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河岸带作为一种重要的过渡带类型,具有明显的环境因子、生态过程和植物群落梯度,是调节水陆连接的关键系统,河岸生态系统具有丰富的维管束植物种类,对维持区域生物多样性具有重要作用。河岸带植物中华蚊母树(Distylium chinense),属金缕梅科(Hamamelidaceae)蚊母树属(Distylium S.et Z.)植物,是三峡库区河岸带固土护岸的良好树种,对维持库区河岸带物种多样性具有重要作用,同时也是上好的观赏盆景树种。随着水电工程的兴建,乌江流域和长江流域大部分野生中华蚊母树群落伴随着原有消落带的消失其原生境也被淹没,再加上人类的过度采伐,导致野生资源数量和遗传多样性遭到破坏,大面积分布的中华蚊母树已经很少见,现存的中华蚊母树仅零星分布在乌江及长江两岸的河谷及溪流两侧。因此对其遗传资源的研究及保护工作已十分必要。 本论文以三峡库区不同地理来源的中华蚊母树种群为研究对象,通过在三峡水库消落区的野外定位研究和室内水淹模拟实验与分析相结合的方式,运用植物生态学和分子标记技术相结合的方法,从形态、分子种群遗传结构综合探索了中华蚊母树种群的水淹耐受性及生长适应机制,分析了水淹胁迫下种群的水淹耐受性与遗传结构的变异和所处生态环境条件之间的联系。同时采用隶属函数法综合评价不同种群中华蚊母树的水淹耐受性,筛选出水淹耐受力强的种质资源。主要研究结果如下: (1)对三峡库区中华蚊母树种群的特征和分布格局进行了研究。结果表明中华蚊母树群落中的伴生植物以禾本科、菊科和豆科最为丰富;中华蚊母树群落中植物区系主要以世界广布、泛热带以及北温带广布为主,分别占本次调查种属的26.79%、19.64%和19.64%,表明中华蚊母树群落中的植物具有广幅生态适应性并具有较强的环境适应能力;中华蚊母树群落生活型谱主要以矮高位芽植物和一年生植物为主。在自然消落区竹子溪北岸、竹子溪南岸、乌江三道拐、白龙过江和古龙溪群落中,中华蚊母树的重要值都是调查样方所有物种中最大的,分别为33.28%、36.02%、34.33%、25.32%和18.41%,反映出中华蚊母树在这几个种群中的主导地位,是该群落中的优势种,而样点位于三峡库区反季节消落区的万古寺种群中优势种则为狗牙根。除了狗牙根,小梾木、长柄竹叶榕、巴芒、地枇杷、节节草、空心莲子草、枫杨、水杨梅、白茅、球核荚蒾以及苍耳也是中华蚊母树群落重要的组成部分。主成分分析(PCA)结果显示,影响中华蚊母树群落的主要环境因子为海拔高度和土壤含水量,表明水文机制是决定中华蚊母树群落植物分布格局的主要驱动因子。 (2)采用ISSR和SRAP两种分子标记对8个中华蚊母树种群的遗传结构和遗传多样性进行了分析。ISSR分析结果表明,中华蚊母树在物种水平(PPB=78.79%,He=0.3047,I=0.4471)和种群水平上(PPB=86.36%,He=0.3465,I=0.5039)均具有丰富的遗传传多样性。8个中华蚊母树种群总的遗传变异(Ht)为0.3465,种群内的遗传变异(Hs)为0.3047,种群间的遗传分化系数(Gst)为0.1205,表明在总的遗传变异中仅有12.05%存在于种群间,87.95%变异存在于种群内,即遗传变异主要存在于种群内,种群间的基因流(Nm)为3.6492,遗传分化系数(Fst)为0.061,分子方差分析(AMOVA)显示8个中华蚊母树种群内和种群间遗传多样性差异显著。结果表明中华蚊母树各种群内存在着丰富的遗传变异,种群间基因交流频繁,具有非常低的遗传分。对8个中华蚊母树种群的遗传距离和地理距离进行分析,结果表明两种分子标记的遗传距离与各居群的地理距离之间均存在正相关关系,但是相关性不显著。聚类分析将8个中华蚊母树种群分为5大类,第一类为竹子溪北岸、竹子溪南岸和乌江三道拐,宜昌古龙溪、三峡植物园、秭归万古寺各为一类,巫山珍稀植物园和巫山白龙过江为一类。SRAP分子标记分析结果与ISSR分析结果类似。 (3)研究了中华蚊母树在三峡库区自然消落带区、反季节消落带区及无消落带生长区等3种异质生境下8个不同种群叶片主要功能性状的表型可塑性及其与环境因子的相互关系。结果表明,中华蚊母树叶片对异质生境具有较强的可塑性;其异速生长规律一致遵循幂函数关系,其中各生境异速生长关系的异速系数lgβ均有显著性(P<0.05)。表明中华蚊母树具有较强的表型可塑性,具有较大宽幅的生态适应性,是中华蚊母树适应各种异质生境的一种耐受性机制。典范对应分析(CCA分析)还表明,海拔高度、土壤pH值、全氮及速效钾是影响中华蚊母树叶片表型可塑性的重要因素,是中华蚊母树适应水淹不利异质生境下的主要驱动因子。 (4)通过野外香溪河消落区种子水淹实验,结果表明8个中华蚊母树种群的种子经过水淹后萌发率均大幅下降,差异显著(P<0.05),水淹1个月的后秭归万古寺种群种子的萌发率下降百分比为91.82%,萌发率下降最少的为乌江三道拐的70.77%;水淹2个月后萌发率均低于10%,有的种群已经开始停止萌发。结果表明中华蚊母树不同种群水淹耐受性能有显著差异,耐受性大小为:乌江三道拐>竹子溪南岸>宜昌古龙溪>竹子溪北岸>巫山白龙过江>三峡植物园>巫山珍稀植物园>秭归万古寺。8个种群的幼苗的全淹90天后成活率下降,差异显著(P<0.05),幼苗成活率的高低顺序为:秭归万古寺>竹子溪南岸=竹子溪北岸>宜昌古龙溪>巫山白龙过江>乌江三道拐>三峡植物园>巫山珍稀植物园;水淹处理的幼苗与对照组相比,生长减缓,不定根和茎皮孔数等有利于在水淹条件下生存的性状增加。 (5)采用模糊数学的评价方法,结合中华蚊母树种群的表型变异系数、种群的分子遗传多样性指标以及种子的水淹耐受性性能综合评价不同种群的水淹耐受性及其相互间的关系。结果表明中华蚊母树8个种群水淹耐受性的强弱为:乌江三道拐>竹子溪南岸>竹子溪北岸>宜昌古龙溪>巫山白龙过江>秭归万古寺>巫山珍稀植物园>三峡植物园,即为中华蚊母树水淹耐受性强弱的顺序。可以考虑将乌江三道拐、竹子溪南、北岸种群作为三峡库区消落带植被恢复的种质。