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早地木槿(Hibiscus aridicola)隶属于锦葵科(Malvaceae)木槿属,特产于川西滇北金沙江河谷。根据文献及采集标本记录,该种在上世纪五十年代前曾广泛分布于金沙江沿岸。由于分布点少于5个,种群持续衰退,2004年被列入《中国物种红色名录》濒危种类[EN B2ab(ii)]。近年来,通过系统的调查进一步确认了旱地木槿的受威胁状况,其受人类活动的频繁影响,生境逐步丧失,种群片段化严重。旱地木槿花朵色彩艳丽,株型优美,是具有积极开发利用前景的园林观赏植物。本文对旱地木槿开展了系统的保护生物学研究,为其种质资源的有效保护、种群恢复及园林利用提供理论依据和技术支持。
1、种群特征及受威胁状况
早地木槿树形整齐,花朵颜色亮丽,果实密被黄色绒毛,花期长达半年,是金沙江河谷地区的特有及标志性树种,也是该区园艺观赏价值较高的树种。野外仅分布4个居群,分布区总面积约为1950 km2,成熟个体总数少于1500株。现存的多数植株生长在陡坡、崖壁或仙人掌丛中,这些特殊的生境可能是个体幸存的原因。自然条件下繁殖方式单一,主要依靠克隆繁殖。根据IUCN物种红色名录极危等级和标准(3.1版),我们对旱地木槿的濒危等级进行了重新评估,该种为濒危植物[EN B1a b(ii+iii)+C2b]。
2、人工繁殖技术与迁地保育
主要研究扦插和种子繁殖技术。扦插试验采用IBA浓度、浸泡时间、扦插前处理和基质4个因素3水平的正交实验,共9个处理。经分析,各处理对死亡率、愈伤生成率及生根率的影响差异极显著,表明该试验所设定的处理因素对扦插生根影响有意义。生根率最高,达46.2±1.3%,愈伤组织生成率最高39.2±2.1%。砂土基质中死亡率最低而生根率最高,母土中的插穗愈伤生成率较高。扦插生根的移栽苗,已经在昆明植物园的温室中开花结果,室外栽培植株可正常开花,说明该种已基本适应昆明的气候条件,可以作为园林新植物开发利用。当年成熟的种子活力达75%以上,但对照实验萌发率仅4%,经砂纸打磨使种皮破损,滤纸培养最高萌发率可达45%。MS培养基的无菌萌发发芽率达64%。人工繁殖技术和迁地保育的研究,为该种的种质资源保存,引种驯化及野外种群恢复提供了重要的理论和实践技术。
3、保护遗传学研究
论文采用磁珠富集法(改良的FIASCO法)开发了旱地木槿的特异性SSR引物,40对引物可扩增得到清晰稳定的目的条带,其中15对表现出多态性。选用其中的11对多态引物,对四个居群的71个个体进行了遗传多样性水平和居群遗传结构的研究。11个微卫星位点共检测到112个等位基因,平均每个位点的等位基因数位10.18。在物种水平上,旱地木槿居群间的基因流N值为同2.4471物种水平水旱地木槿的遗传多样性(Nei’s)为0.7929,居群内的遗传多样性Hs值为0.749,居群间的遗传多样性DST值为0.021,物种总的遗传多样性主要存在于居群内,居群间的遗传多样性较低。旱地木槿虽然野外资源数量有限,保持了很高的遗传多样性水平,这可能是由于居群构建之初的奠基者效应或者原种群曾经历了较为严重的遗传瓶颈所致。
4、传粉生物学研究
旱地木槿花大而艳丽,而且花蜜丰富,具有明显的异交植物的特征。单花花期约10 h左右,90%的花朵集中在6点到10点开放,花药开裂的顺序是从下到上,开花一小时之后花药几乎全部开裂。花期访花昆虫种类较少,其中木蜂是最有效的传粉者,访花频率高峰期出现在中午。繁育系统属于兼性异交,部分自交亲和,需要传粉者帮助完成花粉的传播。野外由于传粉媒介的限制,导致种群内自交几率增加,但目前物种未表现出自交衰退,推测繁育系统向折中进化的混合交配系统方向演化,从而保存了种群的繁衍能力。
综合研究结果,目前的保护措施首先应当加强物种的就地保护,可以考虑建立“保护小区”,保护好现存居群及其生境,使其种群不断恢复与发展,并加强对该种保护工作的宣传,发动当地居民共同对旱地木槿及其生境进行的保护。迁地保护工作应当在多个居群问取样,尽可能的涵盖旱地木槿的遗传变异水平。现有居群的优先保护顺序是:JY居群、XZE居群、MXT居群及NL居群。