摘要
红松是整个北半球的中、高纬度地区分布面积最广的松属植物之一，具有极其重要的生态和经济价值，在森林生态系统和当地林业经济建设中占据着重要地位。然而，自从上个世纪以来，由于过量采伐，天然阔叶红松林的资源逐年锐减，红松种质资源受到了严重威胁。因此，为了保护和管理红松资源，本研究从种群遗传学、分子生物学和生态学三个方面，以中国东北地区红松天然林种群和吉林省露水河红松种子园种群为研究对象，利用表型标记和SSR分子标记手段，研究天然林和种子园中红松种群的遗传变异规律，来揭示异地保存是否能够保存物种的遗传多样性这一结论，以期为合理制定种子园的保护和经营方案、开发利用红松种质遗传资源提供理论基础，主要研究结果如下: (1)在红松种子园亲本种群的表型变异方面，15个表型性状在不同种群间和种群内均存在极显著的差异，红松种群的遗传变异比较丰富，在松属植物中属于中等水平，纬度最低的露水河种群在其中10个表型性状均值上表现出最高值;红松种群间的表型分化系数(Vst)均值为12.39％，红松种群内个体间的变异(87.61％)大于其种群间的变异(12.39％)，种群内的变异为其变异的主要变异来源;各表型性状平均变异系数为13.28％，变幅为6.16％-31.48％，叶片、球果、种子的平均变异系数依次为:球果17.86％＞针叶11.19％＞种子9.87％，其中，种子性状最小，成为最稳定的表型性状，同时带岭和丰林种群的表型性状变异系数要高于其他种群;利用欧氏平均距离对红松种群进行聚类分析，得出红松种群的表型性状按照地理距离而聚类，可将红松种子园6个种群分为4类，其表型性状跟东北地区山系分布有一定的契合。 (2)在红松种子园亲、子代种群遗传变异研究方面，亲本和子代种群中的遗传多样性都很高，平均期望杂合度分别为0.617和0.632，子代种群的遗传多样性水平略高于亲本种群，而且子代种群中几乎所有的多样性指标都与亲本种群相关，这表明种子园这种异地保存方式可以保存红松资源的遗传多样性;其次，红松遗传分化的总体水平较低(亲本和子代种群的FST分别为0.029和0.025);再次，通过贝叶斯聚类分析，六个亲本种群分为两个分组，其中最北的两个种群组成一个分组，其遗传多样性水平明显较高，而其他四个种群作为另一个遗传分化分组，可能表明了一定的区域适应性;此外，在子代种群中，种群结构不再明显，这表明尽管子代种群仍维持着较高水平的遗传多样性，但种子园内不同种群之间的交配使不同的基因库均质化。这些结果将为开展红松资源的保护和管理提供参考，并为今后的种群遗传学和育种计划研究提供指导。 (3)在红松天然林种群的遗传变异研究方面，所有种群的遗传多样性均处于较高水平，平均杂合度为0.610，最北端种群带岭(DL)和丰林(FL)的遗传多样性比其他四个种群略高;其次，种群间的遗传分化水平非常低(FST=0.020)，分子方差变异分析(AMOVA)表明，种群之间仅存在2.35％的遗传变异;再次，STRUCTURE统计分析清楚地将六个种群分为两个组，小兴安岭山脉的DL和FL种群构成第一组群，而第二组群则包括长白山山脉及其余脉的四个种群;此外，将种子园子代种群与其产地的天然林种群的遗传多样性进行对比，得出种子园子代种群维持了天然林种群的遗传多样性水平，揭示了异地保存可以保存物种的遗传多样性。我们对中国天然林红松遗传多样性和种群结构的研究可以为今后实施红松遗传资源的保护和开发利用提供一个可靠的依据。
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