天目木蘭保護(hù)生物學(xué)及遺傳多樣性的研究 (1)

1、<p>　　天目木蘭的保護(hù)生物學(xué)及遺傳多樣性研究</p><p><b>　　楊 月 紅</b></p><p>　　安徽師范大學(xué)碩士學(xué)位論文</p><p><b>　　二ＯＯ三年五月</b></p><p>　　本論文經(jīng)答辯委員會(huì)全體委員審查，確認(rèn)符合安徽師范大學(xué)</p>

2、<p>　　碩士學(xué)位論文質(zhì)量要求。</p><p><b>　　答辯委員會(huì)簽名:</b></p><p>　　主席:(工作單位、職稱)</p><p><b>　　委員:</b></p><p><b>　　導(dǎo)師:</b></p><p>　

3、　天目木蘭的保護(hù)生物學(xué)及遺傳多樣性研究</p><p><b>　　中 文 摘 要</b></p><p>　　生物多樣性保護(hù)是一門理論性強(qiáng)和應(yīng)用范圍廣的交叉學(xué)科，它既涉及到</p><p>　　生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)和生物進(jìn)化論的理論和方法，又要探討生物多樣性形成的機(jī)</p><p>　　制、保護(hù)理論和保護(hù)措施。保護(hù)生物學(xué)是伴

4、隨著生物多樣性的銳減，全球環(huán)</p><p>　　境質(zhì)量下降和人們對(duì)自然資源保護(hù)意識(shí)的提高而產(chǎn)生的一門新學(xué)科，其研究</p><p>　　目的：一是研究人類對(duì)生物多樣性的影響；二是研究防止物種滅絕的有效途</p><p>　　徑和生物多樣性保護(hù)的理論、措施和技術(shù)等。</p><p>　　天目木蘭（Magnolia amoena Cheng）隸

5、屬于木蘭科(Magnoliaceae)木蘭屬</p><p>　　(Magnolia)，為我國(guó)華東特有種，是重要的園林觀賞、香料和藥用植物。近年</p><p>　　來，其種質(zhì)資源急劇減少，分布區(qū)日益縮小；目前天目木蘭呈島嶼狀間斷分</p><p>　　布在安徽、浙江、江蘇、江西等省。1984 年該種被列為國(guó)家三級(jí)保護(hù)植物。</p><p>

6、　　本論文對(duì)天目木蘭的形態(tài)解剖特征、種群生物學(xué)、繁殖生物學(xué)和分子生</p><p>　　物學(xué)等方面進(jìn)行了研究，探討了天目木蘭瀕危的成因和機(jī)制，并提出了相應(yīng)</p><p>　　的保護(hù)對(duì)策和建議。研究結(jié)果如下：</p><p>　　1.天目木蘭解剖結(jié)構(gòu)較為原始，兩性花，花絲短，花藥長(zhǎng)，雄蕊和雌蕊</p><p>　　多數(shù)；與其近緣廣布種白玉蘭相

7、比，葉表面角質(zhì)化程度低，沒有表皮毛，葉</p><p>　　片略薄，柵欄組織/海綿組織為 1。其它未發(fā)現(xiàn)異常，這說明天目木蘭的形態(tài)</p><p>　　結(jié)構(gòu)可能不是導(dǎo)致它瀕危的原因。</p><p>　　2.現(xiàn)有天目木蘭在其分布區(qū)內(nèi)呈集群分布，自然種群數(shù)量不多，且多為</p><p>　　小種群；植株老齡化現(xiàn)象嚴(yán)重，林地幾無幼苗，種群在年齡結(jié)

8、構(gòu)上屬于衰退</p><p>　　型。種群規(guī)模變小是物種趨向?yàn)l危的特征之一。</p><p>　　3.天目木蘭適宜生長(zhǎng)在溫涼、濕潤(rùn)、多霧、土質(zhì)肥沃、排水良好的酸性</p><p>　　土壤中；天目木蘭一般不具備較大的種間競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，在群落中屬于從屬地位。</p><p>　　4.天目木蘭 3 月上旬始花，花期短，花粉可授期短；加上產(chǎn)地群眾每年&

9、lt;/p><p>　　上山采收花蕾作藥材，因而結(jié)實(shí)率不高。天目木蘭種子質(zhì)量差、生活力低下、</p><p>　　休眠期長(zhǎng)；在自然條件下，種子易霉?fàn)€或受蟲害，種子萌發(fā)率極低，從而導(dǎo)</p><p>　　致林下天然更新苗嚴(yán)重缺乏；這成為種群生存和擴(kuò)展的限制性因子。種子萌</p><p><b>　　I</b></p>

10、;<p>　　發(fā)實(shí)驗(yàn)的研究結(jié)果表明，新鮮種子不能萌發(fā)，種子經(jīng)過低溫冷凍沙藏處理后，</p><p>　　可以在一定程度上打破休眠，提高種子萌發(fā)率。</p><p>　　5.用 RAPD 技術(shù)，對(duì)天目木蘭自然分布區(qū)安徽、浙江、江蘇等地的 12</p><p>　　個(gè)自然種群的個(gè)體遺傳多樣性進(jìn)行了分析。從 40 個(gè) 10 堿基隨機(jī)引物中篩選</p&g

11、t;<p>　　出能產(chǎn)生穩(wěn)定多態(tài)性標(biāo)記的引物 14 個(gè)，共擴(kuò)增出 94 條 DNA 帶，其中多態(tài)</p><p>　　性帶 23 條，占總數(shù)的 24.4%。應(yīng)用 UPGMA 法和 Neighbor-Joining 法對(duì)遺傳</p><p>　　距離進(jìn)行聚類分析構(gòu)建樹系圖。分析結(jié)果表明：(1)天目木蘭自然種群具有較</p><p>　　低的遺傳多樣性，對(duì)

12、環(huán)境變化的適應(yīng)能力較差；(2)天目木蘭個(gè)體間的遺傳距</p><p>　　離與這些個(gè)體的種群間的地理分布有關(guān)，即相同產(chǎn)地個(gè)體間的遺傳距離較小，</p><p>　　不同產(chǎn)地個(gè)體間的遺傳距離較大。兩種群間隔距離越大，遺傳差異越大；天</p><p>　　目木蘭較低的遺傳變異水平限制了其適應(yīng)性和分布區(qū)的擴(kuò)展，是其瀕危的主</p><p><

13、b>　　要原因之一。</b></p><p>　　6.根據(jù)天目木蘭生物生態(tài)學(xué)特性和生存現(xiàn)狀，可采取加強(qiáng)宣傳教育力度，</p><p>　　實(shí)施就地保護(hù)、移栽植物園方式遷地保護(hù)等保護(hù)措施，同時(shí)加強(qiáng)對(duì)天目木蘭</p><p>　　的生理學(xué)、生態(tài)學(xué)、傳粉生物學(xué)和遺傳學(xué)等方面的研究，以期從根本上達(dá)到</p><p><b>

14、;　　對(duì)該物種的保護(hù)。</b></p><p><b>　　關(guān)鍵詞：天目木蘭</b></p><p><b>　　保護(hù)生物學(xué)</b></p><p><b>　　遺傳多樣性</b></p><p><b>　　致瀕機(jī)制</b></p>

15、;<p><b>　　保護(hù)對(duì)策</b></p><p><b>　　II</b></p><p>　?。樱簦酰洌椋澹蟆。铮睢。悖铮睿螅澹颍觯幔簦椋铮睢。猓椋铮欤铮纾。幔睿洹。纾澹睿澹簦椋恪?lt;/p><p>　?。洌椋觯澹颍螅椋簦。铮妗。停幔纾睿铮欤椋帷。幔恚铮澹睿帷。悖瑁澹睿纭?lt;/p>&l

16、t;p><b>　?。粒猓螅簦颍幔悖簟?lt;/b></p><p>　　Biodiversity conservation is an inter-subject, with bases of profound theories</p><p>　　and extensive applicated fields, which not only concerns ab

17、out the theory and</p><p>　　methods of ecology, genetics and evolution, but also discusses the evolutionary</p><p>　　mechanism, principles and methods of biodiversity conservation. Facing the fa

18、st</p><p>　　biodiversity decrease and the environmental degradation, conservation biology</p><p>　　has become a discipline arose the great public attention. The objectives of</p><p>

19、;　　conservation biology is to understand the effect of human activities on</p><p>　　biodiversity and to develop practical methods to keep species from extinction as</p><p>　　well as the theory,

20、measures and technology of biodiversity conservation.</p><p>　　Magnolia amoena belongs to Magnoliaceae and Magnolia, and an endemic</p><p>　　species of East China, being an ornamental or used as

21、 fragrance and pharmacy</p><p>　　plant. Because of a rapid decrease in quantity and distribution area, Magnolia</p><p>　　amoena was listed in the third class of the national protection plant spe

22、cies in</p><p>　　1984.In present, Magnolia amoena is only found in Anhui, zhejiang, Jiangsu,</p><p>　　Jiangxi etc provinces and the natural distribution area of M. amoena is very</p><

23、p>　　narrow, fragmentary .</p><p>　　This dissertation is mainly dealing with its morphological characters,</p><p>　　population biology, pollination biology and molecular biology. According to

24、the</p><p>　　results from this study, the factors that caused the present dangerous situation of</p><p>　　M. amoena have been analyzed and several measures for effective protecting</p>&l

25、t;p>　　have also been proposed. The conclusions are as follows:</p><p>　　1. The anatomical character of M.amoena is primitive, bisexual flower, lots</p><p>　　of pistil and stamina，filament is

26、much shorter than anther, M.amoena has no hair</p><p><b>　　III</b></p><p>　　or cuticle;Compared with its kindred cosmopolite species M.denudata,they have</p><p>　　much c

27、ommon in anatomical characters. From this, it is possible to ascertain that</p><p>　　morphological characters are not a threatening factor.</p><p>　　2. The population of M.amoena exhibits clumpe

28、d distribution, most of them</p><p>　　are rather small. Field investigation showed that the young trees of M.amoena are</p><p>　　too few to provide enough recruitment and ageing phenomena is sev

29、erely. The</p><p>　　population size is tending to decline which signified M.amoena species is in</p><p><b>　　danger.</b></p><p>　　3. M.amoena is suitable to cool, moist,

30、 misty, fertile and humus-riched acidic</p><p>　　soil with well-drained and loose structure. As an accompany species in its</p><p>　　communities, M.amoena does not have a strong competition pred

31、ominance</p><p>　　against other species.</p><p>　　4. The flower of M.amoena is beginning in early March. Every year many</p><p>　　people often pick up its buds used as medicine, so

32、its seed-set is not high. In</p><p>　　addition, the seed quality of M.amoena was very poor, long dormancy and</p><p>　　percentage of seeds with vitality was low. What’s more, in nature, seeds of

33、ten</p><p>　　were rotted or eaten by insects. All of them restrict seeds from germinating into</p><p>　　seedlings in field and spreading of populations, so the renewal of the populations</p&g

34、t;<p>　　is very poor. Seed germination tests in lab showed that the germination rate of</p><p>　　freshly harvested seeds was zero, while dealing with low temperature of the seeds</p><p>　

35、　coated with sand in advance could enhance seed germination rate.</p><p>　　5. The genetic diversity of individuals from 12 natural populations of</p><p>　　M.amoena from different distribution re

36、gions was analyzed by using random</p><p>　　amplified polymorphic DNA(RAPD). 14 primers were screened from 40 ten-bp</p><p>　　arbitrary primers, and a total of 94 DNA fragments were amplified, a

37、mong which</p><p>　　23 were polymorphic. DNA molecular dendrograms were established for the 12</p><p>　　natural populations based on UPGMA and Neighbor-Joining. The result showed:</p><

38、;p>　　(1) M.amoena has a low genetic diversity, and its adaptability to environmental</p><p>　　change is weak; (2) The genetic diversity of M.amoena among populations is</p><p>　　higher than w

39、ithin a population. In addition, the genetic diversity of M.amoena</p><p>　　natural populations are primarily related to their geographic distribution; More</p><p>　　distance between them, more

40、difference; The low level of genetic variation of</p><p><b>　　IV</b></p><p>　　M.amoena which limited its ecological adaptability and extensive is one of the</p><p>　　imp

41、ortant causes to plunge this species into endangering state.</p><p>　　6. In the light of the present condition and biological characters of M.amoena,</p><p>　　some effectively protective measure

42、s were proposed as follows: Firstly, launch</p><p>　　active education and propaganda; Secondly, make conservation in situ; Thirdly,</p><p>　　carry on ex situ conservation by transplanting them i

43、n botanical garden; Forthly, in</p><p>　　order to protect endangered M.amoena species, deep studies of physiology,</p><p>　　genetics, pollination biology and so on should be made at the same tim

44、e.</p><p>　　Key words: Magnolia.amoena, Conservation biology, Genetic diversity,</p><p>　　Endangering mechanism, Conservation measures</p><p><b>　　V</b></p><p

45、><b>　　目　　錄</b></p><p>　　第一章　　前言 ··························

46、3;··························· 1</p><p>　　一. 保護(hù)生物學(xué)和生物多樣性 ··

47、3;·································· 1</p>

48、<p>　　二. 珍稀瀕危植物保護(hù) ·································

49、;·········· 5</p><p>　　三. 本項(xiàng)目研究的目的和意義 ····················

50、;················· 7</p><p>　　第二章　　形態(tài)解剖學(xué)研究 ·············&

51、#183;······························ 10</p><p>　　一. 材料與方法

52、····································

53、3;··········· 10</p><p>　　二. 實(shí)驗(yàn)結(jié)果 ···················

54、3;······························ 10</p><p>　　三. 小結(jié)與討論

55、83;····································&

56、#183;·········· 12</p><p>　　第三章　　種群生物學(xué)研究 ···················&#

57、183;························ 13</p><p>　　一. 天目木蘭的地理分布 ·····

58、83;·································· 13</p>

59、<p>　　二. 野外調(diào)查方法 ·································

60、;············· 13</p><p>　　三. 研究地自然概況 ·················&#

61、183;·························· 13</p><p>　　四. 天目木蘭的種群特征 ···

62、83;····································

63、16</p><p>　　五. 天目木蘭的群落結(jié)構(gòu)特征 ······························

64、······ 20</p><p>　　第四章　　生殖生物學(xué)研究 ························&

65、#183;··················· 22</p><p>　　一. 天目木蘭生物學(xué)特性及物候 ··········

66、;························ 22</p><p>　　二. 花粉活力及萌發(fā)率 ······&

67、#183;··································· 23&l

68、t;/p><p>　　三. 天目木蘭種子生活力和萌發(fā)率······························

69、83;·· 25</p><p>　　四. 小結(jié) ·····························

70、;························· 29</p><p>　　第五章　　遺傳多樣性研究 ·····

71、····································

72、3;·· 30</p><p>　　一. 材料與方法 ····························

73、83;··················· 30</p><p>　　二. 結(jié)果和分析 ···········&#

74、183;····································

75、 32</p><p>　　三. 討論 ·······························&#

76、183;······················ 35</p><p>　　第六章　　天目木蘭致瀕機(jī)制與保護(hù)對(duì)策 ······

77、83;························· 38</p><p>　　一. 天目木蘭種群瀕危的主要特征 ····

78、···························· 38</p><p>　　二. 天目木蘭的致瀕機(jī)制 ··&

79、#183;····································

80、;· 38</p><p>　　三. 保護(hù)對(duì)策 ······························

81、;···················· 40</p><p>　　參考文獻(xiàn) ···········&#

82、183;····································

83、········· 42</p><p>　　致　　　　謝 ······················&

84、#183;·································· 47</p&g

85、t;<p>　　圖版說明 ·································&#

86、183;······················· 48</p><p><b>　　圖　　版　</b></p><p>　　第一章　　

87、　　　前言　</p><p>　　一． 保護(hù)生物學(xué)和生物多樣性　</p><p>　?。?． 保護(hù)生物學(xué)　</p><p>　　1.1 保護(hù)生物學(xué)的產(chǎn)生</p><p>　　保護(hù)生物學(xué)這一名詞最早出現(xiàn)于本世紀(jì)初期。當(dāng)時(shí)由于森林漁業(yè)和野生</p><p>　　動(dòng)物的管理問題而提出的這一概念，這一學(xué)科的真正形成大約在 80

88、 年代初期</p><p>　　（Rrussard,1985）。它的形成有其科學(xué)和社會(huì)的因素。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和</p><p>　　人類歷史的演化，對(duì)自然的開發(fā)與日俱增，終于有一天人們發(fā)現(xiàn)原以為取之不</p><p>　　盡的資源也會(huì)匱乏，甚至?xí)萁?。?16 世紀(jì)時(shí)歐洲的野牛數(shù)量減少，1564 年</p><p>　　歐洲建立了野牛保護(hù)

89、區(qū)，但是野牛仍于 1672 年滅絕。人口越多的地區(qū)資源消</p><p>　　耗得越快，最先文明起來的地區(qū)同時(shí)也是資源最早枯竭的地區(qū)，因此，為了尋</p><p>　　找資源促進(jìn)了航海業(yè)、地理學(xué)的發(fā)展，與此同時(shí)人們也在大力開發(fā)新的資源，</p><p>　　如煤炭、石油等礦產(chǎn)。人們?cè)趯ふ屹Y源和開發(fā)資源的過程中，促進(jìn)科學(xué)技術(shù)的</p><p>

90、　　飛速發(fā)展，改造自然的能力不斷提高。大型采掘機(jī)械、遠(yuǎn)洋捕撈船只對(duì)野生動(dòng)</p><p>　　物的捕殺能力等都是空前的，使森林、海洋和礦產(chǎn)等資源在近 100 年中迅速減</p><p>　　少，甚至接近枯竭的邊緣。人類社會(huì)進(jìn)入 20 世紀(jì) 70 年代，地球上的自然資源</p><p>　　發(fā)生了巨大的變化，基本特征是隨著全世界人口的增加、環(huán)境污染的加劇和掠</

91、p><p>　　奪式、無節(jié)制的開發(fā)等，導(dǎo)致自然資源，尤其是生物資源幾乎殆盡，生物多樣</p><p>　　性以驚人的速度減少。眾所周知，一個(gè)物種的滅絕，一個(gè)地區(qū)或國(guó)家的生物多</p><p>　　樣性的喪失會(huì)給當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展帶來無法預(yù)料的損失和影響。這種減少直接威脅</p><p>　　著人類的食物、藥物和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的安全，為了保護(hù)生物資源和生物多

92、樣性，</p><p>　　保護(hù)生物學(xué)隨之而誕生。保護(hù)生物學(xué)是在人類嚴(yán)重地破壞了自然界的生態(tài)平衡</p><p>　　和自然資源后經(jīng)反思并主動(dòng)提出保護(hù)這些再生資源的前提下誕生的，所以它也</p><p>　　是社會(huì)的需求，是經(jīng)濟(jì)發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物。</p><p>　　1.2 保護(hù)生物學(xué)的發(fā)展</p><p>　　保

93、護(hù)生物學(xué)是近些年來迅速發(fā)展的一門高度綜合，多學(xué)科交叉的新領(lǐng)域。</p><p>　　20 世紀(jì) 70 年代，科技界和許多國(guó)家開始重視人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的污染和野</p><p>　　生物種的生存危機(jī)。但是當(dāng)時(shí)沒有專門研究生物多樣性的學(xué)科，有關(guān)物種生存</p><p>　　條件、滅絕機(jī)制以及環(huán)境保護(hù)的研究多散見于各門基礎(chǔ)生物學(xué)科之中。隨著生</p>&l

94、t;p>　　物多樣性問題的日益突出以及有關(guān)研究資料的積累，保護(hù)生物學(xué)研究人員迫切</p><p>　　需要交流信息。 1978 年，Soule、Bruce 和 Wilcox 在美國(guó) San Diego 主持了第</p><p><b>　　1</b></p><p>　　一屆自然保護(hù)生物學(xué)討論會(huì)。這次會(huì)議和由此產(chǎn)生的第一部自然保護(hù)生物學(xué)著

95、</p><p>　　作《自然保護(hù)生物學(xué)—進(jìn)化與生態(tài)學(xué)觀點(diǎn)》標(biāo)志著該學(xué)科的正式誕生。Soule</p><p>　　和 Wilcox（1980）主編的這本經(jīng)典著作打破了傳統(tǒng)學(xué)科的界限，融合了多種</p><p>　　學(xué)科的信息，把保護(hù)生物多樣性作為明確的宗旨。該書使從事自然保護(hù)的生物</p><p>　　學(xué)家視野開闊，大大激發(fā)了基礎(chǔ)生物學(xué)家將

96、其所學(xué)應(yīng)用到自然保護(hù)實(shí)踐中的積</p><p>　　極性。1982 年，斯坦福大學(xué)成立自然保護(hù)生物學(xué)中心。1985 年，保護(hù)生物學(xué)</p><p>　　會(huì)成立?，F(xiàn)在，保護(hù)生物學(xué)會(huì)成為北美會(huì)員人數(shù)增長(zhǎng)最快的一個(gè)學(xué)會(huì)</p><p>　　(Primack,1993) 。</p><p>　　從 1990 年開始，北美的許多大學(xué)設(shè)立了保護(hù)生物學(xué)專業(yè)

97、，而且此專業(yè)目</p><p>　　前已經(jīng)成為大學(xué)生們喜歡選修的熱門專業(yè)。許多基金會(huì)，政府組織和民間團(tuán)體</p><p>　　都將保護(hù)生物學(xué)作為優(yōu)先資助領(lǐng)域。聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署和世界銀行也為生物多</p><p>　　樣性和持續(xù)發(fā)展研究投入了大量的資金。兩本保護(hù)生物學(xué)專業(yè)期刊《保護(hù)生物</p><p>　　學(xué)》（Conservation Bio

98、logy）和《生物保護(hù)》（Biological Conservation）的創(chuàng)刊</p><p>　　發(fā)行，則為保護(hù)生物學(xué)家們提供了交流研究成果、傳播保護(hù)生物學(xué)知識(shí)的園地。</p><p>　　1992 年 6 月在巴西首都里約熱內(nèi)盧召開的聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)，會(huì)上簽署</p><p>　　了生物多樣性公約 (Convention on Biological Div

99、ersity)、里約宣言 (The Rio</p><p>　　Declaration)和氣候變化框架公約(Convention on Climate Change)。這表明，各</p><p>　　締約國(guó)政府已經(jīng)就保護(hù)生物多樣性達(dá)成共識(shí)，開始協(xié)調(diào)步伐。近年來，自然保</p><p>　　護(hù)生物學(xué)方面的學(xué)術(shù)會(huì)議，有關(guān)專著、文章大量涌現(xiàn)，標(biāo)志著該學(xué)科在理論和</

100、p><p>　　應(yīng)用方面的雙向發(fā)展。這一階段的發(fā)展基本上反映了一種愈來愈綜合化、系統(tǒng)</p><p><b>　　化和定量化的趨勢(shì)。</b></p><p>　　1.3 保護(hù)生物學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域和特征</p><p>　　保護(hù)生物學(xué)是一門年輕的學(xué)科，是基礎(chǔ)學(xué)科與應(yīng)用學(xué)科的綜合，是自然科</p><p>　

101、　學(xué)與社會(huì)科學(xué)的交叉。它回答“什么是生物多樣性？怎樣保護(hù)？為什么要保</p><p>　　護(hù)？”的問題，目標(biāo)是保護(hù)生物多樣性、保護(hù)生物棲息地和評(píng)估人類對(duì)生物多</p><p>　　樣性的影響，提出防止生物滅絕的具體措施。其應(yīng)用領(lǐng)域表現(xiàn)在①保護(hù)生物學(xué)</p><p>　　首先要解決各種應(yīng)用生物學(xué)科(如野生動(dòng)物管理學(xué)、水產(chǎn)養(yǎng)殖學(xué)、林學(xué)、農(nóng)學(xué)</p><

102、;p>　　和環(huán)境保護(hù)科學(xué))所提出的問題。②保護(hù)生物學(xué)也涉及到社會(huì)科學(xué)問題。③保</p><p>　　護(hù)生物學(xué)是一門決策科學(xué)。</p><p>　　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</p><p>　　力。實(shí)際操作時(shí)，人們又常常以簡(jiǎn)單的手段來調(diào)控復(fù)雜多變的生態(tài)系統(tǒng)，這兩</p><p>　　者之間的矛盾造成

103、了保護(hù)生物學(xué)的具有不同于其他學(xué)科的特征 (將志剛等，</p><p><b>　　2</b></p><p>　　1997)：(1)保護(hù)生物學(xué)是一門關(guān)于解決危機(jī)的學(xué)科。Soule (1985)將保護(hù)生物學(xué)</p><p>　　稱之為“危機(jī)學(xué)科”，這種學(xué)科往往要求根據(jù)不完全的信息進(jìn)行決策，生物多樣</p><p>　　性保

104、護(hù)常常是這樣的，我們決不能等到生物多樣性被徹底破壞之后，才提出保</p><p>　　護(hù)的理論和措施。因?yàn)榈人鸭阶銐虻男畔⒃傩袥Q策時(shí)將會(huì)錯(cuò)過決策機(jī)會(huì)。決</p><p>　　策者將利用直覺和創(chuàng)造力加上現(xiàn)有的信息來比較相似的事例，再參照理論模式</p><p>　　進(jìn)行決斷。(2)保護(hù)生物學(xué)是關(guān)于統(tǒng)計(jì)現(xiàn)象的學(xué)科。生態(tài)系統(tǒng)是復(fù)雜的、難以預(yù)</p><

105、;p>　　測(cè)的研究對(duì)象，環(huán)境問題往往是多因子綜合作用的動(dòng)態(tài)過程，不確定性是生態(tài)</p><p>　　與自然保護(hù)問題的固有特征。因此，保護(hù)生物學(xué)家必須從大量現(xiàn)象中找到普遍</p><p>　　的問題，由于保護(hù)問題的客觀特征，與學(xué)科的成熟與否和科學(xué)家能力強(qiáng)弱無關(guān)，</p><p>　　這就是說保護(hù)生物學(xué)常常只能在一定概率水平上，給出生態(tài)環(huán)境和生物多樣性</p

106、><p>　　問題的解決辦法。(3)保護(hù)生物學(xué)是關(guān)于價(jià)值取向的學(xué)科?？茖W(xué)應(yīng)當(dāng)是不涉及</p><p>　　人的觀點(diǎn)與愿望、無價(jià)值取向的和完全客觀的；然而，科學(xué)研究是靠人來完成</p><p>　　的，人的經(jīng)驗(yàn)和目的往往影響科學(xué)。盡管人們不愿意承認(rèn)這一點(diǎn)。西方有人認(rèn)</p><p>　　為，現(xiàn)代科學(xué)是價(jià)值取向的(Grumbine</p>

107、<p>　　1992)，這一觀點(diǎn)稱之為“后現(xiàn)代科學(xué)”</p><p>　　(post modern science)。此外，保護(hù)是人的主動(dòng)行為，是為了保護(hù)有價(jià)值的事物，</p><p>　　比如有價(jià)值的生物多樣性，因此，保護(hù)生物學(xué)是一門價(jià)值取向和使命取向的科</p><p>　　學(xué)。 4）保護(hù)生物學(xué)是一門多學(xué)科的交叉學(xué)科。它由自然科學(xué)和社會(huì)科學(xué)兩部&l

108、t;/p><p>　　分組成。自然學(xué)科包括生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、遺傳學(xué)和生物地理學(xué)等，特別是分類</p><p>　　學(xué)、種群生物學(xué)、種群遺傳學(xué)、生殖生物學(xué)、群落生態(tài)學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)學(xué)和進(jìn)化</p><p>　　生物學(xué)，實(shí)質(zhì)上構(gòu)成該學(xué)科的核心。社會(huì)科學(xué)主要指哲學(xué)、美學(xué)、社會(huì)學(xué)、法</p><p>　　學(xué)，特別是環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境保護(hù)法、動(dòng)植物保護(hù)法和生物多樣

109、性公約等。 5）</p><p>　　保護(hù)生物學(xué)是一門整體性學(xué)科。整體性意味著兩方面的涵義：一是研究對(duì)象的</p><p>　　宏觀性，如群落—生態(tài)（系統(tǒng)）多樣性的空間范圍及其過程涉及很廣，簡(jiǎn)化論</p><p>　　不能解釋生態(tài)（系統(tǒng)）的復(fù)雜性；其次，由于生物多樣性滅絕過程特別復(fù)雜和</p><p>　　深?yuàn)W，只有集中不同的學(xué)科群體協(xié)作攻關(guān)

110、，才能應(yīng)付這種危機(jī)。</p><p>　?。?． 生物多樣性　</p><p>　　２ ． １ 　 生物多樣性的概念　</p><p>　　地球上的生物多樣性是經(jīng)過了約 30 億年生物與環(huán)境協(xié)同進(jìn)化的結(jié)果。生</p><p>　　命的進(jìn)化改變了地球面貌，而地球面貌的改變?yōu)樯M(jìn)化提供了必要的環(huán)境，</p><p>　　

111、兩者通過物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)與信息交流形成了一個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的開放系統(tǒng)，維</p><p>　　持著人類賴以生存的生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)。生物多樣性是指生物及其與環(huán)境</p><p>　　形成的生態(tài)復(fù)合體以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程的總和，包括動(dòng)物、植物、微</p><p><b>　　3</b></p><p>　　生物和它們所

112、擁有的基因以及它們與其生存環(huán)境形成的復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。因</p><p>　　此，生物多樣性是一個(gè)內(nèi)涵十分廣泛的重要概念，包括多個(gè)層次和水平。其中，</p><p>　　研究較多的主要有遺傳多樣性、物種多樣性、生態(tài)系統(tǒng)多樣性。</p><p>　　遺傳多樣性是指種內(nèi)基因的變化，包括種內(nèi)顯著不同的種群間和同一種群</p><p>　　內(nèi)的遺傳變異

113、（世界資源研究所等，1992），種內(nèi)的遺傳變異程度也決定其進(jìn)</p><p>　　化潛勢(shì)（Solbrig,1991）。所有的遺傳多樣性都發(fā)生在分子水平，自然界中存在</p><p>　　的變異源于突變的積累，這些變異都是自然選擇積累起來的（舒德干，2001），</p><p>　　上述過程形成了豐富的遺傳多樣性。遺傳多樣性檢測(cè)的方法隨著生物學(xué)，特別</p>

114、;<p>　　是遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展而不斷提高和完善，從形態(tài)學(xué)水平、細(xì)胞學(xué)(染</p><p>　　色體)水平、生理生化水平逐漸發(fā)展到分子水平。如 DNA 多態(tài)性主要通過</p><p>　　RFLP(限制性片段長(zhǎng)度多態(tài)性)、DNA 指紋(DNA fingerprinting)、RAPD(隨機(jī)</p><p>　　擴(kuò)增多態(tài)性 DNA)等技術(shù)進(jìn)行分析

115、。</p><p>　　物種多樣性是指一定區(qū)域內(nèi)物種的多樣化，主要從分類學(xué)、系統(tǒng)學(xué)和生物</p><p>　　地理學(xué)角度對(duì)一定區(qū)域內(nèi)物種的狀況進(jìn)行研究；生態(tài)學(xué)中的物種多樣性則是對(duì)</p><p>　　生物群落組織化水平的度量。物種多樣性的現(xiàn)狀(如受威脅狀況和特有性等)、</p><p>　　形成、演化、分布格局及其維持機(jī)制等是物種多樣性主要研

116、究?jī)?nèi)容。地球表面</p><p>　　動(dòng)物、植物、微生物的物種數(shù)量，據(jù)科學(xué)家的估計(jì)約為 500 萬至 3000 萬種</p><p>　?。╓ilson,1988）。生態(tài)系統(tǒng)多樣性是指生物圈內(nèi)生境、生物群落和生態(tài)過程的</p><p>　　多樣化以及生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生境差異、生態(tài)過程變化的多樣性（McNeely,1990）。</p><p>　　保

117、護(hù)生物學(xué)強(qiáng)調(diào)生物多樣性，如果這個(gè)世界缺少了豐富多彩的生物多樣</p><p>　　性，生存競(jìng)爭(zhēng)、自然選擇和生物進(jìn)化有可能會(huì)是另外一番景象。生存競(jìng)爭(zhēng)是生</p><p>　　物與生物之間的相互關(guān)系，自然選擇是環(huán)境對(duì)生物的作用，生物改造是生物對(duì)</p><p>　　環(huán)境的作用，生物多樣性是一切生態(tài)作用和生態(tài)關(guān)系發(fā)生的前提和條件，也是</p><p&g

118、t;<b>　　人類的共同財(cái)富。</b></p><p>　　2.2 生物多樣性價(jià)值</p><p>　　生物多樣性有其直接價(jià)值和間接價(jià)值；許多方法已經(jīng)發(fā)展出來評(píng)估遺傳變</p><p>　　異、物種、群落和生態(tài)系統(tǒng)的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。其中 McNeely(1988)和 McNeely(1990)</p><p>　　等使用的方

119、法較廣泛。生物多樣性的直接利用價(jià)值指人們直接收獲或使用的</p><p>　　那些產(chǎn)品，并可通過分析人類的活動(dòng)，監(jiān)測(cè)自然資源的采集，以及通過查閱</p><p>　　進(jìn)出口統(tǒng)計(jì)資料等，可以測(cè)算出。生物資源為人類提供了基本食物、藥材、</p><p>　　作物品種、木材、建筑、燃料，世界上 90%食物來源于 20 個(gè)物種；我國(guó)有</p><p>

120、;　　5000 多種動(dòng)植物用于醫(yī)療目的，如野人參、水蛭素是珍貴的抗凝劑等；野生</p><p>　　物種還可用作生物控制資源，通過尋找有害物種在其原始生境的天敵來控制</p><p><b>　　4</b></p><p>　　外來有害物種；如刺梨仙人掌（Opuntia spp.）作為籬笆植物從南美引入到澳</p><p&g

121、t;　　大利亞迅速擴(kuò)散，侵占了數(shù)百萬公頃的牧場(chǎng)。而在刺梨仙人掌的原生境中，</p><p>　　有 Cactoblastis 屬的一種蛾子的幼蟲取食這種仙人掌，當(dāng)這種蛾子被成功地</p><p>　　引入到澳大利亞后，刺梨仙人掌減少到相對(duì)稀有程度。間接價(jià)值（生態(tài)價(jià)值）</p><p>　　是指生物多樣性的環(huán)境作用和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)；如能量固定、保持水土、調(diào)節(jié)</p

122、><p>　　氣候、廢物處理、環(huán)境監(jiān)測(cè)等。此外生物多樣性在自然環(huán)境的休閑、生態(tài)旅</p><p>　　游、社會(huì)文化、科研、教育、精神及歷史方面均具有重要價(jià)值。目前人們僅</p><p>　　僅利用了生物界的一部分，許多野生動(dòng)植物還有待馴化，以培育新的作物、</p><p>　　家畜；現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)還需要開發(fā)更多可更新的生物資源，以提供各種工業(yè)生&l

123、t;/p><p>　　產(chǎn)中必需的原材料和新型的能源（汪松等，1990）。</p><p>　　二． 　 珍稀瀕危植物保護(hù)　</p><p>　　2.1 珍稀瀕危植物種形成的原因及現(xiàn)狀</p><p>　　植物種在生態(tài)系統(tǒng)中都占有一定的生態(tài)位，發(fā)揮著它特殊的功能并影響</p><p>　　著其他物種。每一個(gè)物種都是生命系統(tǒng)中

124、的一個(gè)環(huán)節(jié)和能量流的中轉(zhuǎn)站，如</p><p>　　果一個(gè)物種生存受威脅，與它有關(guān)的物種同樣也受到不同程度的威脅。據(jù)分</p><p>　　析，每滅絕一個(gè)種，就有 10-30 個(gè)與它相關(guān)的種類生存受到威脅。每滅絕一</p><p>　　個(gè)物種，將會(huì)引起更多的植物陷入危機(jī)之中。保護(hù)珍稀瀕危植物是一項(xiàng)十分</p><p>　　緊迫的任務(wù)。自然界物

125、種的產(chǎn)生、滅絕本來是一種自然規(guī)律，也是一種動(dòng)態(tài)</p><p>　　平衡，植物界也因此產(chǎn)生出適應(yīng)性更強(qiáng)的種類。據(jù)估計(jì)，全球每 100 年消失</p><p>　　90 個(gè)物種屬正常范圍。在近代，人口的增加和工業(yè)革命的發(fā)展導(dǎo)致了森林大</p><p>　　面積減少、土地沙化、水土流失、環(huán)境污染、生態(tài)危機(jī)空前嚴(yán)重。植物多樣</p><p>　　性

126、面臨著過分利用，種類不斷減少的危險(xiǎn)處境。很多植物由于原來的生境被</p><p>　　破壞而處于瀕?；驕缃^的境地。根據(jù)國(guó)際自然及自然資源保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）</p><p>　　保護(hù)監(jiān)測(cè)中心估計(jì)全世界現(xiàn)在面臨滅絕危險(xiǎn)的植物種類達(dá) 2-2.5 萬種，到本世</p><p>　　界末將達(dá)到 5-6 萬種?，F(xiàn)在物種滅絕速度比原來自然過程加快了 1000 倍，全</p

127、><p>　　球受危種類達(dá) 10%。我國(guó)植物種類非常豐富，僅野生維管植物約 2.7 萬種，</p><p>　　占世界總種數(shù) 11.4%，僅次于巴西和馬來西亞，居世界第三位。長(zhǎng)期以來，</p><p>　　由于對(duì)珍稀植物保護(hù)不夠，使珍稀植物日益減少，有的已處于瀕危狀態(tài)。據(jù)</p><p>　　估計(jì)，我國(guó)大約有 4000-5000 種植物處于瀕?；?/p>

128、受瀕危狀態(tài)，占植物總數(shù)</p><p>　　15%-20%，大大高于世界平均值 10%水平，而且已有 200 種植物已經(jīng)滅絕。</p><p>　　1987 年，國(guó)家環(huán)境保護(hù)局和中國(guó)科學(xué)院植物研究所出版的《中國(guó)珍稀瀕危保</p><p>　　護(hù)植物名錄》（第一冊(cè)）包括 389 種，列為一級(jí)保護(hù) 8 種、二級(jí)保護(hù) 159 種、</p><p>

129、　　三級(jí)保護(hù) 222 種。</p><p><b>　　5</b></p><p>　　2.2 珍稀瀕危植物種的保護(hù)價(jià)值</p><p>　　珍稀瀕危植物種的保護(hù)價(jià)值具體體現(xiàn)在：①珍稀瀕危植物是研究植物起</p><p>　　源、系統(tǒng)進(jìn)化的有力證據(jù)。我國(guó)自第三紀(jì)以來，除西北干旱地區(qū)外，大部分</p><

130、;p>　　地區(qū)保持了溫暖濕潤(rùn)的氣候，沒有受到第四紀(jì)冰川直接影響，形成了許多第</p><p>　　三紀(jì)以前古老植物的避難所或新生孤立類群的發(fā)源地。在我國(guó)植物區(qū)系中存</p><p>　　在大量第三紀(jì)古熱帶孑遺植物，如銀杏（Ginkgo biloba）、水杉（Metasequia</p><p>　　glyptostroboides）、鵝掌楸（Liriodend

131、ron chinense）等被稱為活化石。還有銀</p><p>　　杉（Cathaya argyrophylla）、白豆杉（Pseudotaxus chinenii）等，它們是研究</p><p>　　種子植物起源演化、系統(tǒng)進(jìn)化最直接的證據(jù)。②植物遺傳育種的珍貴材料。高</p><p>　　等植物每個(gè)種平均攜帶遺傳基因 40 萬個(gè)以上。一個(gè)物種就是一個(gè)基因庫(kù)，其&

132、lt;/p><p>　　中很多對(duì)人類來說是育種的好材料。珍稀植物是巨大的天然基因庫(kù)，是人類</p><p>　　必不可少的后備種質(zhì)資源。我國(guó)很多農(nóng)作物育種就是利用了野生種的有利基</p><p>　　因才育出了優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)新品種。③植物生殖生理研究的可靠借鑒。我國(guó)珍稀植</p><p>　　物中有些種壽命特長(zhǎng)，如銀杏；有些種受粉機(jī)理特殊，如報(bào)春花（P

133、rimula spp）。</p><p>　　揭示這些奧秘，對(duì)進(jìn)一步探討植物生殖與環(huán)境、基因流動(dòng)、生存競(jìng)爭(zhēng)中生殖</p><p>　　生態(tài)特性有十分重要的意義。④對(duì)未知種研究的直接參照物?，F(xiàn)在人類認(rèn)識(shí)</p><p>　　的植物有 40 萬種，但仍有 50 萬種還未鑒定，屬未知種。珍稀瀕危植物的特</p><p>　　殊地位決定了它在鑒定未知

134、種中有特別重要的意義。如通過與銀杏比較鑒定</p><p>　　出 15 種相近屬的植物；通過水杉鑒定出 10 種已滅絕的與水杉相近的植物。</p><p>　?、莨诺刭|(zhì)、古氣候的生動(dòng)記錄。例如，1915 年德國(guó)地球物理學(xué)家魏格納提出</p><p>　　“大陸漂移學(xué)說”引起爭(zhēng)議，后來不僅在古植物化石中找到了證據(jù)，而且在</p><p>　　

135、現(xiàn)存古老植物中也找到了證據(jù)，從而使這一學(xué)說得到普遍承認(rèn)。很多古樹年</p><p>　　輪記錄著氣候變化規(guī)律，為人類研究氣候變遷和預(yù)報(bào)提供了證據(jù)。⑥經(jīng)濟(jì)價(jià)</p><p>　　值。很多珍稀植物具有巨大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，它們有些是著名藥用植物，如人參、</p><p>　　銀杏、刺五加（Acanthopanax senticosus）等；有些是著名觀賞植物如水杉、</

136、p><p>　　銀杉等；有些是著名用材植物如黃檗（Phellodenddron amurense）、楠木（Phoebe</p><p>　　zhennana）等。這些僅是人們已廣泛利用的，還有一些種類沒有得到開發(fā)利</p><p>　　用，如果這些種類滅絕，對(duì)人類經(jīng)濟(jì)損失無法估量。⑦文化價(jià)值。珍稀瀕危</p><p>　　植物大多數(shù)被人們認(rèn)為是大

137、自然美的縮影，用以欣賞、陶冶情操，常作為友</p><p>　　好交往的禮品，以表達(dá)敬意、友誼、懷念等，其珍貴性不亞于經(jīng)濟(jì)價(jià)值和科</p><p><b>　　學(xué)價(jià)值。</b></p><p>　　2.3 我國(guó)對(duì)珍稀瀕危植物的保護(hù)工作</p><p>　　我國(guó)是世界上植物種類最豐富的國(guó)家之一，然而，我國(guó)的植物保護(hù)工作&l

138、t;/p><p><b>　　6</b></p><p>　　是新中國(guó)成立以后才得以發(fā)展的（生物多樣性工作組，1993）。1963 年國(guó)家</p><p>　　頒布的《中華人民共和國(guó)森林保護(hù)條例》中明確規(guī)定“保護(hù)稀有珍貴林木”；</p><p>　　到 1965 年，我國(guó)已建立了 13 個(gè)以保護(hù)植物和植被為目的的自然保護(hù)區(qū)。

139、 文</p><p>　　化大革命”之后，我國(guó)植物保護(hù)工作開始了迅速發(fā)展的時(shí)期，國(guó)家環(huán)保局組</p><p>　　織中國(guó)科學(xué)院植物研究所及高校和科研單位于 1978 年出版了《中國(guó)珍稀瀕危</p><p>　　植物保護(hù)名錄》第一冊(cè)，1989 年出版了《中國(guó)珍稀瀕危植物》，1990 年出版</p><p>　　了《中國(guó)植物紅皮書》等。進(jìn)入 90

140、 年代以后，保護(hù)植物學(xué)研究進(jìn)入了一個(gè)嶄</p><p>　　新的階段，人們開始將研究的重點(diǎn)放在瀕危植物的瀕危機(jī)制和瀕危過程的時(shí)</p><p>　　空方面，謝宗強(qiáng)（1993）研究了三峽工程對(duì)庫(kù)區(qū)特有瀕危植物荷葉鐵線蕨的</p><p>　　影響與對(duì)策；魏宏圖（1994）等人的金縷梅物種瀕危程度的定量分析等，其</p><p>　　中王伏雄（1

141、990）主編的《銀杉生物學(xué)》被看作是目前對(duì)瀕危種進(jìn)行全面系</p><p>　　統(tǒng)研究的代表作。但是，由于種種原因，我國(guó)珍稀瀕危植物保護(hù)工作起步晚；</p><p>　　科研經(jīng)費(fèi)和科研隊(duì)伍不足；研究成果在保護(hù)和教育中應(yīng)用較少等，使我國(guó)珍</p><p>　　稀瀕危植物保護(hù)工作處于比較落后的狀態(tài)（陳靈芝 1993，許再富 1991）。</p><p

142、>　　三．本項(xiàng)目研究的目的和意義　</p><p>　　３ ． １ 天目木蘭及其近緣種的研究工作回顧　</p><p>　　木蘭科（Magnoliaceae）是現(xiàn)存被子植物中較原始的類群，對(duì)木蘭科的研</p><p>　　究已涉及分類系統(tǒng)、木材解剖、染色體、花粉學(xué)、繁育生物學(xué)、莖葉部微形</p><p>　　態(tài)等領(lǐng)域和方面。例如：①在系

143、統(tǒng)分類上：J.E.Dandy(1964)、Nooteboom（1985、</p><p>　　1987）對(duì)木蘭科的分類系統(tǒng)做出了深入研究，我國(guó)木蘭科專家劉玉壺在</p><p>　　J.E.Dandy 的基礎(chǔ)上提出了新的木蘭科分類系統(tǒng)（1984、1985、1996）；李捷</p><p>　　（1997）和徐鳳霞等（2000）用分支分析的方法探討了木蘭科科下系統(tǒng)的演

144、</p><p>　　化關(guān)系及木蘭科屬間的系統(tǒng)發(fā)育關(guān)系。②該科木材解剖研究較系統(tǒng)、全面，</p><p>　　早在 19 世紀(jì)，Mastuda,Groppler 和 Parmentier 等人就開始了對(duì)木蘭科植物的</p><p>　　木材解剖研究，其中 Mclaaughlin（1933）、Canrright（1955）對(duì)該科木材研</p><p

145、>　　究做出了重大貢獻(xiàn)。我國(guó)學(xué)者吳樹明等（1988、1993）、張哲僧（1974、1984）、</p><p>　　唐耀（1973）、張秀軍（ 2000）對(duì)我國(guó)木蘭科植物木材解剖方面做了詳盡的研</p><p>　　究，并進(jìn)一步探討了其系統(tǒng)演化。③木蘭科花粉形態(tài)上的研究有 Canriight</p><p>　　（1953）、Praglowski and Pu

146、nt（1974）。Joseph Praglowski（1974）在光學(xué)和</p><p>　　電子顯微鏡下觀察并比較了木蘭科 11 個(gè)屬的花粉形態(tài)特征；韋仲新等（1993）</p><p>　　研究了鵝掌楸花粉的超微結(jié)構(gòu)及其形態(tài)學(xué)意義；席以珍等（2000）對(duì)單性木</p><p>　　蘭的花粉壁進(jìn)行了超微結(jié)構(gòu)研究。④木蘭科染色體較小，細(xì)胞去壁難，故該</p&g

147、t;<p><b>　　7</b></p><p>　　科染色體研究較慢。Whitake（1933）首次對(duì)木蘭屬進(jìn)行細(xì)胞學(xué)研究，發(fā)現(xiàn)木</p><p>　　蘭科染色體基數(shù)為 X=19。陳瑞陽(yáng)等（ 1989）對(duì)木蘭科植物染色體數(shù)目進(jìn)行了</p><p>　　研究；李秀蘭等（1998）對(duì)中國(guó)木蘭屬和含笑屬部分種進(jìn)行了核型分析。⑤<