杓兰属Cypripedium植物约50种，主要分布于北温带地区和亚热带山地。我国是杓兰属的分布中心，产30余种，但仅有少部分物种得到保护和研究。目前，杓兰属有4个受威胁程度较高的物种被列入云南省极小种群野生植物保护名录（2021版）中，亟需抢救性保护。其中，玉龙杓兰Cypripedium forrestii（图1）为我国云南特有，野外个体数量较少，分布区狭窄，为典型的极小种群野生植物，也是国家II级重点保护野生植物，在《中国生物多样性红色名录-高等植物卷（2020）》中的受威胁等级为极危(CR)。其标本记录稀少，缺乏系统的野外调查，处于研究空白。

图1 玉龙杓兰的无叶斑个体(a)和斑叶个体(b)

近期，中国科学院昆明植物研究所极小种群野生植物综合保护研究团队的科研人员利用转录组测序方法，分析了玉龙杓兰的群体遗传数据。结果表明，玉龙杓兰与两个同域分布的近缘种（无苞杓兰和丽江杓兰）之间不存在杂交和遗传混杂，应作为一个独立物种来保护。其物种水平的核苷酸多样性(π)为1.71e^-4，低于其他受威胁的植物物种。另外，根据PCA和ADMIXTURE分析，8个采样点的52个个体可分为三个遗传单元：分布于香格里拉的北部单元、分布于哈巴雪山和玉龙雪山中部的玉龙雪山单元，以及虽分布于哈巴雪山中部，但遗传成分较独特的哈巴三号单元（图2）。

图2 根据PCA及ADMIXTURE分析玉龙杓兰的群体遗传结构，最佳K值为3。

研究人员还发现各遗传单元间的遗传差异较大,北部单元和玉龙雪山单元之间的遗传分化F_ST值高达0.183，哈巴三号单元和玉龙雪山单元之间的遗传差异为0.182，这很可能是各个种群间长期缺乏基因交流所引起的。基于BA3SNP的BayesAss近代基因流分析和TreeMix分析也证实，玉龙雪山单元与其他采样点之间长期缺乏基因交流，北部单元与其他种群也产生了有明显隔离。

研究人员推测，玉龙杓兰目前较低遗传多样性水平，首先历史上可能发生过强烈的瓶颈事件，导致有效种群下降及多态位点（尤其是低频等位基因）丢失；其次，玉龙杓兰无性繁殖能力较强，开花和结实率不高，有性繁殖的后代较少；再则，地理隔离导致种群间基因流被切断，遗传多样性积累少。玉龙杓兰分布于滇西北高山地区，第四纪冰期结束后原本相连的生境急剧收缩，加上有史以来人类不断将原本的森林和灌丛开发为耕地、牧场和居住区，其生境不断碎片化，形成了现代分布格局。目前，昆明植物园正结合本研究开展人工扩繁和综合保护工作。

以上研究以Transcriptome data reveals the conservation genetics of Cypripedium forrestii, a plant species with extremely small populations endemic to Yunnan, China为题发表于国际期刊Frontiers in Plant Science。中国科学院昆明植物研究所极小种群野生植物综合保护团队硕士研究生林烈文为论文第一作者，蔡磊副研究员为共同第一作者，孙卫邦研究员为通讯作者。本研究得到第二次青藏高原科学考察与研究计划（2019QZKK0502）、国家科技基础资源调查专项“中国西南地区极小种群野生植物调查与种质保存项目”（2017FY100100）、云南省极小种群野生植物保护专项项目（2021SJ14X-09和2021SJ14X-11）的支持。

文章链接地址：https://www.frontiersin.org/articles/10.3389/fpls.2024.1303625/full

编辑：陈智发