浙闽樱桃地理分布模拟及气候限制因子分析

为了解浙闽樱桃(Cerasus schneideriana)地理分布特征及与气候限制因子之间的关系,基于DIVA-GIS平台获取实际地理分布点的气候资料,利用BIOCLIM模型预测当下适生区范围以及预测其未来潜在分布。结果表明,浙闽樱桃实际分布区覆盖浙江、福建、安徽、江西、广西及湖南6省,浙闽交界的山区是自然分布的核心区,浙皖交界是其分布的北界。未来气候变化情境(CCM3)下,浙闽樱桃的潜在分布区概率将增大,且有北扩的趋势。主成分分析(PCA)表明,年降水量(bio12)、最湿季降雨量(bio16)、最暖季降雨量(bio18)、温度季节变化方差(bio4)是影响浙闽樱桃当下适生区的气候限制因子,频率直方图进一步确定他们的适宜范围分别为1503~2003 mm、604~951 mm、528~791 mm和601~872(标准差*100)。ROC曲线检验表明BIOCLIM对浙闽樱桃分布预测的精度很高(AUC=0.998),结果是可信的。因此,浙闽樱桃适合生长在我国北亚热带温暖湿润区,水热因子是造成其分布格局的主导气候限制因子。

野桂花和管花木犀的适宜分布区及主要气候变量分析

基于野桂花[Osmanthus yunnanensis(Franch.) P. S. Green]和管花木犀(O.delavayi Franch.)的分布记录和气候变量,利用MaxEnt模型预测其现代适宜分布区和未来(2070年)潜在适宜分布区,利用贡献率、置换重要值和Jackknife检验评价影响其分布的主要气候变量,并利用限制因子映射工具模拟各分布区主要气候变量的分布模型。结果表明:当正则化参数为0.5、参数组合为线性+二次型(L+Q)时,野桂花和管花木犀MaxEnt模型的AIC值最小,分别为1 170.4和817.9,AUC值最大,分别为0.976和0.948,表明优化参数后的MaxEnt模型预测精度非常高。利用该模型预测的野桂花和管花木犀的现代适宜分布区相似,主要包括四川、云南、广西西部、西藏东南部和贵州西部,其适生区面积分别占中国总面积的3.52%和4.21%,高度适生区面积分别占中国总面积的1.02%和1.14%。在RCP8.5气候情景下,野桂花的未来潜在适宜分布区向东部和北部扩张,适生区和高度适生区的面积分别为8.21%和0.30%;而管花木犀的未来潜在适宜分布区向西部和北部扩张,适生区和高度适生区的面积分别为4.41%和1.10%。依据贡献率、置换重要值和Jackknife检验,影响野桂花和管花木犀分布的主要气候变量均为气温季节性变化、年平均气温和年降水量;并且,在存活概率为0.5时,野桂花适宜分布区3个气候变量的方差范围大于管花木犀,说明野桂花的生态适应范围更广。另外,年平均气温限制了野桂花分布区的东界,年降水量制约其向北移动;年降水量限制了管花木犀分布区的南界。研究结果显示:优化参数后的MaxEnt模型预测结果非常准确,预测的野桂花和管花木犀的现代适宜分布区均为四川、云南、广西西部、西藏东南部和贵州西部,而其未来潜在适宜分布区却存在差异;温度和降水是影响其分布的主要气候变量,但不同分布区的主要气候变量却存在差异。

中国东部沿海水仙归化群体的遗传多样性

为揭示我国东部归化水仙(Narcissus tazetta var.chinensis)的群体遗传多样性,利用2个叶绿体基因matK和trnH-psbA片段对采自沪、浙、闽的5个代表群体的49株水仙进行了评估。结果表明,双基因联合序列的总长为1443 bp,共定义6个单倍型,各归化群体的遗传多样性水平为DLSY>PTD>NJD=ZZ>CMD。AMOVA分析表明,群体内变异为遗传变异的主要来源(91.98%),群体间的遗传分化较低(Fst=0.08022)。群体物种水平上的谱系结构不显著(Nst=0.020<Gst=0.031;P<0.05)。Mantel检验表明水仙群体间的遗传距离与地理距离呈显著的线性相关(r=0.929,P=0.02<0.05)。中性检验和错配分布分析结果均暗示水仙群体背离了快速扩张模型的假设。单倍型分布的中介网络图结合系统发育NJ树均将所有群体划分为2大分支。因此,我国东部沿海水仙归化群体整体遗传多样性水平较低,各群体间遗传分化较弱,遗传变异主要来自群体内,物种近期未经历扩张事件,可能是基因流受海岛隔离、自身生物学特征、生境异质性与及人为干扰的综合作用影响。

中国特有植物雪落樱桃潜在分布及其生态特征

为明确中国特有植物雪落樱桃(Cerasus xueluoensis)的潜在分布与居群生态特征,利用DIVA-GIS软件及其耦合的BIOCLIM模型,首次绘制了雪落樱桃适生区分布模拟图,并对影响其分布的主导气候因子进行了定性定量分析。结果表明,雪落樱桃当前潜在适生区主要分布在亚热带长江流域1 200 m以上高海拔山区,其中渝-鄂-湘三省交界的大巴山-巫山山脉可视为现代核心分布区,湘黔交界及湘南的南岭山脉可视为雪落樱桃潜在分布的南界,陕-豫-鄂交界山区的秦岭南麓可能是其潜在分布的北界。主成分分析(PCA)筛选的主导气候因子及其贡献率依次为:年降水量(bio12)>最冷季降水量(bio19)>最暖季降水量(bio18)>最湿季降水量(bio16),累计频率曲线进一步确定其适宜范围分别为:993.00~1 870.22、500.00~680.00、430.00~669.16和500.00~680.00mm,表明降水是影响雪落樱桃当下分布格局的主导气候限制因子。Pearson相关性分析表明,雪落樱桃分布格局在区域尺度上受海拔、经、纬度影响;最小树分析和聚类分析表明,雪落樱桃7个野生居群可划分为中西部与东部两大分支;受试者工作特征曲线(ROC) AUC值达到0.751,满足模型预测精度的基本要求。这些有助于为雪落樱桃制定科学合理的资源保护与科学引种规划。

云南鸡足山山桂花和野桂花群落的格局与环境解释

采用经典样地法,在云南鸡足山的山桂花(Osmanthus delavayi Franch.)和野桂花[O. yunnanensis (Franch.) P.S. Green]群落分别设置5和7个样地,对2个群落的物种组成进行调查;采用自组织特征映射网络(SOM)对2个群落的48个样方进行分类,对群落类型及其与环境因子之间的关系进行分析,并采用多元回归树对分类结果进行检验。结果表明:2个群落分布植物68科114属167种,其中,蕨类植物5科8属10种,裸子植物2科2属2种,被子植物61科104属155种,单种科所占比例达39. 7%。山桂花和野桂花在各自群落的乔木层和灌木层中的重要值均较高,伴生种多属壳斗科(Fagaceae)和杜鹃花科(Ericaceae)。物种排序结果显示:高海拔样地以山桂花为优势种,主要伴生种为川滇高山栎(Quercus aquifolioides Rehd. et Wils.)、绒毛杜鹃(Rhododendron pachytrichum Franch.)、火绒草[Leontopodium leontopodioides (Willd.) Beauv.]、亮叶杜鹃(Rhododendron vernicosum Franch.)和银叶杜鹃(Rhododendron argyrophyllum Franch.);低海拔样地以野桂花、滇青冈(Cyclobalanopsis glaucoides Schott.)和华南铁角蕨(Asplenium austrochinense Ching)为优势种,主要伴生种为头状四照花(Cornus capitata Wall.)、大果冬青(Ilex macrocarpa Oliv.)、亮叶杜鹃、银叶杜鹃和黄水枝(Tiarella polyphylla D. Don)。SOM将48个样方划分为6个群落类型,6个群落类型在SOM的拓扑映射图上明显分开且界限明显;海拔、坡度和坡向是影响山桂花群落分布的主要因子,海拔、土壤含水量和坡位是影响野桂花群落分布的主要因子,其中海拔是影响群落类型和分布的最主要因子。多元回归树的分类结果与SOM一致。上述研究结果显示:SOM应用于群落研究可以摆脱传统分类方法的二维限制,揭示群落物种和植物分布与环境因子间的关系,本研究结果为山桂花和野桂花2种中国特有香花植物的群落管理和种质资源保护提供理论参考。

尾叶樱桃天然种群叶表型性状变异研究

为揭示中国特有植物尾叶樱桃(Cerasusdielsiana)在现代核心分布区天然种群的叶表型地理变异规律及其生态适应性特征,该研究通过多重比较、巢氏方差分析、相关性分析、主成分分析(PCA)、主坐标分析(PCoA)、非加权配对算术平均法(UPGMA)聚类分析等数理方法,对来自四川、湖北、湖南、江西、台湾5省8个尾叶樱桃天然种群的11个叶表型性状进行了比较分析,研究其不同地理单元间叶表型多样性和地理变异规律及对地理气候的响应。结果显示:1)尾叶樱桃主要叶表型性状变异在种群内和种群间均存在显著差异,平均变异系数为22.44%,其中变异系数最大和最小的分别为叶面积(50.83%)与一级侧脉数(7.96%);平均叶表型性状的分化系数为30.78%,种群内的变异(51.55%)大于种群间的变异(22.55%)。2)PCA表明对尾叶樱桃叶表型性状变异起主要贡献作用的前三大主成分累计贡献率达到92.400%,可以综合概括和排序为"大小性状"(73.242%)与"形状性状"(19.158%)。3)叶宽(r=–0.641)、叶面积(r=–0.658)和一级侧脉数(r=0.659)性状均与经度呈显著负相关或正相关关系,气温季节变化和最湿季降水量对叶表型性状变异影响较大。4)基于PCoA和UPGMA聚类分析可将8个天然种群划分为4类。尾叶樱桃天然种群叶表型性状变异丰富,在数量上表现出一定的连续性,"大小性状"是性状间变异的主要来源,平均表型分化处于中等程度水平,种群内是叶表型性状变异的主要来源;各种群间表型分化划分结果与地理位置基本一致,在地理空间上呈现以经度为主的梯度变异模式,"气候变异性"与"展叶期降水量"是驱动叶表型性状变异的主要气候因子,推测这是尾叶樱桃在长期进化中与亚热带季风气候环境相适应的结果。