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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 國(guó)家極度瀕危植物秤錘樹保護(hù)生物學(xué)研究
- 小類：
- 生命科學(xué)
- 簡(jiǎn)介：
- 我國(guó)特有樹種秤錘樹分布于華東，具有重要的系統(tǒng)進(jìn)化意義和觀賞價(jià)值，模式產(chǎn)地已滅絕，為國(guó)家重點(diǎn)保護(hù)的極度瀕危植物。近年我們?cè)谮M北發(fā)現(xiàn)其蹤跡，并對(duì)其進(jìn)行了保護(hù)生物學(xué)研究，旨以揭示其瀕危機(jī)制，從而制定合理的保護(hù)對(duì)策。 本研究應(yīng)用種群與群落生態(tài)學(xué)、保護(hù)生物學(xué)等原理方法，進(jìn)行了群落調(diào)查等方面的研究，評(píng)估了人類干擾對(duì)秤錘樹生存的影響，并提出了保護(hù)秤錘樹生物多樣性的具體措施。
- 詳細(xì)介紹：
- 秤錘樹(Sinojackia xylocarpa)是國(guó)家極度瀕危植物,已瀕臨滅絕!本項(xiàng)目應(yīng)用保護(hù)生物學(xué)原理與方法, 在江西永修秤錘樹保護(hù)林2500m2樣地詳細(xì)調(diào)查基礎(chǔ)上，研究了其生物學(xué)特性、種群結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)和種群的空間點(diǎn)格局；分析了其群落的組成與結(jié)構(gòu)及其物種多樣性；并通過秤錘樹屬(Sinojackia)形態(tài)性狀比較和分子鑒定得出2個(gè)新分類群；最后總結(jié)了秤錘樹的瀕危原因，提出了保護(hù)對(duì)策。研究結(jié)果表明，秤錘樹種群結(jié)構(gòu)屬于增長(zhǎng)型，幼苗和幼樹的平均生命期望值最高，生存能力最強(qiáng)；秤錘樹種群分布格局從集群型向隨機(jī)型轉(zhuǎn)變，其種群的分布格局和空間關(guān)聯(lián)性同空間尺度、齡級(jí)差異以及種群差異3種因素有密切聯(lián)系。秤錘樹、狹果秤錘樹主要呈集群分布，小尺度上兩者呈顯著正關(guān)聯(lián)，表現(xiàn)相互有利的生態(tài)關(guān)系；樟樹與秤錘樹、狹果秤錘樹主要呈負(fù)關(guān)聯(lián)，不同齡級(jí)間呈負(fù)關(guān)聯(lián)。該群落中，其總體植物物種多樣性較高；從分層結(jié)構(gòu)來看，其灌木層的豐富度指數(shù)、Shannon-Wiener指數(shù)和優(yōu)勢(shì)度指數(shù)均大于喬木層，而均勻度指數(shù)小于喬木層，此兩層的各多樣性指標(biāo)差異極顯著。從群落垂直空間結(jié)構(gòu)、水平空間結(jié)構(gòu)、優(yōu)勢(shì)種的年齡結(jié)構(gòu)分析，秤錘樹群落還沒有達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。通過上述結(jié)果，揭示了秤錘樹的瀕危原因主要與其生態(tài)生物學(xué)特性、種內(nèi)與種間競(jìng)爭(zhēng)加劇密切相關(guān)，也受其生境異質(zhì)性的影響。應(yīng)要減少人為的破壞；加強(qiáng)對(duì)秤錘樹的就地保護(hù)，使其在群落演替中處于優(yōu)勢(shì)地位；并積極進(jìn)行遷地育種保存，若對(duì)秤錘樹移植，應(yīng)盡量將其與狹果秤錘樹栽種成集群分布，與樟樹保持一定距離，以提高植株存活率。本研究還以永修的秤錘樹種群和桃紅嶺的秤錘樹種群為主要材料，通過用DNA測(cè)序等分子手段建立秤錘樹屬系統(tǒng)發(fā)育樹，并結(jié)合形態(tài)學(xué)性狀（如果實(shí)等）與其近緣種類進(jìn)行比較，結(jié)果都證明它們與其他秤錘樹種類差異明顯。因此，永修的秤錘樹和桃紅嶺的秤錘樹不僅是分布新記錄，而且鑒定為新分類群。
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作品專業(yè)信息
撰寫目的和基本思路
- 本項(xiàng)目應(yīng)用現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)和保護(hù)生物學(xué)原理與方法, 研究國(guó)家珍稀瀕危植物秤錘樹群落生態(tài)和生活史特征、種群動(dòng)態(tài)和生存力等與生態(tài)環(huán)境的關(guān)系, 及種群遺傳多樣性現(xiàn)狀, 揭示導(dǎo)致瀕危的關(guān)鍵因子, 探討解除瀕危狀態(tài)的可能性, 并為相應(yīng)的種群保護(hù)對(duì)策的制定提供種群生態(tài)學(xué),生殖生物學(xué)和遺傳多樣性方面的依據(jù)。研究結(jié)果有助于掌握秤錘樹的瀕危機(jī)制，及其秤錘樹植物資源的開發(fā)利用均有重要參考價(jià)值。
科學(xué)性、先進(jìn)性及獨(dú)特之處
- 首次應(yīng)用多學(xué)科原理和技術(shù)研究秤錘樹天然種群的瀕危機(jī)制和生物多樣性保護(hù)。本項(xiàng)目將為珍稀瀕危植物資源的保護(hù)生物學(xué)研究提供一個(gè)有價(jià)值的例證。 首次應(yīng)用形態(tài)性狀和分子性狀對(duì)永修秤錘樹和 桃紅嶺秤錘樹進(jìn)行分類鑒定，不僅確定了進(jìn)化顯著單位，而且有望發(fā)表該屬的新分類群。
應(yīng)用價(jià)值和現(xiàn)實(shí)意義
- 本研究應(yīng)用種群與群落生態(tài)學(xué)、保護(hù)生物學(xué)、分子生物學(xué)等原理方法，進(jìn)行了群落調(diào)查、生物生態(tài)學(xué)特性與點(diǎn)格局分析、種群遺傳學(xué)及瀕危原因等方面的研究，評(píng)估了人類干擾對(duì)秤錘樹生存的影響，并提出了保護(hù)秤錘樹生物多樣性的具體措施。研究結(jié)果有助于掌握秤錘樹的瀕危機(jī)制，對(duì)秤錘樹這一瀕危樹種進(jìn)化顯著單元（ESU）的確定、保護(hù)種群的選擇與種質(zhì)資源保育策略的制定，及其秤錘樹植物資源的開發(fā)利用均有重要參考價(jià)值和意義。
學(xué)術(shù)論文摘要
- 本項(xiàng)目應(yīng)用保護(hù)生物學(xué)原理與方法, 在江西永修秤錘樹保護(hù)林2500m2樣地調(diào)查上，研究了其生物學(xué)特性、種群結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)和種群的空間點(diǎn)格局；分析了其群落的組成與結(jié)構(gòu)及其物種多樣性；并通過秤錘樹屬形態(tài)性狀比較和分子鑒定得出2個(gè)新分類群；最后總結(jié)了秤錘樹的瀕危原因，提出了保護(hù)對(duì)策。結(jié)果表明，秤錘樹種群結(jié)構(gòu)屬于增長(zhǎng)型；秤錘樹種群分布格局從集群型向隨機(jī)型轉(zhuǎn)變，其種群的分布格局和空間關(guān)聯(lián)性同空間尺度、齡級(jí)差異以及種群差異3種因素有密切聯(lián)系。秤錘樹、狹果秤錘樹主要呈集群分布，小尺度上兩者呈顯著正關(guān)聯(lián)；樟樹與秤錘樹、狹果秤錘樹主要呈負(fù)關(guān)聯(lián)，不同齡級(jí)間呈負(fù)關(guān)聯(lián)。該群落中，其物種多樣性較高；從分層結(jié)構(gòu)來看，其灌木層的豐富度等指數(shù)均大于喬木層，而均勻度指數(shù)小于喬木層。從群落垂直空間、水平空間、優(yōu)勢(shì)種的年齡分析，秤錘樹群落還沒有達(dá)到一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)。通過上述結(jié)果，秤錘樹的瀕危原因主要與其生態(tài)生物學(xué)特性、種內(nèi)與種間競(jìng)爭(zhēng)加劇相關(guān)。加強(qiáng)對(duì)秤錘樹的就地保護(hù)，減少人為破壞；并積極進(jìn)行遷地育種保存。通過用DNA測(cè)序建立系統(tǒng)發(fā)育樹，并結(jié)合形態(tài)學(xué)性狀與其近緣種類進(jìn)行比較，永修的秤錘樹和桃紅嶺的秤錘樹鑒定為新分類群。
獲獎(jiǎng)情況
- 第十二屆全國(guó)“挑戰(zhàn)杯”大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品競(jìng)賽廣州大學(xué)校賽一等獎(jiǎng)
鑒定結(jié)果
- 1.《Distribution Pattern and ......in East China》已被EPLWW3S 2011接收。 2.其他6篇正在等待個(gè)核心刊物審核中。
參考文獻(xiàn)
- [1]陳品良,賀善安,金 煒,等. 秤錘樹花粉的超低溫儲(chǔ)藏研究[J]. 植物學(xué)報(bào), 1990 , 32 ( 4 ) : 288-291. [2]陳濤,陳忠毅. 安息香科植物地理分布研究[J]. 植物研究, 1996 , 16 ( 1 ) : 58 -66. [3]陳嬰芳,徐宏發(fā). DNA 分子標(biāo)記及其在保護(hù)生物學(xué)中的應(yīng)用. 浙江師范大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版) [J], 2003, 26(1): 60-64 [4]傅立國(guó). 中國(guó)植物紅皮書——稀有瀕危植物(第1 冊(cè))[M]. 北京:科學(xué)出版社, 1992. [5]何友均,李忠,崔國(guó)發(fā). 瀕危物種保護(hù)方法研究進(jìn)展. 生態(tài)學(xué)報(bào), 2004, 24(2): 338-346 [6]賈書果,沈永寶. 秤錘樹的研究進(jìn)展[J]. 江蘇林業(yè)科技, 2007, 34(6):41-45 [7]蔣澤平,梁珍海,吳 綱,等. 秤錘樹的組織培養(yǎng)和快速繁殖[ J ]. 植物生理學(xué)通訊. 2005 , 41( 2 ) : 191 2191. [8]蔣澤平,梁珍海,劉根林,等. 秤錘樹離體培養(yǎng)和植株再生[ J ]. 園藝學(xué)報(bào), 2005 , 32 ( 3 ) : 537 2540. [9]梁元徽,喻誠(chéng)鴻. 安息香科的花粉形態(tài)及其在分類上的意義[J]. 植物分類學(xué)報(bào), 1985 , 23 (2) : 81 290. [10]李亞妮.保護(hù)生物學(xué)研究進(jìn)展[J]. 延安大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版), 2006, 25 (1):67-70.
同類課題研究水平概述
- 保護(hù)生物學(xué)研究是為了保存不同環(huán)境中的生物多樣性, 保存物種的進(jìn)化潛力(楊兆芬,2003;李亞妮,2006) 。 其中小種群生存概率, 生境破碎問題, 物種瀕危滅絕機(jī)制等是保護(hù)生物學(xué)研究的核心問題。生物多樣性的主要威脅是生境破碎乃至生境喪失, 因而保護(hù)生物多樣性最重要的手段是保護(hù)生境。在這方面的研究熱點(diǎn)有生境破碎的動(dòng)態(tài)過程、生境破碎與生境異質(zhì)性、生境斑塊的隔離程度、邊緣效應(yīng)與島嶼效應(yīng), 生境斑塊中種群生滅動(dòng)態(tài)、生境斑塊的微氣候環(huán)境以及在破碎生境中維持生物多樣性的措施等。此外, 從物種生存的生物學(xué)機(jī)制和外部生態(tài)系統(tǒng)著手, 探討物種滅絕的可預(yù)防性(楊兆芬,2003)。 隨著分子生物學(xué)技術(shù)的發(fā)展,DNA 分子標(biāo)記不斷地完善與成熟,DNA 分子標(biāo)記在保護(hù)生物學(xué)中檢測(cè)遺傳多樣性、遺傳管理及確定分類地位和保護(hù)地位、系統(tǒng)進(jìn)化、性別鑒定、基因圖譜和基因定位等方面得到廣泛應(yīng)用(陳嬰芳等,2003) 。各種DNA分子標(biāo)記是解決這些問題的快速而可靠的方法,尤其是對(duì)種群規(guī)模小、個(gè)體數(shù)量少,且存在于特殊環(huán)境中的瀕危物種。研究遺傳機(jī)理和特性, 從而找出保護(hù)途徑和手段(何友均等,2004)。 當(dāng)前, 保護(hù)生物學(xué)表現(xiàn)出三大主要發(fā)展趨勢(shì)(楊蕊等,2008): ①特殊物種的個(gè)體生態(tài)學(xué)和種群生存力分析,尤其物種瀕危原因分析是研究重點(diǎn)。②整體群落、生態(tài)系統(tǒng)、景觀和區(qū)域是監(jiān)測(cè)和保護(hù)關(guān)心的焦點(diǎn)。 ③保護(hù)和可持續(xù)發(fā)展相結(jié)合是各國(guó)解決保護(hù)與發(fā)展問題的有效手段。 秤錘樹隸屬安息香科秤錘樹屬,由胡先骕根據(jù)秦仁昌于1927年在南京幕府山采集的模式標(biāo)本而定名,為我國(guó)北亞熱帶東部特有樹種。秤錘樹花白如雪,果實(shí)形似秤錘,“春花秋實(shí)”兼而有之,具有較高的觀賞價(jià)值。由于秤錘樹種子自然狀態(tài)繁殖極其困難,已被列為國(guó)家二級(jí)保護(hù)瀕危樹種。自胡先骕描述和發(fā)表秤錘樹以來,國(guó)內(nèi)外學(xué)者便開展了一些研究工作,如植物地理分布、形態(tài)特征及生物學(xué)特性、葉片脈序比較、花粉的形態(tài)研究、花粉的超低溫儲(chǔ)藏、種子繁殖、種子休眠與萌發(fā),扦插、嫁接、組培快繁,以及分子手段探討其系統(tǒng)學(xué)位置和系統(tǒng)發(fā)育等 ,積累了不少資料。賈書果和沈永寶綜述分析認(rèn)為今后對(duì)秤錘樹的研究重點(diǎn)應(yīng)在其自然更新瓶頸、種群分布與種質(zhì)資源保存、秤錘樹種子貯藏特性與種子休眠機(jī)理以及種群人工重建等方面。實(shí)際上,這些方面都屬于保護(hù)生物學(xué)的范疇。要弄清這些問題，就有必要進(jìn)行保護(hù)生物學(xué)研究。
