极小种群野生植物猪血木的种群回归自然研究

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猪血木(Euryodendron excelsumH.T.Chang)为山茶科单型属——猪血木属的多年生常绿植物,为我国特有种,其仅在广东阳春有分布。目前,该物种已经被列入国家Ⅱ级重点保护野生植物和极小种群野生植物名录,并被国际自然保护与联盟(IUCN)收录为极危种。  本研究基于课题组前期十余年对猪血木保护生物学的研究基础,开展其种群回归自然研究,并结合室内幼苗建成机制、回归自然居群的适应性以及遗传结构配置检测等实验研究,首次评价了该物种对回归地的适应性及种群回归自然的有效性。论文主要研究成果如下:  1、通过在阳春及鹅凰嶂保护区、景洪、河口等近地和迁地居群构建实验,定植猪血木幼苗400余株。且存活率较高,生长状况良好,其中种植于阳春的植株已达到8米高,开花结果正常。结果表明人工构建的猪血木居群能普遍生长正常,可望建成新的居群。今后可选择适宜环境扩大猪血木的种群回归构建。  2、对猪血木原生地居群(阳春)和人工构建自然居群(河口、景洪)的光合生理检测表明,猪血木河口居群的光合日变化趋势呈“双峰”曲线,有明显的“午休”现象,中午的高光辐射有显著抑制作用。而景洪和阳春居群的光合日变化趋势呈单峰变化,且平均净光合速率(Pn)和水分利用率(WUE)值都高于河口居群。河口居群最大量子产量(Fv/Fm)值均低于0.8,中午14:30达到最小(0.72),景洪和阳春居群的Fv/Fm值全天波动幅度不大,基本保持在0.77-0.8之间,说明河口过高的光照强度会导致幼苗光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心失活,从而导致净光合速率的下降。河口、阳春和景洪居群的区域水、热条件相似,但阳春和景洪居群均在林下,而河口居群小环境为河岸灌丛草地,小环境差异明显。说明区域气候背景和小环境条件对于猪血木的居群构建均很重要。  3、相同湿度和光强(70%相对湿度和600μmolm-2s-1光照强度)条件下,不同温度对猪血木幼苗的光合特性和生物量分配策略研究表明,与60天相比,25℃处理90天后,猪血木的净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)分别升高了97%和41%;而在30℃下,其净光合速率(Pn)和蒸腾速率(Tr)分别下降了29%和80%。经仪器检测,20℃下处理的幼苗不能进行正常的气体交换,低温严重抑制了幼苗的生理活动。25℃下处理的幼苗,最大量子产量(Fv/Fm)的值在0.8左右;30℃和20℃下处理的猪血木幼苗,Fv/Fm值均低于0.8。表明温度过高或过低都会引起光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心失活,进而导致净光合速率的下降。不同温度处理并未显著改变根、茎、叶干重的分配比例,但是总生物量有差异。表明不同温度下的猪血木幼苗主要是通过改变光合特性和生物量积累来适应温度环境的变化。猪血木的最适生长温度可能为25℃左右,温度过高或过低都限制了生物量的积累。  相同温室条件下,对不同光照处理下猪血木的光合特性研究表明,在100%光照下,猪血木幼苗的净光合速率(Pn)的光合日变化趋势呈“双峰”曲线。61%和25%光照下,猪血木幼苗的净光合速率(Pn)的日变化趋势呈单峰变化,并在中午12:30时达到最大值。61%光照下Fv/Fm值为0.8左右,100%和25%光照下猪血木幼的Fv/Fm低于0.8。高光引起了光系统Ⅱ(PSⅡ)反应中心的失活。不同光照处理显著影响猪血木幼苗地上(P<0.05)和地下生物量(P<0.05)分配,适当的遮荫能够提高猪血木的光合能力,增加生物量的积累。  4、ISSR分子标记研究表明:Neis基因多样性指数所显示的云南大学苗圃内的幼苗和3个人工构建自然居群间的遗传分化系数(GsT)为0.1326,即居群的遗传变异主要来自居群内个体之间的变异。3个人工构建居群的遗传多样性较低(H=0.1120~0.1188, I=0.1654~0.1758),均低于野生居群(阳春)的遗传多样性水平。其中云南景洪的人工构建居群,其遗传多样性最低(H=0.1128,I=0.1654),这可能是由于回归构建居群的规模较小和种子采集格局不完全导致。但是,云南大学苗圃内幼苗具有遗传多样性较高(H=0.2403,I=0.3605),遗传结构与遗传多样性与野生居群相似,表明其保存了野生居群的大部分遗传信息。  5、基于猪血木对不同回归地环境适应的生理特性,以及居群遗传多样性结构特点。对猪血木种群回归构建提出:选择与原生境环境条件相似的林下或蔽荫处进行定植,避免高光抑制的回归生境选择策略;加强对猪血木野生居群保护与人工繁殖体系构建,并在了解回归幼苗遗传背景和结构的基础上,按照遗传差异最大化原则配置种群回归自然增殖单元的遗传保存与管理策略。
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