水毛茛(Batrachium bungei)是多年生水生草本植物,隶属于毛茛科(Ranunculaceae)水毛茛属(Batrachium S. F. Gray)。水毛茛(B. bungei)兼有有性繁殖和无性繁殖,且自交亲和。有性繁殖时自交或者异交均可产生种子,无性繁殖主要靠根茎或者从植株中分离的部分定殖。文献记录显示,水毛茛在中国主要分布于青海、云南、四川、甘肃、山西、江苏、浙江、河北、辽宁等省。但因水毛茛仅狭域分布在寒冷地区山涧溪流中,随着森林砍伐、水土流失日益严重,其环境质量日益下降,水毛茛的生境片断化现象十分明显,在一些地区种群数量稀少甚至绝迹。野外调查显示,水毛茛目前主要集中分布在横断山区,是横断山区水生植被的重要组成成分。水毛茛的形态常常随着生境的不同而有差异,另外也跟遗传分化的不同程度和环境可塑性有关。横断山区由于其特殊的历史成因,形成了现在复杂的地理环境,并成为世界生物多样性热点地区之一,但相关的研究主要集中在动物与陆生植物,对水生植物的研究十分有限。基于此,本文以横断山区的水毛茛作为研究对象,探讨其繁殖特征和遗传分化结构,主要结果如下：1.研究了水毛茛居群间花部数量特征。结果表明,花粉大小与雌蕊长度存在显著正相关性关系,说明花粉可以拥有足够能量穿过花柱道使胚珠受精。这种正相关关系为其成功进行有性生殖提供了有利的条件。花粉大小和花粉数量之间并未出现一种权衡,花粉数量和胚珠数量也没有权衡关系。花粉胚珠比和胚珠大小存在一种正相关关系。研究还表明两性配子体投资方面,单花花粉体积与单花花粉数量成正比关系,与花粉大小也成正比关系。我们认为这种配置方式与营养环境不无相关。而对于雌性功能,单花的胚珠总体积与单个胚珠体积成正比关系,而与胚珠数量并无显著相关性。分析表明,胚珠大小变异幅度比胚珠数量要大,即胚珠大小在多变的环境中表现出了比胚珠数量更大的可塑性,胚珠数量的稳定性可以为水毛茛的繁殖成功提供一定的保障。以上研究表明,在长期的进化过程中,水毛茛形成了其自身应对各种改变和适应环境的投资策略。2.采用四种不同的种子储藏方法(室温干燥储藏、冷藏干燥储藏、冷藏湿润储藏和冷藏水浸储藏)对水毛茛8个居群的种子萌发特性进行了研究。结果表明,水毛茛在冷藏水浸储藏条件下,平均萌发率水平为28.78%,与其他几种水生植物相比,高于矮慈姑、慈姑和小慈姑的种子萌发率,而低于长喙毛茛泽泻、冠果草和野慈姑。四种处理方法对水毛茛的最终萌发率大小并没有影响,但是从萌发过程可以看出,相比于室温储藏,低温储藏处理(冷藏干燥、冷藏湿润和冷藏水浸)可以提高水毛茛种子的萌发率(尤其是冷藏湿润和冷藏水浸处理,无论是第一个种子萌发拐点出现日期还是最终的种子萌发率),TSQ02(室温干燥储藏条件下萌发率最高)和CJK(四种处理方法之间并无显著差别)居群除外。结果表明,在长期适应环境的过程中,水分成了水毛茛种子萌发的最重要影响因素。3.采用ISSR分子标记对在横断山区14个水毛茛居群共442个植株的克隆多样性和遗传多样性进行了分析。本文所采用的10个有效引物从442个样品中共鉴别出155个不同的基因型或克隆。水毛茛居群可辨别的基因型(PD)比例范围是0.14～0.7(平均PD=0.37)。Simpson多样性指数(D)值范围是0.27～0.97(平均D=0.73),Fager指数E值范围是0.11～0.89(平均E=0.64)。在物种水平上,水毛茛可辨别基因型的比例(PD)为0.35, Simpson指数(D)为0.98, Fager指数(E)为0.95。遗传多样性分析表明,水毛茛物种水平上,多态性条带百分比(PPB)、遗传多样性(h)和Shannon指数(I)分别是69.3%,0.1649和0.2703。14个水毛茛居群的PPB值范围是2.7%～16.0%,h值范围是0.0023～0.0506,I值范围是0.0054～0.0758。AMOVA分析揭示其总的遗传变异中有85.3%的变异存在于居群间,居群内的变异只占总变异的14.7%。虽然水毛茛基因型多样性的平均值(平均PD=0.37,平均D=0.73)和已有的研究中所估测的草本克隆植物的平均值(平均PD=0.44,平均D=0.74)是相似的,但是水毛茛表现出了较高的居群内基因型水平,其原因可能是当最初的奠基者建群后,这些居群中发生了反复的幼苗更新事件,反复发生的幼苗更新事件会产生许多小规模的基株。而并没有进行幼苗更新的居群会发生迅速丢失基株事件,由此会导致产生少数大规模的基株。横断山区缺乏有效的传粉者,并且水毛茛自交亲和、倾向于闭花授精,所以异交的有性过程不太可能频繁发生。另外,高水平的克隆多样性可能还跟许多基因型残余体有关。水毛茛低水平的遗传多样性跟繁殖策略不无关联：水毛茛可自交结实,还可以进行克隆生长。在后冰期再拓殖过程中的奠基者效应和瓶颈效应可能也会导致水毛茛居群内低水平的遗传多样性。横断山区的地理隔离限制了基因流,由此导致了水毛茛居群间高的遗传分化。Mantel test分析表明,水毛茛居群地理距离和遗传距离之间并没有显著相关性关系。4.对水毛茛6个居群共191个样品的ISSR遗传变异进行了空间自相关分析。选取多态性的ISSR条带,采用等频率和等距离两种方法计算不同距离等级下的空间自相关系数及其期望值。结果表明,在稻城SC居群中,遗传变异基本呈非随机分布。在第2个距离等级之内,表现出较显著的正相关,在较大距离内表现出显著的负相关,说明这个居群中遗传变异在空间上的分布不均匀,间距较大的个体间呈现不相似关系。而对于SW、SQ、TSQ01、TSQ02和LTCX居群,水毛茛的遗传变异不存在明显的空间结构,绝大多数的ISSR位点的变异呈随机分布的模式。水毛茛不同居群的遗传变异在空间上分布的差异性可能是由于生境的不同造成的,比如水流就是一个重要的影响因素,它能带动断枝一起流动并能使断枝扩散到距离基株较远的地方,遇到合适的条件便定居生长为一个新的克隆植株,而可能成为这个新生长地的一个新基因型。