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研究亮点
HIGHLIGHTS
1. 基于遗传分析揭示欧洲红豆杉种群内部的遗传多样性和遗传结构；
2. 利用分子标记方法定量评估欧洲红豆杉花粉和种子当代迁移模式，为理解其种群间的基因流动提供了精确的数据；
3. 结合直接抽样数据和基因分型为植物集合种群内种子和花粉迁移研究提供实例。
01
研究背景
连接度(Connectivity)是衡量景观结构对生物在不同生境斑块间迁移能力的影响程度，它反映了生态系统中物种迁移、扩散、基因流以及种群持续性的潜力。维持种群间的连接度需要克服由空间距离和景观障碍导致的隔离现象，这与物种的长距离扩散能力有着密切的联系。由于物种长距离扩散事件的发生频率通常较低，这使得准确评估连接度面临重大挑战。因此，研究者们常采用“间接方法”来估算物种的长期迁移平均值，分析遗传连接度的历史模式。然而，这种方法对于近期连接度变化的敏感性不足，可能会导致评估上的误判。除了“间接方法”，研究者还可以采用“直接方法”来重建当前的扩散过程。这些方法依据基因型或繁殖体的特征来确定种子或花粉的来源，利用分子标记在扩散发生后追溯个体的原产地，无需前向追踪传播媒介，如亲子鉴定技术。但在实际应用中，这些“直接方法”由于需要广泛的样本采集和大规模的数据收集，成本较高，实施过程中存在诸多挑战。
欧洲红豆杉(Taxus baccata L.)是一种由鸟类传播种子、风媒传粉的雌雄异株针叶树，通常在森林的亚冠层或灌木层中生长。亲子鉴定研究表明，欧洲红豆杉种群的扩散能力，特别是种子的传播，存在明显局限。这种局限可能导致即使地理上相近的欧洲红豆杉种群也难以保持有效的基因流。由此引发的隔离和遗传漂变最终可能会削弱种群的适应性，特别是在授粉或光照受限的地区，种群的繁殖力可能遭受严重影响。此外，局部授粉的障碍和新生植株招募的不足，可能会进一步加剧该种群的生存危机。本研究旨在探究欧洲红豆杉残存种群间的当代连接度。通过估算种子和花粉的现代迁移率，分析其与种群间距离之间的关联，评估种子和花粉的扩散潜力。
02
研究方法
从欧洲红豆杉(Taxus baccata L.)针叶组织中提取并纯化DNA，使用20个核微卫星标记(SSR)和单个父系遗传的线粒体位点进行基因分型。利用种群分配方法估计种子和花粉的当代迁移率；使用NMπ 2软件进行亲子分析，估计种子和花粉的扩散核(dispersal kernel)参数；计算种群内的遗传变异性，包括等位基因丰富度(AR)、期望杂合度(He)和近交系数(FIS)；使用SSR基因型数据估计当代有效种群大小；使用多种方法量化种群是否经历遗传瓶颈；使用AMOVA和STRUCTURE软件分析种群间的遗传结构；通过多元回归分析评估地理距离与迁移率之间的关系。最后，使用贝叶斯统计方法和信息准则比较不同的迁移模型和扩散核模型。
图 1｜研究区域位置(a)，低贝斯基德山脉(波兰喀尔巴阡山脉)中欧洲红豆杉残遗种群的分布及样本量(b)，以及Wadernik加强研究样地(ISP)内个体分布图(c)
03
研究结果
图 2｜贝斯基德尼斯基山脉欧洲红豆杉种群的遗传结构
图 3｜研究网络中欧洲红豆杉种群的种子和花粉现代迁移
图 4｜ 基于Wadernik保护区亲子建模的种子和花粉扩散核的多模型推断
Cite this article
Chybicki, I.J., Robledo-Arnuncio, J.J., Bodziarczyk, J., Widlak, M., Meyza, K., Oleksa, A., Ulaszewski, B., 2024. Disrupted connectivity within a metapopulation of a wind-pollinated declining conifer, Taxus baccata L. For. Ecosyst. 11, 100240.
https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100240
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.fecs.2024.100240
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森林生态系统(英文)
微信号：Forest Ecosystems
https://www.sciencedirect.com/journal/forest-ecosystems
编辑：唐珊珊
审核：李杰
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