内蒙古高原西部荒漠区四种锦鸡儿属植物水力结构变化的比较研究

本文采用改良的冲洗法,比较了内蒙古高原西部荒漠区锦鸡儿属(Caragana) 4 种优势植物—柠条锦鸡儿（C. korshinsk）、狭叶锦鸡儿（C. stenophylla）、垫状锦鸡儿（C. tibetica）和荒漠锦鸡儿（C. roborovoskyi）的水力结构日变化和季节变化,目的是了解4种锦鸡儿属植物对荒漠区环境的适应性及其差异。研究发现：4种锦鸡儿属植物的比导率、叶比导率均为早晚高、中午低的单谷日变化曲线;三个季节相比较,夏季的比导率、叶比导率最大;胡伯尔值春季>夏季>秋季。三个季节比导水率日平均值、夏季和秋季的叶比导率、三个季节的胡伯尔值都表现为：柠条锦鸡儿>荒漠锦鸡儿>狭叶锦鸡儿>垫状锦鸡儿;三个季节比导水率日变幅和春季叶比导率表现为：柠条锦鸡儿>荒漠锦鸡儿>垫状锦鸡儿>狭叶锦鸡儿。4个种比导水率日平均值的季节变幅相似。这些结果表明：（1）荒漠区锦鸡儿属植物的水力结构限制了水分运输,使其避免了中午的高蒸腾。（2）荒漠区锦鸡儿属植物通过较高的水分运输效率及较好的叶供水效率适应夏季的高温和强辐射,维持水分平衡;锦鸡儿属植物胡伯尔值的季节变化保证了其在春、夏季快速生长期有较好的水分供应。（3）较高的比导率、叶比导率和胡伯尔值导致了柠条锦鸡儿良好的水分供应和高蒸腾速率,进而导致了柠条锦鸡儿较快的生长速度,这说明柠条锦鸡儿对荒漠环境的适应性好于其它三个种;柠条锦鸡儿的输水效率高,但易发生严重的空穴和栓塞。     

内蒙古高原小叶锦鸡儿与中间锦鸡儿遗传多样性的研究

利用ISSR分子标记,选取内蒙古高原自东向西共15个锦鸡儿种群(7个小叶锦鸡儿种群,8个中间锦鸡儿种群)进行遗传多样性分析。结果表明:(1)7个小叶锦鸡儿种群总的多态位点百分数为98.19%,Nei’s基因多样性指数与Shannon信息指数分别为0.289 7、0.444 0;居群间遗传分化系数Gst为0.119 0,表明小叶锦鸡儿种群存在中等程度的遗传分化;居群间基因交流频繁,基因流(Nm)为3.701 0。(2)8个中间锦鸡儿种群多态位点百分数为99.7%,Nei’s基因多样性指数为0.312 8,Shannon信息指数为0.478 4;居群间遗传分化系数(Gst)为0.188 1,表明中间锦鸡儿种群存在较大的遗传分化,基因流(Nm)为2.157 8。(3)中间锦鸡儿遗传多样性及遗传分化均高于小叶锦鸡儿,这是中间锦鸡儿替代小叶锦鸡儿适应不良环境扩展分布的遗传基础。(4)邻接聚类分析结果显示,15个锦鸡儿种群表现为从东到西逐渐聚类,体现了这2个种在分布上的地理渐变性及地理替代性;遗传多样性各指数与气象因子及土壤因子之间的相关性分析表明,平均气温对锦鸡儿种群的遗传分化起着重要的作用。     

锦鸡儿属中3种植物的组织培养及快速繁殖

1植物名称锦鸡儿属中柠条锦鸡儿(Caragana korshinskii)、中间锦鸡儿(C. intermedia)和树锦鸡儿(C.arborescens).     

基于ITS序列和trnL-F序列探讨小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿的种间关系

中间锦鸡儿Caragana davazamcii Sancz.的分类处理一直存在争议, 它与小叶锦鸡儿C. microphylla Lam.和柠条锦鸡儿C. korshinskii Kom.的关系尚不清楚。该种被处理为一个独立的种或后两个种的变种。本文利用ITS序列和叶绿体trnL-F序列, 综合形态和地理分布, 探讨了中间锦鸡儿的起源及与另外两个种的种间关系。结果显示, 中间锦鸡儿的trnL-F序列与小叶锦鸡儿完全一致, 而与柠条锦鸡儿有明显差异。中间锦鸡儿的ITS序列高度纯合, 不支持该种可能是杂交起源的假设。相反, 另外两个种的ITS序列均出现多个位点杂合, 克隆后均得到2种不同的序列。中间锦鸡儿的ITS序列与小叶锦鸡儿2种序列中的1种完全一致。该结果表明, 中间锦鸡儿可能作为亲本之一参与了小叶锦鸡儿的杂交起源, 或者基因流是造成这两个种形态相似的主要原因。中间锦鸡儿与柠条锦鸡儿形态上的相似可能是趋同进化的表现。     

内蒙古高原小叶锦鸡儿(Caragana microphylla)、中间锦鸡儿(C. davazamcii)和柠条锦鸡儿(C. korshinskii)的遗传多样性及遗传关系

采用RAPD技术对10个具较大地理跨度的小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿种群的遗传多样性和遗传关系进行了研究.共检测到678个位点,多态条带比率(PPB)为100%;特有位点41个,占6.05%.总体上3种锦鸡儿的遗传多样性表现出自东向西递减的趋势,分析表明其与生长地点年均气温呈显著负相关.AMOVA表明:3种锦鸡儿种间变异只占总体变异的6.08%,且显著性检验表明这种变异不显著;种内种群间的变异占总变异的11.90%;总变异的主要部分来自种群内部(82.02%). 3种锦鸡儿各种群总体分析结果表明:种群内变异比率Hpop/Hsp为0.8013,基因分化系数Gst为0.1603,种群每代迁移数Nm为2.6192,显示种群间存在一定强度的基因流,3种锦鸡儿间表现为异交性.3种锦鸡儿多样性高低及种群聚类分布格局都表现出一定的地理连续性.     

锦鸡儿属两种植物种子萌发生理研究

对不同种源柠条锦鸡儿、小叶锦鸡儿种子在培养过程中可溶性蛋白质、可溶性糖含量变化及其吸水特性进行分析,以探讨不同种源种子的萌发生理.结果表明:(1)随种子培养时间的延长,各种源柠条锦鸡儿、小叶锦鸡儿种子中可溶性蛋白质、可溶性糖含量呈总体降低趋势,并且0～24 h是种子中可溶性蛋白质、可溶性糖含量降解转化速率较快的时期.(2)各种源柠条锦鸡儿、小叶锦鸡儿种子的相对吸水量随时间变化表现不一,并且柠条锦鸡儿、小叶锦鸡儿的吸水增量有两个明显峰值,第一个峰值均出现在24 h,第二个峰值分别出现在96 h和120 h.(3)各种源柠条锦鸡儿、小叶锦鸡儿的种子活力大小表现为N-5＞X-1＞X2＞N-4＞N1＞N-2＞N-3.     

小叶、中间和柠条三种锦鸡儿的分布式样及其生态适应

确定了小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿3种植物的分布式样:小叶锦鸡儿为蒙古高原东部-F松辽平原西部-华北山地分布种,中间锦鸡儿为东戈壁-鄂尔多斯高原-黄土高原北部分布种,柠条锦鸡儿为南阿拉善-西鄂尔多斯分布种。小叶锦鸡儿适应分布于蒙古高原典型草原带和森林草原带以及华北山地落叶阔叶林带,在草原带高平原上可形成灌丛化草原的景观,在草原带的沙地上可形成以小叶锦鸡儿为建群种的沙地灌丛植被;中间锦鸡儿适应分布于蒙古高原的荒漠化草原及草原化荒漠带、鄂尔多斯高原的典型草原和荒漠化草原带的沙地及梁地上、黄土高原北部的黄土丘坡上,常形成以中间锦鸡儿为建群种的沙地灌丛植被;柠条锦鸡儿则适应分布于草原化荒漠和典型荒漠带的固定和半固定沙地上。近缘的3种锦鸡儿的地带性分布从东至西或从北向南形成明显的有规律的地理替代分布格局。     

三种锦鸡儿属植物水力结构特征及其干旱适应策略

水分胁迫是干旱半干旱区限制植物生长的主要因素。以干旱半干旱区的3种锦鸡儿属植物为研究对象,从生态适应策略角度来分析3种锦鸡儿植物产生生态分离的原因。对三种锦鸡儿属植物茎干叶片的显微结构、生理功能(导水率、光合速率以及水分利用效率)进行测定,并统计了3种锦鸡儿植株的形态特征,如一、二级枝的直径、长度、末端叶面积。结果表明:三种锦鸡儿属植物都能形成较小的导管直径来适应旱生环境,但是在导水结构上又表现出一定的差异性。中间锦鸡儿的导管直径最小,次脉密度和最大净光合速率最大;柠条锦鸡儿的导管直径、叶片厚度和比叶重(LMA)最大。小叶锦鸡儿在导水率下降50%时的水势(P_(50))最大,水分胁迫时极易发生栓塞,但正是由于导管的栓塞降低了水分运输效率,使其在旱生环境中能够通过减少水分的供应来降低水分的丧失,从而保证自身生长的水分需求;而中间锦鸡儿则主要通过减小导管直径来适应旱生环境;柠条锦鸡儿的水分利用效率最高,抗栓塞能力最强,抗旱性最好,同时柠条锦鸡儿可以通过减少蒸腾面积来减少水分的丧失。植物的导管直径大小、叶片厚度、LMA、叶脉密度对植物导水速率、光合速率等生理功能都有一定的影响。     

柠条锦鸡儿小叶解剖结构的环境分异性研究

以巴丹吉林、腾格里、乌兰布和及库布齐沙漠的柠条锦鸡儿成熟叶片为研究对象,采用石蜡切片法,观察叶的横切结构,使用Motic Images Plus 2测定叶片厚度、栅栏组织细胞长和上、下表皮厚度等指标,分析比较4个沙漠的柠条锦鸡儿小叶解剖结构差异。结果表明:(1)生长环境不同,柠条锦鸡儿小叶在表皮、叶肉和叶脉结构上都存在差异,以巴丹吉林沙漠与库布齐沙漠的差异性最为显著。(2)干旱环境下,叶片变小、变厚,栅栏组织和维管束组织更为发达,巴丹吉林沙漠最为干旱,叶片最厚,栅栏组织细胞层数最多、细胞最长,导管列数最多;库布齐沙漠水分条件最好,叶片最薄,栅栏组织细胞最短且层数最少,导管列数最少。(3)对柠条锦鸡儿小叶解剖结构的各项指标与环境参数进行相关分析发现,温度和降水是影响柠条锦鸡儿小叶解剖结构变化的主要因素。     

半干旱区锦鸡儿属植物根际土壤真菌群落多样性及驱动因素

为探究半干旱区锦鸡儿属植物根际土壤真菌群落多样性及其与生态因子的互作机制,本研究以不同生境下的中间锦鸡儿和小叶锦鸡儿为对象,采用高通量测序技术分析了2种锦鸡儿根际土壤真菌多样性和群落结构组成及其驱动因素.结果 表明:2种锦鸡儿根际土壤真菌隶属于7门20纲43目66科78属.优势真菌门为子囊菌(37.7％)、担子菌(13...     

小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理渐变性Ⅱ.光合特性和水分代谢特性

研究了不同地区(117.6°～105.7°E,44.6°～38.8°N)分布的小叶锦鸡儿(Caraganamicrophylla Lam.)、中间锦鸡儿(Caraganadavazamcii Sancz.)和柠条锦鸡儿(C.korshinskii Kom.)种群的光合特性和水分代谢特性.结果发现:(1)由东向西小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿净光合速率对光合有效辐射的响应增强;净光合速率达到最大值时所对应的空气湿度依次下降;净光合速率达到最大值时所对应的气温依次增加.光合日进程午前优势逐渐升高,光合速率逐渐升高,光能利用率逐渐升高,蒸腾速率逐渐降低,水分利用效率显著升高,叶含水量逐渐降低,植株逐渐采取低蒸腾、高光合的节水对策.这些生理变化与它们分布区的光、温、湿条件相适应.这是小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿发生地理替代分布的生物学基础.(2)小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿光合系统对光合有效辐射、空气湿度和气温的适应都表现出连续性,而且这种连续性与环境的梯度变化相一致.不同种、不同地点光合日进程、日净同化积累值、蒸腾日进程、日蒸腾积累值、水分利用效率以及叶含水量日变化也随经度自东向西呈连续变化.光合特性和水分代谢特性表明小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿的地理替代分布是连续过渡的,是一个连续地理渐变群.     

小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理渐变性 Ⅱ.光合特性和水分代谢特性(英文)

研究了不同地区(117.6o ~105.7o E,44.6o ~38.8o N)分布的小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)、中间锦鸡儿(Caragana davazamcii Sancz.)和柠条锦鸡儿(C.korshinskii Kom.)种群的光合特性和水分代谢特性。结果发现:(1)由东向西小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿净光合速率对光合有效辐射的响应增强;净光合速率达到最大值时所对应的空气湿度依次下降;净光合速率达到最大值时所对应的气温依次增加。光合日进程午前优势逐渐升高,光合速率逐渐升高,光能利用率逐渐升高,蒸腾速率逐渐降低,水分利用效率显著升高,叶含水量逐渐降低,植株逐渐采取低蒸腾、高光合的节水对策。这些生理变化与它们分布区的光、温、湿条件相适应。这是小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿发生地理替代分布的生物学基础。(2)小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿光合系统对光合有效辐射、空气湿度和气温的适应都表现出连续性,而且这种连续性与环境的梯度变化相一致。不同种、不同地点光合日进程、日净同化积累值、蒸腾日进程、日蒸腾积累值、水分利用效率以及叶含水量日变化也随经度自东向西呈连续变化。光合特性和水分代谢特性表明小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿的地理替代分布是连续过渡的,是一个连续地理渐变群。     

小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理渐变性 Ⅰ.生态学和RAPD证据(英文)

植物种群调查结果证实,小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)、中间锦鸡儿(C.davazamcii Sancz.)和柠条锦鸡儿(C.korshinskii Kom.)在内蒙古高原形成地理替代分布。种群分布、分类、形态、生长发育和遗传结构研究结果表明,小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理替代分布是连续的、渐变的,三个种在内蒙古高原自东向西形成一个地理连续渐变群。分析内蒙古高原的气候变迁和小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿及柠条锦鸡儿的地理替代分布状况认为,小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理替代分布是适应环境演化的结果。     

小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理渐变性Ⅰ.生态学和RAPD证据

植物种群调查结果证实,小叶锦鸡儿(Caragana microphylla Lam.)、中间锦鸡儿(C.davazamcii Sancz.)和柠条锦鸡儿(C. korshinskii Kom.)在内蒙古高原形成地理替代分布.种群分布、分类、形态、生长发育和遗传结构研究结果表明,小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理替代分布是连续的、渐变的,三个种在内蒙古高原自东向西形成一个地理连续渐变群.分析内蒙古高原的气候变迁和小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿及柠条锦鸡儿的地理替代分布状况认为,小叶锦鸡儿、中间锦鸡儿和柠条锦鸡儿地理替代分布是适应环境演化的结果.     

Interspecific Transition Among Caragana microphylla,C. davazamcii and C. korshinskii Along Geographic Gradient. Ⅰ. Ecological and RAPD Evidence

The former plant population survey has shown that three genetically-related species, Caragana microphylla Lam., C. davazamcii Sancz. and C. korshinskii Kom., form a geographical replacement series in Nei Mongol Plateau. The present study on population distribution, taxonomy, morphology, development and genetic structure demonstrated that the geographical distribution of these three species was successive and in gradual change, thus forming a geographical cline which extended from the east to the west of Nei Mongol Plateau. With an analysis of climate change over time, it was considered that the formation of this geographical cline was a result of plant adaptation to its natural environment.