川贝母(Fritillaria cirrhosa)为百合科贝母属植物,中国《药典》2005版收载,以鳞茎入药,主要功效为清热润肺,化痰止咳。市场需求的快速增长加速了川贝母资源濒危,已成为我国三级保护物种,其生物学保护工作迫在眉睫。本文在川贝母野外资源调查、产地适宜性分析、生理生态学研究、生物条形码鉴定及cDNA文库建立和功能基因挖掘等方面开展了研究,为川贝母资源可持续利用及生物多样性保护奠定了基础,通过对川贝母资源濒危机制的分析提出了保护策略。综合以上研究,得出如下结论:(1)川贝母主要分布于我国的川西高原,主产于四川甘孜州。采用TCMGIS系统可以科学、准确地分析出与川贝母道地产区最接近的区域,有利于生产布局的合理规划。贝母类药材按照环境因子可以分为西北高原产区、中东部平原和低山产区及东北山区产区,且生物碱种类与贝母在种的水平上与环境密切相关。(2)首次对川贝母进行了系统的生理生态学研究,结果表明:川贝母未受到明显的环境胁迫,通径分析表明人工引种过程中光照强度、空气相对湿度、空气温度是影响川贝母生长的主要环境因子。通过提高非光化学淬灭,耗散过多吸收的热能是川贝母防止光合机构破坏的主要方式。川贝母生活史各个阶段均对光照敏感,一匹叶和树儿子强光下受到明显的光抑制,灯笼花阶段强光下可以正常生长。不同群落类型对川贝母的光合生理影响差异显著,相对湿度、土壤湿度和二氧化碳浓度是主要影响因子,光合作用速率与土壤中Fe、Cu、Zn和有效N呈显著相关,香柏+杜鹃灌丛适宜进行野生抚育。海拔与川贝母光合速率呈负相关,气孔导度、光合强度和二氧化碳浓度为关键影响因子。(3)首次在自然条件下人工复制了植物的返祖现象并研究了其发生机制,发现川贝母表型返祖是生境遭到破坏后的一种生态适应对策,有利于其克服非生物胁迫。(4)首次对贝母属主要药用植物进行了生物条形码鉴定,结果表明单一的候选序列不能完全把贝母属药用植物区分开,但TrnH-psbA+ITS2组合序列可以成功实现彻底鉴定的目标。另外,我们发现贝母属植物系统发育构建、产地适宜性分析、生物碱种类和实验所选条形码候选序列碱基组成存在显著的一致性。(5)首次对川贝母花期鳞茎构建了cDNA文库,并对其功能基因进行挖掘。在1330个unigene中,我们获得8个与生物碱生物合成途径相关的基因,7个与生长素调节生长发育相关的基因,23个与环境胁迫相关的基因,16个抗病基因,这些基因的发现为进一步研究基因功能及其开发利用、改良川贝母品质、提高人工引种技术提供了依据。另外,有165个EST可能是其它物种尚未报道的新基因。(6)从研究结果看,川贝母濒危的原因主要为:生境破碎化和人为采挖过度造成的资源破坏;川贝母自身生理因素决定的种群竞争力下降,如川贝母需要4—6年才能进行有性繁殖、衰退型种群年龄结构、自然种子萌发率和幼苗保苗率低、地理分布区域狭窄等。由此我们提出保护对策:一、就地保护,在原生境较好或生态相似性好的地区建立自然保护区或野生抚育区,把药材生产与生态保护有机结合,建立“生产保护”的模式。二、异地保护,开展人工引种和种质资源保护、建立繁育基地(包括种子、器官组织和基因组DNA等),实现川贝母资源的可持续利用。