森林植物遗传单一性的危害及多样性保护措施
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作者: 孙卉
摘要：遗传多样性是森林植物遗传改良的物质基础，这些产业的发展有赖于不断培育出新的、更高产优质和适应性强的品种。一种新基因的发现和利用常可使相应产业发生新的飞跃。当前生物技术发展很快，有可能为人类提供常规方法不能提供的新作物、新品种、新产品。但是，目前任何高新技术都还不能创造基因，基因只能在生物体之间转移、复制和加以修改。遗传多样性是各种生物技术，包括基因工程、细胞工程、人工诱变、乃至常规育种取之不尽用之不竭的基因来源。本文在分析遗传单一性的危险的基础上，探讨了遗传多样保护的措施与方法。
关键词:森林植物 遗传 多样性 危险 保护
森林是陆地上最典型、最多样、最重要的生态系统，是生物多样性最丰富的地方，陆地上的动、植物物种，有半数以上在森林中栖息繁衍，森林的破坏和消退，特别是热带森林的消退，是物种灭绝的重要原因。某个特殊基因组的毁灭，就是其载体的灭绝，即是某个特殊种的灭绝。遗传多样性是由基因组控制的，在许多基因的协调下，生物表现出外部特征。不同生物的基因数量和组合不同，外部特征也不同，如形态、代谢等。由此看来，每个物种实际上含有成百上千个不同的基因型，物种的亚种内和亚种间、群体内和群体间都具有丰富的遗传多样性。
一、遗传单一性的危险
随着人工林的发展和比重加大，一方面确实可以减轻对天然林及其遗传材料的压力， 另一方面不能不担心遗传单一性的危险。大面积单一树种的纯林，在造林中大量引种遗传基础狭窄的外来树种，不加限制地大量使用单一无性系造林，都会引起遗传单一性的危险。我国许多重要造林树种，早已失去了天然基因资源，无疑使优良遗传品质种源的收集，潜伏着很大的危机。
当前人工造林中，使用遗传品质改良的种群比重正在加大，对森林遗传品质进行人为 的控制，导致“野生”种群的利用逐渐转向比较“进化”的种群的利用。在这一过程中，基因频率随具体需要而变化。在这些新的种群中，因对选择亲本材料的基因库受到限制，然后 通过在一定条件下的选育，淘汰很大比例的原始群体，其遗传基础常常被限制在很窄的范 围内，多样性的流失。将导致有利基因或基因综合体的丢失，在育种群体和种子生产群体中出现近交或共祖现象，近交将会降低生产群体的适应力，随着育种世代的发展，遗传基础愈趋变窄，导致遗传改良活动走进死胡同，这是林木多世代改良中应特别注意的问题。
遗传多样性的缩小和丧失，所产生的有害影响是极其深远的，一个物种遗传多样性水 平高低，直接涉及物种遗传基础的广与窄，并决定对环境条件波动的适应性大小，遗传基础广的，可塑性大，能对危险环境变化起缓冲作用，这种类群对维持和改善生态环境，有更多的选择余地。反之，遗传基础窄的，对危险环境变化适应性弱，要采取相应保护与合理利用措施。也就是说，遗传多样性是进化和适应的基础，遗传单一性威胁群体或物种的生存已是显而易见的事实，要判断一个物种是否已经摆脱濒危状态，必须通过研究其遗传多样性来取得证明。有些物种正是由于群体内基因交流机会减少，遗传衰退，个体之间差异很小，摆脱不了濒危的处境。这也就是说，种内遗传多样性或变异性愈丰富，物种对环境变化的适应能力愈大，其进化的潜力也愈大，有助于保持物种或整个生态系统的多样性，或可以减慢由于适应和进化所导致的灭绝过程。
二、遗传多样保护措施
保护生态系统，保存稀有和濒临灭绝的树种，防止基因及基因综合体的丧失，是自然保护的基本任务。国际自然与自然资源保护联盟(IUCN)在1990年制订的《世界自然保护战略》中，提出了生物资源保护的三项目标，即①维护各基本生态过程和各生命维持系统；②保存遗传多样性；③保证动、植物物种和生态系统的持续利用。
从理论上讲，无论是1年生作物还是多年生林木，无论是栽培还是野生植物，其遗传多样性保存问题是相似的，保护的方法和途径虽然存在具体差别，但大体上是相同的。其主要措施包括就地保存、迁地保存和离体保存。
1、就地（原地）保存
就地（原地）保护是指在自然界生境内的保存，即在自然生境内保存目的树种的片林或混交林，以防止通常来自人类活动造成的进一步损失。自然保护区和国家公园等都兼有就地保存基因库的功能。它是野生动、植物保护的主要形式。其主要优点是保护了生态系统，林木可继续进化，如辟出一小片永久性样地，长期监测种群的变化。其基本原则是要求保存足够的遗传多样性，使物种得以充分发挥其进化潜力。生态系统的保存需要占据较大的面积，而遗传资源的保存不同，不必保存大量含有同样所期望基因综合体的个体，主要需要管理保护的林分，能维持理想的遗传组成传一般几千株树就足以建立有效基因库有即能够保持自体更新能力的群体。同时，要注意对极端环境和边缘群体的保护，因为在极端环境和边缘群体中，其基因频率可能不同于主要群体的基因频率，可能产生具有特殊潜在价值的变种或生态型。
2、迁地（异地）保存
迁地（异地）保护是指在人为条件下把森林遗传资源收集并带到其生境之外的地方 进行保存。它是栽培植物保护的主要形式，如品种(种质)资源库，近缘野生种和珍稀濒危动、植物保护中心、树木园、植物园等。由于受经济制约，通常只限于对优良树种或潜在价值明显的树种。如主要造林或商品性树种、种源、家系和无性系，其目标可区分为保护原始群体基因(等位基因)频率的静态保存，进化保存和选择性保存，随着树种生物学特性和繁殖方式的不同，通常迁地保存的几种形式为：通过常规无性繁殖技术建立无性系库，对种子易于保存的树种建立种子贮藏库，用组织培养技术建立离体保存库等。
3、离体保存
离体保存是指利用种子、花粉、根和茎的组织或器官在贮藏条件下来保存。近20年来，全球有50多个国家建设了长期保存植物遗传资源的低温种质库。由于种子贮藏库还不可能保存所有树木的种子，有些树种种子又不耐贮藏，故保存的重点只能限于主要的造林树种、育种材料和珍稀濒危树种。
在组织培养条件下，对林木种质的保存有2种形式：
①培养物的反复继代培养：这是一种安全、经济的方法，组织培养技术可在较小面积上保存大量的遗传资源，占有空间小，可繁殖脱毒苗，便于种质交换，用营养器官作为繁殖材料，可有效地减少生物学混杂和保持材料的原有基因型，在科学研究中也是一种常用的保存方法。
②冷冻保存：冷冻保存技术是将培养的组织或器官贮存在很低的液氮温度(-196℃) 下。从理论上讲，所有植物能在低温下无限期贮存，贮存期间它们的代谢完全停止，在需要时又能恢复生长。对主要造林树种和有商品价值的树种，我们要尽可能多的保存其遗传变异，保存的变异愈多，将来遗传改良的机会就愈多。
如上所述，由于树木从种子萌发到开花结实的周期长，为了有效地利用所保存的种质资源，不能像农作物那样主要是保存种子或繁殖体，应尽可能保存成年的树木，从保存林分中采集种子建立子代林分，或用插条及嫁接方法培育无性系，再栽植到树木园、育种园及无性系搜集区中进行迁地保存，这种方法便于今后的利用。就地保存是一种不损害现有遗传资源的保存方法，也是重要的保存形式。
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