韩国金刚杜鹃遗传多样性与遗传结构研究及其保护管理策略

为解决韩国金刚杜鹃（Rhododendron sohayakiense var. koreanum）因气候变暖及生境破碎化导致的遗传多样性保护问题，研究人员利用 11 个微卫星标记分析 8 个种群 270 个个体的遗传多样性与结构。发现其遗传分化高（FST=0.248），并筛选出 2 个就地保护种群，为该物种保护提供科学依据。

　　

高山之巅的生命密码：韩国金刚杜鹃保护遗传学解析

在全球气候变暖的大背景下，高山与亚高山植物正经历着前所未有的生存挑战。韩国金刚杜鹃（Rhododendron sohayakiense var. koreanum）作为韩国特有亚高山灌木，仅分布于朝鲜半岛南部海拔 1000 米以上的岩石山顶，其狭窄的生境使其对气候变化极为敏感，已被列为 “近危（NT）” 物种。然而，针对该物种的遗传多样性保护现状却不容乐观 —— 天然种群呈孤立分布，虫媒传粉特性加剧了基因交流障碍，且缺乏系统性的保护策略。如何在气候变化浪潮中守护这一独特物种的遗传资源，成为亟待解决的科学问题。

为填补这一研究空白，韩国国立森林科学研究所（National Institute of Forest Science）的研究团队开展了一项系统性研究。他们以分布于韩国境内的 8 个金刚杜鹃种群共 270 个个体为对象，通过 11 个微卫星标记（SSR）分析遗传多样性、遗传结构及种群分化程度，旨在筛选优先保护种群并制定针对性管理策略。这项研究成果发表于国际期刊《Conservation Genetics》，为濒危植物的遗传保护提供了重要范例。

关键技术方法

研究采用了分子生态学的核心技术体系：

1. 微卫星标记筛选：从杜鹃属已开发的 143 个微卫星标记中，通过两轮筛选获得 11 个高多态性标记（PIC>0.5），用于后续基因分型。
2. 遗传多样性分析：利用 GenAlEx 6.5 软件计算等位基因数（A）、有效等位基因数（A_e）、观测杂合度（H_o）、期望杂合度（H_e）等参数，并通过 LDNE 1.31 软件估算有效种群大小（N_e）。
3. 遗传结构解析：结合贝叶斯聚类（STRUCTURE v2.3.4）、主坐标分析（PCoA）和 UPGMA 系统发育树，揭示种群间的遗传关系；通过空间自相关分析（GenAlEx 6.5）评估个体间遗传相似性的空间分布模式。

研究结果解析

1. 遗传多样性水平与种群差异

• 整体特征：8 个种群的平均观测杂合度（H_o=0.486）和期望杂合度（H_e=0.538）接近易受气候变化影响的植物类群。其中，智异山 Cheonwangbong 种群（JRC）的遗传多样性最高（A=7.909，H_e=0.686），而 Geumwon 山种群（GWS）最低（A=3.545，H_o=0.302），暗示小种群面临更高的遗传漂变风险。
• 有效种群大小：核心保护种群 Baegun 山（All BWS）和 Sambong 山（All SBS）的N_e分别为 43 和 17，均低于避免近交的最小阈值（50），凸显扩大保护范围的紧迫性。

2. 遗传分化与种群结构

• 分化程度：种群间遗传分化显著（F_ST=0.248），其中 JRJ 与 GWS 种群间的F_ST高达 0.416。分子方差分析（AMOVA）显示，25% 的遗传变异存在于种群间，75% 存在于种群内，表明种内变异是遗传多样性的主要来源。
• 聚类模式：贝叶斯聚类（K=4）将 8 个种群划分为 4 个遗传簇，地理邻近的种群倾向于聚为一类，但 Sambong 山种群（SBS）因农业活动导致的生境隔离，单独形成一个遗传簇。PCoA 和 UPGMA 树的结果与聚类分析高度一致，且距离隔离效应（IBD）显著（r=0.482，p=0.004）。

3. 空间遗传结构与保护单元设计

• 自相关分析：Baegun 山种群中，34 米内的个体存在显著遗传相似性；Sambong 山种群的阈值为 26 米。这提示在遗传监测中需以 “山峰单元” 为采样单位，避免因采样距离过近导致杂合度低估。

研究结论与意义

本研究首次系统揭示了韩国金刚杜鹃的遗传多样性现状与种群结构特征，筛选出 Baegun 山和 Sambong 山作为优先就地保护种群，并建议将其划定为森林遗传资源保护区（FGRRs），通过核心区与缓冲区划分实现有效管理。研究提出的 “基于遗传相似性距离的峰值单元监测策略”，为高山植物的遗传多样性动态跟踪提供了可操作框架。

值得关注的是，研究发现金刚杜鹃的遗传分化与更新世冰期后的生境碎片化密切相关，揭示了气候变化对物种遗传结构的长期影响。结合《昆明 - 蒙特利尔全球生物多样性框架》（KMGBF）提出的保护目标，本研究为濒危物种的遗传资源保护提供了从分子标记筛选到保护区设计的全流程技术方案，其方法论可推广至其他狭域分布的高山植物保护中。未来需进一步结合迁地保护（如种子库建设）与种群扩繁技术，确保该物种在气候变化下的长期生存潜力。