濒危植物小黄花茶(Camellia luteoflora Li ex H.T.Chang)的群落特征和基于ITS序列的系统进化研究

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小黄花茶(Camellia luteoflora Li ex H.T.Chang)隶属于山茶科(Theaceae)山茶属(Camellia),为我国特有珍稀濒危植物,具有较高的研究与观赏价值,是重要的茶花类种质资源。小黄花茶为灌木或小乔木,主要分布于贵州省赤水桫椤国家级自然保护区海拔500~800m的山崖或溪边。因数量少,分布范围狭窄,生境和群落伴生物种不断变化,其野生种群的规模和数量不断减少,因此对小黄花茶进行保护迫在眉睫。论文从小黄花茶生存群落的伴生物种、群落特征、种群结构特征、生态位、生物学特征、ITS序列等多方面研究,旨在深入了解小黄花茶种群的生存现状,探讨小黄花茶的濒危机制、系统进化地位、适生环境,为小黄花茶的科学研究、保护和管理提供理论与实践依据。结果如下:1、小黄花茶群落伴生植物研究结果表明,在调查的样地中,共有维管植物148种,隶属于71科、116属,群落种子植物区系表现为热带成分大于温带成分。小黄花茶所在不同类型群落中或不同生境相同群落中,不同层次物种多样性指数存在较大差异。群落整体物种丰富度等5种多样性指数均为草本层>灌木层>乔木层。2、小黄花茶主要分布于毛竹林、竹阔混交林、常绿落叶阔叶混交林等3种群落类型中,群落垂直结构分层明显,分为乔木层、灌木层及草本层。群落生活型谱分析显示,在乔木层、灌木层和草本层内高位芽植物占优势。小黄花茶种群结构整体属于稳定型,局部区域处于衰退型,幼苗生存状况堪忧。3、对小黄花茶物候期、开花动态、花部特征和种子特征等生物学特征进行研究,结果表明:小黄花茶11月开始开花,花期约4个月,花无柄,花型碗状,雄蕊两轮,基部相连,种子圆形,形态差异较大,存在胚胎败育,败育的种子和体积较小的种子易发霉,自然状态下种子萌发率低。人工种子繁育时,在果壳即将开裂时及时采收,过早采集种子未成熟,过迟采集果壳开裂,种子散落。4、测序得到小黄花茶ITS序列长度约610bp左右,ITS分子标记揭示小黄花茶7个种群的遗传距离在0.021和0.051之间,BPT和SGY种群之间的遗传距离最小,BPT和XTZ的遗传距离最大。基于UPGMA方法对小黄花茶种群间的聚类分析结果表明,分布于不同海拔的小黄花茶种群交错处于系统发育树的不同分支,遗传关系和地理分布没有明显的关联。基于ITS序列数据对小黄花茶近缘种和山茶科其他物种分别构建NJ和ML系统发育树,两者结果都支持系统发育树分为两大支,石笔木属的贵州石笔木、大头茶属的黄药大头茶和山茶科山茶属聚为一支,木荷属的银木荷、厚皮香属的厚皮香、柃木属的细枝柃、杨桐属的川杨桐、红淡比属的红淡比聚为另一支,支持率均为99%以上。山茶属不同组的物种聚在一支,支持率99%以上,其中小黄花茶与毛瓣金花茶关系最近,支持率为79%。山茶属的短柱茶组、金花茶组、红山茶组、小黄花茶组均未形成明显分支,呈交错分支。基于本文的结果进行综合分析,小黄花茶濒危的原因可能有以下几点:(1)生境变化在一定程度上对所有物种都有影响,小黄花茶种群数量少、生境脆弱,多处于沟谷两侧或陡坡,加之湿热沟谷生境适合竹子生长,竹子可通过遮光、机械损伤、凋落物抑制、养分竞争与化感作用等竞争方式排斥小黄花茶和其他植物,使小黄花茶种群受环境的影响更加剧烈。(2)小黄花茶开花传粉易受环境干扰,存在胚胎败育现象,体积较小的种子容易霉变,结实率较低;陡坡、沟谷、雨水等生境压力和毛竹叶子不易腐烂、竹林郁闭度大等种间压力,使小黄花茶不易接触土壤萌发,自然更新能力差,幼苗生长为幼树的压力增大。(3)人为干扰特别是毛竹的人工抚育,加剧了小黄花茶的片段化分布和种群衰退。(4)种群间遗传距离较小,但近交衰退可能是小黄花茶濒危的潜在因素。对小黄花茶的保护对策和管理主要聚焦于如下几个方面:(1)加强就地保护,保护原生境,加强对小黄花茶种群周边藤本植物和毛竹的控制,选择适宜的地点建立专门的生长规律、天然更新等监测基地和人工繁育基地,以便栽培、引种时收集优良种子和及时进行野生种质复壮工作。(2)开展迁地保护,建立小黄花茶新野生种和半野生种群,采用回归引种计划、人工引种计划、增强计划三种方法扩大种群的规模和数量。(3)在对小黄花茶生殖特性、繁殖特性、遗传特性深入了解的基础上,适当人为干预促进传粉,减少种子败育,及时处理地面影响种子萌发的竹叶,降低种子发霉率。(4)适当对不同自然小黄花茶群落间进行引种,促进不同种群间的基因交流,以避免近交衰退,保证各种群遗传多样性水平。(5)加强保护宣传工作,提高周边居民对濒危植物的保护意识,控制人为干扰、避免砍伐破坏。
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