极小种群野生植物朱红大杜鹃的濒危机制和保护研究
批准号：
32071676
项目类别：
面上项目
资助金额：
49.0 万元
负责人：
刘德团
依托单位：
学科分类：
森林土壤学
结题年份：
2024
批准年份：
2020
项目状态：
已结题
项目参与者：
刘德团
项目摘要
结项摘要
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中文摘要
生物多样性是全球的热点问题之一。极度濒危植物朱红大杜鹃是国际园艺学界开展杜鹃花杂交育种最重要的亲本之一，自名称发表后野外已消失数十年，于最近才被重新发现。其野外仅残存322株，是典型的、濒临高度灭绝风险的极小种群植物，急需开展拯救保护的研究工作。本项目拟进一步系统调查其自然分布区、也是全球35个生物多样性热点地区之一的“中国西南山地”腾冲境内朱红大杜鹃的资源现状，利用功能性状和简化基因组ddRAD-seq技术，揭示它对不同生境的适应策略和遗传多样性水平，研究朱红大杜鹃过去、现在和未来的种群动态特征。在此基础上，综合分析并解析其极度濒危的机制，提出科学、合理的就地保护、迁地保护、种群恢复、增强或回归等保护与管理策略，为进一步野生种质资源挖掘和后续开发利用及森林自然保护区管理奠定基础。本研究拟回答的关键科学问题是：1.朱红大杜鹃为什么极度濒危？2.如何科学合理地保护和管理朱红大杜鹃及其种群？
英文摘要
Biodiversity is one of the hottest topics at present all over the world. Rhododendron griersonianum, a critically endangered plant species, is one of the most important species for crossbreeding of Rhododendron among the international horticultural science communities. It had disappeared for decades in the wild after its name description. Based on previous works of our teams, only 322 individuals were rediscovered recently in the wild. It is a typical plant species with extremely small populations and is at a high risk of extinction. Research on its rescue and protection is of great urgency. This project will further systematically investigate the resource status of R. griersonianum in its natural distribution area in Tengchong City locating in "the Mountains of Southwest China", one of the 35 global biodiversity hotspots. By using functional traits and ddRAD-seq approaches to clarify the adaptation strategies for different habitats and its genetic diversity level, and to study its historical, present and future population dynamics characteristics of R. griersonianum, this project will finally decipher the mechanisms why R. griersonianum is a critically endangered species with extremely small populations. The result of this project will not only propose scientific and reasonable conservation and management strategies for in situ and ex situ conservation, population recovery, reinforcement or introduction of R. griersonianum, but also set the basis for subsequent development and utilization of the wild germplasm resources, as well as management of forest nature reserve. This program will answer two key questions: 1. Why is R. griersonianum critically endangered? 2. How to conserve R. griersonianum and manage its population scientifically and reasonably?
朱红大杜鹃属极度濒危物种和极小种群野生植物，也是国家二级重点保护野生植物，急需开展濒危机制研究和拯救保护工作。项目从4个方面开展了研究：（1）种群和群落特征。基于样方调查，分析群落物种组成和多样性指数，编制静态生命表，分析径级结构和种群动态。结果显示，重要值＞1%的木本植物有17种；种群年龄结构属于衰退型，存活曲线趋近Deevey-I型；种群动态变化指数Vpi’较小，表明种群受外界随机干扰时增长趋势不明显。（2）繁育系统。以模式标本产地种群为对象，研究了传粉综合特征和繁育系统。结果表明，朱红大杜鹃具有适应凤蝶传粉的一系列特征，如花冠大、花冠管长、花蜜量少、花瓣呈大红色、花瓣反射光谱峰值在350~400 nm之间；碧翠凤蝶和玉斑美凤蝶是有效传粉者，而黄熊蜂和红腹蜂为盗粉者；朱红大杜鹃既能自交，也能异交，属于混合交配系统，但依赖于传粉者，有效传粉者数量较少，自然座果率低，存在传粉限制。（3）功能性状。比较了林缘与林下个体开花数量、结实率、生长量、比叶面积、干物质质量等功能性状差异，测量了叶绿素荧光动力学光合作用参数。结果表明，林缘环境更有利于生长繁殖；朱红大杜鹃实际光化学效率较高。（4）保护基因组学。组装了染色体级别基因组，大小约为677Mb，含13条染色体；进一步进行重测序和保护基因组学研究。结果表明，其遗传多样性较低、纯合有害突变较多，近交水平高，但为古老近交；曾经历过3次遗传瓶颈，与历史地质和气候事件相关，在最近的300代以来，其有效种群大小逐渐减小，与人类活动相吻合；种群间缺乏当代基因流；4个种群可划分为4个管理单元、3个进化显著单元和3个适应性单元。基于以上研究结果，提出了科学、合理的就地保护、迁地保护等保护与种群管理策略，为进一步野生种质资源挖掘利用及森林自然保护区管理奠定了基础。
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