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科研进展

濒危植物与保育遗传研究组对植物保护策略提出新观点

作者: 濒危植物与保育遗传研究组 冯晨  来源:原创  发布时间:2023-10-16  浏览数:2752  
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生物多样性丧失已成为全球性危机,生物多样性的保护已受到全球范围的关注。即便世界各国为解决生物多样性快速丧失的问题做出了不懈努力,而通过人为努力成功保护下来的珍稀濒危物种屈指可数。2022年10月在昆明成功召开的以“生态文明: 共建地球生命共同体”为主题的COP15(联合国《生物多样性公约》第十五次缔约方大会),体现了国际社会对“生态文明”思想和“地球生命共同体”理念的认同与肯定。在COP15领导人峰会上, 我国宣布: “本着统筹就地保护与迁地保护相结合的原则, 启动北京、广州等国家植物园体系建设”, 着重强调了生物多样性迁地保护和就地保护相统一的原则。

植物多样性保护主流措施包括就地保护和迁地保护,但二者各有其局限性,如何实现二者的有机结合,是保护生物学研究面临的重大课题。近日,《生物多样性》“国家植物园体系建设专题”上线了中国科学院庐山植物园濒危植物与保育遗传研究组题为“统筹植物就地保护与迁地保护的解决方案: 植物并地保护(parallel situ conservation)”的文章。

该论文系统地梳理了植物就地保护和迁地保护存在的问题,尤其是因气候变化等原因导致就地保护存在的不确定性、迁地保护居群遗传多样性丧失、遗传漂变导致的一系列遗传风险等。为应对迁地保护居群面临的遗传风险,研究人员不仅提出并实施了一系列迁地保护居群的管理策略,还试图寻求就地保护和迁地保护的中间状态或衔接途径,比如近地保护、微保护区和间地保护等,但都不尽如人意, 尤其是忽略了对迁地植物种群遗传多样性和适应进化潜力的有效保护。

根据居群遗传学原理和植物花粉流(pollen flow)研究案例,研究团队认为植物花粉具有不同程度的扩散能力,通过居群间花粉的传播,理论上可以实现自然居群与迁地保护居群之间的基因流,通过将迁地保护小居群融入自然大居群的基因池(gene pool),即可有效维持物种的适应性进化潜能。为了验证这一猜想,研究团队在江西省庐山国家级自然保护区进行小叶青冈(壳斗科风媒传粉植物)的广泛取样(图1),现实基因流(current gene flow)研究发现,远距离传播的花粉能促进小叶青冈居群间的基因交流(图2)。该研究在一定程度上验证了并地保护的可行性。

图1 江西省庐山国家级自然保护区的小叶青冈取样分布图。数字表示各居群间的平均水平距离。N: 北部居群; C: 中部居群; S: 南部居群。

图2  江西省庐山国家级自然保护区不同小叶青冈居群间的杂交率。箭头表示花粉传播方向, 数字表示该花粉传播方向造成的杂交率。

并地保护创新性地实现了就地保护与迁地保护的有机结合,通过构建迁地保护居群与就地保护或自然居群之间的基因流以达到保护植物进化潜能的植物保护方式, 其概念主要是根据植物居群间基因流动态规律进行保护物种的迁地保育设计(图3), 其核心是通过居群间花粉或种子传播的基因流连接自然居群与迁地保护居群。因此, 在自然保护区等就地保护区域内或周边花粉或种子可传播范围内, 建立植物迁地保育圃, 使迁地保护居群与就地自然居群之间维持基因交流, 即: 将迁地保护小居群融入自然大居群的基因池并有效维持物种的适应性进化潜能。该方法对珍稀濒危植物尤其重要, 可有效避免植物园迁地小居群的遗传退化和对栽培环境的人为选择产生的健康度和野外适应性降低。并地保护与其他植物保护途径相互补充, 对实现生物多样性保护具有重要意义。深入的“一种一策”的花粉流检测和保育圃设计是该方法成功的关键,因此,并地保护也需要继续通过不同生活型、不同传媒媒介、不同濒危或保护等级的植物开展其保护效果的验证。

图3  并地保护的实现途径示意图

 濒危植物与保育遗传研究组冯晨博士为该论文的第一作者,庐山植物园主任黄宏文研究员为通讯作者,张洁博士参与了该研究工作。本研究得到了庐山植物专项(2021ZWZX18)的资助。