發(fā)布時(shí)間：2017-04-25 13:10

  本文關(guān)鍵詞：極小種群野生植物大樹(shù)杜鵑的保護(hù)生物學(xué)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：大樹(shù)杜鵑(Rhododendron protistum var. giganteum (Forrest) D. F. Chamberlain)為杜鵑花科(Ericaceae)杜鵑屬常綠杜鵑亞屬最高大的多年生喬木,分布于高黎貢山國(guó)家自然保護(hù)區(qū)騰沖縣大塘站的原始森林,共有2個(gè)野生居群,植株數(shù)量不足2000株。由于大樹(shù)杜鵑種群分布地的局限性和資源的稀少性,該物種已經(jīng)被國(guó)家林業(yè)局列入首批極小種群野生植物保護(hù)名錄,并被《中國(guó)植物紅皮書(shū)》收錄為Ⅱ級(jí)保護(hù)植物,但是目前關(guān)于該物種的保護(hù)生物學(xué)研究幾乎處于空白狀態(tài)。鑒于此,本文在對(duì)極小種群野生植物大樹(shù)杜鵑資源與分布調(diào)查的基礎(chǔ)上,通過(guò)野外調(diào)查與室內(nèi)實(shí)驗(yàn),對(duì)該瀕危物種的生存現(xiàn)狀、種群結(jié)構(gòu)與動(dòng)態(tài)、種子生理生態(tài)、種子貯藏特性、保護(hù)遺傳學(xué)(AFLP和SSR)等方面進(jìn)行了綜合研究,分析了大樹(shù)杜鵑的生存現(xiàn)狀,并探究其瀕危原因與瀕危機(jī)制,在此基礎(chǔ)上提出了適合該物種的種群保護(hù)對(duì)策與方案。主要研究結(jié)果和結(jié)論如下：1.種群結(jié)構(gòu)特征與動(dòng)態(tài) 通過(guò)野外調(diào)查,以種群徑級(jí)結(jié)構(gòu)代替年齡結(jié)構(gòu)的方法研究了大樹(shù)杜鵑種群的徑級(jí)結(jié)構(gòu)、靜態(tài)生命表與種群存活曲線,并采用時(shí)間序列預(yù)測(cè)模型分析了大樹(shù)杜鵑的種群動(dòng)態(tài)。結(jié)果表明,大樹(shù)杜鵑種群分布生境特殊且局限分布,種群數(shù)量少；現(xiàn)存種群幼年個(gè)體數(shù)量相對(duì)較少,中年和成年個(gè)體數(shù)量豐富,種群存活曲線趨于Deevey-Ⅲ型,總體處于衰退趨勢(shì)。種群時(shí)問(wèn)序列預(yù)測(cè)分析表明,大樹(shù)杜鵑種群植株數(shù)量在未來(lái)2年和5年總體上呈現(xiàn)小幅度的增加趨勢(shì),表明其具有一定的恢復(fù)潛能。因此,建議加強(qiáng)大樹(shù)杜鵑自然種群生境的保護(hù)與管理,維持自然種群的穩(wěn)定。2.種子生理生態(tài) 通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn),研究了大樹(shù)杜鵑種子貯藏特性,以及不同光照、溫度、外源激素以及立地條件等對(duì)大樹(shù)杜鵑種子萌發(fā)的影響。結(jié)果表明,大樹(shù)杜鵑種子沒(méi)有休眠,溫度對(duì)種子萌發(fā)率影響顯著,適宜的萌發(fā)溫度是15-20℃,高溫(35℃)抑制種子的萌發(fā)；在黑暗條件下,種子的萌發(fā)率低于5%,表明黑暗顯著抑制種子的萌發(fā),即大樹(shù)杜鵑種子萌發(fā)對(duì)光照敏感,為需光性種子；GA3浸種不僅能提高種子的萌發(fā)率,并能縮短種子萌發(fā)的時(shí)間,促進(jìn)種子萌發(fā)；種子貯藏特性研究表明,大樹(shù)杜鵑種子為正常性種子(orthodox seed),除貯藏時(shí)間和貯藏溫度的交互作用對(duì)種子萌發(fā)率影響不顯著,貯藏時(shí)間、貯藏溫度及二者的交互作用對(duì)種子的初始萌發(fā)時(shí)間、平均萌發(fā)時(shí)間、50%種子萌發(fā)時(shí)間(T50)和萌發(fā)率均有顯著的影響；土壤基質(zhì)對(duì)種子的出苗率影響不顯著,但原生境的土壤有利于幼苗生長(zhǎng)。當(dāng)種子直接播種于土壤表面,種子出苗率可以達(dá)到72.67%,可隨著凋落物厚度的增加,出苗率顯著下降,表明立地條件影響大樹(shù)杜鵑從種子萌發(fā)向幼苗階段的轉(zhuǎn)化。 3.基于AFLP的遺傳多樣性與遺傳結(jié)構(gòu)研究 利用12對(duì)AFLP引物對(duì)大樹(shù)杜鵑2個(gè)居群56個(gè)個(gè)體進(jìn)行了遺傳多樣性與遺傳結(jié)構(gòu)研究。結(jié)果表明,12對(duì)AFLP引物共檢測(cè)出447條帶,其中298條為多態(tài)性條帶,大樹(shù)杜鵑在物種水平上具有較高的遺傳多樣性(PPB=66.67%、He=0.240和I=0.358),2個(gè)居群間遺傳分化低,根據(jù)GST推導(dǎo)出基因流Nm為4.065,表明大樹(shù)杜鵑現(xiàn)存居群具有較高的基因流,推測(cè)可能與該物種的生活史特征、花粉散布有關(guān)。AMOVA分析的結(jié)果顯示,遺傳變異大多數(shù)存在于居群內(nèi),占總遺傳變異的78.00%,而2個(gè)居群間的遺傳變異僅占22.00%。STUCTURE分析和PCoA分析將2個(gè)居群的56個(gè)體明顯的分為2組,即2個(gè)不同的遺傳分支。研究結(jié)果支持狹域分布的小種群亦能維持較高的遺傳多樣性的假說(shuō)。 4.基于SSR的保護(hù)遺傳學(xué)研究 利用14個(gè)SSR微衛(wèi)星位點(diǎn)對(duì)大樹(shù)杜鵑2個(gè)居群共60個(gè)個(gè)體的遺傳多樣性、遺傳結(jié)構(gòu)和居群歷史動(dòng)態(tài)進(jìn)行了研究,結(jié)果表明,14個(gè)位點(diǎn)共檢測(cè)到81個(gè)等位基因(Na),平均每個(gè)位點(diǎn)有5.786個(gè)等位基因。大樹(shù)杜鵑在物種水平上具有較高遺傳多樣性(Ve=2.863、AR=5.726、Ho=0.510、He=0.602、I=1.174和PPB=100%),這與AFLP的研究結(jié)論一致；STUCTURE分析和PCoA分析將2個(gè)居群的60個(gè)體明顯的分為2組,表明為2個(gè)不同的遺傳分支；通過(guò)軟件POPGENE v.1.32、Migrate-n v3.6.4、GeneClass v2.0和BayesAss v3.0分析發(fā)現(xiàn),大樹(shù)杜鵑具有較高的歷史基因流和較低的近代基因流；瓶頸效應(yīng)分析表明2個(gè)居群在TPM模型假設(shè)下經(jīng)歷了瓶頸效應(yīng),2個(gè)居群的有效居群大小都低于30,表明其不能維持足夠的等位基因豐富度,處于極危狀態(tài)。建議加強(qiáng)就地保護(hù),維持2個(gè)殘存居群生境的連續(xù)性,促進(jìn)基因交流,并把近地保護(hù)和遷地保護(hù)作為就地保護(hù)的重要補(bǔ)充,擴(kuò)大其有效居、群大小。 5.瀕危機(jī)制與保護(hù)策略 綜合本研究結(jié)果,大樹(shù)杜鵑瀕危的現(xiàn)狀不是由于自身的生物學(xué)特性及遺傳特性(低的遺傳多樣性、近交和遺傳漂變)導(dǎo)致的,而是種群分布狹窄、種群個(gè)體數(shù)量稀少,立地條件影響種群的自然更新與缺乏有效的種群拓殖途徑。因此,在種群保護(hù)策略上,建議加強(qiáng)殘存種群的就地保護(hù),特別是加強(qiáng)對(duì)現(xiàn)有種群中成年個(gè)體的有效保護(hù),從而保護(hù)其種群延續(xù)與種質(zhì)保存的種源；同時(shí),由于立地條件影響種群的自然更新,建議在就地保護(hù)過(guò)程中進(jìn)行適當(dāng)?shù)娜藶楦蓴_促進(jìn)種群自然更新。此外,針對(duì)該物種種群拓殖困難的問(wèn)題,建議通過(guò)不同種源種子采集進(jìn)行種質(zhì)保存和幼苗人工繁育,并在此基礎(chǔ)上開(kāi)展大樹(shù)杜鵑的種群恢復(fù)與回歸自然實(shí)驗(yàn)研究與保護(hù)實(shí)踐。
【關(guān)鍵詞】：大樹(shù)杜鵑 極小種群野生植物 遺傳多樣性 種群結(jié)構(gòu) 種子生理 保護(hù)策略
【學(xué)位授予單位】：云南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：Q948
【目錄】：

• 摘要4-7
• Abstract7-18
• 第一章 研究概述18-37
• 1.1 極小種群野生植物研究概況18-22
• 1.1.1 極小種群野生植物概念的提出18-19
• 1.1.2 極小種群野生植物的研究進(jìn)展19-20
• 1.1.3 極小種群野生植物存在的問(wèn)題20-22
• 1.2 瀕危植物保護(hù)生物學(xué)研究概述22-27
• 1.2.1 瀕危植物保護(hù)遺傳學(xué)研究23-25
• 1.2.2 瀕危植物種群生態(tài)學(xué)研究25-26
• 1.2.3 瀕危植物繁殖生物學(xué)研究26-27
• 1.3 杜鵑屬植物研究概況27-33
• 1.3.1 杜鵑屬植物的保護(hù)遺傳學(xué)研究28-29
• 1.3.2 杜鵑屬植物的繁殖生物學(xué)研究29-32
• 1.3.2.1 繁育系統(tǒng)研究29-30
• 1.3.2.2 種子生理生態(tài)研究30
• 1.3.2.3 人工繁殖技術(shù)研究30-32
• 1.3.3 杜鵑屬植物的引種栽培研究32-33
• 1.4 本文的研究目的與內(nèi)容33-37
• 1.4.1 研究目的33-35
• 1.4.2 研究?jī)?nèi)容35-37
• 第二章 大樹(shù)杜鵑的種群結(jié)構(gòu)及動(dòng)態(tài)37-48
• 2.1 研究地點(diǎn)及其自然概況38-39
• 2.2 研究方法39-41
• 2.2.1 野外調(diào)查39
• 2.2.2 種群結(jié)構(gòu)特征39-41
• 2.3 結(jié)果與分析41-46
• 2.3.1 種群結(jié)構(gòu)特征41-43
• 2.3.2 靜態(tài)生命表及存活曲線43-45
• 2.3.3 時(shí)間序列預(yù)測(cè)45-46
• 2.4 結(jié)論與討論46-48
• 第三章 大樹(shù)杜鵑的種子生理生態(tài)研究48-66
• 3.1 材料與方法48-53
• 3.1.1 研究地點(diǎn)與種子采集48-49
• 3.1.2 種子形態(tài)測(cè)量49
• 3.1.3 不同處理對(duì)種子萌發(fā)的影響49-53
• 3.1.3.1 溫度對(duì)種子萌發(fā)的影響50
• 3.1.3.2 光照時(shí)間對(duì)種子萌發(fā)的影響50
• 3.1.3.3 不同播種基質(zhì)對(duì)種子萌發(fā)的影響50-51
• 3.1.3.4 外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)種子萌發(fā)的影響51
• 3.1.3.5 種子貯藏特性51
• 3.1.3.6 凋落物對(duì)種子萌發(fā)和出苗的影響51-52
• 3.1.3.7 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)與分析52-53
• 3.2 結(jié)果與分析53-60
• 3.2.1 大樹(shù)杜鵑種子形態(tài)特征53-54
• 3.2.2 溫度和光照對(duì)大樹(shù)杜鵑種子萌發(fā)的影響54-55
• 3.2.3 不同基質(zhì)對(duì)大樹(shù)杜鵑出苗率的影響55-56
• 3.2.4 外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)種子萌發(fā)的影響56-57
• 3.2.4.1 GA_3對(duì)種子萌發(fā)的影響56
• 3.2.4.2 6-BA對(duì)種子萌發(fā)的影響56-57
• 3.2.5 種子貯藏特性57-59
• 3.2.6 凋落物對(duì)種子萌發(fā)與出苗率的影響59-60
• 3.3 結(jié)論與討論60-66
• 3.3.1 不同生態(tài)因子對(duì)種子萌發(fā)的影響60-62
• 3.3.2 外源生長(zhǎng)調(diào)節(jié)物質(zhì)對(duì)種子萌發(fā)的影響62
• 3.3.3 種子貯存特性62-63
• 3.3.4 土壤基質(zhì)對(duì)種子出苗的影響63-64
• 3.3.5 種子生理特性與物種瀕危的關(guān)系64-65
• 3.3.6 種子生理特性對(duì)物種保護(hù)的啟示65-66
• 第四章 基于AFLP分子標(biāo)記的遺傳多樣性研究66-82
• 4.1 實(shí)驗(yàn)材料與方法66-72
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)材料66
• 4.1.2 主要試劑的配制66-68
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)流程68-72
• 4.1.3.1 DNA提取和純化68-69
• 4.1.3.2 DNA雙酶切69
• 4.1.3.3 連接反應(yīng)69-70
• 4.1.3.4 PCR預(yù)擴(kuò)增70
• 4.1.3.5 選擇性PCR70-71
• 4.1.3.6 聚丙烯酰胺凝膠電泳71-72
• 4.2 數(shù)據(jù)分析72-74
• 4.2.1 遺傳多樣性指數(shù)分析72-73
• 4.2.2 遺傳結(jié)構(gòu)和遺傳分化分析73-74
• 4.3 研究結(jié)果74-78
• 4.3.1 遺傳多樣性74-76
• 4.3.2 遺傳結(jié)構(gòu)76-78
• 4.4 討論78-82
• 4.4.1 遺傳多樣性78-79
• 4.4.2 遺傳結(jié)構(gòu)79-80
• 4.4.3 基于AFLP分子標(biāo)記對(duì)物種保護(hù)的建議80-82
• 第五章 基于SSR分子標(biāo)記的保護(hù)遺傳學(xué)研究82-104
• 5.1 試驗(yàn)材料與方法82-84
• 5.1.1 材料82-83
• 5.1.2 主要試劑83
• 5.1.3 實(shí)驗(yàn)流程83-84
• 5.1.3.1 基因組DNA提取與檢測(cè)83
• 5.1.3.2 引物篩選83
• 5.1.3.3 PCR反應(yīng)體系83
• 5.1.3.4 微衛(wèi)星(SSR)引物熒光標(biāo)記PCR擴(kuò)增和檢測(cè)83-84
• 5.2 數(shù)據(jù)分析84-89
• 5.2.1 哈迪-溫伯格平衡(HWE)和連鎖不平衡(LD)檢測(cè)84-85
• 5.2.2 遺傳多樣性指數(shù)分析85-87
• 5.2.3 遺傳結(jié)構(gòu)分析87-88
• 5.2.4 基因流與居群動(dòng)態(tài)歷史分析88-89
• 5.3 研究結(jié)果89-98
• 5.3.1 SSR引物篩選89-91
• 5.3.2 哈迪-溫伯格平衡(HWE)和連鎖不平衡(LD)91-92
• 5.3.3 遺傳多樣性92-94
• 5.3.4 遺傳結(jié)構(gòu)94-96
• 5.3.5 基因流與居群動(dòng)態(tài)歷史分析96-98
• 5.4 討論98-104
• 5.4.1 遺傳多樣性98-100
• 5.4.2 基因流與居群動(dòng)態(tài)歷史100-102
• 5.4.3 基于分子數(shù)據(jù)的保護(hù)策略探討102-104
• 第六章 大樹(shù)杜鵑的瀕危機(jī)制與保護(hù)策略104-109
• 6.1 大樹(shù)杜鵑的瀕危原因分析104-106
• 6.1.1 種群分布范圍狄窄104-105
• 6.1.2 種群個(gè)體數(shù)量稀少,更新困難105
• 6.1.3 缺乏有效的種群拓殖途徑105-106
• 6.2 種群保護(hù)策略106-109
• 6.2.1 加強(qiáng)殘存種群的就地保護(hù)106-107
• 6.2.2 適當(dāng)?shù)母蓴_促進(jìn)種群自然更新107
• 6.2.3 開(kāi)展人工繁殖技術(shù)與種群回歸自然研究107
• 6.2.4 實(shí)施大樹(shù)杜鵑開(kāi)發(fā)利用與保護(hù)相結(jié)合的可行性保護(hù)策略107-109
• 參考文獻(xiàn)109-130
• 附錄1 論文中使用的縮寫(xiě)及中英文對(duì)照130-131
• 附錄2 攻讀博士學(xué)位期間完成的科研成果131-133
• 致謝133-13

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：326384