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血水草(Eomecon chionantha Hance)为罂粟科血水草属,是我国特有的单种属植物,也是一种珍贵的药用植物。目前有关血水草的研究仅限于化学成分、药理活性及检测、主要成分的抑菌、杀钉螺效果等方面。血水草是一种野生中药材和观赏植物,它的资源有限,其常用部位是其地下部分,作为一种不可再生的开发资源,目前该物种野外资源已经存在逐步缩小的趋势,因此探讨血水草繁殖生态学特征和遗传多样性对该物种的保护显得极为重要和迫切。
本文通过对江西省井冈山分布的血水草种群花部综合特征及其繁育系统、开花物候及其繁殖特性、传粉生态学特征和遗传多样性的研究,探讨了该物种的繁殖生态学特征和遗传多样性,旨在为科学而系统地保护和利用我国特有植物血水草种质资源提供科学依据。主要研究结果如下:
1.血水草开花时间为3月下旬至5月上旬,种群花期历时24~46d,个体平均开花持续时间为11~21d,单花花期一般为3~5d。井冈山血水草种群的开花物候进程呈单峰曲线模式具有一个开花高峰期,表现出一种“集中开花模式”。与大多数亚热带植物一样血水草具有较低的相对开花强度,分布频率集中在10%~30%之间。开花物候指数与生殖间的相关分析表明,始花时间与花期持续时间存在显著负相关,而与开花数和坐果数存在显著正相关;花期持续时间与开花数和坐果数存在显著正相关关系;开花数和坐果数存在显著正相关关系;同步性指数与始花时间、开花数、花期持续时间呈负相关关系。血水草“集中开花模式”是其在长期的进化过程中适应周围气候条件及生境的一种生殖保障。
2.血水草单花期依其形态和和散粉特征可以分为4个时期:花苞膨胀期、散粉初期、散粉盛期、凋谢期。血水草的杂交指数为4,花粉—胚珠比约为1243~1467,结合人工套袋实验可以确定该物种的繁育系统以异交为主,部分自交亲和,需要传粉者。中华蜜蜂(Apis ceranaFabricius)是主要的造访昆虫。
3.适合血水草的最佳RAPD反应体系为:25μL反应体系中含10×Buffer2.5μL,1.8mmol/L Mg2+,0.08U/L TaqDNA聚合酶,50ng模板,0.2mmol/L dNTPs,0.35μmol/L引物。扩增程序为:94℃预变性2min;预扩增:94℃变性20s,36℃退火30s,72℃延伸75s,5个循环;扩增:94℃变性20s,40℃退火30s,72℃延伸60s,40个循环;72℃保温20min,4℃保存。
4.从50条随机引物中筛选出16条随机引物对血水草的90个个体进行扩增,共得到180条可统计条带,其中156条为多态带,占总条带数的85.56%。经Shannon指数分析,5个种群间的遗传多样性为31.50%。根据Neis的遗传分化指数估算的5个种群的遗传分化系数为0.3029。两种指数的结果都表明大部分遗传变异存在于种群内,少部分存在种群间。基因流(Nm)为1.1508,理论上,基因流可以抵制居群内遗传漂变的作用,防止居群之间的遗传分化的发生。
5.种群间的遗传距离分析显示:茨坪种群和荆竹山种群的遗传距离最大为0.2349;从遗传一致度来说,梨坪种群和水口种群之间的遗传相似度最高,I值为0.8861。采用算数平均数的非加权成组配对法(UPMGA)对Neis的一致度进行的聚类分析结果显示梨坪种群和水口种群的遗传距离最近,茨坪种群和荆竹山种群的遗传距离最远。以上的结果显示血水草种群间的遗传距离不仅与海拔梯度有关还依赖于生存环境空间上的异质性。