岩生植物毛黄堇(Corydalis tomentella Franch.)的保护生物学研究

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毛黄堇(Corydalis tomentella Franch.)隶属罂粟科(Papaveraceae)紫堇属植物,为川东-鄂西特有种,生长在石灰质悬崖峭壁上,岩壁特殊的生境使毛黄堇种群扩散受限,居群数量和个体数量均较少。目前,毛黄堇仅零散见于海拔600-1400m石壁缝隙中,居群个体数在通常小于200株,野生资源非常有限。毛黄堇是治疗肝病的传统中草药,因其药效显著,药材价格高昂,致使毛黄堇野生资源遭受严重采挖,导致种群数量急剧下降,一些居群几乎灭绝。前人对毛黄堇的研究主要关注其生物学特性、化学成分和引种栽培技术等,对毛黄堇的群体遗传结构、遗传多样性及其成因、种子散布及种群更新等的研究未见报道。本文在野外调查的基础上,围绕毛黄堇的居群遗传分析、种间杂交-渐渗、种子散布和萌发以及近缘物种系统关系等内容开展了研究,以期为毛黄堇的有效管理和保护提供科学依据。主要研究结果如下:  1.选取叶绿体间隔区序列(psb A-trnH和trnG intron)和核基因(NADPH)片段对毛黄堇8个野生居群进行了分析。叶绿体序列检测出6个单倍型,核基因序列检测出17个单倍型。神农架居群和南川居群共享2个叶绿体单倍型,而核基因没有共享单倍型。分析表明,神农架居群比南川居群具有更高的遗传多样性,居群之间的基因流较小导致较高居群分化。毛黄堇的居群遗传结构是生境隔离、自交繁育系统和对生境特殊要求共同作用造成的。分布于神农架的毛黄堇居群遗传多样性较高,应作为优先保护的对象。  2.选取叶绿体基因间隔区序列(psbA-trnH和trnGintron)和一个核基因NADPH片段对紫堇属石生黄堇组植物毛黄堇、川鄂黄堇(C.wilsonii)和石生黄堇(C saxicola)进行系统发育分析。结果表明分布于神农架阳日居群的毛黄堇和川鄂黄堇之间存在杂交-渐渗,这可能是导致毛黄堇居群的遗传多样性较高的原因。近缘物种之间杂交渗入产生的基因流对毛黄堇起到了遗传拯救作用,从而提高了其种群遗传多样性和适应能力。因此,对毛黄堇的保护,可以通过有控制地少量引入近缘物种的方法,提高毛黄堇的遗传多样性和适合度。  3.利用3个叶绿体序列(rbcL,psbA-trnH和trnG intron)和核基因(NADPH)片段对黄堇亚属4个组的14个种(石生黄堇组的毛黄堇、川鄂黄堇和石生黄堇等3种,小花黄堇组5种、黄堇组3种、紫堇组1种)进行系统发育分析。研究发现,石生黄堇组物种和岩生植物贵州黄堇(Corydalis pariflora)的亲缘关系较远,而贵州黄堇与黄堇组物种的亲缘关系密切,支持将贵州黄堇从石生黄堇组移出,归入黄堇组的处理。贵州黄堇的叶绿体序列与推测亲本存在明显差异,其核基因序列和推测亲本之间不存在加和性,结果不支持贵州黄堇为推测亲本的杂交种。  4.调查发现毛黄堇种子主要借助于重力和蚂蚁散布。调查样地中共有18种蚂蚁,不同居群岩壁蚂蚁种类和数量比地表少,方差分析表明岩壁和地表之间搬运蚂蚁种类和数量差异不显著,但地表蚂蚁搬运毛黄堇种子的效率高于岩壁。蚂蚁搬运有助于毛黄堇种子存留岩壁,同时毛黄堇植株也可以存留少量种子。  5.室内种子萌发实验研究表明,温度和水分条件对萌发率有重要影响。毛黄堇种子萌发温度变幅较窄(10-25℃),适宜萌发的温度为20℃。毛黄堇种子在20℃和基质水分含量为30%(v/v)时萌发率最高(54.44%),基质水分含量仅为6%(v/v)时萌发率达18.89%。这表明毛黄堇具有较强的适应干燥环境的能力。人工收集的种子、蚂蚁搬运过的种子和植株存留的种子均可以萌发,表明毛黄堇和蚂蚁形成了较密切的互利共生关系,蚂蚁对毛黄堇种群的维持起到关键作用,毛黄堇已进化出适应岩生生境特性。因此,在进行毛黄堇保护时,应该保护其生长的环境和生物群落。
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