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我校叶夏英博士团队在我国特有珍稀竹种筇竹的保护生物学方面取得新的研究进展谈球吧·

时间 : 2024-10-25 12:36:06

  我校农学与生命科学学院叶夏英博士团队就中国特有珍稀竹种筇竹的群体遗传和未来分布区预测的研究,相关成果在中国科学院二区期刊发表2篇文章。

  筇竹,又称罗汉竹,隶属于禾本科竹亚科方竹属,仅狭域分布于四川盆地向云贵高原抬升的过渡地带,是首批列入《中国植物红皮书——稀有濒危植物》中仅有的两个珍稀濒危竹种之一。近年来,全球气候变化加剧,极大地影响了物种生存,尤其是会增加数量少且地理分布狭窄的物种灭绝风险。遗传多样性是物种长期进化的结果,对于物种生存至关重要,也是环境适应能力的体现。高水平的遗传多样性表明在面对威胁时具有更大的灵活适应能力和对环境变化的更强抵抗力。因此,了解狭域分布物种的遗传多样性水平是保护生物学的核心问题。

  通过对筇竹分布区所有居群进行取样,本研究共采集17个居群,73个个体,利用简化基因组测序技术(RAD-seq)获得序列数据。基于无参的Stacks分析流程,共获得191,003个SNP数据用于后续分析。最大似然法(ML)、主成分分析(PCA)和admixture分析均支持将筇竹分为3个分支(Group C,E和W,图1),group E与C和W的遗传距离最大,且存在显著差异。IBD(Isolaiton by distance)分析表明,筇竹的种群分化与地理距离呈正相关,且3个group间存在明显的沟谷和溪流,表明地理隔离在筇竹的种群分化中起到了重要作用(图2)。遗传多样性数据表明无论是在物种水平还是group水平,筇竹的遗传多样性水平均较低(表1),但group E的遗传多样性水平较其他2个group相对较高,表明group E的遗传变异程度更高。近郊系数(FIS)表明,筇竹的杂合程度正在下降,这可能是由大面积的无性繁殖导致的竹科类,也预示着它适应环境的能力正在下降。种群的人口动态历史研究表明(DIYABC-RF),自晚中新世以来(约5个百万年),筇竹经历了种群收缩的瓶颈事件,可能导致其局域分布于云南昭通及周边区域。

  基于上述研究可以知道,筇竹具有低水平的遗传多样性,且杂合程度越来越低,对环境的适应能力可能正逐步下降,在未来气候变化情境下可能面临着灭绝的风险,因此叶夏英博士团队继续以筇竹为研究对象,应用MaxEnt模型预测筇竹在未来气候情境下的适生区变化。基于56个物种分布数据和7个环境因子数据,本研究对筇竹在当前和未来(2041-2060和2081-2100,每个时期3个二氧化碳排放路径(SSP126,SSP245和SSP585))两个时期的潜在适生区进行预测。研究结果表明,在当前时期,筇竹主要分布于云南昭通及周边区域,总面积为1.13×104km2,但高度适生区仅占总适生区的18.58%,表明可为筇竹提供最佳生长条件的区域很少(图3)。相较于当前分布区(图4),在2050s时期,筇竹适生区在SSP245情境下扩张程度最大,主要发生在云贵川交界处,少部分发生在四川中部和秦岭山脉。其他情境下,筇竹分布区变化较少。在2090s时期,筇竹分布区较当前变化不大,扩张面积很小。在未来,筇竹分布的质心会向东北高纬度区域迁移(图5),这与其他物种的迁移趋势一致,展现了筇竹对未来气候的积极响应。但值得注意的是,虽然在未来气候情景下,筇竹分布区存在一定的扩张趋势,但总体适生区仍然狭窄,其生存状态依旧不容乐观。结合筇竹低水平的遗传多样性和杂合程度的降低,更应结合筇竹实际情况制定更加合理的保护措施,尤其是group E应该重点关注,从而更好地促进筇竹资源的保护和可持续利用。本研究以王卫华老师为第一作者,叶夏英博士为通讯作者,在Ecology and Evolution(中国科学院二区期刊,IF=3.167)期刊上在线发表文章“Potential adaptive habitats for the narrowly distributed and rare bamboo speciesChimonobambusa tumidissinodaJ. R. Xue & T. P. Yi ex Ohrnb. under future climate change in China”(文章链接:)。

  筇竹因秆型优美,笋味鲜美,素有“笋中之冠、竹中之王”的美誉,是昭通重点发展的产业之一,在发展产业的同时,应注意筇竹野生资源的保护,才能更好实现筇竹的可持续利用,本研究的系列成果可为昭通筇竹资源的保护和利用提供重要理论支撑和参考。谈球吧

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