濒危植物血皮槭种群动态预测及潜在适生区模拟研究

摘要

血皮槭(Acer griseum(Franch.)Pax)，落叶乔木，中国特有濒危种，具有极高的观赏和保护价值。通过野外调查发现，血皮槭天然种群已十分稀少且呈片段化分布，正濒临灭绝，亟需得到保护。目前，对于濒危植物血皮槭的研究主要集中在野生资源生长状况、天然更新、种子繁殖和无性繁殖、SSR标记引物开发、天然种群遗传变异和谱系地理学研究等方面。本文通过种群生态学方法分析了血皮槭天然种群的动态和生存曲线，计算种群年龄结构动态参数、静态生命表和生存率曲线;并采用MaxEnt模型评价了血皮槭的潜在适生区，主导的气候变量，在未来气候变化情景下血皮槭适宜生境面积的变化以及冰期避难所的模拟;进一步采用测序手段方法筛选出高变异率的叶绿体DNA序列。旨在分析该物种的濒危原因，从就地保护和迁地保护的方面提出种群复壮和引种区选择等保护对策，为其引种驯化和遗传资源的保存奠定理论基础。 本研究主要的结果和结论如下: 1.种群数量和种群结构 对我国华中地区6个地点的血皮槭天然种群进行了调查，分析了3个血皮槭种群的年龄结构动态、静态生命表和存活曲线。结果显示，血皮槭天然种群数量少，受威胁程度很大。华山种群结构呈衰退型;张家界种群和嵩县种群结构呈增长型;血皮槭的生存曲线呈Deevey的Ⅰ型曲线。张家界种群生存率最高，在第Ⅲ龄级出现拐点，生存率下降，在第Ⅲ和第Ⅳ龄级面临死亡风险较高;嵩县种群生存率其次，第Ⅰ龄级死亡率高，第Ⅱ、Ⅲ龄级生长较好，死亡率降低;华山种群生存率最低，第Ⅰ、Ⅱ龄级面临的死亡风险高，第Ⅲ龄级生长较好。实地调查和生存曲线表明，郁闭度过大，种间竞争强烈是导致血皮槭幼苗生存率降低的主要原因，血皮槭大径级（Ⅳ和Ⅴ）树的缺乏可能是由于人为因素造成的。 2.基于MaxEnt模型模拟血皮槭的适生分布区 基于MaxEnt模型模拟血皮槭在中国的潜在适生区结果表明，血皮槭的适生区位于26.2°～37.5°N、102.1°～122.7°E之间，集中在我国的华中地区和少数东部沿海地区，包括甘肃省、陕西省、山西省、河南省、湖南省、湖北省、重庆市、四川省、贵州省、山东省、江苏省和安徽省。温度（极端低温）主导血皮槭的地理分布，其次是等温性(Bio3)和最暖季度降水量(Bio18)。在未来2080年气候变化的情景下，血皮槭在其主要分布区（华中地区）面积变化不大。血皮槭适宜分布区呈现将增加35.5％(30.63×104Km2)，局部区域种群适宜分布区略有退缩。基于MaxEnt模拟末次间冰期LIG(120，000～140，000年前)、末次盛冰期LGM（约21，000年前）、现在(1950～2000)、未来(2080)的适生分布区，推测秦岭、大巴山、武陵山、中条山西南部和武当山为血皮槭的冰期避难所。 3.血皮槭cpDNA非编码区差异序列筛选和分析 共筛选出4个变异丰富的cpDNA序列，分别为ndhF-rpl32，psbJ-petA，trnH-psbA和trnD-trnT序列。血皮槭cpDNA非编码区序列的种内变异(PICs值)与其他木本植物相比很低。系统发育树分析显示，16个种群明显分为两大支，而且两个分支内种群间地理距离较近，推测这两个分支的种群经历了长期的地理隔离，种群之间缺乏有效的基因流。

目录

声明

摘要

第一章绪论

1．1．1濒危植物受威胁现状

1．1．2保护生物学的应用

1．2种群生态学

1．3物种分布模型

1．3．1物种分布模型研究概况

1．3．2常用的物种分布模型

1．3．3物种分布模型应用

1．4谱系地理学

1．4．1谱系地理学常用的分子标记

1．4．2植物谱系地理学的应用

1．5血皮槭研究现状

1．5．1分类地位

1．5．2血皮槭简介及研究进展

1．6本研究的目的和意义

1．7研究的技术路线

第二章种群数量和种群结构的研究

2．1调查的对象和方法

2．1．1调查地点及生境条件概况

2．1．2实验方法

2．2结果和分析

2．2．1种群分布和种群数量的调查

2．2．2种群年龄结构的数量变化

2．2．3血皮槭静态生命表及生存分析

2．3讨论

2．4小结

第三章基于MaxEnt模型预测血皮槭的适生分布区

3．1材料与方法

3．1．1血皮槭分布数据

3．1．2模拟数据来源

3．1．3基于MaxEnt模型模拟血皮槭的适生分布区

3．1．4气候因子响应曲线的绘制

3．1．5 2080年血皮槭分布面积变化的模拟和分析

3．2结果和分析

3．2．1血皮槭在中国的适生区分析

3．2．2 MaxEnt模型预测能力的评估

3．2．3主导气候变量对血皮槭地理分布的影响

3．2．4血皮槭分布面积变化的模拟和分析

3．2．5未来气候变化对血皮槭分布面积影响的模拟与分析

3．3讨论

3．3．1预测适生分布区与血皮槭引种区域的关系

3．3．2主导气候变量对血皮槭地理分布区的影响

3．3．3血皮槭冰期避难所推测

3．3．4影响模型预测的因素

3．3．5保护建议

3．4小结

第四章血皮槭叶绿体DNA非编码区差异序列筛选和分析

4．1材料与方法

4．1．1实验材料

4．1．2实验方法

4．2结果和分析

4．2．1 DNA检测结果与PCR扩增

4．2．2序列分析

4．2．3系统发育树构建

4．3讨论

4．4小结

第五章结论与展望

5．1结论

5．2展望

参考文献

附录

在读期间的学术研究

致谢