA条形码技术在物种鉴别研究方面的进展,以及DNA宏条形码技术（DNA metabarcoding）在水生浮游植物环境监测的应用现状及前景。     

塔里木河下游典型绿洲边缘物种多样性特征和种群分布格局

2008年夏季采用样带样方法对塔里木河下游典型绿洲边缘7个断面进行植被调查,采用α多样性指数(丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数)和β多样性指数(Whittacker指数和Cody指数)分析环境梯度下种群多样性变化规律,利用种群分布格局指标(扩散系数、负二项参数、平均拥挤度、丛生指标和聚块性指标)定量分析绿洲边缘10个植物种群格局特征.结果表明:塔里木河下游典型绿洲边缘物种多样性特征受到土壤水分、盐分等因素限制,物种丰富度整体处于较低水平;α多样性指数表现为绿洲＞过渡带＞流动沙丘;从绿洲、过渡带到流动沙丘β多样性指数呈下降趋势;种群分布格局分析结果表明绿洲边缘10个植物种群均呈聚集分布,集群分布状态反映了干旱区植物种群对生存环境的适应特征.     

锡林河河漫滩湿地植物群落特征及物种多样性分析

内蒙古高原草原区湿地具有不同于典型湿地的特征,同时还兼具草原的一些特征,在保持生物多样性和珍惜物种资源方面具有不可替代的重要作用.通过样方调查,以重要值为数量特征,采用指示种分析法和多样性指数测定,对内蒙古高原典型内陆河流——锡林河中游河漫滩湿地植被群落特征及物种多样性进行了系统分析和研究.结果表明:(1)锡林河中游河漫滩湿地植被依微地形由高河漫滩向低河漫滩可分为芦苇+羊草,黄花苜蓿+无茫雀麦,灰脉苔草+早熟禾,水甜茅群落,小糠草+蒙古扁穗草等5个群落,以禾本科、菊科、豆科三大草本为主,建群种有别于典型湿地和典型草原群落.(2)植物水分生态类型以湿生、中生为主且无水生类型,具有典型湿地和草原的双重特征;(3)湿地植物群落物种多样性、均匀性和丰富度表现出相似的变化趋势,多样性和丰富度较草甸草原低但高于典型草原;(4)锡林河河漫滩湿地植物群落是典型河流湿地和典型草原之间的过渡类型.表6,参28.     

长柄石杉不同地理居群叶绿体DNA trnL-trnF序列变异与聚类分析

采用直接测序法,对石杉科广布种长柄石杉(Huperzia serrata var.longipetiolata)21个居群(福建省19个居群和江西省2个居群)共计126株个体的叶绿体DNA trnL-trnF序列进行测序,用Clustal X和MEGA5.0软件进行序列分析,UPGMA法构建聚类图,以期了解序列变异与地理分布的关系,为长柄石杉资源的保护及开发利用提供参考依据.扩增获得的序列全长在928-967 bp之间,经排序后两端切平,序列长925 bp,G+C平均含量为34.05%;21个长柄石杉居群的cpDNA trnL-trnF序列存在20个变异位点,5个信息位点.UPGMA聚类结果显示,福建省居群与江西居群存在较大遗传距离,分聚为不同分支;福建省内19个居群再分聚为3个分支,其中11个居群间的遗传距离为零.研究结果表明长柄石杉居群间存在较明显的遗传分化和一定强度的基因流,居群间的叶绿体DNA trnL-trnF序列变异与地理分布尤其是山脉形成的隔离和屏障有关,较高的遗传多样性和基因流水平有利于长柄石杉种群的生存与进化.     

麻疯树种质资源遗传多样性的ISSR分析

采用ISSR分子标记技术对大戟科属麻疯树9个自然居群的遗传多样性水平和遗传结构进行了研究.用10个引物对9个居群共135个样品进行了扩增,共获得169条清晰的扩增位点,其中多态性位点164个.POPGENE分析结果表明,麻疯树居群具有丰富的遗传多样水平(多态百分率PPB=97.04%,Neis遗传多样性H=0.2357,Shannon信息指数I=0.3760).AMOVA分析表明,9个自然居群间遗传多样性出现了较大的遗传分化(Gst=0.5398)可能与其有限的基因流(Nm=0.4667)和遗传漂变有关;而居群内有限的遗传分化可能是由于麻疯树自交、近交占主导方式的繁育方式有关.并进行了麻疯树居群的聚类分析.图3表4参19     

裸果木种群遗传多样性及其与土壤因子的关联性研究

为深入了解裸果木(Gymnocarpos przewalskii)遗传基础、斑块状分布的种群遗传结构及遗传多样性与土壤因子间的相关性,对分布于西北荒漠区的12个裸果木种群遗传多样性及土壤养分及进行分析,为裸果木遗传多样性的地理变异趋势预测及种质资源的科学管理和保育提供依据。结果表明,裸果木居群遗传多样性较高,其中,Nei’s基因多样性指数(He)变化范围为0.235~0.269,Shannom信息指数(I)变化范围为0.351~0.405,居群内具有丰富的遗传变异,基因分化系数(Gst)为0.279。基于遗传一致度对种群进行PCA分析,12个种群裸果木可分为4大类:甘肃肃北县种群为分布的核心区,单独为一类;以河西走廊中西部为中心分化2类,甘肃瓜州及甘肃柳园镇为河西走廊西部中心种群,与向西南和向西延伸的甘肃阿克塞县和新疆伊州区种群亲缘关系较近,聚为一类;甘肃金塔县、甘肃高台县、甘肃清泉乡、甘肃肃州区为中心的河西走廊东部分布聚为一类;向东和向东南延伸的内蒙古阿右旗、宁夏沙坡头区域和甘肃民勤县聚为一类。依据裸果木分布区土壤养分含量进行主成分聚类,将种群划分为3大类:宁夏沙坡头样地中有机质、磷、氮和水分含量较高,被单独划为一类;甘肃肃北县等种群因土壤养分含量处于中等水平,聚为一类;内蒙古阿右旗等种群因钾元素含量高,被划分为一类。将遗传特征参数与土壤养分含量进行相关性分析,土壤中氮含量及全盐含量对种群遗传多样性水平有一定影响,处于贫瘠土壤上种群机体能够更加有效地利用土壤中的限制性养分。     

空心莲子草入侵群落的昆虫丰富度和分布状况及其影响因素

昆虫组成及分布与环境密切相关,探究入侵植物群落中的昆虫丰富度及昆虫物种沿异质性环境梯度的分布规律,可为阐明入侵生态系统的物种共存机制和入侵植物防治提供依据。通过在中国南方5省(21°N—31°N)空心莲子草入侵的区域各设置25个水、陆样地,采用回归分析和典范对应分析(CCA)探讨了群落中昆虫丰富度及其分布与入侵植物群落特征(种群形态、α-物种多样性指数)和生境因子(经度、纬度、海拔、气温、降雨量、氨态氮和硝态氮)的关系。结果显示,(1)50个样地共记录昆虫25种,隶属于9目25科25属,鞘翅目和双翅目昆虫的物种丰富度较高,种群密度较大的昆虫依次为莲草直胸跳甲、东亚飞蝗和淡胸藜龟甲。(2)回归分析表明,水生昆虫丰富度随纬度、年均气温和海拔增加均呈明显的"先上升—后下降"单峰趋势;陆生昆虫丰富度随土壤硝态氮增加呈显著的线性上升趋势、随Pielou均匀度指数增加呈显著的线性下降趋势、随Patrick丰富度指数增加呈明显的"上升—下降—上升"波动趋势。(3)CCA表明,陆生昆虫分布的主导性环境因子为年均降雨量、经度和氨态氮,而水生昆虫分布的主导性环境因子为纬度和年均气温。(4)CCA排序图中,陆生样地的昆虫趋向分布于中等植物多样性水平区域,而水生样地的昆虫趋向分布于中等空心莲子草株高区域。该研究表明,异质性生境中空心莲子草入侵群落的昆虫分布及其驱动力存在明显差异,全球环境变化下应更加重视对该入侵生态系统的监测及生防昆虫资源筛选。     

长柄石杉居群遗传多样性和遗传结构的AFLP分析

石杉科植物因所含石杉碱甲(Huperzine A)对中老年痴呆等具有良好疗效,近年来倍受关注.利用AFLP分子标记对武夷山脉广布种长柄石杉[Huperzia serrata(Thunb.ex Murray)Trev.var.longipetiolata(Spring)H.M.Chang]7个居群112株个体进行遗传多样性和居群遗传结构分析.选用多态性高、分辨力强的8对选择性扩增引物组合共获得675个位点,其中多态位点比例为69.38%.居群内观测等位基因数(Na)为1.633,有效等位基因数(Ne)1.493;Nei’s基因多样性指数(He)与Shannon多态性信息指数(I)的平均值分别为0.272和0.392,多样性最高为地处武夷山脉中段的泰宁居群和建宁居群,最低为山脉北段的光泽居群.居群总基因多样性(Ht)为0.327 3,居群内基因多样性(Hs)为0.272 2,居群间的遗传分化系数(Gst)为0.168 1,表明居群内变异是长柄石杉遗传多样性的主要来源.由Gst估计,武夷山脉长柄石杉自然居群的基因流(Nm)为2.474 0.邻接树分析表明居群间遗传亲缘关系与地理位置相关.武夷山脉长柄石杉较高的遗传多样性和基因流水平表明其仍然具有相当的适应(生存)能力和进化潜力,这可能与其生物学(异交水平)、生态学特性及武夷山脉相对良好的生境条件有关.     

基于分子标记的油松种群遗传保护分析

利用分子标记技术分析了山西5个天然油松种群140个个体的遗传特征,比较了不同种群的多态位点显性频率、遗传多样性指数、基因流和分化系数.筛选的5个ISSR引物和5个RAPD引物共扩增到位点68个,其中多态位点50个遗传参数的统计分析显示,多态位点的显性频率、遗传多样性指数、分化系数分别介于0.000 0～1.000 0、0.0200～0.500 0和0.003 7～0.615 62:间,表明油松种群遗传多样性的主要来源是等位基因频率的不同和部分位点较大程度的遗传分化.根据油松的种群遗传学特征,认为只有加强天然油松林的生境保护,使其不产生片断化,才能使油松的遗传资源得到有效保护.图2表4参16     

林窗对马尾松人工林植物多样性的影响

为了解人工抚育调控林窗对马尾松人工林植物多样性的影响,以长江上游低山丘陵区39年生的马尾松人工林为研究对象,人为砍伐形成不同大小(100-1 600 m2)的林窗共计21个,研究了林窗、林窗边缘、林下的植物多样性.结果表明:马尾松人工林林窗内外的丰富度指数R0(物种数)、Simpson生态优势度指数(SP)、Shannon-Wiener物种多样性指数(SW)差异显著(P0.05),其丰富度指数的大小顺序是林窗林窗边缘林下.不同大小林窗之间的丰富度指数也有显著差异(P0.05),但Simpson生态优势度指数、Shannon-Wiener物种多样性指数和Pielou均匀度指数(Jsw)差异均不显著.不同大小林窗边缘的丰富度指数、优势度指数、多样性指数和均匀度指数均没有显著差异(P0.05).综合来看,林窗的形成显著提高了马尾松人工林林下植物的丰富度,林窗大小对林下植物的物种组成和丰富度也有显著影响.     

利用RAPD标记分析卧龙自然保护区不同海拔沙棘种群的遗传变异

从1800m到3400m五个海拔连续取样,用RAPD分子标记研究了卧龙自然保护区中国沙棘种群的遗传结构和遗传变异.用11条寡核苷酸引物,扩增得到151个重复性好的位点,其中143个多态位点,多态率达94.7%.在5个沙棘种群中,总遗传多样性值(HT)为0.289,B种群内的遗传多样性值为0.315,这完全符合沙棘这种多年生、远交的木本植物高遗传变异的特性.5个种群内遗传多样性随海拔升高呈低—高—低变异趋势,在2200m海拔处的B种群遗传多样性达最大值0.315,3400m海拔处的E种群则表现最小,仅0.098.5个种群间的遗传分化值GST=0.406,也即是说有40.6%的遗传变异存在于种群间,59.4%存在种群内.1800m海拔处的A种群与其他种群的明显分离是造成种群间遗传分化大的原因.UPGMA聚类图和PCoA散点图分别进一步确证了5个种群间关系和所有个体间的关系.最后,经过Mantel检测,遗传距离与海拔表现了明显的相关性(r=0.646,P=0.011).     

天龙山珍稀植物丽豆(Calophaca sinica)分布区植物群落物种多样性与土壤因子的关系

采用样方法对太原天龙山珍稀濒危植物丽豆(Calophaca sinica)野生种群的生境和群落特征进行调查,应用TWINSPAN分类分析群落多样性.据TWINSPAN分类,将丽豆分布区的植物群落划分为14个群丛类型,丽豆在群落中具有明显的生态优势,并对群落的结构起一定决定作用.研究结果表明,丽豆分布区植物群落的物种多样性指数变化受自然环境、群落特征和人为干扰的综合影响,光照充足、人为干扰小的群丛类型的物种多样性较为丰富,在以丽豆为建群种或优势种的群丛中多样性指数较高,均匀度指数也较大.在丽豆分布区的9个土壤因子之间有6对因子存在显著和极显著的相关性;多样性指数与土壤因子回归分析表明,锌(Zn)与8个群落物种多样性指数之间有显著或极显著的相关性,钾(K)、磷(P)与6个多样性指数之间显著相关,其他土壤因子与多样性指数的相关性均不显著.     

长江口滨海湿地芦苇和白茅形态和生长特征对地下水位的响应

芦苇是长江口地区滨海滩涂湿地主要建群种,如何控制白茅扩散、维持原生植被已成为滨海湿地管理亟待解决的生态问题之一.以长江口崇明东滩湿地为研究对象,通过野外调查滨海湿地芦苇(Phragmites australis)和白茅(Imperata cylindrica)种群特征,比较3个不同地下水位(低、中、高水位)条件下芦苇与白茅幼苗和成株生长特征.结果表明:对幼苗而言,地下水位对芦苇单株生长特征影响不显著,地下水位升高会促进芦苇种群密度增加,而显著限制白茅种群密度增加;对成株而言,在单株水平,中水位芦苇株高、基径、叶面积和地上生物量以及相对生长速率显著高于低水位和高水位,并且芦苇相对于白茅的生长优势在中水位条件下最为明显.除株高和基径以外,白茅的其它生长指标在3个地下水位梯度间均无明显差异;在种群水平,芦苇种群植株密度,叶面积指数,叶、茎和地上生物量随着地下水位升高而逐渐升高,在高水位达到最优.与芦苇相反,白茅种群植株密度,叶面积指数,叶、茎和地上生物量随着地下水位升高而逐渐降低,在低水位生长最好.虽然白茅在单株水平上生长不如芦苇,但是凭借其极强的无性繁殖能力在芦苇群落中迅速扩散,与芦苇竞争光照、水分等资源,并且在地下水位较低的条件下白茅种群生长尤为旺盛.因此,在植物幼苗阶段通过人工水位调控适当提高地下水位可以抑制中生性植物白茅的生长,从而有助于恢复东滩湿地以芦苇为单优势种的湿地群落结构和功能.     

黄河三角洲滩涂区大型底栖动物群落数量特征

在对黄河三角洲河口滩涂区主要市地类型大型底栖动物调查的基础上,采用定性与定量相结合的方法,利用物种丰度、生物量、丰富度指数、物种多样性指数、均匀度及生态优势度指数等指标对3种梯度带8类典型样地下的大型底柄动物进行群落特征调查分析.结果表明,①黄河口滩涂区共有大型底柄动物30种,隶属于节肢动物门、软体动物门及环节动物门,共7纲24科25属;大型底柄动物种类南多到少为节肢动物>环节动物>软体动物,平均生物量为19.48 g·m-2,平均丰度为679.04 ind·m-2,生物量由多到少为节肢动物>软体动物>环节动物.②随着南水生生境过渡到旱生生境,河口滩涂区大型底栖动物物种丰富度和多样性均有减少趋势,生态优势度有增加的趋势,其生物种类、生物量和丰度表现为芦苇湿地>海防林带>盐碱滩.③随着季节的变化,不同样地类型的物种丰度和生物量变化幅度很大,夏季比春季高;但生态优势度指数随季节变化不明显,由春季到夏季底柄动物在物种均匀度上表现为减弱趋势,而物种多样性总体上表现为增加趋势.