珍稀濒危植物独叶草的生物学特性及保护对策

对我国特有的珍稀濒危植物独叶草的生物学特性,包括其形态特征、生长特性、生境特点、群落学特性和地理分布进行了较系统的综述,分析了独叶草濒危的可能原因,并提出了一些保护措施.     

独叶草构件生长及其与环境的关系

为探求濒危植物独叶草 (Kingdoniauniflora)种群保护的策略 ,通过样地调查、室内测定和统计分析 ,对太白山地区独叶草种群的营养构件 (根、茎、叶 )的生长发育过程进行了系统的研究 ,并对其所处群落的生境因子进行了分析。结果表明 :不同生境条件下的独叶草各营养构件的生长发育规律均可用方程 y =A B1 x B2 x2 B3x3表示 ( y为构件数量特征 ,A、B为常数 ,x为个体年龄 )。生长于不同群落内的独叶草种群各营养构件生长发育水平具有显著差异 (P <0 .0 5 ) :巴山冷杉 (Abiesfargesii)林下 (海拔 2 70 0～ 2 90 0m)的独叶草种群 ,其营养构件在数量和形态发育指标上最优 ;生长于太白红杉 (Larixpotaniniivar .chinensis)林下 (海拔 2 90 0～ 310 0m)的种群次之 ;生长于牛皮桦 (Betulautilis)林下 (海拔 2 5 0 0～ 2 70 0m)的种群较差。运用主成分分析 (PCA)方法对影响独叶草种群构件结构的 9个环境因子进行了分析 ,发现人为干扰、光照、气温、湿度 ,土壤 pH值、土壤水分是影响独叶草生长发育最主要的因素 ;土壤腐殖质厚度、有机质含量和群落盖度也有一定影响。独叶草种群以无性繁殖为主 ,生存环境特殊 ,应以就地保护为主 ,对其赖以生存的牛皮桦、巴山冷杉和太白红杉群落应重点保护 ,减少人为干扰 ,不提倡引     

独叶草叶片性状表型多样性研究

独叶草是特产于中国的一种珍稀濒危植物.为研究独叶草自然居群的叶片形态变异特征及影响因素,选取分布于陕西、四川、甘肃的9个自然居群,对独叶草叶片的叶面积、叶柄长、总齿数、末级叶脉数、盲脉数、网结脉数等指标进行统计分析.结果表明:(1)独叶草叶片各属性间存在显著相关性,个别性状表现出与地理位置的相关性.(2)主成分分析显示独叶草的末级叶脉数、叶面积、总齿数对变异有较大贡献,而网结脉贡献很小.(3)独叶草叶片性状居群间变异程度大于居群内,其中盲脉数量在各个居群间变异程度最大,而末级叶脉数为最稳定的性状.(4)将本研究中形态变异结果与前期的遗传分析结果对比分析认为独叶草形态变异主要来自生态环境,而非遗传组成.(5)独叶草居群的形态及遗传变异聚类结果都显示独叶草形态变异并不具有地理格局规律,可能由于地质历史变化打断了独叶草原本连续的分布区,遗传保守性使其仍然保持分布区断裂前的遗传特性,但其表型随着生境的变化表现出可塑性.     

基于MaxEnt濒危植物独叶草的中国潜在适生分布区预测

独叶草(Kingdonia uniflora Balf.f.et W.W.Smith)属毛茛科独叶草属多年生草本植物,属国家二级濒危保护植物。近年来,随着森林采伐和人类活动加剧生境的破碎化,独叶草自然分布区迅速缩减,存在濒临灭绝的风险。预测独叶草潜在的适宜分布区,对于合理保护和利用独叶草具有重要意义。本文结合64份独叶草的标本地理信息和14个环境因子参数,应用最大熵模型(Max Ent)和地理信息技术(GIS),对独叶草在中国的潜在适生分布区和影响分布的关键环境因子进行了预测。受试者工作特性曲线(ROC)分析法的AUC值为0.990,表明Max Ent模型预测可靠性极高。预测结果显示,独叶草最适潜在分布区主要在陕西秦岭北坡(眉县,太白县)、四川省的邛崃山(理县,马尔康县)和大凉山(马边彝族自治县),云南东北部和贵州西北部交界的大娄山(金沙县)和乌蒙山(赫章县)部分地区(适生指数0.5)。刀切法检测(Jackknife test)分析表明,影响独叶草适生分布的关键环境因子包括年均降水量(贡献率33.1%)、海拔(22.3%)、温度季节性变化的标准差(11.4%)、降水量变异系数(7.2%)、土壤p H(5.4%)、1月最低温(5.1%)和土壤碎石百分比(4.9%)。适生区环境参数综合统计分析表明,独叶草最适宜生长在高海拔(1646~2810 m)、年均降水量大(856 mm)、1月最低温适中(-7.2℃)和土壤偏酸性(p H 6.89)的地区。上述研究结果将为在最适生区通过合理规划自然保护区来保护独叶草野生资源提供理论依据。     

独叶草属的胚胎学及其系统学意义

独叶草属的胚乳发育为五福花型,其早期分化属细胞型;胚胎发育为石竹型下的独叶草亚型;珠 被内层的部分细胞形成栅栏组织状,最后消失或近于消失;反足细胞宿存,部分不育大孢子宿存并和部 分珠心组织一起形成珠孔塞状结构。这些性状表明它与星叶草属间的相似性要大于与毛茛目其它成员 间的相似性。     

太白山独叶草无性系分株营养元素含量对异质环境的响应

以分布在太白山国家森林公园3个海拔高度的游击型克隆植物独叶草为研究对象,分析测定了不同分株营养器官中C、N、P、K和Mg含量.结果表明：分株年龄、海拔梯度以及分株年龄与海拔梯度的交互作用对独叶草分株各营养器官全碳含量的影响不显著(P>0.05),对全氮、全磷、K和Mg含量的影响程度各不相同,说明独叶草无性系分株通过自身的生理代谢调整了各器官中营养元素的分配.在高海拔生境中,分株年龄显著影响独叶草无性系分株各器官的K含量、根状茎和根中的全氮含量(P<0.05).除了中海拔(2 800～2 900 m) 独叶草无性系分株的K与全氮、全磷和Mg含量相关性不明显外,其他海拔各元素两两间均呈显著相关(P<0.05).这表明高海拔生境中生理可塑性对克隆植物生长的贡献可能比低海拔更大,强的生理可塑性有助于克隆植物在高山环境中有效地利用资源,实现种群扩展、开拓新的生境.这也可能是独叶草在长期演化过程中对异质生境的一种生理响应.     

太白山北坡光资源斑块与独叶草种群分布的耦合关系

独叶草(Kingdonia uniflora)是我国稀有濒危植物,在其分布区内呈斑块状分布。本研究采用数字影像技术、地理信息系统和数字冠层分析系统对太白山北坡独叶草分布地段林下光资源斑块、林冠结构特征、土壤理化性质进行了分析。结果显示:有独叶草分布的样方中光斑数量、光斑面积及光斑指数值均显著低于无独叶草分布的样方;有、无独叶草样方上层林冠结构差异显著,有独叶草分布地段的冠层散射透过系数、直射透过系数和林冠空隙面积均显著小于无独叶草分布地段,而叶面积指数与之相反;两类样方土壤理化性质均无显著差异。因此,推测在太白山北坡林下光斑可能是决定独叶草斑块状分布的主导因子之一。     

独叶草形态学的研究III.花、果实和种子的形态和解剖

本文报道独叶草 Kingdoinia uniflora 的花、果实和种子的形态结构规律。 花的各部分 多而无定数,呈螺旋状排列。花被片的脉序呈开放的二叉分枝,可分三类。雄蕊分能育和不 育两类,维管束单一,后者顶端的凹沟内具蜜腺,前者的花粉囊呈侧向-外向着生。心皮分化 为三部分,子房具柄,含1枚横生胚珠。开花时,心皮不完全闭合,属半开放型,近似黄连属(Coptis)植物。聚合瘦果,种子1枚,胚处于原胚期,胚乳丰富。文中还讨论了有关形态演化问题。     

独叶草叶宏观形态状的变异式样的初步研究

根据独叶草分布区内８个居群的叶的８个宏观性状在散点图上的表现,探讨了独叶草的形态变异式样。独叶草在叶宏观性状上表现出了一定的变异性,这种变异性表现在不同居群间及由不同居群组成的区域上,但在居群间或由不同居群组成的区域间在性状上有不同程度的重叠。     

独叶草营养繁殖方式的研究

对独叶草营养繁殖中根状茎的生长和分枝方式及克隆植株产生方式的研究表明 :( 1 )独叶草的根状茎的生长方式为游击型的 ,新分枝可由顶芽或侧芽产生 ,各分枝与上一级的夹角在 50°～ 1 2 0°之间 ;( 2 )独叶草是通过根状茎断裂的方式来增加克隆植株的 ,这种断裂发生在 3年以上生的根状茎上 ,从内部结构上看 ,根状茎断裂是由于组织破碎引起的。     

独叶草叶宏观形态性状的变异式样的初步研究

根据独叶草分布区内 8个居群的叶的 8个宏观性状在散点图上的表现 ,探讨了独叶草的形态变异式样。结果表明 ,独叶草在叶宏观性状上表现出了一定的变异性 ,这种变异性表现在不同居群间及由不同居群组成的区域上 ,但在居群间或由不同居群组成的区域间在性状上有不同程度的重叠。     

独叶草形态学研究 II．根状茎的解剖

本文为独叶草形态学研究的一部分,主要报道其根状茎结构的初步观察结果。根状茎的初 生结构的基本图案类似一般多年生草本植物的根状茎。但其维管束连接成简状,缺乏髓射线, 以后产生的次生维管组织中亦缺乏明显的射线。木质部的导管主要为梯纹加厚。梯纹导管的分 子的穿孔板呈水平的和不同程度的倾斜状的,水平的和一部分倾斜状的穿孔板上只具有单个 大穿孔,而另一些倾斜状的穿孔板上,呈一种复穿孔到单穿孔的过渡形式。参照Bailey(1956) 指出的管状分子的演化是不可逆的观点,联系到毛茛科植物一般具有单穿孔的导管,应属于一种原始的结构特征。独叶草的营养叶,鳞片叶和芽苞叶都具有单叶隙,前者具四个叶迹,后两 者都具有一个双重性的叶迹。参照前人的看法,联系独叶草的叶,花和导管分子中的一些原始性状推测,可能如Foster(1960,1961)曾指出的,在三叶隙和多叶隙占多数的毛莨科中,独叶草的单叶隙可能是一种原始的形态。     

独叶草花粉形态的研究及其在分类上的意义

独叶草 (Kingdonia uniflora Balfour f．et W．W．Smith) 为我国特有植物, 由于它的开放的二叉分枝叶脉,引起了植物学家的很大兴趣和广泛注意,并从 各个方面对它进行了研究。关于它的花粉形态,除Forster(1961)曾有过简短 描述外,国内外都未研究过。本文对它的花粉形态进行了系统的研究,通过光学 显微镜、扫描电镜和透射电镜观察了它的外部形态和外壁结构。 并讨论了有关 分类问题。     

星叶草属的核形态及其系统位置

本文研究了星叶草属的核形态。其间期核和前期染色体分别为简单染色中心型和中间型;中期染色体较小,长度介于3.00μm到1.20μm之间;核型公式为2n=30=22m+8sm。其明显很高的染色体基数以及其它退化和特化的形态学性状,表明该属是一个孑遗的古多倍体类群。该属与独叶草属在间期核形态、前期染色体形态以及中期染色体的大小和形态方面极为相似。结合其它方面的资料,本文认为星叶草属和独叶草属有较近的亲缘关系,支持将它们一起置于星叶草科的观点。     

独叶草的光合生理生态特性

应用CI-301PS便携式光合测定仪对独叶草(Kingdonia uniflora)营养叶的光合生理生态特征进行了研究.结果表明:独叶草的净光合速率(Pn)日变化曲线呈双峰型,峰值出现在13:30和16:30左右,具有明显的光合"午休"现象;其叶片的蒸腾速率(Tr),水分利用率(WUE)的变化也呈双峰型.自然条件下,独叶草叶片净光合速率与光合有效辐射(PAR)、蒸腾速率、气孔导度(Gs)之间都具有多项式回归关系,R2分别为0.2082、0.2016和0.0582(n=129,P＜0.05),但独叶草叶片净光合速率与空气温度(Ta)相关性不显著(P＞0.05).独叶草叶片的光补偿点(LCP)、光饱和点(LSP)分别为14.93和215.76 μmol·m-2·s-1,只能适应较窄的光照环境.     

气候变化对5种植物分布的潜在影响

利用CART(分类和回归树Classification and regression tree)模型,采用A2和B2气候情景,模拟分析了气候变化对观光木(Tsoongiodendron odorum)、鹅掌楸(Liriodendron chinense)、独叶草(Kingdonia uniflora)、草苁蓉(Boschniakia rossica)和刺五加(Acanthopanax senticosus)分布范围及空间格局的影响。结果表明:与目前适宜分布范围相比,气候发生变化后,观光木的分布范围变化不大,其它植物则缩小;观光木的新适宜与总适宜分布范围扩大,而其它植物缩小;草丛蓉和刺五加的目前适宜、新适宜及总适宜分布范围缩小幅度较大,鹅掌楸和独叶草次之;观光木和鹅掌楸向目前适宜分布区北部区域扩展,独叶草向西南区域扩展,草丛蓉和刺五加的适宜范围在2081～2100年会散失。气候变化下,这些植物的适宜分布范围随年降水量和年均气温的变化不一致,观光木的目前适宜、独叶草的新适宜及总适宜分布范围与年降水量和年均气温,以及草苁蓉的分布范围与降水量的相关性不显著(P0.05)。这些植物的空间分布格局将随气候变化而发生变化。     

利用漂浮植物修复系统栽培风车草、彩叶草和茉莉净化富营养化污水的研究

在盛装容积为100L富营养化生活污水的陶缸中放置泡沫塑料板作为浮体材料,并用有孔塑料小杯作为漂浮植物修复系统,在温室内种植风车草、彩叶草和茉莉进行植物净化试验。分别测定了污水中的总磷(T-P)、水溶性磷(S-P)、铵态氮(NH4^+-N)、硝态氮(NO3^--N)和总氮(T-N)在种植这3种植物过程中的含量变化情况。结果表明,这3种植物经28d生长之后,风车草和彩叶草生长良好,生物量大,其干重分别是初始种植时的285．8％和371．4％,而茉莉生长较差,生物量增加少。其干重只是初始种植时的125％．风车草、彩叶草和茉莉对污水中的总氮的去除率分别为68．0％、62．0％和45．0％,对硝态氮的去除率分别为98．0％、80．0％和92．0％,对总磷的去除率分别为78．0％、66．0％和55．0％,对CODCr的去除率分别为90．6％、90．5％和88．0％．风车草和彩叶草在飘浮植物修复系统栽培中具有良好的去污效果。     

稀有濒危植物独叶草种群分布格局的研究

独叶草 ( Kingdonia uniflora)是我国特有的稀有濒危植物 ,本研究应用方差 /均值比的 t检验、负二项参数、扩散型系数、丛生指标、Cassie指标、聚块性指标、Poisson分布和负二项分布的 χ2 拟合检验 ,对其种群的空间分布格局进行了研究。结果表明 :1独叶草种群总体呈聚集分布 ,t检验差异显著 ;k=1 .372 ;集群强度较高 ;Iδ=1 .730 >1 ;I=8.2 37,明显大于 0 ;CA=0 .72 9;m* /m=1 .72 9>1 ;离散分布拟合结果符合负二项分布模型。 2不同群落独叶草种群的聚集强度不同 ,牛皮桦 ( Betula utilis)群落的独叶草种群聚集强度最大 ,依次为箭竹( Sinarundinaria nitida)林、金背杜鹃 ( Rhododendron clementinae subsp.aureodorsale)灌丛、太白红杉 ( L arix chinensis)林、巴山冷杉 ( Abies fargesii)林。在此基础上 ,分析了格局形成的原因 ,提出了保护建议     

中国兰科独蒜兰属植物增补

报道了中国兰科独蒜兰属2个未详知种:藏南独蒜兰(Pleione arunachalensis Hareesh, P.Kumar M.Sabu)和矮小独蒜兰[P.humilis (Sm.) D.Don],并提供了详细的形态描述和照片。凭证标本保存于云南省林业和草原科学院植物标本馆(YAF)。     

披碱草属及其近源属植物种子胚乳细胞多样性研究

披碱草属不仅是小麦、大麦等作物的重要基因库,也是优良牧草的重要组成部分。胚乳是麦类作物种子的重要组成部分,其重量占籽粒重量在90%以上。胚乳特性是一个相对稳定的遗传性状,可以将胚乳特性作为植物分类和系统关系的一个指标。胚乳细胞特征作为植物的一类微形态特征,在麦类植物系统分类与进化研究中具有一定的价值。该研究对小麦族的6个披碱草属(Elymus)物种、2个拟鹅观草属(Pseudoroegneria)物种、1个大麦属(Hordeum)物种和2个冰草属(Agropyron)物种,共4属11份材料的胚乳细胞特征进行解剖观察并测量相关指标。结果表明:(1)不同属、种的植物种子胚乳细胞之间存在丰富的多样性,属间差异大于属内种间差异;(2)同样具有P染色体组的Agropyron cristatum和A.mongolicum与同样具有St染色体组的Pseudoroegneria libanotica和P.spicata各自在细胞形状和大小上的差异很小;(3)不同物种的胚乳细胞在大小、形状和数量上均表现出差异,但不能很好地反映属以及基因组间的差异,研究结果为揭示披碱草属植物的系统关系提供了胚乳细胞方面的证据,同时也为利用该属植物改良麦类作物品质积累资料。