宁夏蒙古扁桃群落特征与分类

蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)是中国珍稀濒危保护植物, 对植物区系进化、维持荒漠生态系统多样性与稳定性具有较高的学术价值和诊断意义。在宁夏境内设置14个样地, 利用样地调查法对蒙古扁桃群落组成进行了研究。结果表明: 蒙古扁桃群落记录到物种有74种, 隶属于28科53属; 生长型统计显示乔木2种, 灌木21种, 半灌木11种, 多年生草本36种, 一年生草本4种。依据TWINSPAN等级分类将14个蒙古扁桃样地划分为蒙古扁桃-草本荒漠、蒙古扁桃-半灌木荒漠2个群丛组和蒙古扁桃-戈壁针茅(Amygdalus mongolica - Stipa tianschanica var. gobica)、蒙古扁桃-猫头刺(Amygdalus mongolica - Oxytropis aciphylla)、蒙古扁桃-短花针茅(Amygdalus mongolica - Stipa breviflora)、蒙古扁桃-蓍状亚菊(Amygdalus mongolica - Ajania achilleoides)、蒙古扁桃-阿拉善披碱草(Amygdalus mongolica - Elymus alashanicus)、蒙古扁桃-蓍状亚菊+短花针茅(Amygdalus mongolica - Ajania achilleoides + Stipa breviflora) 6个群丛。该研究结果将为蒙古扁桃的保护和利用以及该群系植被志的编纂提供基础数据。     

蒙古扁桃种子萌发生理研究

探讨了蒙古扁桃种子萌发生理。实验结果表明 ,成熟的蒙古扁桃种子胚形态和生理发育完全 ,种皮含有萌发抑制物质。在 1 7°C下蒙古扁桃种子萌发率较高 ,光可以促进蒙古扁桃种子萌发。用 2 %PEG 60 0 0、0 .5 %NaHCO3 、0 .1 %NaCl、0 .2 %NaCl和 5 0 μg/mLNAA浸种处理均促进蒙古扁桃种子萌发 ,而 5 0 μg/mL 6 BA浸种处理对蒙古扁桃种子萌发有抑制作用。     

珍稀濒危植物蒙古扁桃群落结构特征

针对濒危植物蒙古扁桃(Prunus mongolica)群落的种类组成及其生态类型结构进行了调查。结果表明:蒙古扁桃群落结构层次单一,共有42种植物,隶属23科,以禾本科、蔷薇科、豆科和菊科为主;蒙古扁桃群落随着海拔的升高,株高和冠幅呈现出先增大后减小的趋势。通过群落的β多样性比较得出,随着海拔的升高,蒙古扁桃群落间相似性减小,物种更替速率增大,群落的多样性具有一定的变化规律;相邻群落间生物多样性差异越来越不明显,更替速率也逐渐变慢。通过相关性分析,发现海拔高度与物种丰富度、蒙古扁桃株高密切相关,这是导致蒙古扁桃群落变化的重要因素之一。     

贺兰山西坡植被群落特征及其与环境因子的关系

通过SPSS聚类分析和CANOCO排序研究了贺兰山西坡植被分布与环境因子的关系,结果表明:在海拔梯度上,贺兰山西坡植被大致可以划分珍珠猪毛菜(Salsola passerina)-红砂(Reaumuria soongorica)群落、短花针茅(Stipa breviflora)-大针茅(Stipa grandis)群落和蒙古扁桃(Prunus mongolica )-灰榆(Ulmus glaucescens)群落3种类型.从典范对应分析(CCA)排序结果来看,不同植被群落与环境因子的关系存在明显的分异.在珍珠猪毛菜-红砂群落,第一排序轴反映了土壤盐碱化梯度,沿着藏锦鸡儿群落-珍珠猪毛菜、猫头刺群落-珍珠猪毛菜、红砂群落序列,土壤盐碱化程度不断增强;第二排序轴则反映了土壤结构梯度,沿着藏锦鸡儿群落-珍珠猪毛菜、红砂群落-珍珠猪毛菜、猫头刺群落序列,土壤质地逐渐粗化;在短花针茅-大针茅群落,第一排序轴反映了土壤水分梯度,第二排序轴反映了海拔梯度上的水热组合梯度;在蒙古扁桃-灰榆群落,第一排序轴反映了土壤pH梯度,沿着灰榆、蒙古扁桃群落-蒙古扁桃、金露梅群落-蒙古扁桃群落序列,土壤pH值逐渐下降;第二排序轴主要反映了土壤结构梯度,沿着蒙古扁桃群落-灰榆、蒙古扁桃群落-蒙古扁桃、金露梅群落序列,土壤中粉粒、粘粒含量逐渐增加,土壤质地呈细化趋势.     

荒漠植物蒙古扁桃水分生理特征

蒙古扁桃(Prunus mongolica)是荒漠区和荒漠草原的水土保持植物和景观植物,是蒙古高原古老残遗植物,对其深入研究对于了解蒙古高原植被演替以及对当地生态环境的稳定和恢复有着重要意义。该实验采用PV技术和自然脱水法探讨了蒙古扁桃的水分生理特性。结果表明:在自然状态下,蒙古扁桃幼苗叶片的相对含水量为69%,饱和含水量为117%,临界饱和亏为48%,水势为-0.85 MPa。经 5% PEG-Hoagland (-0.46 MPa)干旱胁迫处理3 d后,其相对含水量、临界含水量和水势分别下降到48%、39%和 -1.97 MPa,而饱和含水量和束缚水与自由水比值分别增加到187%和11.94。对失水率分析的结果表明:在正常水分状态下,蒙古扁桃幼苗经102 h自然脱水后失水达到平衡,而经过干旱胁迫处理3 d后,其失水率曲线斜率变小,失水过程明显减缓,失水最终达到平衡的时间延长到152 h,其保水能力显著提高。将旱生植物蒙古扁桃的失水率曲线与中旱生植物长柄扁桃(P. pedunculata)的失水率曲线相比较发现,蒙古扁桃的耐脱水能力明显强于中旱生植物长柄扁桃。PV曲线(Pressure-volume curve)分析结果表明: 蒙古扁桃饱和含水量渗透势(Ψπ¹⁰⁰)和零膨压渗透势 (Ψπ⁰)很低,分别为-2.49 MPa和-3.11 MPa,而Ψπ¹⁰⁰和Ψπ⁰差值较大(0.62 MPa),表明其维持膨压的能力很强。其细胞壁弹性模量值低(4.18 MPa)进一步表明,蒙古扁桃具有很强的膨压调节能力。蒙古扁桃幼苗失去膨压时的渗透含水量(ROWC^tlp)为80%,这是其细胞壁特性所决定的渗透调节能力的基础。蒙古扁桃质外体含水量(AWC, %)较高(79%),因而具有较高的束缚水与自由水比值(7.76),这是其耐脱水性的生理基础。总之,蒙古扁桃叶水势、渗透势低有利于其根部对深层土壤水分的吸收,而较高的束缚水与自由水比值及较低的细胞壁弹性模量是其耐脱水的生理基础。     

蒙古扁桃植物的潜在地理分布及居群保护优先性

基于野外调查的分布数据,利用GIS技术与生态位模型(MAXENT)模拟、分析、揭示第三纪孑遗、濒危蒙古扁桃植物在亚洲中部荒漠区的潜在地理分布、格局及驱动因子。并将模拟得到的蒙古扁桃在不同地区的平均潜在发生概率与研究区的土地利用数据(主要公路、铁路及县、地市级居民点用地)叠加,进行缓冲分析,以鉴别该濒危植物的保护区面积,进而确定各居群的保护优先性。结果表明:(1)蒙古扁桃的潜在分布都集中在蒙古的南戈壁省及东戈壁省、我国内蒙古自治区巴彦淖尔市、阿拉善左旗、鄂尔多斯高原、锡林郭勒盟西部、河西走廊中部及东部、宁夏回族自治区北部及陕西省北部,以及河北省北部的部分地区;(2)反映极端气候条件的极端最低温度和最暖季降水量主要控制了蒙古扁桃的潜在分布;(3)定量评价了人类活动对蒙古扁桃适生生境的干扰,获得的核心保护区、缓冲区可以较好地指导该植物的原地保护和不同居群的保护优先性。     

未来气候变化下西北干旱区4种扁桃亚属植物潜在适生区分析

为研究气候变化对4种扁桃亚属植物在中国潜在适生分布区的影响,本文收集4种扁桃亚属植物的193个地理分布坐标和19个生物气候变量,利用Max Ent生态位模型预测扁桃(Amygdalus communis L.)、矮扁桃(Amygdalus nana L.)、蒙古扁桃(Amygdalus mongolica (Maxim.) Ricker.)和西康扁桃(Amygdalus tangutica (Batal.) Korsh.)在中国过去(末次间冰期和末次冰盛期)、当代和未来(2050年) 4个时期气候条件下的潜在适生区。结果表明:当代气候条件下,扁桃主要分布于中国新疆裕民县、巩留县、莎车县、英吉沙县、和田县、乌鲁木齐等地区,与过去相比,乌鲁木齐地区的低适生区面积有所减少;与当代相比,未来气候条件下扁桃的适生区面积增加0.17%,甘肃省酒泉市境内低适生区面积增加。当代气候条件下,矮扁桃主要分布于新疆布尔津县、额敏县和裕民县等;与过去相比,矮扁桃总分布面积主要在布尔津县和额敏县等地区,先减小再增加;与当代相比,未来气候条件下总分布面积减少0.85%;当代气候条件下,蒙古扁桃主要分布于东戈壁、呼和浩特和阿拉善戈壁、鄂尔多斯市等地区;与过去相比,蒙古扁桃的适生区分布面积先减小再增加;与当代相比,未来气候条件下分布面积减少3.39%;当代气候条件下,西康扁桃主要分布于四川省马尔康县、茂县等地区;与过去相比,西康扁桃适生区分布面积呈现出增长趋势;与当代相比,未来气候条件下总面积增加0.25%,低适生区面积有所增加。年均降水量是影响扁桃地理分布的主要环境因子;降水量变异系数是影响矮扁桃的主要环境因子;温度季节性变化标准差是影响蒙古扁桃和西康扁桃的主要环境因子。     

中国扁桃亚属四种野生扁桃的系统发育与物种分化

基于核基因ITS序列研究中国4种野生扁桃: 新疆野扁桃(Amygdalus ledebouriana)、蒙古扁桃(A. mongolica)、长柄扁桃(A. pedunculata)和西康扁桃(A. tangutica)的系统发育关系和物种分化, 为4种植物的遗传与演化研究提供数据支撑。利用单倍型网络和主坐标分析揭示单倍型的聚类关系; 利用最大似然树和贝叶斯系统树分析单倍型的系统发育关系; 利用R语言“ecospat”包分析4种扁桃的生态位分化及其环境驱动因子。4种扁桃ITS1-ITS4片段总长为634 bp, 鉴别出27个核苷酸变异位点, 共定义了28个单倍型。4种扁桃种间最小遗传距离均大于种内最大遗传距离, 种间存在显著的遗传分化。4种扁桃的单倍型聚为两支: 新疆野扁桃、蒙古扁桃和西康扁桃聚为一支, 长柄扁桃为另一支; 单倍型网络和主坐标分析揭示的单倍型聚类关系与系统树一致。西康扁桃与蒙古扁桃、与长柄扁桃之间均表现出了显著的生态位分化, 最暖月最高气温、年平均气温、最冷月最低气温和最暖季降水量是驱动物种生态位分化的关键因子。     

蒙古扁桃的花部综合特征与虫媒传粉

连续2年对蒙古扁桃自然居群的传粉昆虫进行了观察,用重力玻片法检测。结果表明风媒导致的异株传粉作用可以忽略;蒙古扁桃花散布的气味、花蜜在诱导昆虫传粉中起主要作用;共发现访花昆虫17种,主要包括蜂类、蝇类、蝶类,以蜂类为主;昆虫访花频率与开花习性有关,访问者偏爱访问处于盛花期的花;蒙古扁桃趋向于虫媒的异花授粉,但缺乏忠实的传粉者。     

蒙古扁桃的开花生物学研究

对分布于宁夏的蒙古扁桃居群进行开花动态、繁育系统、花粉与柱头活性、生殖器官解剖结构与花粉管的生长观察以及人工授粉实验,分析其传粉生物学特性,以探讨影响蒙古扁桃结实率低下的原因.结果显示:蒙古扁桃为专性异交植物;花具有花柱多型性现象,同一个体中存在长花柱花、中花柱花、短花柱花3种花柱型花,在不同个体中三型花所占比例不同且差异显著;短花柱花不可育,中花柱花与长花柱花为可育花.研究表明,大量不育花的存在、早春稀少的传粉昆虫以及荒漠地区恶劣的气候环境和破碎化的生境是导致蒙古扁桃结实率低下的主要因素.     

气候变化对祁连山蒙古扁桃潜在适生区的影响

气候变化将改变物种的生存环境，影响其分布范围，甚至威胁到某些物种的生存。本文通过ArcGIS软件和最大熵(MaxEnt)模型模拟蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)在祁连山当前(1970—2000年)和未来(2081—2100年)2个气候时期背景下的地理分布格局，并分析其主要的环境影响因素。结果表明：(1)在当前气候条件下，蒙古扁桃在祁连山的东南部有较好的适生性；(2)未来4种气候情景下(SSP126,SSP245,SSP245和SSP585),蒙古扁桃在祁连山南部及东南部的适生区有消失的风险，扩张区主要集中在祁连山中北部的国家公园附近；(3)蒙古扁桃的分布格局主要向祁连山北部和高纬度地区迁移；(4)最湿月降水量(Bio13)、坡度(Slope)、最冷季度均温(Bio11)和最热月最高温(Bio5)的累计贡献率达到了80%以上，是影响蒙古扁桃适生分布的主要因子。本研究模拟、分析、预测了当前和未来不同情景下蒙古扁桃在祁连山的潜在分布及其变化，为祁连山生态及物种多样性的保护提供科学依据。     

蒙古扁桃nrDNA ITS和cpDNA trnH-psbA序列分子进化特点研究

通过对蒙古扁桃16个居群的叶绿体DNA(cpDNA)的trnH-psbA及nrDNAITS序列进行测序,对两种序列进化速率、核苷酸多样性及单倍型系统发育关系进行了初步研究。结果表明:蒙古扁桃cpDNAtrnH-psbA序列总长度为306bp,共得到52处变异位点,变异率达到17.05%,共检测到11种单倍型;nrDNAITS序列总长度为662bp,共得到6处变异位点,变异率达为0.91%,共检测到9种单倍型。经比较发现,蒙古扁桃nrDNAITS序列较cpDNAtrnH-psbA序列保守,变异速率较慢。cpDNAtrnH-psbA及nrDNAITS序列单倍型系统发育关系的各支系的支持率均较高。     

珍稀濒危植物蒙古扁桃花生物学特性

蒙古扁桃的植株可分为长花丝植株、短花丝植株和中花丝植株。群落花期约50d,单花花期约8d,分为露粉、微开、盛开、凋谢4个时期。过氧化物法测定4个时期花粉均具活力,可保持30d左右,联苯胺-过氧化氢测定柱头可授性,花粉活力与柱头可授性重叠,长花丝植株为8d左右,而中花丝约为5d。蒙古扁桃花一般在9:00开始泌蜜,11:00分泌量达到高峰,之后产蜜量减少直至停止,日泌蜜和散粉集中在10:00～14:00。蒙古扁桃开花受环境的影响。     

基于叶绿体DNA非编码序列的蒙古扁桃谱系地理学研究

该研究选取中国西北干旱区第三纪孑遗植物蒙古扁桃（Amygdalus mongolica）,基于叶绿体DNA非编码trnH psbA序列对蒙古扁桃17个居群324个个体进行了谱系地理学研究。结果表明：（1）蒙古扁桃trnH psbA序列长度350 bp,变异位点63个,共有9种单倍型,居群间总遗传多样性为（H_t）为0.758,居群内平均遗传多样性为（H_s）为0.203,贺兰山东麓及阴山南麓边缘的居群具有较高的单倍型多样性及核苷酸多样性并固定较多特有单倍型,推测这2个地区是蒙古扁桃在第四纪冰期时的重要避难所。（2）AMOVA分析表明,居群间的遗传变异为83.84%,居群内的遗传变异为16.16%,居群间遗传分化系数N_st>G_st（N_st=0.733, G_st=0.655, P>0.05）,表明蒙古扁桃不存在明显的谱系地理结构;根据单倍型地理分布及网络关系图,把蒙古扁桃自然地理居群分为东、西两大地理组群,而且东、西地理组群没有共享单倍型;居群遗传结构分析表明,两大地理组群遗传分化较大。（3）蒙古扁桃居群在间冰期或冰期后经历了近期的居群扩张,由于奠基者效应使得多数居群只固定了单一的单倍型。     

气候变化对蒙古扁桃适宜分布范围和空间格局的影响

为模拟、预测气候变化对孑遗、濒危植物蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)潜在分布的影响, 利用最大熵(MAXENT)模型模拟、预测、对比、分析、揭示蒙古扁桃在最大冰期(CCSM及MIROC模型)、历史气候(1961-1990年)及未来气候(2020年、2050年和2080年, 政府间气候变化专门委员会排放情景特别报告的A2A情景)条件下的适宜分布范围和空间格局的变化。结果表明: (1)蒙古扁桃在历史气候条件下的潜在分布区集中在蒙古的南戈壁省及东戈壁省, 我国内蒙古巴彦淖尔市、阿拉善左旗、鄂尔多斯市、锡林郭勒盟西部, 河西走廊中部及东部, 宁夏北部及陕西北部, 以及河北北部的部分地区; (2)与历史气候条件下的潜在分布相比, 蒙古扁桃在最大冰期CCSM气候情景下的分布经历了明显的、大范围的向南迁移和范围缩小; (3)未来A2A气候情景下, 其潜在分布范围表现出在2020年明显扩大, 在2050年减小, 到2080年又略有增大的趋势。分布格局表现出不断向我国河北及内蒙古东部, 蒙古东部、北部及西部大幅度扩散、迁移的趋势。     

Impact of climate change on suitable distribution range and spatial pattern in Amygdalus mongolica

为模拟、预测气候变化对孑遗、濒危植物蒙古扁桃(Amygdalus mongolica)潜在分布的影响, 利用最大熵(MAXENT)模型模拟、预测、对比、分析、揭示蒙古扁桃在最大冰期(CCSM及MIROC模型)、历史气候(1961-1990年)及未来气候(2020年、2050年和2080年, 政府间气候变化专门委员会排放情景特别报告的A2A情景)条件下的适宜分布范围和空间格局的变化。结果表明: (1)蒙古扁桃在历史气候条件下的潜在分布区集中在蒙古的南戈壁省及东戈壁省, 我国内蒙古巴彦淖尔市、阿拉善左旗、鄂尔多斯市、锡林郭勒盟西部, 河西走廊中部及东部, 宁夏北部及陕西北部, 以及河北北部的部分地区; (2)与历史气候条件下的潜在分布相比, 蒙古扁桃在最大冰期CCSM气候情景下的分布经历了明显的、大范围的向南迁移和范围缩小; (3)未来A2A气候情景下, 其潜在分布范围表现出在2020年明显扩大, 在2050年减小, 到2080年又略有增大的趋势。分布格局表现出不断向我国河北及内蒙古东部, 蒙古东部、北部及西部大幅度扩散、迁移的趋势。     

我国扁桃属植物的染色体数

本文观察了我国扁桃属(Amygdalus)植物的染色体数。其结果:1.普通扁桃A. communis L. 2n=16;2.榆叶梅A. triloba(Lindl.)Ricker 2n=64;3.长柄扁桃A. pedunculata Pall. 2n=96;4.蒙古扁桃A. mongolica(Maxim.)Yü2n=16;5.西康扁桃A. tangutica Korsh. 2n=16;6.矮扁桃A. ledehouriana Schlecht 2n=16。以上这些结果表明,在我国丰富的扁桃种质资源中,多倍体的潜力还相当大,这对我国今后培育扁桃新品种无疑是特别值得注意的。     

珍稀濒危植物蒙古扁桃的组织培养及植株再生

对珍稀濒危植物蒙古扁桃进行组织培养获得再生植株。实验结果表明,在MS培养基上蒙古扁桃幼苗茎尖,茎切段和叶片等外植体均可以脱分化形成愈伤组织,并进一步分化形成再生植株。器官的脱分化与再分化决定于培养基中的激素种类及其浓度。诱导愈伤组织形成的最适培养基为MS＋6－BA0.8mg/L NAA0.1mg/L,芽分化诱导最适培养基为MS＋6－BA0.8mg/L,诱导生根的最适培养基是MS＋IBA0.5mg/L。     

濒危植物蒙古扁桃花粉活力和柱头可授性研究

用过氧化氢酶法测定蒙古扁桃花粉的活力和寿命,用联苯胺-过氧化氢法测定柱头可授性。结果表明,蒙古扁桃花粉活力在散粉后第2天最高,3d后活力迅速下降,三种类型的植株的花粉活力下降速度存在差异,其活力可持续30d左右。短柱头植株柱头在开花后1d可分泌黏液,长柱头和中柱头花植株的柱头在开花后2d才分泌黏液,短柱头分泌黏液的持续时间较后者长。柱头可授性持续时间同种之间也存在差异,长柱头和中柱头植株可达6d,而短柱头花植株可持续10d左右。     

孑遗濒危植物矮扁桃叶绿体全基因组特征分析及亲缘关系鉴定

对第三纪孑遗濒危植物矮扁桃（Amygdalus nana）叶绿体全基因组进行结构特征分析,并探究其与近缘物种之间的系统进化关系。利用Illumina HiSeq Xten测序技术获取叶绿体全基因组序列,对其进行组装、注释和特征分析。结果表明：①矮扁桃叶绿体全基因组总长度为158 596 bp,其中LSC长度为86 771 bp,SSC长度为19 037 bp,2个IRs均为26 394 bp,为环状四分体结构。共注释130个基因,包括85个PCGs、37个tRNA和8个rRNA。②对6种植物进行IR边界区扩张和收缩分析,发现在4个边界区的基因类型和基因分布情况存在一定差异,并且亲缘关系越紧密差异程度越小。③在矮扁桃叶绿体全基因组中共预测了71个SSRs位点。④系统发育分析结果显示,在扁桃亚属中,矮扁桃在亲缘关系上与蒙古扁桃更近,而与长柄扁桃和榆叶梅的亲缘关系稍远。本研究对矮扁桃叶绿体全基因组进行了深度剖析,并且涉及大量被子植物的叶绿体全基因组资料,为桃属植物之间的进化关系和植物鉴定提供参考依据。