浙江扇脉杓兰野生居群的表型性状变异及其与地理-土壤养分因子的相关性

为揭示扇脉杓兰(Cypripedium japonicum Thunb.)表型性状的变异规律,以浙江临安6个野生居群(老殿、宝剑石、红蛇洞、清凉峰、大明山和里横塘)为研究对象,分析了叶片、萼片、子房及唇瓣等18个表型性状的变异幅度,并讨论了表型性状变异与地理-土壤养分因子间的相关性以及居群间和居群内的表型多样性.结果显示:6个居群18个表型性状(地径、下叶长、下叶宽、下叶长/宽比、上叶长、上叶宽、上叶长/宽比、中萼片长、中萼片宽、苞片长、苞片宽、子房长、花梗直径、花梗长、唇瓣长、唇瓣宽、植株展度和株高)测量值的F值为1.240 ～ 18.666,除花梗直径和株高外,其他16个性状均有极显著差异.各性状的变异系数为5.937％ ～ 26.349％,其中,唇瓣长的平均变异系数最小(6.119％)、苞片宽的平均变异系数最大(24.124％);居群间各性状的变异系数为8.139％～ 13.663％,平均变异系数为11.143％,其中,里横塘居群的平均变异系数最大、宝剑石居群的最小.各性状的多样性指数平均为1.977,其中地径的多样性指数最大(2.045)、苞片宽的最小(1.663).通过UPGMA聚类分析,可将6个居群划分为3组:清凉峰、大明山、老殿和宝剑石居群为1组;红蛇洞和里横塘居群分别各自成组,其中清凉峰和大明山居群的遗传距离最近.各表型性状间存在显著或极显著的相关关系;但仅地径与速效钾含量显著正相关(r=0.854),子房长、唇瓣长和宽与土壤全磷含量显著正相关(r值分别为0.916、0.854和0.914),植株展度与土壤pH显著正相关(r=0.810),其余性状与地理因子(包括经度、纬度和海拔)及土壤养分因子均无显著相关性.研究结果表明:扇脉杓兰野生居群表型性状存在丰富的变异和多样性,且与生境土壤中速效钾及全磷含量及土壤pH有关.     

无距虾脊兰果实发育及其解剖学特征

以授粉后无距虾脊兰不同发育阶段的蒴果为材料,对果实生长动态进行研究,并用石蜡切片法进行果实结构研究。观察结果表明：无距虾脊兰果实授粉至授粉后40 d生长速度最快。果实由3心皮组成,横切面为6瓣,3瓣有胎座,3瓣无胎座,开裂后6瓣于顶端连接。发育的过程中,果皮细胞层数及果实内外表皮细胞体积不变,果实直径的增加主要来自于细胞平周分裂和中果皮细胞体积的增大。果实成熟时只有少数细胞有细胞壁增厚现象,开裂线的前体细胞细胞壁发生木质化并向不同方向收缩导致果实的开裂。     

濒危植物扇脉杓兰野生居群遗传多样性的AFLP分析

扇脉杓兰(Cypripedium japonicum)是一种珍稀的地生兰。为了探索并制定针对性的保护措施,采用AFLP分子标记技术对现存于浙江省的6个扇脉杓兰天然居群进行了遗传多样性和遗传结构的研究。筛选出的7对引物共扩增出377条清晰条带,多态性比率为20.95%。居群总Nei基因多样性指数为0.0512,其中居群内基因多样性为0.0247,居群平均Shannon多态性信息指数为0.0417,群体间总遗传分化系数为0.5178,基因流为0.4655,表明扇脉杓兰居群的遗传多样性较低,居群间出现一定程度的遗传分化。UPGMA聚类和Mantel检测分析结果表明,居群间的地理位置与遗传距离之间不存在显著相关性(r=0.16,P=0.242)。基于本研究结果并结合扇脉杓兰的生物学特性,初步提出了相应的保育策略。     

中国特有植物无距虾脊兰生物学特性及花部形态观察

通过野外调查和定点观测、采用人工授粉以及扫描电镜观察方法,对分布于浙江西天目山的中国特有兰科(Orchidaceae)植物无距虾脊兰(Calanthe tsoongiana Tang et F.T.Wang)野生植株的生长特性及花部形态特征进行了研究.结果表明:无距虾脊兰分布于西天目山海拔470～ 550 m处,在腐殖质丰富、湿度较大且排水良好、有岩石裸露的地带生长良好,并能耐0℃以下的低温.其生长发育过程可分为萌芽期、开花期、果期及衰亡期4个时期.每个基株可有多个分株,但实生苗数量不足50％;该种具有有性和无性2种繁殖方式,但以无性繁殖为主.该种为总状花序,由15～ 39朵花聚集而成,每朵花由3萼片、2花瓣、1唇瓣和1蕊柱构成,其中萼片略长于花瓣,二者均为紫褐色带淡绿色脉纹;唇瓣黄色并有紫色斑点;紫色花药内含有8个近卵形的花粉块.花期3月份至4月份,持续时间约19 d,单花开放时间平均为8.14d.自然状态下结果植株数量较少,一般每个花葶上有1～4个果实.开花后前3天实施人工自花授粉或人工异花授粉,无距虾脊兰的结果率均可达100％,表明该种的交配系统为自交和杂交混合系统,自交和异交能力均较高.     

珍稀植物扇脉杓兰营养器官的解剖学研究

采用石蜡切片技术对扇脉杓兰营养器官的解剖结构进行了研究。结果表明：根状茎的薄壁细胞中含丰富的淀粉粒,维管柱中分布着排列紧凑的周木维管束;根的皮层发达,有的皮层细胞中存在真菌菌丝团,木质部与韧皮部呈辐射状相间排列,根和根状茎的内皮层细胞都形成马蹄形加厚结构。茎的表面分布气孔,皮层面积较小,皮层内部的基本组织发达,外韧维管束散生分布其中,茎和叶上都附有非腺性毛;叶为等面叶,叶肉细胞排列疏松,气孔主要分布于远轴面,略外凸,保卫细胞中含有叶绿体,叶缘处的叶肉组织中含有气腔结构。扇脉杓兰营养器官的这些特征与其荫蔽湿润的生境是相适应的。     

壳斗科栎属青冈亚属的花粉形态及其系统学意义

对栎属青冈亚属17个种及炭栎花粉形态进行扫描电镜观察。结果表明:青冈亚属和炭栎花粉均为三拟孔沟,球形至长球形,(15～28.0)μm×(15.0～25.6)μm。花粉外壁纹饰可划分为3种:(1)蠕虫状(包括皱波状)、(2)聚合颗粒状、(3)棒状或小刺状。各纹饰在组间镶嵌分布。棒状及小刺状纹饰为栎属花粉较为原始式样,并为青冈亚属与高山栎组及部分巴东组(sect.Cerris)共有,推测其间具有较其它栎类更为接近的亲缘关系,可能为广义栎属中较为基础的类群,而与栎亚属sect.Quercuss.s.,Lobatae和Protobalanus关系较远。花粉形态对广义栎属系统分类价值仅适用于较高分类阶元。     

扇脉杓兰和无距虾脊兰的核型分析

为了解扇脉杓兰(Cypripedium japonicum Thunb.)和无距虾脊兰(Calanthe tsoongiana T. Tang et F. T. Wang)的核型,采用根尖压片法对扇脉杓兰和无距虾脊兰的染色体数目和核型进行了研究。结果表明,扇脉杓兰体细胞的染色体数为22,核型公式为2n=2x=22=16m+2sm+2st+2t,染色体相对长度组成为2n=22=2L+6M2+12M1+2S,核不对称系数为60.01%,核型分类为2B型;而无距虾脊兰体细胞的染色体数为40,核型公式为2n=2x=40=28m+10sm+2st,染色体相对长度组成为2n=40=8L+10M2+16M1+6S,核不对称系数为59.84%,核型分类为2B型;两者核型都较为对称。其中,无距虾脊兰的核型为首次报道。这为扇脉杓兰和无距虾脊兰的进化地位和种质保护提供了细胞学证据。     

扇脉杓兰果实生长动态及胚胎发育过程观察

对授粉后不同发育阶段扇脉杓兰(Cypripedium japonicum Thunb.)果实的生长动态进行了观察和分析,并分别采用TrC法和常规石蜡切片法研究了种子生活力及其胚胎发育过程.观察结果湿示:扇脉杓兰果实形态成熟时间约为110 d,其中,授粉后0～20 d为第1次迅速生长期,授粉后20～30 d为第1次缓慢生长期,授粉后30～50 d为第2次迅速生长期,授粉后50～110 d为第2次缓慢生长期;果实纵径和横径的生长动态变化过程相似,但横径的生长动态曲线较纵径平缓,形态成熟时果实的纵径和横径分别为48.87和13.59 mm.成熟种子由内外2层种皮和球形胚构成,不具胚乳,内外种皮间具空气腔;败育种子只具有内种皮和外种皮而无种胚.胚胎发育类型为石竹型,种胚自受精形成合子到发育为成熟球形胚约需95 d.种胚发育时合子第1次不均衡横裂形成基细胞和顶细胞;基细胞发育为胚柄细胞,胚柄细胞高度液泡化,在胚胎发育的过程中不进行分裂并逐渐退化消失;顶细胞不参与胚柄形成,并且经过有丝分裂最终形成球形胚;内珠被在种子成熟时发育成为1层致密的紧贴胚体的内种皮.种胚纵径和横径的生长动态变化相似,成熟球形胚的纵径和横径分别为208.71和106.19 μm.扇脉杓兰种子生活力较高,有生活力的种子占56％.根据研究结果推测:自然状态下扇脉杓兰种子萌发率较低,可能与致密的种皮、种子中较小的胚体以及无胚乳导致的营养成分不足有关.