东北林木种质资源保护的几点思考

第1卷 第3期2018年9月

Vol.1, No.3Sep. ,2018

温 带 林 业 研 究

Journal of Temperate Forestry Research

收稿日期：2018-08-10

作者简介：卢孟柱（1964—），男，博士，研究员，主要研究方向：树木分子生物学及基因工程育种。E -mail ：lumz @caf .ac .cn 。

DOI : 10. 3969 /j . issn . 2096-4900. 2018. 03.001

东北林木种质资源保护的几点思考

卢孟柱

（中国林业科学研究院林业研究所，北京 100091）

摘 要：东北林区是我国天然林分布的重点地区，蕴藏着丰富的林木种质资源。在全球气候变化的大背景下，加强东北种质资源的评价与保护，事关森林资源培育及应对气候变化的长远大计。本文将在保护东北种质资源的重要性及紧迫性、种质资源的遗传评价、原地和异地保存策略等方面进行探讨，为东北林木种质资源的保护、评价研究提供参考。

关键词：东北林区；林木种质资源；保护

中图分类号：S722 文献标识码：A 文章编号：2096-4900（2018）03-0001-04

Thoughts on the Protection of the Northeast Forest Germplasm Resources

LU Meng-zhu

（Research Institute of Forestry，Chinese Academy of Forestry，Beijing 100091）

Abstract：Northeast forest region is the key area of natural forest distribution in China ，which contains abundant forest germplasm resources . In the context of global climate change ，the evaluation and protection of northeast germplasm resources need be strengthened ，which matters to the development of forest resources and the long -term basis for dealing with climate change . This paper will discuss the importance and urgency of protecting the germplasm resources in northeast China ，the genetic evaluation of germplasm resources ，and the stragegies of in -situ and ex -situ conservation . These points could be considered in the protection and evaluation of forest germplasm resources in northeast China .Key words：northeast forest ；forest germplasm resources ；protection

我国森林覆盖率虽然不高，但由于地域辽阔，加上地形、土壤类型、气候等复杂的自然条件，仍孕育了丰富的林木种质资源，是我国的重要自然资源财富。森林资源为我国的经济发展做出了突出贡献，但由于上世纪对森林的过度采伐，已经对林木种质资源造成了严重的破坏[1]。国际自然和自然资源保护同盟所属保护监测中心基于对物种的统计，得出全球物种以每天1种的速度在消失，如再不采取保护措施，将来很可能几分钟就消失1种。而一个物种一旦灭绝了就不能再生，其遗传资源将永远消失，将失去了一个物种特有的遗传资源，人类也将永远失去利用它的可能性。一个物种的消失，常常还会导致另外10～30种生物的生存危机。近20年国家执行的限伐、禁伐政策，有效保护了天然林资源，同时加强了森林资源普

查和管理，有效保护了现存的林木种质资源[2]。但需要指出的是，濒危木本植物的保护任务非常艰巨。我国将近200个濒危物种近一半处于极度濒危或者易危状态，普遍面临群体分布数量减少，群体个数减少。加之近年来气候变化所带来的对区域环境的影响，生境的改变进一步挑战濒危物种的适应性，使物种片段化的群体面临更大的衰退危机。我国的森林资源主要分布在东北和西南地区，依据第八次森林资源清查数据，后者森林资源占比约为57%。东北地区存在大量的野生植物资源，其中乔灌木有400余种。通过资源调查、分类及评价，弄清林木种质资源状况，建立林木种质资源管理平台，重点查清濒危物种，特别是

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查清濒危原因，可以提高林业种质资源的管理和保护效率，为我国生态环境保护及应对气候变化作出贡献[3]。保护森林资源不仅仅是通过建立森林公园或者自然保护区等措施避免资源的破坏，更不是简单的收集性状突出如生长高、干型好或抗性好的个体作为种质资源，而是针对不同树种的分布特点和遗传多样性分布，有效保护种质资源的遗传变异，因为后者是种群适应环境变化的基础。

1 林木种质资源的保护

我国地区经济发展不平衡，而东北和西南这两大主要林业资源分布地属于我国经济发展较为落后的地区，在天然林加强保护的背景下，林业产业区域发展缓慢，给森林资源的保护造成了困难。部分林业区域因管理措施不到位，导致该区域林木种质资源不同程度的破坏。整体林业资源管理上缺乏科学合理的策略，管理体系不健全。正规的林业资源管理涉及调查、统计、规划、设计、监测、采伐等，需要各部门协调、综合。目前普遍存在着任务职责分配不明确，科学合理化的制度不健全，造成整体的资源管理效果差，林木种质资源的保护非常被动[4-5]。东北林区的森林资源正面临着日益缩小的危机，红松（Pinus koraiensis）、偃松（Pinus pumila）、钻天松（Pinus sylvestris var. fastigiata）、杜松（Juniperus rigida）、水曲柳（Fraxinus mandshurica）、黄菠萝（Phellodendron amurense）、核桃楸（Juglans mandshurica）等濒危树种，是迫切需要保护的重点树种[5]。 2018年夏季北半球的高温天气，对于寒温带地区的种质资源是一个重大威胁。要改变这个被动局面，一方面加强管理保护资源不再被破坏，另一方面需要在濒危原因上进行研究，科学评价林木种质资源，以揭示濒危原因。依据遗传多样性的大小及分布，可以提出原地和异地保护策略，才能更有效保护林木种质资源。

保存林木种质资源的核心是保障物种多样性的不丢失，物种多样性是物种适应环境的基础，避免在环境改变下处于濒危或消亡。多样性提供了物种更多选择，对于长时间的适应非常重要，被动的保存只是针对目前影响物种短期更新所需要的遗传因子[6]。因此，只是建立保护区，并不能保证能长期保留物种的遗传多样性和长远的适应性，如何尽可能保存遗传多样性，是亟待要研究的问题。蒙特利尔进程将林木的遗传多样性指数列为森林保护及可持续发展的标准[7]。遗传多样性的消失虽然难以察觉，但却是无时不在的。尽快摸清东北林区林木特别是濒危物种的遗传多样性，是实施有效保护的重要前提。在全球气候变化的背景下，更是迫在眉睫。

2 林木种质资源的遗传评价

树木由于生长周期长、不能移动，需要丰富的遗传多样性才能适应不断变化的环境条件[8]。保护林木种质资源实际是保护其遗传多样性，因此林木种质资源遗传评价是保护种质资源的基础。评估物种的遗传多样性的大小和分布，可以推测种群的发展趋势，以制定有效措施以保护现存的基因及其基因型。实际上经过长期的进化，树木确实保存了相对于群体间更高的群体内多样性，从而多数情况下具备了长期对环境变化的适应能力[9]。但必须看到，人类活动导致的全球气候变化是对遗传多样性的最大威胁，导致了群体面临新的环境不能适应现在的分布区域[10]。例如外来病虫害影响直接改变遗传结构，毁林导致的群体多样性的丢失等。这些群体的丧失，将导致组成物种群体的遗传多样性的丢失。对于有限群体的濒危树种来说，保护遗传多样性另一个目标是通过保护遗传多样性以维持物种及其群体的进化，增强适应能力[11]。

确立林木物种遗传多样性主要是揭示组成群体的个体中所包含基因类型的丰富程度以及组成物种所有群体之间的遗传差异。上世纪五、六十年代同位酶分析，以及群体遗传学家基于基因频率开发的各种估算遗传多样性的大小及分布的算法，为评估林木群体遗传多样性提供了工具，对于揭示树种群体的遗传多样性大小及分布提供了基础。最近几十年，以DNA多态性为基础的新型分子标记不断涌现，如共显性标记的微卫星DNA （简单序列重复，SSR）标记，对于揭示群体遗传多样性提供了有效手段[12-13]。SSR标记相比其它分子标记有较多优点，如共显性、多态性高、数量多，非常适合于群体遗传学分析，成为首选的分子标记。需要指出，ISSR虽然也是基于微卫星DNA多态性所设计的分子标记，但该标记是显性的，这样在二倍体个体上就难以区分杂合子，不能获得分子标记在群体中准确的频率，这类显性分子标记不适于群体遗传分析。随着测序技术的进步，一个转录组测序就可以发现大量的微卫星DNA，可以开发足够量的SSR标记用于群体遗传