川柿(Diospyros sutchuensis)为极小种群和国家重点保护野生植物,分布范围狭窄,种群数量极少.目前,川柿基因组信息缺乏,在柿属(Diospyros)中的系统亲缘关系不明确.该研究通过Illumina平台对川柿叶绿体基因组进行测序,应用Getorganellev1.7.3.4和PGA软件对基因组进行组装和注释,使用DnaSP6.12.03软件进行多序列对比分析,并使用REPuter、Tandem Reapeats Finder和MISA软件进行重复序列分析,使用CodonW1.4和EasyCodemL软件分别进行密码子偏好性和选择压力分析.同时,基于4个不同的叶绿体基因组序列数据集,使用IQtree软件分析川柿与11个柿属物种的系统发育关系.结果表明:(1)川柿叶绿体基因组全长157 917 bp,包含1对26 111 bp的反向重复区、大单拷贝区(87 303 bp)和小单拷贝区(18 392 bp),GC碱基含量为37.4％.(2)川柿叶绿体基因组共注释到113个基因,包括79个蛋白编码基因、30个tRNA基因和4个rRNA基因;共检测到49个长重复序列、27个串联重复序列和34个简单重复序列;蛋白编码基因中高频密码子31个,多数密码子末位碱基为A或U,编码亮氨酸的密码子使用最多;基因组编码区比非编码区更为保守,10个高变热点区域可作为潜在的分子标记;蛋白编码基因中有8个基因(ndhB、ndhG、ndhI、rbcL、rpoB、petB、petD、rps12)受到正选择压力.(3)系统发育分析显示,川柿与老鸦柿(D.rhombifolia)和乌柿(D.cathayensis)亲缘关系最为密切,它们与海南柿(D.hainanensis)共同形成一个单系分支.该研究结果既为川柿及柿属种质资源鉴定、遗传多样性保护以及种群恢复等提供了叶绿体基因组资源,也为阐明川柿的系统进化提供了重要的分子信息.

黄梅秤锤树(Sinojackia huangmeiensis)是我国特有种,被列为国家Ⅱ级重点保护植物和极小种群野生植物.为探讨黄梅秤锤树对不同光环境的响应与适应,选择3种生境中(林窗、林下、全光照)的植株为研究对象,比较不同生境中叶片表型性状、光合特征和叶绿素荧光特征.结果表明:林窗和林下生境黄梅秤锤树的比叶面积(SLA)显著高于全光照生境,叶厚度(LT)和叶干物质含量(LDMC)显著低于全光照生境;最大净光合速率(Pmax)和光饱和点(LSP)在全光照生境中最高,光补偿点(LCP)和暗呼吸速率(Rd)在林下生境中最低;林窗和全光照生境黄梅秤锤树的表观电子传递速率(ETR)、PSⅡ实际光量子产量[Y(Ⅱ)]、光化学猝灭系数(qP)和非光化学猝灭系数(NPQ)都高于林下生境.黄梅秤锤树通过增加SLA,降低LCP、Rd和NPQ来适应弱光环境,通过增加LT、LDMC、LSP和NPQ来适应强光环境,对不同的生境表现出较强的适应性,对其种群更新与维持具有重要意义,也为其人工引种的成功提供重要保障.

广西木论国家级自然保护区位于我国滇黔桂植物区和华南植物区的交错地带,是古北极与古热带两大植物区系交接过渡的中心地带,在我国生物多样性保护区域中占据不可替代的地位.为摸清广西木论国家级自然保护区植物物种多样性,该文基于历史文献整理、野外调查、标本采集和鉴定以及数据统计分析,对该保护区维管束植物物种多样性组成及其特点进行了研究.结果表明:(1)该区共有维管束植物1 735种,包括石松类和蕨类植物 218 种、种子植物 1 517 种,具有较丰富的维管束植物多样性组成以及较复杂的植物区系成分.(2)该区共有中国特有植物 486 种、广西特有植物 56 种、岩溶特有植物 262 种,具有显著的植物特有性.(3)该区共有国家重点保护野生植物 68 种、广西重点保护野生植物 153 种、我国极小种群野生植物 4 种、受威胁植物 108 种、列入《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)附录植物 144 种,具有较高程度的植物珍稀濒危性.综上表明,该区是我国重要的岩溶植物基因库,具有极其重要的保护价值.该研究结果为自然保护区的建设和管理、植物保护和利用以及其他科研工作的开展提供了重要依据.

大黄花虾脊兰(Calanthe sieboldii Decne.)已被列入《全国极小种群野生植物拯救保护工程规划》,是亟待拯救的极小种群物种之一.为弄明其生境特征及生存群落中的种间关系,对分布于安徽泾县的大黄花虾脊兰进行全面调查,以18个样地内22个样方数据为基础,应用Levins和Hurlbert生态位宽度公式和生态位重叠公式,对其生存群落内草本层主要物种的生态位及其生境特征进行了研究.结果表明:(1)大黄花虾脊兰分布于泾县桃岭村地带,呈聚集分布,主要分布于靠近河边的陡崖下,分布地点较为空旷,且没有强光直射.(2)在大黄花虾脊兰生存小群落内,其优势地位明显,草本层主要物种之间普遍存在生态位重叠,但重叠程度较低,物种之间竞争并不强烈,资源可以较充分共享,群落草本层处于稳定状态.

为了探讨极小种群野生植物日本荚蒾(Viburnum japonicum)对干旱胁迫的响应,以日本荚蒾二年实生苗为材料进行盆栽控水实验,设置正常供水(CK)、轻度干旱(LS)、中度干旱(MS)和重度干旱(SS)4个水分处理,研究持续干旱处理对日本荚蒾幼苗光合生理特性的影响.结果表明:在CK、LS、MS水分梯度下,日本荚蒾幼苗生长正常,但在SS胁迫下受影响明显,植株全部死亡.各胁迫阶段叶片净光合速率(Pn)、SPAD值、最大净光合速率(Pnmax)、表观量子效率(AQY)、暗呼吸速率(Rd)表现出随水分梯度的降低而减小,光饱和点(LSP)、光补偿点(LCP)则相反,各水分梯度下AQY随时间延长逐渐上升,SS处理幼苗在胁迫45d及以后Pn均为负值.最大光化学效率(Fv/Fm)在胁迫过程中变化范围较小;实际光量子效率(ΦPSⅡ)、电子传递速率(ETR)、光化学猝灭系数(qP)随土壤水分的减少而降低,非光化学猝灭系数(NPQ)逐渐上升,LS、MS与CK间变化幅度较小,但SS与CK间差距逐渐增大.结果表明在轻度和中度干旱下日本荚蒾幼苗表现出一定的适应性和耐干旱能力,而长期重度干旱则对幼苗影响较为严重.

以国家Ⅱ级保护极小种群野生植物——对开蕨(Phyllitis scolopendrium)为研究对象,分析了在海拔729、1008m群落内,其种群大小、分布频度和密度,个体形态特征指标及其在种群内、种群间差异,苗高分布规律、相对苗高组替代年龄级结构,分布格局和群落各层次的物种多样性,群落的相似性.结果表明:对开蕨在自然分布区内为偶见种,呈斑块状分布.在400m2内,海拔1008m处(01群落)种群密度为31株,样地分布频度为43.75％,最大密度15株/25m2;海拔729m处(02群落)种群密度为91株,样地分布频度为93.75％,最大密度30株/25m2.通过对其自然苗高,叶片数量,有孢子囊叶片数量,最大叶片长、宽值,最小叶片长、宽值,冠径,叶片厚度7个形态指标的分析显示,种群内变异较大,随着植株高度(年龄)的增加,其变异系数均随之减小而趋于稳定;种群间在自然苗高,最大叶片长度和宽度,成熟孢子叶片数量,冠径,叶片厚度上达到极显著差异(P＜0.01).其苗高分布呈现双峰型,01种群波谷出现在15.1-20.0cm处;02种群波谷出现在10.1-15.0cm处,两群落均显示有一次较大的更新过程,同时01种群在40.1-45.0cm出现间断.年龄级分析得出,01种群划分为5个龄级,近于正态分布;02种群划分为4个龄级,为倒J型分布;两种群分别处于中龄期和幼龄期,没有出现衰退型年龄结构.格局分析得出,对开蕨种群均为聚集分布.两群落的乔木、灌木、草本层的Shannon-Wiener指数、Pielou均匀度指数、Marglef丰富度指数、生态优势度和种间相遇机率较低(与地带顶级植被相比)而且分布不均;对开蕨在两群落的草本层中重要值较低,仅为伴生种.两群落相似性分析显示,乔木、灌木、草本层的相似度指数分别为66.67％、69.23％和38.46％,草本层差异较大.

珍稀濒危植物作为生物多样性的重要组成部分,是保护生物学研究的核心内容之一.紫荆木(Madhuca pasquieri)为现状稀有种,IUCN名录中濒危等级为VU易危,在中国被列为国家重点保护野生植物(Ⅱ级)和极小种群野生植物,是稀有的油料树种和珍贵的用材树种,具有极高的药用价值.在全球气候变化和生境破碎化的大背景下,紫荆木的现状研究和保护策略的制定显得尤为重要.该文介绍了紫荆木自然地理分布、群落生态学特征,归纳总结了国内外的保护应用及研究现状.目前针对紫荆木就地保护、迁地保护、化学成分、人工培育技术等方面已开展了一些研究工作,但研究仍处于初级阶段.下一步可完善紫荆木分布信息,并结合野外调查和长期实验,系统研究其生物及生态学特性.同时,将就地保护、迁地保护和回归有机结合,应用分子生物学技术加强紫荆木育种、繁殖和栽培技术的研究,建立繁殖培育基地,并积极开发其经济价值,在园林绿化中推广应用.

黄梅秤锤树(Sinojackia huangmeiensis J.W.Ge&X.H.Yao)是我国120个极小种群野生植物之一.本研究运用独立样本t检验和贝叶斯方差分析比较黄梅秤锤树仅存的1个迁地保护种群和1个野生种群的环境条件、果实形态性状和果实元素含量.结果显示,迁地保护种群和野生种群同处于亚热带地区,年均温和年降水量基本一致.迁地保护种群的果实长度、宽度和长宽比均显著大于野生种群;2个种群在果实重量上呈现相同的趋势,但差异不显著.迁地保护种群在果实形态性状方面,种内变异程度不低于野生种群;土壤和果实中绝大多数元素(Ni元素除外)的含量在2个种群间的变化规律不一致.研究结果表明该物种的迁地保护基本成功,但存在迁地保护种群较小的问题.

广阔的地域和多样的地形造就了中国丰富的生物多样性,同时长时间的人类活动也导致我国有不少物种的生存受到威胁,特别是一些极度濒危、随时有灭绝危险、生境要求独特、生态幅狭窄或基因易流失的物种需要重点保护.近期国家出台了《全国野生动植物及自然保护区建设工程总体规划》,其中包含了首批重点保护的极小种群植物名单.本研究中,我们整理了120种极小种群野生植物的高精度分布图,探讨其分布格局并通过国家级和省级保护区网络评估其保护现状.研究发现,中国极小种群野生植物丰富度最高的地方是云南东南部、广西西南部和海南岛西南部.国家级自然保护区对中国极小种群野生植物分布区的平均覆盖率为21.5％,省级自然保护区的平均覆盖率为10.9％.有35种极小种群野生植物(占总数的29％)未受国家级自然保护区覆盖,有17种(14％)未受任何国家级或省级自然保护区覆盖.我们建议在云南和海南省针对极小种群建立自然保护区.

本文以极小种群野生植物黄梅秤锤树(Sinojackia huangmeiensis)当前唯一的野生种群为依托建立了1 ha的固定样地,研究了黄梅秤锤树野生植物群落的物种组成、优势种的径级结构、黄梅秤锤树的空间分布格局、种内与种间空间关联性和种群更新特征.样地内共记录到胸径≥1.0 cm的木本植物31种,隶属于21科28属.群落更新良好,样地中所有1,225株个体中小径木占比为67.18％.群落优势种为麻栎(Quercus acutissima)、枸骨(Ilex cornuta)、朴树(Celtis sinensis)和黄梅秤锤树.麻栎的径级结构呈单峰型,为衰退型种群;枸骨、朴树和黄梅秤锤树的径级结构呈倒“J”型或偏倒“J”型,表明更新良好.黄梅秤锤树的空间分布格局在小尺度上呈聚集分布,在大尺度上呈随机或均匀分布,并且与其他3个优势种(麻栎、枸骨、朴树)在空间上主要呈负关联性.黄梅秤锤树的成树和幼苗、幼树和幼苗都是在小尺度上呈负关联性,在大尺度上关联性不显著,而成树和幼树在整体上关联性不显著.黄梅秤锤树的萌蘖现象非常明显,萌蘖数与母株胸径具有极显著的正相关性(R2=0.330,P＜0.001),萌蘖率与相对幼苗密度具有极显著的负相关性(R2=0.438,P＜0.001).总体来说,高比例的小径木和普遍的种间负关联均表明该群落处于演替的早中期,物种组成和群落结构还未达到稳定阶段.作为长江中下游冲积平原区具有代表性的残存风水林,该野生植物群落在生物多样性维持和珍稀植物保护方面具有重要的作用,应加强保护和管理.