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朱紅大杜鵑為何極度瀕危?新研究解析形成原因

  朱紅大杜鵑屬于杜鵑花屬、朱紅大杜鵑亞組的唯一物種,在2011年出版的《杜鵑花紅色名錄》、2013年發布的《中國生物多樣性紅色名錄——高等植物卷》以及2017年發布的《中國高等植物受威脅物種名錄》中,均被評為極度瀕危(CR)。近日,中科院昆明植物所極小種群野生植物綜合保護團隊馬永鵬研究組在《植物雜志》期刊發表論文,解析了朱紅大杜鵑“極小種群”形成和維持的主要原因。

  朱紅大杜鵑花大、色彩艷麗、花期長、觀賞價值高、性狀優良,是花卉產業育種的重要種質資源,目前野外僅殘存2個居群,不足500株,是典型的極小種群野生植物,亟需開展其瀕危機制和搶救性保護工作。馬永鵬研究組聯合中國林業科學院資源昆蟲研究所馬宏課題組、中國環境科學研究院劉勇波研究組和云南省農業科學院花卉研究所王繼華研究團隊,對朱紅大杜鵑以及近緣廣布物種馬纓杜鵑進行了一系列保護基因組學比較分析。

  該研究首次獲得朱紅大杜鵑染色體水平的高質量全基因組,組裝質量大大超過了當前杜鵑花屬所有完成測序的物種,并注釋了38280個蛋白編碼基因。通過與其他物種進行系統發育研究,杜鵑花目與山茱萸目在大約于100 Ma前發生分化。

  為進一步解析朱紅大杜鵑的瀕危原因,研究人員對朱紅大杜鵑進行了重測序。群體歷史分析結果表明,朱紅大杜鵑歷史上經歷3次嚴重遺傳瓶頸,與冰期-間冰期作用、“共和運動”等地質歷史事件一致。最后一次遺傳瓶頸之后,朱紅大杜鵑的有效種群大小逐漸恢復。

  “但種群調查大小僅數百株,朱紅大杜鵑的瀕危可能還與人類活動如水庫建設、采挖和修路等有關。”馬永鵬指出。

  同時,研究團隊還對同屬廣布種馬纓杜鵑進行了重測序,并與朱紅大杜鵑進行了比較分析。結果表明,朱紅大杜鵑顯著積累了更多數量的純合有害突變,朱紅大杜鵑的長片段純合程度顯著高于馬纓杜鵑,表明朱紅大杜鵑近交嚴重。此外,與馬纓杜鵑等其他16個具有染色體水平全基因組信息的木本植物相比,朱紅大杜鵑的遺傳多樣性非常低。

  “總之,人類活動導致的生境喪失,朱紅大杜鵑遺傳多樣性極低,地質歷史事件導致的遺傳瓶頸、近交和與熱適應相關基因的有害突變,是朱紅大杜鵑‘極小種群’形成和維持的主要原因。”馬永鵬說。此外,論文還對朱紅大杜鵑搶救性保護行動提出了建議。

  相關論文信息: https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/tpj.15399 

 

朱紅大杜鵑(中科院昆明植物所供圖) 

  (科學網 2021年7月20日) 

  來源:http://news.sciencenet.cn/htmlnews/2021/7/461645.shtm 

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