楠木(Phoebe zhennan)是樟科楠属珍贵大乔木,主要分布于海拔1500米以下的亚热带常绿阔叶林中。其树干通直饱满,木材结构细腻,坚实耐腐,自古以来便作为建筑和高级家具的重要材料,是“金丝楠木”的主要来源树种。然而,由于历史上过度采伐,楠木种群数量持续减少,加之气候变化和自身结实特性等限制因素,其野生资源渐趋枯竭。目前,楠木已被列为国家Ⅱ级重点保护植物,濒危等级为“易危”。因此,在气候变化背景下,系统评估野生楠木种群遗传多样性、种群结构和相关影响因素,有助于制定高效合理的保护策略和育种计划。
四川省林业科学研究院用材林所研究团队以楠木自然分布区(四川、湖南、贵州、重庆、云南、湖北等6个省(市))的27个群体、543个个体为研究对象,利用16个核基因SSR(nSSR)和6个叶绿体SSR(cpSSR)标记,系统评估了楠木野生种群的遗传多样性、遗传分化、种群结构以及遗传与地理距离之间的关系,同时深入探讨了环境因子对群体遗传结构的潜在影响。
研究结果显示,楠木野生群体具有较高的遗传多样性(Shannon’s信息指数基于nSSR为2.294,cpSSR为0.671)和较低的近交程度(fixation index为0.237)。其中,位于湖南的桑梓县和四川的SCSZZ居群遗传多样性最高,而HNXXT和SCLJS居群的遗传多样性较低。进一步分析表明,楠木群体之间存在中等程度的遗传分化(Fst = 0.022-0.128)和较高的基因流(Nm = 1.698-11.373)。通过STRUCTURE聚类分析、邻接法和主坐标分析,基于nSSR和cpSSR数据,可将楠木群体分为两至三个谱系,其分化模式与地理隔离模型高度一致。冗余分析表明,温度、降水、土壤质地等环境因子显著影响了楠木种群的遗传结构与分布格局,凸显出环境因素在塑造楠木群体遗传结构中的关键作用。基于以上研究结果,建议对楠木野生群体采取就地保护(in-situ conservation)措施,特别是对那些遗传多样性较高的群体进行重点保护。通过建立保护小区、建设种子资源库和子代试验地来保护遗传资源。
研究成果“Assessing population genetic structure and diversity and their driving factors in Phoebe zhennan populations”发表于中国科学院TOP 期刊《BMC Plant Biology》,四川省林业科学研究院为论文第一完成单位,四川省林业科学研究院用材林所彭建高级工程师和四川农业大学硕士研究生谢佳欣为共同第一作者,四川省林业科学研究院用材林所辜云杰研究员为第一通讯作者。研究工作得到了四川省林业和草原科技创新团队项目(2023LCTD0203:2024LCTD0213)、四川省重点研发项目(2021YFYZ0032)、四川省自然科学基金会项目(2022NSFSC1062)、长江流域上游生态系统修复项目(510201202038467)的资助。
来源:四川省林业科学研究院
作者:彭 建
编辑:王 佳