遗传多样性是生物适应环境的基础,在物种遗传进化、群落构建和生态系统功能等方面均起着重要作用。表型多样性是遗传多样性的外在展现,同时受到遗传变异和外界环境的调控。人类活动导致的景观格局的改变,正在深刻影响着物种的表型和遗传多样性,比较同一物种在不同环境中遗传和植物功能性状水平上的变异有助于预测环境变化下的物种命运及与之关联的生态系统功能,预测人类活动对生态系统带来的生态和进化后果。芦苇(Phragmites australis)是湿地生态系统中重要的基础物种,其表型和遗传多样性受河流治理、生境破碎化等人为因素的影响。本研究调查了黄河宁夏平原段的30个芦苇自然种群,其中包括沿黄河宁夏段下游的东北部区域(NE)的11个种群,沿黄河宁夏平原段上游的南部区域(S)的11个种群和远离黄河现河道且生境破碎化严重的西北部区域(NW)的8个种群。记录种群地理位置信息,测定芦苇的株高、基径、叶片含水量等9个植物功能性状来分析芦苇种群的表型多样性,利用2个叶绿体DNA片段和11个细胞核微卫星标记(SSR)对芦苇的遗传多样性进行分析。同时采集芦苇根状茎开展同质种植园实验,以验证芦苇表型变异的遗传和环境效应。本文的主要研究结果和结论如下:(1)在三个区域中,相比沿河区域NE和S的芦苇遗传多样性(NE:Na=11.18,I=3.85,He=0.70;S:Na=11.09,I=3.17,He=0.69),破碎化生境下的 NW区域种群的等位基因数量和基因型多样性均最低(Na=9.73,I=2.77),但其期望杂合度较高(He=0.72)。分层分子方差分析(AMOVA)结果显示,NW区域芦苇种群间的遗传分化最大(ΦPT=0.51),遗传结构最明显,NE区域内的遗传分化最小(ΦPT=0.06)。研究结果表明芦苇的遗传多样性可能对生境破碎化比较敏感,NW区域内的破碎化生境由于受农业活动等影响很大,往往是动态的,且其中有3个种群仅包含一个芦苇基因型(克隆),所以推测造成NW区域遗传多样性降低的主要原因可能是直接破坏导致的瓶颈效应,而不是随后的遗传漂变和受限的基因流。(2)AMOVA分析结果显示芦苇种群57.22%的遗传变异存在于种群内,芦苇种群区域间的遗传分化系数在0.008到0.015之间,表明区域间遗传分化程度很低,贝叶斯聚类和主坐标分析(PCoA)结果显示三个区域的种群之间没有显著的遗传差异,Mantel检验和多重矩阵回归检验结果表明地理距离和遗传距离之间不存在显著的相关关系,以上结果表明研究区域内芦苇种群的遗传结构可能受到生境或河流等其他因素的影响,也支持了造成NW区域遗传多样性降低的原因并非是受限的基因流这一推断。相对上游与相对下游区域(S和NE)之间的遗传分化比非河岸与河岸区域(NW和NE,或NW和S)之间的遗传分化小得多,表明河流的繁殖体运输作用或河岸生境的连续性对芦苇基因流产生了非常显著的影响,而NE区域芦苇种群较高的遗传多样性则表明上下游之间的基因流由于河流流向的缘故可能是不对称的。(3)叶绿体单倍型分型结果显示,本研究区域内芦苇的主要单倍型为O型。与NW和S区域相比,NE区域的单倍型种类较少,细胞核遗传多样性和叶绿体单倍型丰富度的差异说明,对于塑造遗传多样性和结构而言,沿河流的连续生境带来的花粉的传播可能比水流带来的根状茎的传播更重要,在长距离的连续生境中,有性繁殖对于芦苇的遗传连通性和多样性起到了更大的促进作用。(4)NW区域芦苇种群内和种群间的表型多样性在三个区域中最高。根据Pearson相关性和线性回归分析结果,30个芦苇种群的变异系数和香农多样性之间不存在相关性;对于除了株高和叶长之外的其他植物功能性状,同质种植园中和相对应的宁夏平原种群的芦苇之间不存在相关关系,即芦苇的株高和叶长受遗传变异影响较大,而其他植物功能性状受环境影响较大。以上结果表明:在本研究系统中,芦苇对生境破碎化的表型响应与遗传响应有所不同,芦苇自然种群的表型变异水平与遗传多样性水平关系不大,遗传效应对植物表型的影响较弱。本研究通过对处于不同河流位置和生境状态中的芦苇种群的表型和遗传多样性的研究,揭示了河流的生境连通性和人类活动导致的生境破碎化在湿地植物表型和遗传多样性中起到的重要作用,并为湿地生态系统的保护和管理提供了重要的参考和建议。